基于S7300的鍋爐蓄熱器自控系統(tǒng)

紀(jì)光宏

摘要：目前現(xiàn)有產(chǎn)氣量10T/H鍋爐3臺(tái)，最高工作壓力1.25MPa，目前工作壓力1.00 MPa。生產(chǎn)旺季兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行供汽，生產(chǎn)淡季僅運(yùn)行一臺(tái)鍋爐，但是鍋爐供汽壓力及流量極不穩(wěn)定。每年大檢修期間，都需要對(duì)鍋爐爐膛爐拱進(jìn)行大修，故障時(shí)間及檢修費(fèi)用居高不下。希望在保障正常生產(chǎn)的前提下，盡可能減少鍋爐開機(jī)臺(tái)數(shù)及運(yùn)行時(shí)間，節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：蒸汽蓄熱器 S7300PLC 多變量算法

中圖分類號(hào)：TS736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0003-01

一般采用鍋爐增容或調(diào)度設(shè)備用氣負(fù)荷的方法來解決用汽負(fù)荷不均衡，高峰低谷用汽量波動(dòng)很大的狀況 ，但仍免不了鍋爐負(fù)荷忽高忽低，用汽設(shè)備開開停停，其結(jié)果是鍋爐運(yùn)行效率下降，浪費(fèi)了能源，產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量受到影響。司爐人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備壽命短。

采用蒸汽蓄熱器可有效的解決這些問題。蒸汽蓄熱器是熱能的吞吐倉(cāng)庫(kù)，一般為臥式圓筒體，內(nèi)裝軟化水。當(dāng)用汽負(fù)荷下降時(shí)，鍋爐產(chǎn)生的多余蒸汽以熱能形式通過充熱裝置充入軟水中貯存，使器內(nèi)水壓力、溫度上升，形成一定壓力下的飽和水（充熱過程）；當(dāng)用汽負(fù)荷上升，鍋爐供汽不足時(shí)，隨著壓力下降，器內(nèi)飽和水成為過熱水而產(chǎn)生自蒸發(fā)，向用戶供汽（放熱過程）。通過蓄熱器對(duì)熱能的吞吐作用，使供用熱系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，從而可使鍋爐在滿負(fù)荷或某一穩(wěn)定負(fù)荷下平穩(wěn)運(yùn)行。蓄熱器中的水既是蒸汽和水進(jìn)行熱交換的介質(zhì)，又是蓄存熱能的載體。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由高壓分汽包、蓄熱器、低壓分汽包以及兩組自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、手動(dòng)閥門組成。在蓄熱器進(jìn)口安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥DV1、壓力指示儀表和壓力變送器PT1，調(diào)節(jié)閥DV1根據(jù)PT1壓力信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度。同樣在蓄熱器出口安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥DV2、現(xiàn)場(chǎng)壓力指示儀表和壓力變送器PT2，調(diào)節(jié)閥DV2根據(jù)PT2的壓力信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度。蓄熱器本身設(shè)有液位檢測(cè)、水溫溫度檢測(cè)和蓄熱器上部蒸汽壓力檢測(cè)。

當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量大于用汽量時(shí)，多余的蒸汽進(jìn)入蓄熱器加熱其中的儲(chǔ)水（飽和水），蒸汽本身也凝結(jié)于其中，蓄熱器中的壓力隨之上升。當(dāng)用汽量大于鍋爐的蒸發(fā)量時(shí)，蓄熱器中的儲(chǔ)水（飽和水）因降壓而沸騰，提供蒸汽以保持鍋爐負(fù)荷不變。整個(gè)工作過程由調(diào)節(jié)閥DV1、DV2自行控制。蓄熱器進(jìn)口閥用以保持鍋爐壓力不變，蓄熱器出口閥用以保持用戶用汽壓力不變，而蓄熱器壓力則在二者之間變化。鍋爐壓力與用汽壓力之間的壓差越大，蓄熱器可儲(chǔ)蓄的熱量也越大。

2 實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 系統(tǒng)主要控制對(duì)象

蓄熱器進(jìn)口壓力檢測(cè)和控制，蓄熱器出口壓力檢測(cè)和控制，蓄熱器壓力檢測(cè)，蓄熱器液位檢測(cè)，蓄熱器溫度檢測(cè)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)控制

系統(tǒng)分現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程PLC控制兩種控制方式。現(xiàn)場(chǎng)控制主要由儀表來實(shí)現(xiàn)。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)控制箱，在控制箱門板上安裝進(jìn)口壓力現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程控制選擇按鈕和出口壓力現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程控制選擇按鈕各一只，安裝進(jìn)出口壓力PID調(diào)節(jié)儀表各一塊，蓄熱器液位、蓄熱器壓力數(shù)字顯示儀表各一塊，聲光報(bào)警器一只。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)操作

將選擇按鈕選擇為“現(xiàn)場(chǎng)”控制，手動(dòng)操作PID控制儀表，調(diào)節(jié)閥門DV1、DV2的開度。若為現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)操作，在PID控制儀上設(shè)定控制壓力，PID控制儀自動(dòng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的壓力調(diào)節(jié)DV1、DV2閥開度。

2.4 遠(yuǎn)程PLC控制

PLC利用原鍋爐S7300PLC系統(tǒng)，上位機(jī)利用原鍋爐的WinCC系統(tǒng)。由于原PLC系統(tǒng)本身槽位已經(jīng)被占滿，不能再進(jìn)行模塊的擴(kuò)展，而鍋爐操作臺(tái)內(nèi)部空間有限，也不允許在操作臺(tái)內(nèi)擴(kuò)展模塊，原鍋爐控制系統(tǒng)S7300PLC型號(hào)為CPU315-2DP，所以我們?cè)谛顭崞鳜F(xiàn)場(chǎng)附近設(shè)置一個(gè)S7300的PROFIBUSDP從站。從站里安裝ET200M通訊模塊和IO擴(kuò)展模塊。與鍋爐PLC用PROFIBUSDP總線通訊。

2.5 PLC自動(dòng)控制

（1）進(jìn)口壓力控制采用多變量算法控制。

（2）出口（蒸汽用戶）壓力控制采用多變量的PID算法控制。

（3）鍋爐控制。蓄熱器改造前，鍋爐自動(dòng)控制主要根據(jù)鍋爐出口壓力來實(shí)現(xiàn)，蓄熱器改造后，鍋爐自動(dòng)控制主要根據(jù)蓄熱器壓力來控制。當(dāng)蓄熱器壓力小于鍋爐自動(dòng)設(shè)定值時(shí)，鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)蓄熱器壓力接近鍋爐自動(dòng)壓力設(shè)定值是，鍋爐平穩(wěn)運(yùn)行，并保持平穩(wěn)狀態(tài)；當(dāng)蓄熱器壓力大于設(shè)定值某個(gè)范圍時(shí)，鍋爐降低將負(fù)荷運(yùn)行直至停機(jī)。

（4）其他控制。1）蓄熱器水位用于報(bào)警和顯示，同時(shí)參與鍋爐和進(jìn)氣壓力控制。2）蓄熱器壓力用于報(bào)警和顯示，同時(shí)參與進(jìn)氣壓力控制。3）蓄熱器水溫度用于報(bào)警和顯示，同時(shí)參與鍋爐控制。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，使用蒸汽蓄熱器，一般可節(jié)約燃料5%，有時(shí)超過10%，按1年耗煤7000噸，節(jié)約燃料最少5%，噸煤1050元計(jì)算，一年可節(jié)約費(fèi)用367500元。

停運(yùn)鍋爐一臺(tái)。按配電室抄表數(shù)據(jù)，日可節(jié)電1000度左右，考慮到單臺(tái)鍋爐負(fù)荷相應(yīng)增加，兩者相抵，按節(jié)電500度計(jì)算。1年兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行180個(gè)工作日，電費(fèi)0.8元/度，年可節(jié)約電費(fèi)約72000元。

蓄熱器的自動(dòng)化的改造，大大的提高了鍋爐的燃燒效率；減少鍋爐峰值負(fù)荷；保證了汽壓穩(wěn)定，生產(chǎn)正常，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，使鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，消除鍋爐因經(jīng)常趕火、壓火、撥火等不正常運(yùn)行而可能引起的損壞、延長(zhǎng)其使用壽命，降低故障率，減少檢修費(fèi)用。減輕司爐人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鍋爐安全運(yùn)行率。鍋爐工況穩(wěn)定后，可以方便的控制風(fēng)煤比，鼓引風(fēng)比穩(wěn)定，改善燃燒過程、減少因不完全燃燒造成的環(huán)境污染。蓄熱器是一個(gè)遠(yuǎn)不過時(shí)的產(chǎn)品，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用廣泛。

參考文獻(xiàn)

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