基于quumplc和以太网通讯技术的工业燃煤锅炉控制系统.docx

基于quumplc和以太网通讯技术的工业燃煤锅炉控制系统 0 在锅炉环保意识不强、不能再加强的情况下,燃煤锅炉在一次能源中的应用进展迅速 燃煤锅炉是重要的动力设备，如发电、化工、石油和焦炭。该炉能耗大，对最佳条件和节能具有重要的经济效益。然而目前国内除了一些大中型锅炉采用了先进的控制技术(如DCS、FCS)外,一般的小型锅炉仍在使用仪表、继电器作为主要的控制手段(如DDZ-Ⅱ或M型系列仪表),人为参与过多,工作条件差,劳动强度大,锅炉的热效率低,资源浪费和污染严重。又因为更新设备经济压力过大,燃煤锅炉作为将一次能源转化为二次能源的重要设备,随着能源问题的突出,环保意识的增强,对设备的高效投入和能源的有效利用要求越来越高。针对上述特点和不足,在为内蒙古华润金能热电厂燃煤锅炉设计控制系统时,进行了大量的数据资料的收集与整理,对硬件设备的采购选型进行了对比与参照,设计了一种控制与维护方便、管理安全、燃煤热效率有所提高和排污量减少、性价比合理的自动控制系统。 1 燃烧锅炉的工作过程 内蒙古华润金能热电厂2X330MW机组启动锅炉控制系统分为下位机和上位机两部分,通过以太网通讯,实现下位机与上位机数据的高速交换(如图1)。其中下位机选用Schneider Quantum concept 2.6XL SR5系统采集现场数据(如温度、液位、压力等)和控制现场设备,其中电源模块为140CPS11420,主控制器模块为140CPU11302,通讯模块为140NOE77101,模拟量输入模块为140AT103000(8通道,类型J,K,T,S,R,B)和140AC104000(16通道),模拟量输出模块为140AC013000(8通道,4-20MA),数字量输入模块为140DD184100(16点,10-60VDC,8组隔离)和140DDI85300(32点,10-60VDC,4组隔离),数字量输出模块为140DRA84000(16点,2A/点)。上位机选用Intellution公司的IFIX PLUS SCADA PAK 4.0监控软件以组态画面的形式实时显示生产过程的各种参数与报表、报警和历史查询信息,通过设置工艺和监控参数实时控制锅炉工作过程。 燃煤锅炉由上下锅筒、炉膛、省煤器、空气预热器、引风设备、送风设备、给水设备、除灰除尘设备等组成,其工作过程分3个部分:①燃料煤由给煤除尘器处理后经振动给料机、1#输送机、2#输送机传送到炉排转动的链条炉蓖上,炉排通过变速齿轮减速后由链条来带动,将燃料煤带入炉内,控制炉排转速来调节给煤转速,从而调节给煤量的多少,根据给煤量多少调节鼓风、引风转速,自动合理调节空气和燃料的配比,以达到最佳燃烧,提高了燃煤热效率。燃料燃烧剩下的灰渣,在炉排末端通过出渣电动机处理后排入灰斗,从省煤器和空气预热器排出的烟气经脱硫除尘器等处理后排入大气,减少了排污量。②燃料燃烧所放出的热量使得炉内温度很高,高温烟气与布置在炉膛四周墙面上的水管进行强烈的辐射传热,烟气将热量传递给管内的水后,由于引风机和烟囱的引力作用而向炉膛上方流动,沿途降低温度的烟气最后进入尾部烟道,经省煤器和空气预热器进行热交换,以较低的温度排出锅炉。③经过软化、除氧处理的水由泵加压,先流经省煤器而得到预热,然后进入锅筒。锅炉工作时,汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物,它们位于烟气温度较低的对流管束中。由于受热较少,汽水混合物的容重较大,而处于烟气温度较高区的水冷壁和对流管束受热多,其相应工质的容重小,这样容重大的工质向下流入下锅筒,而容重较小的工质则向上流入上锅筒,形成水的自然循环。由于上锅筒内的汽水分离设备和锅筒本身空间内的重力分离作用,使汽水混合物得以分离。 2 lad开发平台 下位机软件选用Schneider Quantum concept 2.6XL SR5系统,逻辑程序采用梯形图语言LAD编程,编写了Adjvalve(调节阀), Elvalve(电动阀), Motor(电动机控制), Pmp(泵),Spid(单PID), Thpid(三冲量PID)等多个DFB和主程序STRBOIL.PRJ来实现联锁保护、有效的反馈及其他控制系统,实时采集现场数据和控制现场设备。 1 出渣电机处理 燃煤控制系统见图2,引风电机要比送风电机先启动,送风电机停止后再延时停止引风电机,在炉膛内形成一定的微负压,负压过大,漏风严重,烟气热量损失过大,不利于安全生产和环境卫生,本系统锅炉炉膛负压控制在-10 Pa左右。出渣电机用来处理灰渣,要比炉排电机先启动,比炉排电机后停止,这样使炉膛通畅。给水和蒸汽控制系统见图3, 锅筒极低水位时自动开启紧急放水电动 阀,除氧水位低时开启给水泵电动阀和给水调节阀,锅筒压力(汽包压力、过热蒸汽压力)过高时自动开启过热器出口电动阀