锅炉控制方案

单台燃(油)气蒸汽锅炉控制方案
目录
一、系统概述 (3)
二、控制器特点 (3)
三、控制对象属性 (3)
四、控制器功能描述 (3)
五、控制器技术参数 (8)
六、控制器电源条件与安装要求 (8)
七、控制器硬件组成 (8)
八、项目实施与售后服务 (9)
九、配置清单及价格 (10)
一、系统概述
本项目初步设计针对单台燃(油)气蒸汽锅炉房控制系统，本项目的主要工艺设备有：
●适用对象：燃(油)气蒸汽锅炉
●燃烧器：威索、欧科、奥林等（比调式）
二、控制器特点
◆采用西门子公司的S7-200系列的PLC模块作为核心控制器；
◆显示采用西门子7″彩色触摸屏，全中文图文操作界面，多窗口画面系统工况显示；
◆燃烧比例调节控制，调节更平稳，降低锅炉能耗，实现锅炉节能运行；
◆位式给水（电极或浮球），动态调节锅炉水位；
◆故障自动识别、直观指示与处理；
◆数据分析、曲线显示和报表生成功能，数据查询方便；
◆具有标准的RS232/485接口及MODBUS协议，可以实现上位机系统的连接，实现多台
锅炉的群控功能。

三、控制对象属性
控制对象：VAPOPREX HVP-CN1050/10bar
控制种类：自动和手动
燃烧控制方式：蒸汽压力控制（压力变送器、超压连锁）
给水控制方式：位式给水（电极或浮球）
缺水检测：水位电极或浮球保护
燃料属性：天然气或轻油
箱体形式：琴台柜
四、控制器功能描述
4.2 控制系统原理图
4.3 控制功能
4.3.1 燃烧器控制（比调式）
⏹控制系统进入上班时检测锅炉水位，当锅炉水位正常时，才能开启燃烧器;
⏹燃烧器启停由锅炉蒸汽压力控制，蒸汽压力下限、上限值由用户设定；
⏹当锅内蒸汽压力低于设定的蒸汽压力下限值时，控制器输出开启燃烧器电源，燃烧器
启动点火程序、同时进入燃烧负荷比例调节状态（燃烧器比例调节仪），此时由蒸汽压力直接调节燃烧负荷量；
⏹当锅炉蒸汽压力大于设定的蒸汽压力上限值时，控制器输出停止燃烧信号，燃烧器进
入燃烧负荷调节关闭状态，直至停止燃烧。

4.3.2 锅筒蒸汽压力-燃烧控制
⏹控制系统进入上班时检测锅炉水位，当锅炉水位正常时，才能开启燃烧器；
⏹燃烧器启停由锅筒蒸汽压力控制，锅筒蒸汽压力上限、下限值由用户设定；
锅筒蒸汽压力通过调节燃料调节阀门开度、配风等参数实现控制要求，所以在构建锅筒蒸汽压力-燃烧控制方案时，将锅筒蒸汽压力检测值和设定值经过比较，其偏差作为控制器的输入信号，控制器进行P、I、D运算后，输出控制信号去调节燃料的开度和鼓风机转速（改变送风量）。

系统引入烟气含氧量作为前馈信号，操纵燃料调节阀和鼓风机，使系统燃烧更充分。

锅筒蒸汽压力控制原理如下图：
燃烧控制算法带有人工指导功能，用户可以指设定从点火到满负荷的时间，因此，在不同的温度状态下，一旦用户输入了起动——》满负荷的时间要求，燃烧控制软件将根据实际的蒸汽压力进行负荷的控制，在差距较大的情况下，采用全开式燃烧，在接近满负荷状态，智能化软件根据动态的PID参数对燃烧风门进行调节，保证满负荷状态的平稳到达，减少超调，以到达最佳的控制效果，完全满足不同温度状态下从起动到满负荷的时间要求。

4.3.3 给水泵控制（位式给水）
给水泵不受上下班控制。

当炉内水位低时开泵，到高水位关泵。

当锅炉第一次进水或出现极低水位时，可通过强手操启停给水泵。

4.3.4 油泵控制
系统油泵控制采用浮球信号输入方式；
当检测油箱油位低时，自动开启油泵；当检测到油箱油位高时，关闭油泵。

4.4 安全保护功能
4.4.1 二级操控体系（可启动性）
⏹控制器设计电脑控制和强电手操两种控制模式，使锅炉在保证安全的前提下尽可能保
持运行，防止了控制系统以及一次仪表的任何微小故障导致锅炉系统的停运。

⏹本系统能直观显示和报警（声光）处理以下内容：
1)燃烧器熄火故障与保护
2)燃气压力高、低声光报警与保护
3)锅炉蒸汽压力超高故障与保护
4)锅炉水位极低故障与保护
5)锅内水位超高故障与保护
6)燃(油)气的泄露故障与保护
7)排烟温度监测与保护
8)蒸汽压力监测与传感器故障保护
9)系统断电监测与保护
10)电机过载、过流监测与保护
4.4.2 安全保护措施
⏹下列情况锅炉必须紧急停炉：蒸汽压力超高故障、锅炉水位极低故障、燃烧机熄火故
障、燃气压力异常（高或低故障），系统出现这类故障，需人工复位才能再次运行；
⏹燃烧熄火故障保护：燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧过程中出现熄火，电
脑控制器“熄火故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
⏹锅炉水位极低保护：系统运行过程中，当锅炉水位低于设定的极限低水位时，电脑控
制器“水位极低故障”声光报警指示，联锁所有受控设备；
⏹蒸汽超压保护：系统运行过程中，当锅炉蒸汽压力大于设定安全运行压力时，电脑控
制器“蒸汽超压故障”声光报警指示，联锁所有受控设备；
⏹锅炉水位极高保护：系统运行过程中，当锅炉水位高于设定的极限高水位时，电脑控
制器“水位超高故障”声光报警指示，联锁给水设备；
⏹燃气压力低保护：当供气压力低于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压
力低故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
⏹燃气压力高保护：当供气压力大于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压
力高故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
⏹燃（油）气的泄漏故障与保护：当因某种原因发生泄漏时，电脑控制器“燃（油）气
的泄漏故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
⏹排烟温度超温保护：系统运行过程中，当实际排烟温度超过设定的烟道超温温度时，
电脑控制器“排烟超温故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器；
⏹断电故障保护：系统运行过程中，出现供电断电系统自动切断输出设备，再次供电时，
智能控制器自动处于下班状态，确保系统安全运行；
⏹电机负荷保护：通过断路器和热过载继电器，保护电机设备在运行过程中的过流、过
热保护。

4.5 其它功能
⏹设置运行参数：设置锅炉全自动运行所需压力、温度等参数；
⏹信息处理：将现场采集的信号进行智能数据分析统计处理，完成故障预测、故障处理、
系统防冻控制、智能模糊控制锅炉运行等工作。

⏹自动识别故障：发生故障时，软件自动识别故障，保护锅炉及附属设备安全；
⏹通讯功能：可预留标准RS-485接口及MODBUS协议，可实现行程监控；
⏹软手动功能：在此状态下，可直接对燃烧器等负载进行操作。

用软手动操作时，将
严格遵循燃烧器负荷的工作时序及燃烧器与循环泵连锁、超温、超压连锁关系。

⏹系统密码保护设置：系统设置二级密码保护功能，有用户操作级、管理级。

五、控制器技术参数
◆制造标准： GB/T14536.1及厂标
◆安全性能检验符合： GB1497
◆电控检验符合： GB3797-89
◆防护等级： IP32
◆环境温度： 0℃-50℃
六、控制器电源条件与安装要求
6.1电源条件
额定电压： 380V/220V±15% 三相五线/单相
额定频率： 50Hz±2%
6.2安装要求及位置
控制器的安装可根据锅炉的大小、锅炉房的环境及要考虑操作维护的方便。

可将控制器固定在锅炉炉体一侧或摆放在专做的控制台上，使控制器处于平稳状态，也可将控制柜固定在锅炉房控制室里。

控制器最好放置在干燥通风的地方，不能覆盖或阻塞控制器两侧的通风孔。

七、控制器硬件组成
7.1 核心控制器
作为单台燃(油)气蒸汽锅炉的控制平台，我们根
据锅炉本体和燃烧机的数据点位，结合控制算法的复
杂程度与控制模块的数据空间，采用S7-200系列中的
CPU-224XP作为核心CPU。

CPU-224XP的主要特点如下：
◆模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的
应用；
◆CPU带两个RS232/485通讯口；
◆各种功能模块（AI/AO/DI/DO）可以非常好地满足和适应自动控制任务；
◆由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；
◆方便用户和简易的无风扇设计；
当控制任务增加时，可自由扩展；
7.2 单机显示界面
采用西门子 7″彩色触摸屏显示，中文操作界面，文本翻页、
友好的人机对话及先进的控制方式，内嵌迈欧公司标准的锅炉优
化控制程序,锅炉运行状况文本实时显示，弹出式报警方式，受
控设备运行状态界面实时显示，故障自动识别、直观指示与处理，
虚拟按键，软手动、全自动操作模式。

7.3一次仪表
一体化度传感器
选用天康仪表厂生产的铠装式热电阻，WZP系列工业用热电阻作为温度测量传感器 ,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控
制系统,用以直接测量或控制各种生产过程中0-500℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。

输出信号为电势信号。

7.4 主要电器元件
交流接触器（施耐德）特点：
LC1系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至660V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通与分断电路之用，并可与热继电器直接插接组成电磁起动器，以保护可能发生操作过负荷的电路。

接触器还可组装积木式辅助触头组、空气延时头、机械联锁机构等附件，组成延时接触器、可逆接触器、星三角起动器。

热继电器（施耐德）特点：
高标准：符合IEC60947-4-1和GB14048.4标准。

强适应性：“TH”防护处理,可以在湿热的环境中使用。

功能齐全：
具有过载与缺相保护功能；
具有手动/自动复位按钮；
具有测试按钮；
具有停止按钮；
具有脱扣状态显示功能。

中间继电器（施耐德）
技术特点：
型式系列有动作显示灯内藏型、高容量型、二级体内藏型等；
额定操作电压(AC100/110，AC110/120，AC200/220，
AC220/240) (DC100/110)；
取得UL、CSA认定及电气用品取缔法标准品；
3极、4极电弧标准装备；耐电压AC2000V。

7.5 控制柜和接线
我方关于机柜的设计选择，符合 EMC 所定义的电磁兼容性准则，而且具有抵抗机械碰撞、污染和腐蚀的能力。

机柜坚固耐用，允许安放在苛刻的环境中。

机柜具有抗射频干扰RFI能力，机柜门上安装导电门封垫条，以提高抗射频干扰能力。

机柜满足底部进线要求，机柜为前面开门。

机柜内的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符。

机柜内的端子排将布置在易于安装接线的地方，即为离柜底300mm以上和距柜顶150mm 以下。

端子排、电缆夹头、电缆走线槽及接线槽均将由阻燃型材料制造。

机柜内将预留充足的空间，使买方能方便地接线、汇线和布线。

八、配置清单及价格—单台
1.5T燃油气蒸汽锅炉控制柜配置清单—单台
序号设备名称型号数量单位品牌
附：若控制要求更改则价格相应的调整。