《蒸汽锅炉控制系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蒸汽锅炉控制系统（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上基于西门子S7-300的40t蒸汽锅炉控制系统摘 要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了越来越高的要求。目前，我国大部分地区冬季生活供暖仍然以锅炉供暖为主，锅炉房自动控制系统配置相对落后，风机和水泵等电机的控制主要依赖值班人员的手工操作，控制过程繁琐，耗电耗煤，而且手动控制无法对锅炉供水温度和管网压力变化及时做出适当的反应。本文设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。该控制系统由可编程控制器、变频器、风机和水泵电机、传感器、以及控制柜等构成。系统主要包括四个控制回路：锅炉汽包
2、水位控制回路、水温控制回路、炉排控制回路和炉膛负压控制回路。系统通过变频器控制电动机的启动、运行和调速。系统以西门子S7-300可编程控制器为下位机。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，水位、温度和压力信号的PID控制等功能，并接收上位机的控制指令以完成风机启/停控制、参数设定、循环泵控制和补水泵控制。本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，有效地降低了能耗，提高了生产管理水平。系统安装维护方便，运行稳定、可靠。系统整体设计合理，功能齐全，实现了预期的目标。关键词：锅炉控制，变频调速技术，PLC，PIDFor Siemens S7-300
3、 40 Tons Steam Boiler Control SystemAbstractWith the rapid development of social economy and the increasingly improved living standard of people, the scale of city construction is unprecedentedly expanded, arousing urgent requirement for high-quality living heating system to meet the sustainingly in
4、creased need. In the majority of our country, however, most current living heating systems for winter use are relatively still out-of-date boiler heating system, in which, the core part, namely, the control of operating fans in stokehold and water pumps is still manual and therefore hard to realize
5、real-time adjustment according to changing pressure in the pipes and temperature of water supplied. Consequently, this fussy manual control inevitably leads to unnecessary huge waste of coal and electrical power.In this paper, a heating boiler control system based on PLC and variable frequency speed
6、-regulating technology is designed. The control system is made up of PLC, transducers, electromotor units of pumps and fans, sensors and control tanks, etc. In the program control system is consisted by four loops that is the water level control loop, the water temperature control loop, the boilers
7、belt control loop and the hearth pressure control loop. It can control electromotor starting, running and timing by means of transducers. The hardware system adopts a Siemens S7-300 PLC as the lower control system (LCS). The control software of LCS designed with STEP7(Siemens PLC software toolbox) i
8、s mainly used to deal with functions such as processing analog signals , PID control of water level、temperature and pressure, and accepting control instructions from the upper supervisory system(USS) to realize starting/stopping of electromotors, setting of analog parameters and control of water pum
9、ps.The frequency control system proposed not only can realize automatic control of boiler burning process efficiently, having greatly reduced energy consumption, and in the meantime effectively improved the level of boiler control management, but also has many advantages such as stable and reliable
10、running, flexible operation, etc. The whole design is feasible and reliable and reach the expected objective. Key words：boiler control, variable frequency speed-regulating technology, PLC,PID目 录专心-专注-专业1 绪论1.1 引言 供暖锅炉控制系统属于过程控制系统，其控制的目标是控制锅炉燃烧过程中的水位、炉膛负压等参数，使锅炉燃烧工况良好，保证设备运行安全，满足用户的供热要求。目前，大多数供暖用锅炉的设
11、计，管理和使用还处于七八十年代水平，炉温不高,燃烧不充分，控制与使用自动化程度不高。这样不仅在管理上和运转上浪费大量人力物力，而且还为安全生产带来隐患。如今，交流电机的调速技术日趋完善和成熟，采用变频调速器可以改变电源的频率，进而调整水泵的转速，实现对水位的控制；调节鼓引风机的转速，实现风量的调节，达到锅炉负压自动调节控制的目的；同时可使电机实际功率随锅炉负荷的变化(即风机风量的变化)而变化，达到低负荷、低消耗运行的目的。本系统正是顺应了这种趋势针对供暖蒸汽锅炉而设计的。1.2 蒸汽锅炉设备的基本结构常见的蒸汽锅炉系统如图1.1所示。锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。锅炉中的炉膛、
12、炉筒、燃烧器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和炉筒。1.2.1 蒸汽锅炉本体1、炉膛 其横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。2、炉筒 接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。炉筒整体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。炉筒的主要功能是作为省煤器、汽化受热面和蒸汽过热器的联接枢纽；内部布置锅内设备，进行汽水分离过程；作为联接
13、多排并列管子的结合体以构成管束受热面；作为自然循环回路的组成部分；贮存锅水，形成一定的蓄热能力。3、蒸汽过热器 是一种辅助受热面，有许多蛇形钢管组成。饱和蒸汽流经它继续受热而变为过热蒸汽。图1.1 锅炉控控制系统硬件组成图4、省煤器 实际上是一个给水预热器。它由开鳍片的铸铁管组装而成，也可用钢管制作。锅炉给水先流经省煤器，因为吸收烟气余热，可有效地降低锅炉排烟温度，故节约燃料。5、空气预热器 是利用排烟的余热加热入炉空气的装置，其整个结构为数量众多的钢管制成的管箱组合体。燃烧所需的空气在管外流过时受到管内烟气加热，以改善燃烧条件。1.2.2 辅助设备辅助设备是为了维持锅炉的正常运行而设置的，他
14、包括给水设备、通风设备、燃料供应和除灰设备以及仪表和控制设备等，它们分别由相应的管路或机械、电子装置与锅炉本体相连接，构成各自的工作系统。1、给水设备 由水处理装置、水箱和给水泵等组成，水处理装置是用来除去水中杂质，保证给水品质，经处理的锅炉给水是借助给水泵提高压力后流经省煤器送入炉筒。2、通风设备 包括鼓风机、引风机和烟囱等，其作用是向炉子供应燃烧所需的空气和将烟气引出排出至大气。在炉膛前克服各项阻力，将空气送入炉膛的风机，称为鼓风机。在炉膛后克服各项阻力将烟气排入烟囱的，称为引风机。鼓风机输送的是常温空气，其鼓风量应满足燃料完全燃烧的需要。引风机输送的是高温烟气，温度高，体积膨胀，容量就加
15、大，因此引风量约为鼓风机的1.52.5倍，并且它的轴是在高温烟气中工作，所以整个轴及轴承的温度也升高了，由于轴承经受不了高温，因此必需在引风机轴承座处装置冷却水管对其进行冷却。另外，烟气带有的烟尘对金属与研磨侵蚀的作用，所以要用较厚和耐磨的钢材来制作引风机。3、燃料供应及除灰设备 是为了输运燃料和排除灰渣而设置的。对于需要将燃料预先加工的锅炉，还应包括诸如破碎、磨煤等燃料制备设备。此外，为了改善环境卫生和减少烟尘污染，在烟道尾部大多还装有除尘器。4、仪表及控制设备 除了水位表和安全阀等装在锅炉本体上的监察仪表和安全附件外还常装置有一系列指标、计算仪表和控制设备，如煤量计、蒸汽流量计、水表、温度计、风压计和控制设备等。1.3 蒸汽锅炉的工作过程1.3.1 燃料燃烧与通风系统在煤场上经筛选的锅炉用煤由提升设备和带式输煤机送入储煤斗，靠自重下滑经炉前小煤斗送达炉排，借自前向后运动的炉排将它带进炉内燃烧。燃烧所需的空气，由送风机先送往空气预热器进行预热，再经风室从炉排的通风孔隙进入煤层参与燃烧反应。煤随着炉排边运动边燃烧，燃尽的灰渣在后端翻落于灰渣斗，最后由除灰设备排除。燃烧生成的高温烟气，离开炉膛后以较高的流速冲刷蒸汽过热器和对流管束，然后进入尾部烟道，流经省煤器和空气预热器，此时烟气因对流放热已大量降温。烟
