鍋爐房電氣及自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

摘要：隨著人民生活水平的不斷提高，對生活質(zhì)量的追求也越來越強(qiáng)烈，作為城市供暖系統(tǒng)重要組成部分的鍋爐房近年來越發(fā)受到人們的重視，本文通過對實(shí)際工程中某鍋爐房的配電設(shè)計(jì)，闡述鍋爐房控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及控制方式，并試探討如何通過控制系統(tǒng)根據(jù)工藝參數(shù)要求實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的正常運(yùn)行，并盡可能的降低系統(tǒng)運(yùn)行的能耗。

關(guān)鍵詞：鍋爐房負(fù)荷PLC

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民群眾的生活水平也在不斷提高，伴隨著對生活質(zhì)量的不斷追求，作為城市供暖系統(tǒng)重要組成部分的鍋爐房近些年來越發(fā)受到人們的重視，特別是科技的進(jìn)步帶來了更多的新技術(shù)、新方法，傳統(tǒng)的鍋爐房配電及控制系統(tǒng)依然不能滿足日益不斷發(fā)展的需求，下面就以某鍋爐房的電氣及自控設(shè)計(jì)為例，試引入新技術(shù)，考慮設(shè)計(jì)一套合理、高效、節(jié)約的配電及自動控制系統(tǒng)。

1 工程概況

本工程的鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)模為1臺29MW和3臺58WM的燃煤熱水爐，工程設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)考慮以下方面：供電電源的選取、鍋爐房用電負(fù)荷的計(jì)算、供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（直流電系統(tǒng)、電力線路）、綜合保護(hù)、自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（DCS、PLC）等，作為設(shè)計(jì)的第一準(zhǔn)則，應(yīng)該在不違反國家相關(guān)法律法規(guī)及行業(yè)規(guī)范的前提下，盡可能的做到詳實(shí)準(zhǔn)確、高效節(jié)約。

2 供電電源

本工程的鍋爐房屬于重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，其直接關(guān)系到所在地居民的日常生活，其負(fù)荷等級屬于二級負(fù)荷，故其電源應(yīng)采用雙電源供電，本工程的10KV電源引自附近變電站，電源采用兩回10KV引用，接入鍋爐房的變電所，變電所的10KV采用單母線分段連接方式，兩段母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，平時(shí)兩路電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行，互為備用。母聯(lián)開關(guān)需與進(jìn)線開關(guān)閉鎖，不允許兩路電源并聯(lián)運(yùn)行。380/220V配電則采用單母線分段系統(tǒng)。

3 負(fù)荷計(jì)算

配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重就是負(fù)荷的合理計(jì)算，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案起始于良好的前期計(jì)算，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能的做到準(zhǔn)確、認(rèn)真、負(fù)責(zé)，本工程的鍋爐房、消防泵、水泵、采暖循環(huán)泵等重要設(shè)備均采用二級負(fù)荷，其余則采用三級負(fù)荷。本工程中安裝容量為1665KW，其中備用容量為193KW，高壓動力設(shè)備容量為725KW，低壓設(shè)備容量為747KW，按照相關(guān)參數(shù)確定其利用系數(shù)cosφ=0.95，則鍋爐房低壓有功計(jì)算負(fù)荷Pjs=451KW，無功計(jì)算負(fù)荷為Qjs=194Kvar，視在功率Sjs=475KVA，由此可以推算出需要兩臺變壓器容量為2×630KVA的變壓器，一用一備，負(fù)荷率β=75.4%，當(dāng)一臺變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，必須能夠保證另一臺變壓器能夠負(fù)擔(dān)得起整個(gè)鍋爐房的全部用電負(fù)荷。

4 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于鍋爐房的變壓器一般都選用環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，其配備溫度監(jiān)測及報(bào)警裝置，變壓器的接線組為DYn11，其保護(hù)罩的防護(hù)等級不應(yīng)低于IP20，10KV開關(guān)柜選用金屬鎧裝封閉開關(guān)柜，配真空斷路器。低壓選用金屬全封閉抽屜式開關(guān)柜。在鍋爐房的變電所設(shè)一套免維護(hù)性直流電源裝置，采用二路進(jìn)線，多路饋出。為高壓系統(tǒng)合、分閘控制和中和保護(hù)等回路用電。蓄電池應(yīng)裝設(shè)充電和浮充電兩套裝置，直流系統(tǒng)采用單母線分段接線，直流屏內(nèi)配有絕緣監(jiān)測裝置。

5 線路敷設(shè)

本工程的動力線路采用電纜溝、直埋與橋架相結(jié)合的敷設(shè)方式，高壓柜之至變壓器和變頻器及高壓電動機(jī)之間采用電纜連接，變壓器至低壓柜之間采用封閉母線槽連接，低壓柜至所有低壓用電設(shè)備之間采用電纜連接，電動葫蘆等移動受電設(shè)施采用安全性滑觸線連接。照明線路采用BV-450/750V銅芯導(dǎo)線穿阻燃PVC管沿頂板和墻暗敷，選用管徑為2-3根導(dǎo)線穿阻燃PVC15，4-5根導(dǎo)線穿阻燃PVC20。

6 綜合保護(hù)

變電所采用的是綜合保護(hù)系統(tǒng)以進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)的采集、處理、屏幕顯示、事故追憶、性能計(jì)算及保存重要的常規(guī)測量儀表。10KV高壓進(jìn)線：過流保護(hù)，電流速斷保護(hù)；10KV高壓母聯(lián)開關(guān)：過流保護(hù)，電流速斷保護(hù)；變壓器保護(hù)采用過流保護(hù)，電流速斷保護(hù)以及變壓器低壓側(cè)中性線的零序電流保護(hù)；過溫、開門報(bào)警，超溫跳閘；10KV高壓電動機(jī)采用過負(fù)荷保護(hù)，電流速斷保護(hù)，單相接地保護(hù)；以上所有保護(hù)均配智能型危機(jī)監(jiān)控單元與集中控制單元通訊凡是連接構(gòu)成計(jì)算機(jī)分布監(jiān)控系統(tǒng)。

7 照明設(shè)計(jì)

本工程中得動力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)合用變壓器，照明電壓為380/220V，檢修、局部照明電壓為24V或12V，照明電源由低壓配電屏以專用線接出，分車間按放射式供電至各分照明配電箱，在裝設(shè)鍋爐水位表、鍋爐壓力表、給水泵以及主控制室等主要操作的地點(diǎn)和通道處應(yīng)設(shè)置必要的緊急照明系統(tǒng)，應(yīng)急照明系統(tǒng)應(yīng)自帶全封閉鎘鎳電池且持續(xù)時(shí)間不小于30分鐘。照明光源在主廠房高跨等處采用金屬鹵化物燈，其它場所采用熒光燈或白熾燈。廠區(qū)照明應(yīng)采用符合環(huán)境的庭院燈，且由于廠區(qū)照明的特殊性，建議采用半夜燈以節(jié)約能源。在地下凝結(jié)水箱間、出灰渣地點(diǎn)和安裝熱水箱、鍋爐、金屬平臺等設(shè)備和構(gòu)件處的燈具，當(dāng)距地面和平臺工作面高度小于2.5m，為防止觸電應(yīng)采用不超過36KV的電壓；手提行燈的電壓不宜超過12V，在煙囪頂部應(yīng)設(shè)置紅色的航空障礙標(biāo)志燈，以保證飛過上空的飛機(jī)行駛安全。

8 自控系統(tǒng)

鍋爐房的自控系統(tǒng)主要采用DCS和PLC結(jié)合控制，其中DCS自控系統(tǒng)主要有上位監(jiān)控管理層，即冗余配置，現(xiàn)場控制采集層和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)路等部分組成。其中的上位監(jiān)控管理層，主要負(fù)責(zé)對運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)輕微故障時(shí)，能夠在不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下進(jìn)行自我診斷并嘗試解決處理故障，能夠?qū)?shí)時(shí)的數(shù)據(jù)畫面?zhèn)鬏敾乇O(jiān)控中心，并支持打印報(bào)表管理功能。現(xiàn)場控制采集層的主要功能是輸入處理數(shù)字濾波功能，輸出處理功能，通訊功能，運(yùn)算控制調(diào)節(jié)功能等。PLC系統(tǒng)要根據(jù)工藝的要求，確定I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等），并列出I/O點(diǎn)清單。進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，適當(dāng)留有余量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對于一般開關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲器的容量等于I/O總數(shù)乘以8；對于只有模擬量輸入的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要100個(gè)存儲器字；對于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要200個(gè)存儲器字。確定機(jī)型時(shí)，還要結(jié)合市場情況，考察PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定性能價(jià)格比好一些的PLC機(jī)型。

自此，一套基本的鍋爐房電氣及自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本完成，從這里可以看出，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真，同時(shí)在設(shè)計(jì)選擇上應(yīng)該以盡可能的在滿足需求的同時(shí)以減少投資浪費(fèi)為宗旨，積極運(yùn)用新的科學(xué)和技術(shù)，讓電氣及自控系統(tǒng)真正的能為未來發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。