锅炉房电气及自控系统设计实例

锅炉房电气及自控系统设计实例

摘要:随着人民生活水平的不断提高,对生活质量的追求也越来越强烈,作为城市供暖系统重要组成部分的锅炉房近年来越发受到人们的重视,本文通过对实际工程中某锅炉房的配电设计,阐述锅炉房控制系统的设计要求及控制方式,并试探讨如何通过控制系统根据工艺参数要求实现工艺设备的正常运行,并尽可能的降低系统运行的能耗。

关键词:锅炉房负荷PLC

进入21世纪以来,随着经济的迅猛发展,人民群众的生活水平也在不断提高,伴随着对生活质量的不断追求,作为城市供暖系统重要组成部分的锅炉房近些年来越发受到人们的重视,特别是科技的进步带来了更多的新技术、新方法,传统的锅炉房配电及控制系统依然不能满足日益不断发展的需求,下面就以某锅炉房的电气及自控设计为例,试引入新技术,考虑设计一套合理、高效、节约的配电及自动控制系统。

1 工程概况

本工程的锅炉房设计规模为1台29MW和3台58WM的燃煤热水炉,工程设计时主要应考虑以下方面:供电电源的选取、锅炉房用电负荷的计算、供电系统的设计(直流电系统、电力线路)、综合保护、自控系统设计(DCS、PLC)等,作为设计的第一准则,应该在不违反国家相关法律法规及行业规范的前提下,尽可能的做到详实准确、高效节

约。

2 供电电源

本工程的锅炉房属于重要的城市基础设施,其直接关系到所在地居民的日常生活,其负荷等级属于二级负荷,故其电源应采用双电源供电,本工程的10kV电源引自附近变电站,电源采用两回10kV引用,接入锅炉房的变电所,变电所的10kV采用单母线分段连接方式,两段母线之间设联络开关,平时两路电源同时供电,分列运行,互为备用。母联开关需与进线开关闭锁,不允许两路电源并联运行。380/220V配电则采用单母线分段系统。

3 负荷计算

配电系统设计的重中之重就是负荷的合理计算,一个优秀的设计方案起始于良好的前期计算,在设计时应尽可能的做到准确、认真、负责,本工程的锅炉房、消防泵、水泵、采暖循环泵等重要设备均采用二级负荷,其余则采用三级负荷。本工程中安装容量为1665kW,其中备用容量为193kW,高压动力设备容量为725kW,低压设备容量为747kW,按照相关参数确定其利用系数cosφ=0.95,则锅炉房低压有功计算负荷Pjs=451kW,无功计算负荷为Qjs=194kvar,视在功率Sjs=475kV A,由此可以推算出需要两台变压器容量为2×630kV A的变压器,一用一备,负荷率β=75.4%,当一台变压器出现故障时,必须能够

保证另一台变压器能够负担得起整个锅炉房的全部用电负荷。

4 供电系统设计

由于锅炉房的变压器一般都选用环氧树脂浇注干式变压器,其配备温度监测及报警装置,变压器的接线组为DYn11,其保护罩的防护等级不应低于IP20,10KV开关柜选用金属铠装封闭开关柜,配真空断路器。低压选用金属全封闭抽屉式开关柜。在锅炉房的变电所设一套免维护性直流电源装置,采用二路进线,多路馈出。为高压系统合、分闸控制和中和保护等回路用电。蓄电池应装设充电和浮充电两套装置,直流系统采用单母线分段接线,直流屏内配有绝缘监测装置。

5 线路敷设

本工程的动力线路采用电缆沟、直埋与桥架相结合的敷设方式,高压柜之至变压器和变频器及高压电动机之间采用电缆连接,变压器至低压柜之间采用封闭母线槽连接,低压柜至所有低压用电设备之间采用电缆连接,电动葫芦等移动受电设施采用安全性滑触线连接。照明线路采用BV-450/750V铜芯导线穿阻燃PVC管沿顶板和墙暗敷,选用管径为2～3根导线穿阻燃PVC15,4-5根导线穿阻燃PVC20。

6 综合保护

变电所采用的是综合保护系统以进行控制和数据的采集、处理、屏幕显示、事故追忆、性能计算及保存重要的常规测量仪表。10kV 高压进线:过流保护,电流速断保护;10kV高压母联开关:过流保护,电流速断保护;变压器保护采用过流保护,电流速断保护以及变压器低压侧中性线的零序电流保护;过温、开门报警,超温跳闸;10kV高压电动机采用过负荷保护,电流速断保护,单相接地保护;以上所有保护均配智能型危机监控单元与集中控制单元通讯凡是连接构成计算机分布监控系统。

7 照明设计

本工程中得动力系统与照明系统合用变压器,照明电压为380/220V,检修、局部照明电压为24V或12V,照明电源由低压配电屏以专用线接出,分车间按放射式供电至各分照明配电箱,在装设锅炉水位表、锅炉压力表、给水泵以及主控制室等主要操作的地点和通道处应设置必要的紧急照明系统,应急照明系统应自带全封闭镉镍电池且持续时间不小于30分钟。照明光源在主厂房高跨等处采用金属卤化物灯,其它场所采用荧光灯或白炽灯。厂区照明应采用符合环境的庭院灯,且由于厂区照明的特殊性,建议采用半夜灯以节约能源。在地下凝结水箱间、出灰渣地点和安装热水箱、锅炉、金属平台等设备和构

件处的灯具,当距地面和平台工作面高度小于2.5m,为防止触电应采用不超过36KV的电压;手提行灯的电压不宜超过12V,在烟囱顶部应设置红色的航空障碍标志灯,以保证飞过上空的飞机行驶安全。

8 自控系统

锅炉房的自控系统主要采用DCS和PLC结合控制,其中DCS自控系统主要有上位监控管理层,即冗余配置,现场控制采集层和数据通讯网路等部分组成。其中的上位监控管理层,主要负责对运行时的数据进行处理,监控系统运行状态,当系统出现轻微故障时,能够在不影响系统安全运行的前提下进行自我诊断并尝试解决处理故障,能够将实时的数据画面传输回监控中心,并支持打印报表管理功能。现场控制采集层的主要功能是输入处理数字滤波功能,输出处理功能,通讯功能,运算控制调节功能等。PLC系统要根据工艺的要求,确定I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等),并列出I/O点清单。进行内存容量的估计,适当留有余量。根据经验,对于一般开关量控制系统,用户程序所需存储器的容量等于I/O总数乘以8;对于只有模拟量输入的控制系统,每路模拟量需要100个存储器字;对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统,每路模拟量需要200个存储器字。确定机型时,还要结合市场情况,考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况,选定性能价格比好一些的PLC机型。