专利名称：燃氢蒸汽锅炉控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锅炉控制系统，尤其是一种具有对燃氢蒸汽锅炉进行综合控制的燃氢蒸汽锅炉控制系统。
背景技术：
在现有的燃气锅炉中通常是利用PLC系统对锅炉的燃烧进行控制，例如中国实用新型专利号201120238256. 8，申请人湖北华夏窑炉工业(集团)有限公司的“一种高温窑炉的燃烧控制系统”，其中揭示了 包括烧嘴、助燃空气管和燃气支管，助燃空气管和烧嘴之间串联安装空气压力传感器和和空气电动调节器，燃气支管和烧嘴之间串安装燃气压力传感器和燃气电动调节器，控制器PLC的输入端与空气压力传感器和燃气压力传感器相连，输出端与空气电动调节器和燃气电动调节器的控制端连接，以达到应用调节器调节助燃空气和燃气的压力和流量，并通过压力传感器和控制器PLC实现即时检测和调节控制、提高调节湿度和精度。尽管上述的燃烧控制系统比传统的要进步，但是主要还是适用于高温窑炉的燃烧控制，对于燃氢气蒸汽锅炉，特别是燃氢蒸汽锅炉而言，其燃烧控制涉及更多的相关控制参数，例如燃氢，作为燃料，除了压力以外，还有氢气燃烧的温度、流量的检测。同时，蒸汽是锅炉燃烧产物，需要以规定的压力、温度和流量标准供应，也与燃烧过程密切相关联，还有锅筒中给水和加热等，因此希望能提出一种适合于提高整个燃氢锅炉的燃烧、给水、蒸汽作业过程的质量，以及运行安全、稳定和可靠等综合控制的燃气锅炉控制系统。
发明内容本实用新型的目的在于为克服以上现有的燃烧控制系统的不足而提供一种燃氢蒸汽锅炉控制系统。实现上述目的技术方案是提供一种燃氢蒸汽锅炉控制系统，所述锅炉包括锅炉本体、锅炉锅筒、锅炉炉膛、具有烧嘴、燃气支管和空气支管的燃烧器、软水箱、除氧器和分汽缸以及节能器，所述控制系统包括锅炉本体部份控制系统、锅炉汽水控制系统、燃烧器与燃烧控制系统、氢气输送控制系统、控制室远程控制系统；所述锅炉本体部分控制系统包括在锅炉锅筒上设置压力开关、压力传感器、液位控制用的差压变送器、现场压力表、在锅炉炉膛上设置的炉膛压力传感器以及设置在锅炉节能器与锅炉锅筒连接管上的温度变送器和现场温度表；所述锅炉汽水控制系统包括在锅炉顶部设有分别连接在软水箱、除氧器、节能器和分汽缸管路上的气动流量调节阀、液位计、水泵、现场压力表、压力传感器、温度变送器、蒸汽流量计；所述燃烧器与燃烧控制系统设有位于燃烧器烧嘴后的点火变压器、火焰检测器，伺服电机、位于空气支管上的风门调节挡板以及通过管道连接风门的风机、扇形调节盘、空气压力开关、与燃气支管相连接的燃气管路上的氢气流量调节阀、由气动切断阀、氢气压力开关、压力表组成的阀组部分；所述氢气输送控制系统设置在位于所述燃烧器与燃烧控制系统之前的燃气管道上，包括氢气增压泵、压力传感器、温度变送器、现场压力表、气动切断阀，流量计以及与氢气增压泵并联的回流气动调节阀；所述控制室远程控制系统 设有可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统、以及与可编程序控制器(PLC) +计算机监控 系统双向电连接的机械式程序控制器、检漏程序控制器和包括手/自动负荷控制开关的负 荷控制器以及输出端与机械式程序控制器连接和输入端与火焰检测器连接的火焰检测信 号放大器，检漏程序控制器还与机械式程序控制器和负荷控制器双向电连接，并且负荷控 制器另一端连接伺服电机，机械式程序控制器是双向控制连接点火变压器和阀组部分，可 编程序控制器(PLC) +计算机监控系统的计算机输入端以接收现场采集的信号，经程序运 算并通过输出端发出执行指令。[0006]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述控制室远程控制系统通过可编 程序控制器(PLC) +计算机监控系统和机械式程序控制器电连接锅炉本体控制系统、锅炉 汽水控制系统、燃烧器与燃烧控制系统和氢气输送控制系统的受控器件实现全面集中控 制。[0007]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述控制室远程控制系统采用机械 式程序控制器与可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统、检漏程序控制器、负荷控制器对 燃烧器与燃烧控制系统形成双重控制连接并且可以互为备用。[0008]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述锅炉汽水控制系统的受控器件 包括气动流量调节阀、液位计、水泵、压力传感器、温度变送器、蒸汽流量计，它们以单独或 并联方式电连接可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统以使控制室远程控制系统能实现 二冲量系统输出负荷控制连接。[0009]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述锅炉本体控制系统的受控器件 包括压力开关、压力传感器、差压变送器、炉膛压力传感器，其中，压力开关、压力传感器、炉 膛压力传感器和所述锅炉汽水控制系统中设置的压力传感器通过控制室远程控制系统，实 现对锅炉压力进行控制连接。[0010]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述检漏程序控制器、阀组部分的氢 气压力开关、气动切断阀的控制连接组合地实现阀组的检漏程序。[0011]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述燃烧器与燃烧控制系统中的气 动切断阀和氢气输送控制系统的气动切断阀提供安全联锁放空的控制连接，并在正常停炉 时起到放空作用。[0012]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述伺服电机的输出轴连接扇形调 节盘，所述扇形调节盘过连杆机构分别连接氢气流量调节阀和风门调节挡板，并在负荷控 制器的控制下使伺服电机正反转，以同时对氢气流量调节阀和风门调节挡板进行同步氢气 和助燃空气流量的调节。[0013]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述氢气输送控制系统设置的压力 传感器、回流气动调节阀与可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统，实现氢气输送系统的 安全联锁的控制连接。[0014]如以上所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其中，所述节能器的锅炉烟气出口管道设 有引风机，实现锅炉炉膛的负压状态控制。[0015]由于在本实用新型的燃氢蒸汽锅炉控制系统设有包括依次安装在相应锅炉各部 上或管道上的锅炉本体部份控制系统、锅炉汽水控制系统、燃烧器与燃烧控制系统、氢气输送控制系统四部分，以及控制上述四部分受控器件的控制室远程控制系统。控制室远程控制系统采用机械式程序控制器与可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统、检漏程序控制器、负荷控制器对燃烧器与燃烧控制系统形成双重控制连接并且可以互为备用；可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统的计算机输入端以接收现场采集的信号，经程序运算并通过输出端发出执行指令；特别是锅炉汽水控制系统的受控器件以单独或并联方式电连接可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统以使控制室远程控制系统能实现二冲量系统输出负荷控制连接，以及所述检漏程序控制器与阀组部分的氢气压力开关、气动切断阀的控制连接组合地实现阀组的检漏程序；燃烧器与燃烧控制系统中的气动切断阀和氢气输送控制系统的气动切断阀提供安全联锁放空的控制连接，并在正常停炉时起到放空作用等，为燃烧所需要的控制良好燃气输送、自动处理和调节、高低压保护，并且还设有锅炉水液、蒸汽压力温度等的变速器，燃气、液体的温度、压力和流量测量结果调节器记录和显示、报警或控制联锁报警的设备，使得本实用新型的系统具有综合协调的功能、工作精度高、操纵性能稳定和安全可靠。
图1是本实用新型燃氢蒸汽锅炉控制系统的安装示意图。图2是本实用新型燃气蒸汽锅炉控制系统的控制电路图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本实用新型的燃氢锅炉控制系统，其中，锅炉A包括锅炉本体、锅炉锅筒11、锅炉炉膛16、具有烧嘴、燃气支管10和空气支管20的燃烧器E、软水箱B、除氧器C、和分汽缸D以及节能器18。控制系统包括锅炉本体部份控制系统1、锅炉汽水控制系统I1、燃烧器与燃烧控制系统II1、氢气输送控制系统IV、控制室远程控制系统V，其中，锅炉本体部分控制系统I包括在锅炉锅筒11上设置压力开关12压力传感器13、液位控制采用用差压变送器14、现场压力表15、在锅炉炉膛16上设置的炉膛压力传感器17以及设置在锅炉的节能器18与锅炉锅筒11连接管上的温度变送器19和现场温度表110 ;锅炉汽水控制系统II包括在锅炉顶部设有分别连接在软水箱B、除氧器C、节能器18和分汽缸D管路上的三个气动流量调节阀21、液位计22、两个水泵23、现场压力表26、压力传感器24、温度变送器25、蒸汽流量计27 ;其中，在锅炉顶部至分汽缸D管路上的有一压力传感器24、一温度变送器25、一蒸汽流量计27 ;在软水箱B至除氧器C的管路上的有一气动流量调节阀21、一水泵23 ;在除氧器C至节能器18管路上的有一气动流量调节阀21、一水泵23、一现场压力表26 ;在除氧器C至分汽缸D管路上的有一气动流量调节阀21。燃烧器与燃烧控制系统III设有位于燃烧器E或其烧嘴后的点火变压器31、火焰检测器32，伺服电机33、位于空气支管20上的风门调节挡板34以及通过管道连接风门的风机36、扇形调节盘37、空气压力开关312、连接在燃气管路上的氢气流量调节阀35、由气动切断阀38、氢气压力开关39、压力表310组成的阀组部分311。氢气输送控制系统IV设置在位于所述燃烧器与燃烧控制系统III之前的燃气管道上，包括氢气增压泵41、压力传感器42、温度变送器43、现场压力表44、气动切断阀46，流量计47以及与氢气增压泵41并联的回流气动调节阀45。[0021]控制室远程控制系统V设有编程序控制器(PLC) +计算机监控系统51、以及与可 编程序控制器(PLC)+计算机监控系统51双向电连接的机械式程序控制器52、检漏程序控 制器53和包括手/自动负荷控制开关的负荷控制器54以及输出端与机械式程序控制器52 连接和输入端与火焰检测器32连接的火焰检测信号放大器55，检漏程序控制器53还与机 械式程序控制器52和负荷控制器53双向电连接，并且负荷控制器54另一端连接伺服电机 33，机械式程序控制器52是双向控制连接点火变压器31和阀组部分311，可编程序控制器 (PLC) +计算机监控系统51的计算机输入端以接收现场采集的信号，经程序运算并通过输 出端发出执行指令。这是因为可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统51具有通讯模块及 其通信协议端口，并且设有诸如控制电源、继电器、安全栅、指示灯、警报器、按钮开关等电 器控制元件，计算机显示器、摄像头、设计好的计算机控制程序和路由器等运行必需器材。[0022]所述控制室远程控制系统V采用机械式程序控制器52与可编程序控制器(PLC) + 计算机监控系统51、检漏程序控制器53、负荷控制器54对燃烧器与燃烧控制系统III形成 双重控制连接并且可以互为备用。[0023]所述控制室远程控制系统V通过可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统51或者 可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统51和机械式程序控制器52电连接锅炉本体控制 系统1、锅炉汽水控制系统I1、燃烧器与燃烧控制系统III和氢气输送控制系统IV的受控 器件实现全面集中控制。[0024]所述锅炉汽水控制系统II的受控器件包括气动流量调节阀21、液位计22、水泵 23、压力传感器24、温度变送器25、蒸汽流量计27，它们以单独或并联方式电连接可编程序 控制器与(PLC) +计算机监控系统51，以便控制室远程控制系统V能实行二冲量系统输出 负荷控制连接。[0025]所述锅炉本体控制系统I的受控器件包括压力开关12、压力传感器13、差压变送 器14、炉膛压力传感器17，其中，压力开关12、压力传感器13、炉膛压力传感器17和所述锅 炉汽水控制系统II中设置的压力传感器24通过可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统 51，可实现同时对锅炉压力进行控制连接，确保锅炉运行安全。所述差压变送器14设有2 个以铰可靠地控制锅炉液位。[0026]所述燃烧器与燃烧控制系统III的受控器件包括点火变压器31、火焰检测器32， 伺服电机33、风机36、空气压力开关312、氢气流量调节阀35和由气动切断阀38、氢气压力 开关39、压力表310组成的阀组部分311。通常，阀组部分311的气动切断阀38和氢气压 力开关39有三对，它们排列在一起，压力表310有两个，安装在三对气动切断阀38和氢气 压力开关39的两侧。[0027]所述氢气输送控制系统IV的受控器件包括氢气增压泵41、压力传感器42、温度变 送器43、气动切断阀46，流量计47以及与氢气增压泵41并联的回流气动调节阀45。而且， 该氢气输送控制系统IV可通过以氢气增压泵41进口压力来控制回流气动调节阀开度，从 而控制增压泵进口压力始终为微正压，保证氢气正压输送，不使空气吸入输送系统，确保安全。[0028]所述检漏程序控制器53、与阀组部分311中的氢气压力开关39、气动切断阀38的 控制连接组合地实现阀组的检漏程序。这是通过先后分别开关3个气动切断控制阀38来 实现检漏，例如打开其中的2个，保持I个关闭(例如中间有个)以保证检漏程序工作时，无微量氢气进入锅炉炉膛，确保安全。在连锁或正常停炉时，自动打开上述关闭的那个气动切 断控制阀，起到放空作用。举例来说，所述燃烧器与燃烧控制系统III中的气动切断阀38 和氢气输送控制系统IV的气动切断阀45提供安全联锁放空的控制连接，并在正常停炉时 起到放空作用。此外，所述氢气输送控制系统IV设置的氢气压力传感器，测得输送系统氢 气压力超高时，分别控制在氢气输送控制系统始末端所设的两个气动调节阀开启泄压，并 报警。确保工厂生产与燃氢锅炉系统的正常运行。[0029]所述锅炉本体控制系统I设置的液位、蒸汽压力、炉膛压力，锅炉汽水控制系统设 的蒸汽压力，燃烧器与燃烧控制系统III设的氢气压力、温度、助燃空气压力、火焰检测和 氢气输送控制系统IV所设的氢气压力、温度,所有参数都同时对系统进行安全连锁,确保 整个燃氢锅炉系统运行的安全。[0030]所述伺服电机33的输出轴连接扇形调节盘37，所述扇形调节盘37通过连杆机构 371分别连接氢气流量调节阀35和风门调节挡板34，并在负荷控制器54的控制下使伺服 电机33正反转，以同时对氢气流量调节阀35和风门调节挡板34进行同步氢气和助燃空 气流量血调节。所述连杆机构371为叉形管件，在连杆机构371转动时，其叉的两头伴随转 动。这样可同时对氢气流量调节阀35和助燃空气风门调节挡板34进行同步调节来实现， 并具有结构紧凑，运行可靠等优点。[0031 ] 以上所述系统控制阀均采用气动阀门，满足氢气使用的防爆要求。[0032]所述氢气输送控制系统IV设置的压力传感器42，回流气动调节阀45与可编程序 控制器(PLC) +计算机监控系统51实现氢气输送系统IV的安全联锁的控制连接。[0033]所述节能器18的锅炉烟气出口管道设有引风机28，实现锅炉炉膛16的负压状态 控制。用现场远程摄像机实[0034]所述控制室远程控制系统可采时影像传输，进行控制室远程监视。[0035]以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域 的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，例 如通过各种修正而用于燃气蒸汽锅炉的控制系统。因此，所有等同的技术方案也应该属于 本实用新型的范畴，应由各权利要求限定。
权利要求1.一种燃氢蒸汽锅炉控制系统，所述锅炉(A)包括锅炉本体、锅炉锅筒(11)、锅炉炉膛(16)、具有烧嘴、燃气支管(10)和空气支管(20)的燃烧器(E)、软水箱(B)、除氧器(C)和分汽缸(D)以及节能器(18)，所述控制系统包括锅炉本体部份控制系统(I)、锅炉汽水控制系统(II)、燃烧器与燃烧控制系统(III)、氢气输送控制系统(IV)、控制室远程控制系统(V)；所述锅炉本体部分控制系统(I)包括在锅炉锅筒(11)上设置压力开关(12)、压力传感器(13)、液位控制用的差压变送器(14)、现场压力表(15)、在锅炉炉膛(16)上设置的炉膛压力传感器(17)以及设置在锅炉节能器(18)与锅炉锅筒(11)连接管上的温度变送器(19)和现场温度表(110);所述锅炉汽水控制系统(II)包括在锅炉顶部设有分别连接在软水箱(B)、除氧器(C)、节能器(18)和分汽缸(D)管路上的气动流量调节阀(21)、液位计(22)、水泵(23)、现场压力表(26)、压力传感器(24)、温度变送器(25)、蒸汽流量计(27);所述燃烧器与燃烧控制系统(III)设有位于燃烧器烧嘴后的点火变压器(31)、火焰检测器(32)，伺服电机(33)、位于空气支管(20)上的风门调节挡板(34)以及通过管道连接风门的风机(36)、扇形调节盘(37)、空气压力开关(312)、与燃气支管(10)相连接的燃气管路上的氢气流量调节阀(35)、由气动切断阀(38)、氢气压力开关(39)、压力表(310)组成的阀组部分(311);所述氢气输送控制系统(IV)设置在位于所述燃烧器与燃烧控制系统(III)之前的燃气管道上，包括氢气增压泵(41)、压力传感器(42)、温度变送器(43)、现场压力表(44)、气动切断阀(46)，流量计(47)以及与氢气增压泵(41)并联的回流气动调节阀(45);所述控制室远程控制系统(V)设有可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统(51)、以及与可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统(51)双向电连接的机械式程序控制器(52)、检漏程序控制器(53)和包括手/自动负荷控制开关的负荷控制器(54)以及输出端与机械式程序控制器(52)连接和输入端与火焰检测器(32)连接的火焰检测信号放大器(55)，检漏程序控制器(53)还与机械式程序控制器(52)和负荷控制器(53)双向电连接，并且负荷控制器(54)另一端连接伺服电机(33)，机械式程序控制器(52)是双向控制连接点火变压器(31)和阀组部分(311)，可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统(51)的计算机输入端以接收现场采集的信号，经程序运算并通过输出端发出执行指令。
2.权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述控制室远程控制系统(V)通过可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统(51)和机械式程序控制器(52)电连接锅炉本体控制系统(I)、锅炉汽水控制系统(II)、燃烧器与燃烧控制系统(III)和氢气输送控制系统(IV)的受控器件实现全面集中控制。
3.如权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述控制室远程控制系统(V)采用机械式程序控制器(52)与可编程序控制器(PLC) +计算机监控系统(51)、检漏程序控制器(53)、负荷控制器(54)对燃烧器与燃烧控制系统(III)形成双重控制连接并且可以互为备用。
4.如权利要求2所述的燃蒸汽氢锅炉控制系统，其特征在于，所述锅炉汽水控制系统(II)的受控器件包括气动流量调节阀(21)、液位计(22)、水泵(23)、压力传感器(24)、温度变送器(25)、蒸汽流量计(27)，它们以单独或并联方式电连接可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统(51)以使控制室远程控制系统(V)能实现二冲量系统输出负荷控制连接。
5.如权利要求1或2所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述锅炉本体控制系统(I)的受控器件包括压力开关(12)、压力传感器(13)、差压变送器(14)、炉膛压力传感器(17)，其中，压力开关(12)、压力传感器(13)、炉膛压力传感器(17)和所述锅炉汽水控制系统(II)中设置的压力传感器(24)通过控制室远程控制系统(V)，实现对锅炉压力进行控制连接。
6.如权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述检漏程序控制器(53)、阀组部分(311)的氢气压力开关(39)、气动切断阀(38)的控制连接组合地实现阀组的检漏程序。
7.如权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述燃烧器与燃烧控制系统(III)中的气动切断阀(38)和氢气输送控制系统(IV)的气动切断阀(45)提供安全联锁放空的控制连接，并在正常停炉时起到放空作用。
8.如权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述伺服电机(33)的输出轴连接扇形调节盘(37)，所述扇形调节盘(37)通过连杆机构(371)分别连接氢气流量调节阀(35)和风门调节挡板(34)，并在负荷控制器(54)的控制下使伺服电机(33)正反转，以同时对氢气流量调节阀(35)和风门调节挡板(34)进行同步氢气和助燃空气流量的调节。
9.如权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述氢气输送控制系统(IV)设置的压力传感器(42)、回流气动调节阀(45)与可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统(51)实现氢气输送系统(IV)的安全联锁的控制连接。
10.如权利要求1所述的燃氢蒸汽锅炉控制系统，其特征在于，所述节能器(18)的锅炉烟气出口管道设有引风机(28)，实现锅炉炉膛(16)的负压状态控制。
专利摘要一种燃氢蒸汽锅炉控制系统，锅炉包括锅炉本体、锅炉锅筒、燃烧器等、控制系统包括依次安装在相应锅炉各部或管道上的锅炉本体部份控制系统、锅炉汽水控制系统、燃烧器与燃烧控制系统、氢气输送控制系统四部分，以及控制上述四部分受控器件的控制室远程控制系统。控制室远程控制系统包括采用机械式程序控制器与可编程序控制器(PLC)+计算机监控系统、检漏程序控制器、负荷控制器对燃烧器与燃烧控制系统形成双重控制连接并且可以互为备用；检漏程序控制器与阀组部分的氢气压力开关、气动切断阀的连接组合地实现检漏程序，因此本实用新型能提供了一适合于提高整个燃氢锅炉的燃烧、给水、蒸汽作业的质量，以及运行的安全、可靠等全面、综合的控制。
文档编号F22B35/18GK202835323SQ20122046160
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者黄冲宇 申请人:上海德洲科技发展有限公司