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1、大连海事大学装.订线毕 业 论 文二一二年六月16 “育鲲”轮燃油锅炉燃烧系统自动控制及点火故障分析专业班级： 轮机08-7班姓 名： 指导教师： 轮机工程学院内容摘要 “育鲲”轮教学实习船SAACKE燃油辅锅炉采用的是SKVJ M18型整装式燃烧器，本文以“育鲲”轮燃油辅锅炉燃烧系统的自动控制为研究对象，主要介绍了“育鲲”轮锅炉燃油供给系统、燃烧自动控制HMI控制单元、安全保护控制单元FSC并分析了燃烧器的自动点火、自动停炉、燃烧强度的自动控制和锅炉在燃烧过程中出现故障时的安全保护这一系列的自动控制过程。然后，结合在实习期间燃油锅炉的点火故障进行了分析。关键词：自动控制； 燃烧系统； 安全保
2、护；故障ABSTRACT: The SACCKE oil boiler on thetraining Ship of M/V YUKUN is equipped withauxiliary monoblock burner,which is type of SKVJ M18.This thesischoses automatic control of the combustion system as the research object, mainly introduces the fuel supply system,auto control of HMI unit,fire safety
3、 controlunit(FSC),analyzesthe series auto control prosess of ignition, fire intensity and the security protection triggered by fault.At last,it analyses the problem of igniton arised during the training period.Keywords: auto control ; combustion system; security protection; trouble shooting目 录第一章 前言
4、1船用锅炉燃烧系统自动控制概述1第二章 锅炉燃烧系统的介绍12.1 锅炉燃烧器12.2 锅炉燃油系统2第三章 燃油锅炉自动控制系统33.1 控制单元HMI33.2 安全保护FSC单元43.3 sevis IO系统43.4 执行器FSM5第四章 燃油锅炉的燃烧自动控制64.1 锅炉的自动点火过程64.2 燃油锅炉的自动停炉94.3 燃油锅炉根据蒸汽压力进行燃烧强度的自动控制9第五章 “育鲲”轮锅炉燃烧过程中的自动安全保护115.1 危险低水位时自动熄火停炉125.2 风压过低时自动熄火停炉125.3 蒸汽压力超压时自动熄火停炉125.4 中途熄火安全保护12第六章 “育鲲”轮燃油辅锅炉燃烧器点不
5、着火故障及排除136.1 故障现象136.2 故障原因及排除过程136.2.1 故障的可能原因分析136.2.2 故障排除过程13第七章 结论15【参考文献】16“育鲲”轮燃油锅炉燃烧系统自动控制介绍第一章 前言船用锅炉燃烧系统自动控制概述 锅炉是船舶动力装置的重要组成部分之一，其主要功能是产生蒸汽用来加热燃油、滑油，主机暖缸，驱动辅助机械及生活杂用等，锅炉对船舶的安全运行起着非常重要的作用。对于锅炉而言，其最重要部分就是燃烧系统的运行和管理。随着现代科技的发展，船舶自动化程度越来越高，育鲲轮是自动化程度很高的船舶，锅炉作为船舶重要的一部分，其自动控制对于整个船舶的自动控制相当重要，在锅炉各系
6、统中，燃烧系统尤为重要，因此锅炉燃烧系统的自动控制对于提高船舶和锅炉的自动化具有很大的意义，而且提高船舶锅炉燃烧系统的自动化程度对于实现无人机舱非常重要。锅炉燃烧系统自动化程度的提高与以往的人工手动控制相比较而言，使得燃烧控制更加完善、燃烧过程安全性更高，在提高船舶节能和保护环境方面也有很大的作用，并且给轮机员的操作带来了很大的便利，减少了轮机员对于锅炉燃烧的管理工作，大大降低了轮机管理人员的工作强度。第二章 锅炉燃烧系统的介绍2.1 锅炉燃烧器“育鲲”轮燃油辅锅炉采用的是SKVJ M18型整装式燃烧器。其外形如图2-1所示。SKVJ M18型整装式燃烧器适用于小型水管锅炉或具有两个或三个烟道
7、的烟管锅炉，该燃烧器具有经济节能，操作方便，安装简单，利于环保的优点。图2-1 SKVJ M18整装式燃烧器1.风机；2.速闭阀；3.调压阀；4.滤器；5.流量计；6.伺服电机；7.负荷凸轮；8.燃油电磁阀；9.手动操作按钮；10.火焰探测器；11.点火油头座；12.主喷油器；13.配风器；14.火焰观察镜； 15.进油口；16.回油口2.2 锅炉燃油系统锅炉燃油系统包括从日用柜至锅炉燃烧器的管系及相关设备。“育鲲”轮锅炉燃油系统如图2-2所示。图2-2 “育鲲”轮辅锅炉燃油系统图1.重油日用柜；2.柴油日用柜；3.燃油泵组；4.点火油泵；5.调压阀；6.回油三通阀；7.重/柴油转换阀；8、9
8、、10.滤器；A.燃油至燃烧器；B.燃烧器回油；C.柴油至点火油头目前船用辅锅炉日常工作时多使用与主柴油机相同的重油，只有在冷炉起动或者准备停炉前才使用柴油。“育鲲”轮燃油锅炉的供油系统如图2-2所示，燃油从重油日用柜1或柴油日用柜2经过重/柴油转换阀7被燃油泵3吸入，然后经接口A送至主燃烧器。在一般情况下，为了降低船舶的燃油费用，主油路通常燃用重油，只有在重油柜因无蒸汽加热而温度过低时才使用柴油，这样的供油方式目前在世界上的船舶中使用的较多。燃油泵组3的作用是使燃油获得一个合适的供给压力并且对燃油进行进一步的过滤以利于燃油在燃烧器中的雾化，使燃烧质量更好。燃油经过加热和过滤之后送至主燃烧器供
9、应锅炉燃烧。调压阀5用于调节A口处，也即主燃烧器的供油压力。经调压阀旁通出来的燃油和经B口来的燃烧器回油一起经过三通阀6返回重油日用柜或回到燃油泵的吸口的位置。点火用的轻柴油从柴油日用柜2经过点火油泵4，滤器8经过处理之后然后经接口C送至点火油头。当锅炉长时间没用时，在冷炉起动时应将重/柴油转换阀7转至轻油日用柜，在锅炉要进行长期停炉时，停止燃烧之前应使用一段时间的柴油，以防整个燃油管系充满重油而导致下次起动困难。在轻重油日用柜出口的速闭阀可以在紧急状况下迅速切断燃油。第三章 燃油锅炉自动控制系统3.1 控制单元HMIHMI是由操作面板、可编程序的控制器（PLC）和控制信号联络系统组成，它安装
10、在控制箱中，它既是操作人员操作锅炉的操作面板也是锅炉的自动控制中心，是整个锅炉自动控制的心脏。它的正面是一个触摸屏控制面板，轮机管理人员通过这个触摸屏控制面板可以快速和方便的调节控制单元和设定自动控制数据，并从面板上可以获得水位、压力、温度等参数信息。HMI控制着控制回路并且处理安全保护控制工作，报警系统、数据记录和锅炉燃烧系统都是HMI的一部分。HMI是燃烧器管理系统的控制中心，它提供了以太网、CAN、RS485和RS232向其控制部分传送和接收信号。HMI具有以下功能：1. 通过触摸屏控制燃烧器的操作。2. 循环系统的控制。3. 锅炉的起动、停止等控制功能4. 通过触摸屏对各个系统的参数进
11、行设置。5. 在触摸屏上起动燃烧器、泵和风扇等。6. 使锅炉操作可以远距离控制。7. 能够在LED屏上显示报警信息、锅炉状态、水位和油温等锅炉参数。HMI系统的触摸屏控制面板如图3-1所示。图3-1 HMI触摸屏控制面板3.2 安全保护FSC单元FSC是燃烧器安全保护控制系统的控制中心，包含有自动点火过程的故障监测和电子元件的控制系统，它连接着供油电磁阀、点火变压器、火焰传感器和空气压力监视器这些重要的安全限制保护监视器。FSC控制着锅炉整个燃烧器在点火起动和燃烧过程的安全保护，并且当出现故障时及时控制燃烧器动作使燃烧器停火并发出声光报警。在锅炉运行的整个过程中，它连续的监视着整个系统并且控制
12、燃烧器的动作以保护锅炉系统的设备。FSC包含一个可编程序控制器（PLC）、IEC61131和IEC61508。图3-2所示为FSC的正面视图图3-2 FSC正面视图FSC和HMI之间的数据通过RS485接口进行传递，FSC与执行器FSM之间通过FSC-IO进行信号的接收和数据的传送。FSC具有12个数字信号输入通道、8个数字信号输出通道和一个模拟信号输入通道，通过这些信号传输通道FSC分析来自安全循环回路和火焰探测器的信号，并且控制着空气供应、供油电磁阀的动作、点火过程和监视着燃烧器的整个燃烧过程。3.3 sevis IO系统Sevis IO系统是锅炉自动控制系统的信号输入输出系统 。图3-3
13、所示为燃油锅炉自动控制IO系统集成模块外观图。图3-3 IO集成模块外观图这个IO集成模块使控制系统所有独立的IO模块根据控制系统的要求集成一块，使控制系统体积更小，维护更方便。通过IO模块，火焰探测器、温度和压力检测器等元件的信号输入PLC中，PLC又通过IO模块将控制信号输入到电磁阀、风机、FSM等元件去控制燃烧器、泵及锅炉的工作。IO集成模块上各独立模块的描述如表3-1所示名称功能Sevis IO POW24-A24V直流电输入接口，用于提供所有模块所需的直流电Sevis IO CANO-ACAN Open 输入输出模块，包含程序处理器之间的总线通讯Sevis IO 4DI具有4个数字输
14、入接口Sevis IO 4RO具有4个继电器输出接口Sevis IO 2SCI具有2个即时的安全保护器输入接口，能够接受来自独立的2个安全保护的故障输入信号Sevis IO 2SCI-1S具有2个延时1秒的安全保护器输入接口，能够接受来自独立的2个安全保护的故障输入信号Sevis IO 2AI具有2个0/4-20mA电流的模拟信号输入接口表3-1 3.4 执行器FSMFSM是伺服电机，它通过以太网和安全保护控制系统相连接，用于控制燃烧器的风油供给。自动控制系统通过FSM来控制风门挡板开度和供油电磁阀的开关。通过以太网，FSM接受到来自安全保护控制中心FSC的信号，然后转换为机械信号，控制风门挡
15、板、供油电磁阀的位置。 锅炉燃烧控制系统图如图3-4所示COM2CAN1CAN2RS485控制信号输出传感器输入信号控制信号输出传感器输入信号HMI控制中心水位传感器氧气量燃烧器锅炉泵组安全保护单元FSC温度传感器火焰探测器执行器FSM供油电磁阀风门挡板蒸汽压力压力传感器FSC-IOSevis IO图3-4 锅炉燃烧系统控制简图 锅炉的自动控制单元HMI、FSC、IO系统以及控制系统线路都集中放置在锅炉旁边的控制箱中，这样可以使控制系统占用体积小、可靠性更高、维护管理更加方便，在平时的操作中主要通过HMI触摸屏控制面板进行各种操作。第四章 燃油锅炉的燃烧自动控制4.1 锅炉的自动点火过程锅炉的自动
