专利名称：锅炉自动化控制节能系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制系统，特别涉及一种锅炉自动化控制节能系统。
技术背景
锅炉的发展已有百年历史，其本体的设计和制造工艺已非常成熟，伴随着计算 机控制技术的飞速发展和广泛应用，锅炉的控制系统和方式越来越引起人们的重视。
目前，我国现有工业锅炉达三十万台，其中大部分自动控制水平很低，存在燃 烧不彻底、排烟氧含量偏高、排烟热损失大等问题，直接造成了锅炉热效率低下和大量 能源的浪费，同时也给环境带来了很大的污染。发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种消除安全隐患、提高生产效率、 提高产品质量、减少原材料及能源损耗的锅炉自动化控制节能系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案一种锅炉自动化控制节能系 统，其特征在于包括有可编程控制器、分别与可编程控制器连接的仪表模块、水位控 制模块、现场采样模块、继电隔离控制模块、现场模拟控制模块及与锅炉设备中电机连 接的变频器，所述的变频器与可编程控制器连接。
采用上述技术方案，通过对可编程控制器编程及控制操作单元、仪表控制单元 及水位控制器的设置，实现对锅炉设备的自动控制，可对锅炉设备的给煤量、给水流 量、蒸汽流量及压力温度等被侧参数进行检测、显示、报警、积算和记录。节约能源、 热效率合理管理、保证安全生产。
本发明进一步设置为所述的可编程控制器包括有CPU、分别与CPU输入端 连接的数字输入模块、模拟输入模块及分别与CPE输出端连接的输出模块、模拟输出 模块；所述的水位控制模块通过数字输入模块与可编程控制器连接，继电隔离控制模块 通过输出模块与可编程控制器连接，现场采样模块通过模拟输入模块与可编程控制器连 接，现场模拟控制模块通过模拟输出模块与可编程控制器连接。
本发明更进一步设置为数字输入模块及输出模块与CPU的输入接口及输出接 口之间分别通过光电离合模块连接，模拟输入模块与CPU的输入接口之间通过信号调理 模块及A/D转换器连接，模拟输出模块与CPU的输出接口之间通过D/A转换器连接。
本发明更进一步设置为可编程控制器、水位控制器及变频器上分别设有报警 模块。
本发明更进一步设置为可编程控制器还与一人机操作界面连接。
本发明的有益效果如下通过对可编程控制器编程，可对仪表控制单元及水位 控制器的设置，实现对锅炉设备的自动控制，可对锅炉设备的给煤量、给水流量、蒸汽 流量及压力温度等被侧参数进行检测、显示、报警、积算和记录。节约能源、热效率合 理管理、保证安全生产。变频器的设置能够接收操作控制单元及仪表控制单元的信息实施变频，对锅炉设备中的电机(引风电机、鼓风电机、炉排电机)进行调控，从而达到 节省电能，降低能源消耗，节约生产成本，提高电网功率因数，节省就地补偿，减轻电 机轴承等运动部件的磨损程度，延长其使用寿命的目的；人机操作界面的设置具有强大 的自学习功能，自动适应负载工况的变化，无需人工调整及完善的运行指示和故障查询 功能，方便设备管理人员的日常维护工作。通过上述控制可使锅炉设备燃烧彻底、排烟 氧含量偏低高、减少排烟热损失。
结合附图对本发明作进一步描述。
图1为本发明实施例的原理框图。
具体实施方式
如图1所示的一种锅炉自动化控制节能系统，包括有可编程控制器(简称PLC)、 分别与可编程控制器连接的仪表模块、水位控制模块、现场采样模块、继电隔离控制模 块、现场模拟控制模块及与锅炉设备中电机连接的变频器，变频器与可编程控制器连 接。可编程控制器还与一人机操作界面连接，需要说明的是，人机操作界面为MCGS触 摸屏。其中，可编程控制器包括有CPU、分别与CPU输入端连接的数字输入模块、模拟 输入模块及分别与CPE输出端连接的输出模块、模拟输出模块；所述的水位控制模块通 过数字输入模块与可编程控制器连接，继电隔离控制模块通过输出模块与可编程控制器 连接，现场采样模块通过模拟输入模块与可编程控制器连接，现场模拟控制模块通过模 拟输出模块与可编程控制器连接。数字输入模块及输出模块与CPU的输入接口及输出接 口之间分别通过光电离合模块连接，模拟输入模块与CPU的输入接口之间通过信号调理 模块及A/D转换器连接，模拟输出模块与CPU的输出接口之间通过D/A转换器连接。上 述方案中，通过对可编程控制器编程及控制操作单元、仪表控制单元及水位控制器的设 置，实现对锅炉设备的自动控制，可对锅炉设备的给煤量、给水流量、蒸汽流量及压力 温度等被侧参数进行检测、显示、报警、积算和记录。节约能源、热效率合理管理、保 证安全生产。变频器的设置能够接收操作控制单元及仪表控制单元的信息实施变频，对 锅炉设备中的电机(引风电机、鼓风电机、炉排电机)进行调控，从而达到节省电能， 降低能源消耗，节约生产成本，提高电网功率因数，节省就地补偿，减轻电机轴承等运 动部件的磨损程度，延长其使用寿命的目的；人机操作界面的设置具有强大的自学习功 能，自动适应负载工况的变化，无需人工调整及完善的运行指示和故障查询功能，方便 设备管理人员的日常维护工作。通过上述控制可使锅炉设备燃烧彻底、排烟氧含量偏低 高、减少排烟热损失。
在本发明实施例中，可编程控制器、水位控制器及变频器上分别设有报警模 块。报警模块的设置使得该控制器有水位危低、极低、极高状态报警，报警状态下分别 闪烁显示相应的水位报警指示灯，并且有报警输出与可编程控制器相连接，报警输出点 与信号输入点一一对应；当水位处于危低和极高的事故状态时，控制器连锁关闭锅炉设 备的水泵控制。水位电极错误故障保护功能，当有电极检测发生错误时关闭所有的变 送输出，所有水位指示灯闪烁指示。
对于锅炉设备给水量的调节具体如下锅炉设备给水泵借助电极式控制器作 用，控制器分别采集Il 15的水位状态。控制供水水泵时，当水位低于13水位时，打开 水泵进行补水；当水位高于14水位时，关闭水泵停止补水。将水位控制于一定范围而实 现自动给水，如此反复，锅炉设备水位控制在补水泵启、停水位之间波动。
对于锅炉设备中蒸汽压力的控制主要表现在下面几个方面，燃煤蒸汽锅炉设备 的蒸汽压力控制主要是根据蒸汽压力控制给煤量和鼓风量的配比。给煤量是通过炉排电 机的转速来控制的，而鼓风量是通过鼓风机功率来调节的。蒸汽压力的调节将采用分段 式调节，自动运行投入后根据压力的反馈值与实际值的比较自动调整引风电机、鼓风电 机及炉排电机的变频器的频率实现多段参数燃烧，确保锅炉安全运行。而分段式调节的 参数将在调试阶段根据锅炉设备的炉膛温度、排烟温度、炉膛负压而确定并保存在人机 操作界面的参数设置里永久保存。
为了保证锅炉设备中炉膛的安全，通过变频器调节控制现场引风电机的风量来 保持炉膛负压稳定，这是保证锅炉设备安全运行的必要条件。由于炉膛负压波动较频 繁，因此一般要将炉膛负压经一阶惯性环节进行平滑处理后送到单回路PID调节器中； 同时将鼓风电机提供的鼓风量信号作为负压调节器的前馈信号直接加到调节器输出端， 以使引风电机能及时响应送风量的变化，使负压的变化趋于稳定。鼓风量前馈增益K的 大小选择应使鼓风量调节指令改变时，引风量随鼓风量成比例地同时动作，从而保持炉 膛负压基本不变。由于鼓风前馈量的存在，所以炉膛压力调节只起动态校正的作用。风 系统的动态响应较快，为使炉膛压力稳定良好，可取炉膛压力调节器的比例带为100%。 鼓风量与引风量的控制普遍采用变频控制方式。
权利要求
1.一种锅炉自动化控制节能系统，其特征在于包括有可编程控制器、分别与可编 程控制器连接的仪表模块、水位控制模块、现场采样模块、继电隔离控制模块、现场模 拟控制模块及与锅炉设备中电机连接的变频器，所述的变频器与可编程控制器连接。
2.根据权利要求1所述的锅炉自动化控制节能系统，其特征在于所述的可编程控 制器包括有CPU、分别与CPU输入端连接的数字输入模块、模拟输入模块及分别与CPE 输出端连接的输出模块、模拟输出模块；所述的水位控制模块通过数字输入模块与可编 程控制器连接，继电隔离控制模块通过输出模块与可编程控制器连接，现场采样模块通 过模拟输入模块与可编程控制器连接，现场模拟控制模块通过模拟输出模块与可编程控 制器连接。
3.根据权利要求2所述的锅炉自动化控制节能系统，其特征在于所述的数字输入 模块及输出模块与CPU的输入接口及输出接口之间分别通过光电离合模块连接，模拟输 入模块与CPU的输入接口之间通过信号调理模块及A/D转换器连接，模拟输出模块与 CPU的输出接口之间通过D/A转换器连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的锅炉自动化控制节能系统，其特征在于所述的可 编程控制器、水位控制器及变频器上分别设有报警模块。
5.根据权利要求1或2或3所述的锅炉自动化控制节能系统，其特征在于所述的可 编程控制器还与一人机操作界面连接。
6.根据权利要求4所述的锅炉自动化控制节能系统，其特征在于所述的可编程控 制器还与一人机操作界面连接。
全文摘要
本发明涉及一种控制系统，特别涉及一种锅炉自动化控制节能系统。本发明提供了如下技术方案一种锅炉自动化控制节能系统，其特征在于包括有可编程控制器、分别与可编程控制器连接的仪表模块、水位控制模块、现场采样模块、继电隔离控制模块、现场模拟控制模块及与锅炉设备中电机连接的变频器，所述的变频器与可编程控制器连接。采用上述技术方案，提供了一种消除安全隐患、提高生产效率、提高产品质量、减少原材料及能源损耗的锅炉自动化控制节能系统。
文档编号H04N21/41GK102023595SQ201010591218
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘建亮, 刘建寅 申请人:温州安信科技有限公司