锅炉监控系统的设计

2010第4期总第197期

现代制造技术与装备

图3引言

为了提高锅炉的热效率，降低耗煤量，采用锅炉的自动控制系统日益广泛。锅炉控制装置的主要任务是保证锅炉的安全、

稳定、经济运行，减轻工作人员的劳动强度，同时提高热效率，降低煤、电的消耗量，实现经济运行，便于操作、易于生产管理，而且要采用微计算机控制对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。1锅炉监控系统功能要求[1]

锅炉监控系统作为锅炉控制系统中的一个重要组成部分，要能够及时的、准确的反应锅炉及其附属设备的运行状况，实现对锅炉运行参数的监控和修改，如：注塞泵入口水压、雾化压力、燃油压力、管壁温度、烟气温度等；在出现故障时，系统要能够及时发出报警，并通知处理报警；在锅炉点火时，要能对点火过程进行监控，并能实现对水流量及风量的调节。2监控系统的硬件构成[1，2]

监控系统的硬件分为安装于锅炉现场硬件和集控室

内硬件两部分。

（１）锅炉现场硬件：安装于现场的硬件包括热电偶、热电阻及各种传感器和压力、压力变送器、电动调节阀等。

（２）集控室硬件：安装于集控室的硬件包括锅炉系统仪表操作台、计算机操作台、工业电视监控站和ＰＬＣ柜等。仪表操作台上装有与本台锅炉运行相关的主要仪表，包括显示仪表、流量积算仪、手操器、调节器及控制电机的转换开关、起停按钮、指示灯、电机智能监控器远程显示表等。工业电视监视系统用于监控蒸汽锅炉的汽包液位和给煤机的给煤情况。ＰＬＣ为控制系统的核心，采用总线通讯，完成信号的采集并经处理，以信号通讯方式传给工控机，完成汽包水位、风量调节、给煤调速、鼓风调速、引风调速，电机顺序控制等。

整个锅炉监控系统采用大容量的ＵＰＳ供电，以确保停电后工控机、ＰＬＣ及关键检测设备、仪表能够正常工作３０分钟。

3PLC 的监控功能

智能数显仪表本身已具有监控功能，利用这些监控

仪表可以进行锅炉常规的监视和控制；ＰＬＣ能够完成燃烧系统等较复杂的系统调节任务，它与数显仪表的结合设计，更加提高了系统运行的可靠性，能够实时显示系统设备的运行状态和超限报警，显示实时数据和历史数据等。

（１）控制系统主画面如图２。（２）控制流程图画面如图３。

（３）实时数据、历史数据显示画面如图４。（４）变频器控制显示画面如图５。

锅炉监控系统的设计

史革盟

（陕西宝鸡文理学院，宝鸡721007）

摘要：

锅炉的监控系统由硬件和PLC 两部分组成。利用PLC 的记录、报警、分析及控制功能，对锅炉温度、压力、汽包液位等参数进行了测量、报警及自动调节，并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护，实现了对锅炉运行状态的全面监控，确保了锅炉设备的安全运行。

关键词：

锅炉监控系统

PLC

安全运行

图1监控系统外观图

图2

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（５）多终端监视功能：用户可根据需要，将本系统接入到公司办公网络，实现主管领导及调度等管理人员的远程监视。

4监控系统的控制功能

锅炉监控系统由测量报警系统、自动保护系统、自动调节系统和语音报警系统组成。

４．１测量报警系统

为了全面反应锅炉的运行状态，系统对与锅炉运行相关的各种参数全部或部分进行检测，不仅测量锅炉的温度、压力等热工信号，还测量变送器、电机运行的电量信号及电机运行状态信号。

被测量的参数在操作台上由数显仪表分别显示，对需要报警的参数设有声、光报警功能，由计算机完成数据的存储、记录、报警、打印及分析处理。

４．２自动保护系统

热工保护包括汽包水位超低联锁保护、蒸汽压力超高联锁保护及锅炉出口水温超高联锁保护。当锅炉出现汽包水位超低、蒸汽压力超高或出口水温超高时，系统在发出警报的同时，使锅炉自动联锁停炉，避免事故的发生。

电动机的保护由电机综合监视器对电机进行全面保护，具有过流、缺相、相不平衡、欠压、反序、漏电等保护功能，当电机在运行中有故障时，可迅速切断控制回路，避免烧毁电机。

４．３自动调节系统

（１）给水压力自动调节：给水压力恒压控制系统由变频器、可编程控制器、智能数显调节仪、压力传感器等组成。压力传感器检测给水管的压力；智能数显调节仪显示给水管的压力，并与压力设定值比较输出控制信号控制变频器的输出频率，进而改变水泵电机转速，保证给水管压力保持恒定；可编程控制器控制电机的起停切换。

（２）汽包水位自动调节：汽包水信号由双室平衡器、差压变送器、磁翻板远传信号获得，智能仪表根据水位设定值调节电动调节阀的开度，从而实现对汽包水位的控制。汽包水位调节采用三冲量调节方法，以克服蒸汽负荷变化产生的虚假水位现象带来的给水调节阀的误动作。

（３）蒸汽压力调节：蒸汽压力自动调节是燃烧调节系统的组成部分，通过调节进入炉膛的煤量和风量达到最佳风煤比，以提高炉膛的发热量，保证锅炉的蒸汽压力，与供热量相对平衡。

当锅炉蒸汽负荷变化时，蒸汽压力发生变化。通过调节给煤机速度增加给煤量，保证炉膛发热量，随着燃料供给量的变化，鼓风量也必须做出相应的调整，才能获得锅炉烟气中的最佳氧含量，保证燃煤尽可能充分燃烧，并且使燃料量与鼓风量成适当的比例关系。

（４）炉膛负压调节：炉膛负压自动调节是燃烧调节系统的组成部分，随着蒸汽压力调节系统对送风量的调节，自动调节引风量，从而维持炉膛负压恒定，以保证锅炉安全运行。

（５）除氧罐水位自动调节：除氧罐水位自动调节系统由变频器、可编程序控制器、智能数显调节仪、差压变送器等组成。差压变送器检测除氧罐的水位；智能数显调节仪显示除氧罐水位，并与水位设定置比较输出控制信号控制变频器的输出频率，进而改变除氧泵电机转速，保证除氧罐水位怛定；可编程控制器控制电机的起停切换。

一台变频器以一拖三的方式控制除氧泵，当除氧泵运行时，若一台泵不能满足要求，系统自动将该除氧泵电机切入工频，同时变频启动下一台，直到满足供水的要求。三台除氧泵电机定时轮流切换，使各台除氧泵电机工作时间均衡。

（６）除氧罐水温自动调节：除氧罐水温自动调节系统采用单回路调节。以除氧罐水位设定值为目标值，通过安装在除氧蒸汽管道上的电动调节阀，自动调节蒸汽流量维持除氧罐水位恒定，以保证除氧效果。

（７）热水循环管网变频恒压补水自动调节：热水循环管网变频恒压补水自动调节系统由变频器、可编程序控制器、智能数显调节仪、压力变送器等组成。一台变频器以一拖二的方式控制两台补水泵，当热水循环管网的压力与设定值有偏差时，一台补水泵自动起动，并且电机转速不断变化，保持热水循环管网压力的恒定，若一台泵不能满足要求，系统自动将该电机切入工频，同时变频启动下台，直到满足补水需求，两台补水泵电机定时轮流切换，使各台水泵电机工作时间均衡。

４．４语音报警系统

通过计算机操作站设定各检测量的上下限报警值，当锅炉运行中出现参数超限时，由计算机（下转第４４页）

图4图5设计与研究

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