一种锅炉监控系统的制作方法
【专利摘要】一种锅炉监控系统，包括主系统、子系统和通讯网络，所述主系统设置在中控室内，所述子系统设在锅炉运行现场，所述主系统与所述子系统通过通讯网络相连；本实用新型节约能源，延长设备使用寿命；运行效率高，安全性好，主要应用于供热领域的锅炉监控。
【专利说明】一种锅炉监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种对工业锅炉进行监视和控制的系统。
【背景技术】
[0002]随着集中供热规模不断增大，供暖系统组成部分日趋复杂，特别是锅炉数量在不断的增加，结构也在不断更新。锅炉是供热系统的关键组成部分，锅炉的运行情况对于整个供热系统的运行起到至关重要的作用。锅炉一般采用煤粉燃烧加热，所以煤粉的燃烧程度决定了供热的效率。但是影响煤粉的燃烧程度的因素很多，如:锅炉的结构、煤粉质量和点火结构等，所以为了保证供热的效率，就必须实时监控锅炉燃烧的情况；而且当锅炉出现缺水或热网管网发生泄漏时，需及时停止锅炉或关闭相应阀门，以减少热量消耗，减少能源浪费。但传统的监控方式不能实时、全面、准确地综合各类信息进行分析，难以及时正确的评估热量需求变化以及锅炉的运作情况，因而造成无法及时合理的调节供热输出，均衡锅炉负载，更不利于排查故障，系统运行风险高。传统的锅炉控制中，使用风门档板及阀门来控制鼓风机、引风机、补水泵及循环泵的流量，由于缺乏对锅炉各关键点运行状态的实时全面监控与安全分析，对系统中出现的故障或危险也无法得到及时报警和处理，特别是多台锅炉协同运行时，仅靠人工控制或锅炉本体的控制更难以实现整体系统的稳定、经济运行，存在较大的安全隐患。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种能够进行实时监控整个运行过程的高效、节能、安全的锅炉监控系统。
[0004]本实用新型解决技术问题的技术方案为:一种锅炉监控系统，包括主系统、子系统和通讯网络，所述主系统设置在中控室内，所述子系统设在锅炉运行现场，所述主系统与所述子系统通过通讯网络相连；
[0005]所述主系统，包括总控主机、分别与总控主机相连的交换机、视频信号器、服务器、IP电话、打印机、UPS电源、信息发布器及报警器、与所述各总控主机、服务器及交换机相连的中央显示屏以及通过无线路由器与交换机相连的天线，所述总控主机包括主控计算机、监控计算机，所述交换机通过公司局域通讯网络相连，所述IP电话通过语音网关与公司内线电话机相连；
[0006]所述总控主机用于接收、处理、统计、分析和显示子系统被监控过程及设备的温度、压力、流量、液位、阀门开度、设备启停、煤粉浓度、煤粉含碳量等参数信息，然后分析室外温度、热量需求、煤粉质量变化等各影响因素，当这些信息参数出现异常时，实时做出调节锅炉工作台数、加热温度等参数，将相关的控制指令发送至子系统，协同其工作，从而实现锅炉供热节能控制；
[0007]所述视频信号器用于接收、处理、显示、查询监控现场的视频图像信息，通过总控主机对摄像机实现转动、调焦等操作以实现对现场更广范围的巡视；[0008]所述服务器主要用于重要的参数、视频、管理相关的信息的备份、网络信息发布；
[0009]所述中央显示屏主要用于各总控主机信息的显示，各总控主机均可将其显示内容切换显示到中央显示屏上进行显示；
[0010]所述交换机主要用于完成所述主系统的信息通讯；
[0011]所述IP电话主要用于公司内部工作人员进行调度、报警通讯使用；
[0012]所述语音网关用于语音信号的转换；
[0013]所述信息发布器用于将总控主机内的参数设定、调整、报警信息发送给相关人员；
[0014]所述无线路由器主要具有无线信号的通讯、路由功能；
[0015]所述天线用于水平全方位的无线信号的发送和接收；
[0016]所述子系统包括操作员站、与操作员站相连的多台PLC控制柜和相应台数的仪表控制台、与PLC控制柜相连并设置在锅炉上的参数采集设备及执行设备、通过总线与操作员站相连的摄像机、视频服务器。所述PLC控制柜与仪表控制台和所述报警器相连；所述摄像机与所述视频服务器相连；所述操作员站、视频服务器与所述交换机相连；所述子系统用于采集锅炉温度、压力、液位、出水温度、煤粉浓度、煤粉含碳量、压力各参数，然后将采集的数据传输给主系统，与所述主系统协同监控或独立监控；
[0017]所述参数采集设备包括室外温度传感器、出水压力传感器、回水压力传感器、出水温度传感器、回水温度传感器、烟气含氧检测仪、炉膛含氧量检测仪、流量表、炉膛温度传感器、煤粉含碳量检测装置、排烟温度传感器、炉膛负压传感器、鼓风机出口压力传感器、引风机压力传感器。所述参数采集设备用于温度、压力、流量、含氧量、含碳量等参数的采集；
[0018]所述执行设备包括电磁阀、鼓风机变频器、引风机变频器、炉排变频器、水泵变频器。所述电磁阀、鼓风机变频器、引风机变频器、炉排变频器、水泵变频器分别与锅炉中各自的鼓风机、引风机、炉排电机及水泵相连。所述执行设备用于控制阀门开度、电机频率的改变等动作的实施；
[0019]所述PLC控制柜用于信号的转换、处理和数据通讯，主要由PLC、EM系列扩展模块和通讯处理器组成；
[0020]所述仪表控制台包括显示仪表、报警灯、按钮。主要用于仪表显示和报警，所述按钮分为自动按钮和手动按钮，工作人员可以切换到手动模式下对锅炉进行控制；自动模式下，无需工作人员操作，仅具有显示和报警功能；
[0021]所述操作员站用于接收、处理、显示氧含量、流量、锅炉水位、出回水温度、水泵启停状态、煤粉含碳量等各类信息，并结合当前的气温、时间等数据对信息进行综合分析，对热量需求、锅炉运行台数等进行计算，对各锅炉运行状态进行实时评估，根据评估结果进行自动调控；
[0022]所述摄像机用于采集现场视频图像；
[0023]所述视频服务器用于视频信号的转换；
[0024]所述报警器用于参数超过设定值时声光报警，提示工作人员；
[0025]所述煤粉含碳量检测装置包含有信号采集传感器、信号转换器、信号处理计算机系统和信号传输电缆。所述信号采集传感器包括煤粉流量传感器、煤粉温度传感器、风量传感器和煤粉浓度传感器。主要用于快速、准确、及时地监测含碳量的变化情况，再将所述情况反应给主系统，从而根据所述反应情况时进行在线修正，进而保证锅炉运行的稳定性和不灭火；
[0026]所述传输电缆是将各部件连接起来协调工作的信号传送通道；
[0027]进一步改进，所述执行设备还包括安全温度开关，当供水温度太高达到危险值时，停止供热，从而保证锅炉的安全运行；
[0028]进一步改进，所述主系统还包括计算机输出系统，包括数字显示、控制执行、统计、打印设备；
[0029]进一步改进，所述主系统与子系统通过无线网络相连，这样可以实现现场远距离控制，不受地域空间的限制；
[0030]进一步改进，所述主系统设有防盗装置，可以防止人为破坏主系统，从而影响系统整体运行；
[0031]锅炉监控系统的工作原理为:所述子系统的参数采集设备首先将锅炉温度、液位、出水温度、压力、煤粉浓度等参数采集，然后传输到PLC控制柜及仪表控制台进行显示和处理并传输给操作员站，然后操作员站对信息进行存储、显示、计算及热量输出等分析，分析完毕后，操作员站将相关信息发送至主系统，所述主系统能结合各项数据综合处理锅炉下一步控制调整，发送控制指令给操作员站，操作员站把指令传输给所述执行设备，进行重新调控；主系统发生故障或其他异常情况时，锅炉监控系统可独立监控。
[0032]本实用新型的有益效果:
[0033]本实用新型的系统包括主系统、子系统，主、子系统间彼此独立又相互联系，既能单独完成各自子系统的工作，又能实现统一监控。通过对锅炉运行的整体环境的实时监控，可及时发现系统设备的不正常工作状态以及供水的跑、冒、泄漏等现象，从而根据锅炉的运行状态做出相应的反应，节约能源，延长设备使用寿命；及时发现潜在事故，调整运行参数，提高锅炉运行的效率和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型的结构示意图。
[0035]图2为本实用新型的原理图。
[0036]图中，I为主控计算机，2为监控计算机，3为交换机，4为视频信号器，5为服务器，6为IP电话,7为信息发布器,8为报警器,9为天线，10为操作员站，11为PLC控制柜，12为仪表控制台，13为参数采集设备，14为执行设备，15为摄像机，16为中央显示屏。
【具体实施方式】
[0037]结合具体实施例对本实用新型进一步说明如下:
[0038]实施例1:一种锅炉监控系统，包括主系统和子系统，主系统设置在中控室内，子系统设在锅炉运行现场，主系统与子系统通过总线相连；
[0039]所述主系统，包括主控计算机1、监控计算机2、分别与总控主机相连的交换机3、视频信号器4、服务器5、IP电话6 ;与总控主机相连的信息发布器7及报警器8 ;与所述主控计算机1、监控计算机2、交换机3及服务器5相连的中央显示屏16 ;通过无线路由器与交换机3相连的天线9 ;交换机3通过企业局域通讯网络相连，IP电话6通过语音网关与公司内线电话机相连；所述主控计算机1、监控计算机2用于接收、处理、统计、分析和显示子系统被监控过程及设备的温度、压力、流量、液位、阀门开度、设备启停、煤粉浓度、煤粉含碳量、频率等参数信息，然后分析室外温度、热量需求、煤粉质量变化等各影响因素，当这些信息参数出现异常时，实时做出调节锅炉工作台数、加热温度等参数，将相关的控制指令发送至子系统，协同其工作，从而实现锅炉供热节能控制。
[0040]所述子系统包括操作员站10，与操作员站10相连的多台PLC控制柜11和相应台数的仪表控制台12，每台仪表控制台12与PLC控制柜11和报警器8相连，与每台PLC控制柜11相连并设置在每台锅炉适当位置的参数采集设备13及执行设备14 ;通过总线与操作员站10相连的摄像机15、视频服务器4 ;所述摄像机15与视频服务器4相连；操作员站10、视频服务器4与交换机3相连；所述子系统，用于采集锅炉温度、压力、液位、出水温度、煤粉浓度、煤粉含碳量、压力各参数，然后将采集的数据传输给主系统，与所述主系统协同监控或独立监控.[0041]所述主系统和子系统中主要采用清华同方的有关设备，其主要设备及参数如下:
[0042]CPU 要求:
[0043]主存储:128KByte
[0044]数字点寻址:1024
[0045]模拟点寻址:256
[0046]内置:点对点通讯口和就地控制母线，以便扩展。
[0047]编程:STL，LAD和 FDB 语言。
[0048]I/O 模块:
[0049]数字输入模块:
[0050]16 通道
[0051]输出电压:24VdC
[0052]模拟输入:
[0053]8 通道
[0054]精度:14bit
[0055]信号:1-5V，4_20mA2wires，4_20mA4wires，RDT
[0056]模拟输出模块:
[0057]4 通道
[0058]精度:12bit
[0059]信号:1-5V，0-10V,4_20mA，0_20mA
[0060]视频总控主机:
[0061]CPU Intel2.5G，内存为2条DDR1G，硬盘容量为800G，光驱为16XDVD，工作温度为O?60°C，以太网口 10M/100M自适应2个，USB 口 4个，串口 I个。
[0062]网络服务器:
[0063]CPU:Pent ium IV3.0GHz，800MHz 前端总线
[0064]RAM: IGB ECC DDR SDRAM 内存
[0065]DVD dr iver:48XCD_R0M 0R8 速 DVD
[0066]硬盘:160GB,SCSI 接 口[0067]操作员站:
[0068]型式:触摸屏
[0069]显示:彩色
[0070]分辨率:320x240
[0071]可用显不面积:116x87mm
[0072]操作温度范围:0-50°C
[0073]电动控制阀及其执行机构:
[0074]阀门
[0075]阀体耐温:260°C
[0076]阀体材料:球墨铸铁或以上
[0077]阀塞材料:不锈钢
[0078]阀杆材料:不锈钢
[0079]PN 等级:PN25
[0080]流量特性:等百分比特性
`[0081]连接:法兰连接
[0082]控制比率:> 5O:1
[0083]泄漏率:≤0.02% Kvs
[0084]执行机构:
[0085]电源:24V，50Hz.[0086]控制信号:0~IOV
[0087]环境要求:-l5-+55°C
[0088]流量表:
[0089]电源:可用9年的电池
[0090]保护等级:IP54
[0091]精度等级:≤2%
[0092]选型基础:一次测流量
[0093]环境温度:0~50°C
[0094]流量传感器动态测量> 1:100
[0095]压降:所选表的压降营不超过200mbar温度测量范围:10_130°C
[0096]温度传感器
[0097]传感元件:Ni1000
[0098]测量精度:B级
[0099]传感元件连接:两线系统
[0100]保护套管耐压:1.6MPa[0101 ]量程:_30 ~13CTC
[0102]组件连接:固定螺纹
[0103]保护等级:IP42
[0104]环境湿度:>90%
[0105]室外温度传感器:[0106]传感器:两线系统
[0107]精度:B级
[0108]测量范围:-50~70 O
[0109]保护等级:IP54
[0110]测量元件:单
[0111]安全温度开关
[0112]传感器:液体膨胀传感器
[0113]压力等级:PNl.6
[0114]保护等级:IP43
[0115]电气连接:转换开关，24-250V, 10A.[0116]防盗装置:
[0117]探测距离:12mX12m
[0118]区域:(11+11+9)X2
[0119]工作环境:-10°C~50°C [0120]安装高度:1.8m~2.4m
[0121]输出:固态继电器
[0122]防宠物创入:> 25kg
[0123]微波频率:>10GHz
[0124]工作电压/电流:12VDC/65mA
[0125]抗RF/EMI 干扰:IOMHz ~1000MHz
[0126]抗白光干扰:>15000LUX
[0127]交换机:
[0128]24 口，10/100Base-TX
[0129]16 口，10/100Base-TX
[0130]信息发布器:芯片采用Siemens TC35i，工作电压为5~35VDC，接口为RS232/485，支持GSM和GPRS网络，使用SM卡；
[0131]炉膛温度传感器和排烟温度传感器:量程为0-1300°C，输出为4_20mA电流信号，供电电压为24VDC ；
[0132]鼓风机出口压力传感器、引风机压力传感器:量程为O-1MPa,输出为4_20mA电流信号，供电电压为24VDC。
[0133]实施例2，与实施例1的不同之处在于:所述执行设备还包括安全温度开关，当供水温度太高达到危险值时，停止供热，从而保证锅炉的安全运行。
[0134]实施例3，与实施例1的不同之处在于:所述主系统还包括计算机输出系统，包括打印设备。
[0135]实施例4，与实施例1的不同之处在于:所述主系统与子系统通过无线网络相连，这样可以实现现场远距离控制，不受地域空间的限制。
[0136]实施例5，所述主系统设有防盗装置，可以防止人为破坏主系统，从而影响系统整体运行。
[0137]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种锅炉监控系统，包括主系统、子系统和通讯网络，所述主系统设置在中控室内，所述子系统设在锅炉运行现场，所述主系统与所述子系统通过通讯网络相连，其特征在于: 所述主系统，包括总控主机、分别与总控主机相连的交换机、视频信号器、服务器、IP电话、打印机、UPS电源、信息发布器及报警器、与所述各总控主机、服务器及交换机相连的中央显示屏以及通过无线路由器与交换机相连的天线，所述总控主机包括主控计算机、监控计算机，所述交换机通过公司局域通讯网络相连，所述IP电话通过语音网关与公司内线电话机相连； 所述子系统包括操作员站、与操作员站相连的多台PLC控制柜和相应台数的仪表控制台、与PLC控制柜相连并设置在锅炉上的参数采集设备及执行设备、通过总线与操作员站相连的摄像机、视频服务器，所述PLC控制柜与仪表控制台和所述报警器相连；所述摄像机与所述视频服务器相连；所述操作员站、视频服务器与所述交换机相连。
2.如权利要求1所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述参数采集设备包括室外温度传感器、出水压力传感器、回水压力传感器、出水温度传感器、回水温度传感器、烟气含氧检测仪、炉膛含氧量检测仪、流量表、炉膛温度传感器、煤粉含碳量检测装置、排烟温度传感器、炉膛负压传感器、鼓风机出口压力传感器、引风机压力传感器。
3.如权利要求2所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述执行设备包括电磁阀、鼓风机变频器、引风机变频器、炉排变频器、水泵变频器，所述电磁阀、鼓风机变频器、引风机变频器、炉排变频器、水泵变频器分别与锅炉中各自的鼓风机、引风机、炉排电机及水泵相连。
4.如权利要求3所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述煤粉含碳量检测装置包含有信号采集传感器、信号转换器、信号处理计算机系统和信号传输电缆，所述信号采集传感器包括煤粉流量传感器、煤粉温度传感器、风量传感器和煤粉浓度传感器。
5.如权利要求4所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述执行设备设有安全温度开关。
6.如权利要求1所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述主系统包括计算机输出系统，包括数字显示、控制执行、统计、打印设备。
7.如权利要求1所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述主系统设有防盗装置。
8.如权利要求1所述的锅炉监控系统，其特征在于:所述仪表控制台设有显示仪表、报警灯、按钮，所述按钮分为自动按钮和手动按钮。
【文档编号】F24D19/10GK203489359SQ201320612376
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月19日 优先权日:2013年9月19日
【发明者】邹涤, 姜炜, 刘红建, 殷继武, 全新山, 徐保平, 贾永亮, 代国栋, 王伟, 王岗, 王红霞, 梁广文, 梁海川, 戴玉敏 申请人:新疆天富热电股份有限公司供热分公司