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    解決方案

      內蒙古弘睿節能科技有限公司

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    燃煤鍋爐集中監控系統方案

    發表時間:2019-3-5 15:05:49   瀏覽次數:6449 字號 【    關閉

    項目概述

    公司根據多年的工程經驗,燃煤鍋爐的控制采用和利時公司的LE系列PLC控制系統,實現單臺鍋爐的自動運行與安全檢測功能。鍋爐中央控制管理計算機負責完成所有鍋爐系統重要運行參數的歷史記錄、存儲、和產生報表并能打印輸出以及各鍋爐運行負荷的統一調配;同時根據鍋爐的運行狀況進行節能優化,使鍋爐房成為新一代節約型能源中心。整個控制系統的設計充分體現了控制分散,信息管理集中的現代工業設備控制思想的發展理念,具有投資性價比高,可靠性好、便于擴展,技術先進等優點。


    一、 方案特點

    1.1減輕工人的勞動強度

        鍋爐燃燒系統遠程集中控制的實現,減少了司爐人員的操作強度,正常情況下,司爐人員只需監視鍋爐系統的運行狀態即可,非正常情況,司爐人員可隨時的將系統切換到手動運行的狀態,通過后備儀表系統操作鍋爐的正常運行。

        鍋爐系統的生產報表可通過上位機的定時、隨機打印功能,按要求打印生產報表,減少了司爐人員的定點抄表工作量。

        司爐人員有更多的精力投入到鍋爐設備的尋檢和管理當中。


    1.2保障鍋爐的安全穩定運行

        本控制系統的故障報警保護功能完善,循環泵故障停機保護功能以及電機過載、欠壓、過流、堵轉等保護功能。利用本系統提供的聯鎖保護接點可方便的實現鍋爐各電機的聯鎖停爐保護。


    1.3提高公司的自動化管理水平

        該自控系統工程設計方案具備全面實現對鍋爐系統的計算機自動監控和管理功能。各系統均能夠由獨立的PLC控制站(主控下位機)自主完成鍋爐系統的自動運行與安全檢測。


    二、 設計依據

    2.1  設計標準

    我方在進行本控制系統設計時,嚴格遵循以下國家制定的鍋爐及相關行業的標準:

        GB/T 15317 --94《工業鍋爐節能監測方法》

        GB10180 《工業鍋爐熱工試驗規范》

        GBJ/232-90、92《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

        《鍋爐房安全管理規則》(勞鍋字[1988]74號)

        GB50259-96《電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗收規范》

        GB50171-92《電氣裝置安裝工程盤及二次回路結線施工及驗收規范》

        GB10180-88《工業鍋爐熱工試驗規范》

        《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》

        《鍋爐壓力容器安全監察規程》

        《儀表系統接地設計規定》

        《分散控制系統工程設計規定》

        《電氣設備安全設計導冊》

        《儀表供電設計規定》


    2.2  系統設計原則

    我方在進行本控制系統設計時,將嚴格遵循以下系統設計原則:

    安全性原則:由于鍋爐屬于壓力容器,而且工作環境比較惡劣,因此,控制系統首先要保證的就是鍋爐系統運行的安全性,這是首要設計原則。為了達到安全的目的,在一次儀表和二次儀表的選型上,要嚴格遵循行業規范,從根源上保證系統的安全。

    可靠性原則:可靠性原則是針對控制系統的安全而言的,同樣是為了保證鍋爐的安全運行,在控制系統設計時,要注意控制的層次和相應層次的操作等級、權限。目前,國際上普遍認同的可靠控制系統分為三個等級:計算機上位監控子系統、實時控制子系統和就地強電手動操作子系統,本項目也將嚴格按這種方式來設計整體控制系統。

    科學性原則:科學性原則是指控制系統中選用的一次、二次儀表都屬于目前國內和國際上的主流產品,同時,控制系統的結構是合理的,具有行業針對性的。

    經濟性原則:經濟性原則是指在設計控制系統時,從元器件品牌的選擇上,采用合理的配置,注重整體的效果,而不是一味選擇高價格的配置。畢竟,成本是項目實施中非常重要的一個因素。

    先進性原則:先進性原則是指在系統科學設計和元器件經濟合理的前提下,要盡量保證控制系統符合國際上自動化控制系統的發展方向,保證本控制系統在5-10年內仍屬于比較先進的鍋爐控制系統。


    三、 系統構架設計

    系統構架的設計是指整個鍋爐控制系統的框架設計,在嚴格遵循控制系統設計標準和設計原則的基礎上,我方根據燃氣蒸汽鍋爐的運行特點和中央監控系統的功能要求,并考慮控制系統的科學性和先進性要求,將整個群控系統按操作的等級分為上位監控子系統、單臺鍋爐實時控制子系統兩個部分。

    上位監控子系統是整個鍋爐群控系統的指揮中心,所有鍋爐的信息都集中顯示在中央控制計算機中,在正常運行情況下,操作員可以在指揮中心對模塊鍋爐進行遠程操控,如控制參數的設置、修改,啟動優化控制程序,建立鍋爐節能分析報表等;同時,上位監控子系統起到信息和人員的管理職能,如建立重要鍋爐參數的歷史報表和趨勢,對現場操作人員的生產監督,中央監控操作員的權限設置等。上位監控子系統一般建立在鍋爐房控制室內,由監控軟件、通訊電纜、監控操作平臺、打印機、不間斷電源等部分組成。

    單臺鍋爐實時控制子系統是整個鍋爐群控系統的控制核心,如果說上位集中監控子系統是“大腦”的話,那么單臺鍋爐實時控制子系統就是“心臟”。所有正常狀態下的鍋爐控制都是由鍋爐控制柜來實現的??紤]到系統的安全性和可靠性,我方采用控制器和強電手動操作共同來實現具體的控制功能;同時,采用工業上標準的RS485接口/MODBUS通訊協議實現鍋爐控制器與上位監控子系統的數據交互。實時控制子系統建立在鍋爐房控制室內,核心控制器與上位監控子系統安裝在同一平臺中,主要由一次傳感器、變送器(現場安裝)、核心控制模塊、強電手動控制、控制柜等部分組成。

    從橫向角度來看,上述群控系統的設計符合國際上流行的“控制分散、監視集中”的群控系統的標準。對于每個鍋爐系統而言,控制是相互獨立的,彼此不會干擾,而監視系統又是集中的,信息是共享的,這有利于整體管理。從縱向角度看,鍋爐控制系統是安全可靠的,在正常情況下,操作員在上位監控系統就可以對所有鍋爐進行遠程監控,一旦上位系統發生故障,操作員可以通過鍋爐控制系統進行操作,即使發生極端情況,操作員也可以通過控制柜的強電手動操作對鍋爐進行簡單的操作,而不會因為控制系統影響鍋爐的正常運行。因此,這樣的控制系統是強壯的、科學的、合理的。

    以下是本群控系統的網絡拓撲圖,在以后的章節中將具體就單臺鍋爐控制系統和上位監控系統的實現進行詳細的描述。

     

    1.jpg


    四、 控制系統功能設計

    4.1鍋爐房監控系統軟件基本功能

    本系統具備很高的可靠性和實時性;采用成熟、先進的開發平臺,保證其開放性和可擴展性,設計符合標準化、規范化要求。具有良好的可擴性、穩定性和聯網功能。便于功能和系統的擴充和升級,并充分保護用戶投資,使系統能適應功能的增加和規模的擴充等要求。主要功能如下:

        ① 密碼保護

        ② 監控點摘要

        ③ 監控點報警

        ④ 監控點歷史

        ⑤ 動態記錄

        ⑥ 動態圖形

        ⑦ 表格監視

        ⑧.運行時間累積


    4.2鍋爐房監控系統軟件運行下的監視和控制功能

    系統計算機監視系統的LCD液晶顯示器上實時監控軟件操作畫面包括:系統模擬動態運行流程圖總貌、煙氣、熱水、供(補)水等各子系統的工作流程與狀態,報警一覽、數據一覽等。系統連續采集和處理所得鍋爐有關的監測點和設備狀態信號,及時向操作員提供有關運行信息。實現鍋爐安全運行,一旦發生任何異常工況,及時報警,提高鍋爐的可利用率。系統包括模擬顯示、成組顯示、表格顯示、報警顯示、制表記錄、值班記錄與歷史數據存儲和檢索及打印等。

    采用圖控軟件組態設計監控工作站的運行監控軟件,具有中文界面,操作提示和幫助系統。操作界面主要以流程圖方式表示,從總體流程圖直到每個單體的局部流程圖。在流程圖上顯示的設備均可以點擊進入,以了解該設備的進一步細節數據或對其進行控制。工藝過程、運行參數和設備狀態均以圖形方式直觀表示。


    工藝流程與運行監視圖形包括:

        A.系統總流程圖,         B.鍋爐系統圖,          C.煙氣子系統圖,

        D.供水子系統圖,         E.熱供、回水子系統圖,   F.設備運行狀態圖,

        G.系統運行參數圖         H. 報警記錄圖表等。   


    系統主要參數的棒圖包括:

        A.  鍋爐供回水溫度

        B.  鍋爐所供能量(熱量);

        C.  鍋爐排煙溫度

        D.  電動蝶閥開度


    4.4數據庫的生成及查詢功能

    提供整個監控系統運行的各種數據參數、各設備狀態以及各接口設備狀態的實時數據庫及歷史數據庫,并能根據信息分類生成各種專用數據庫,具有在線查詢、修改、處理、打印等數據庫管理軟件,可進行日常的操作及維護,可以同其它關系數據庫建立共享關系,使之將來能與管理系統聯網操作。

    保存在內存中的實時數據庫應存貯有各種監控對象的動態數據,數據刷新周期應可設置,以保證關鍵數據的實時響應速度。短期歷史數據庫能保存7天的實時數據和組合數據,并不斷地予以刷新(其數據來自于實時數據庫)。歷史數據庫中能存入各設備的運行參數、報警記錄、事故記錄、調度指令等。


    4.5圖形生成及查詢功能

    系統組態軟件具有功能強、實用有效的圖形顯示功能,能畫出工藝流程總圖、設置布置圖等。在確定監控畫面后,可對監控對象進行形象的圖符設計、組態、連接、生成完整的實時監控畫面,使用戶能在監視器(顯示屏)上查詢到各種監控對象的動態運行及超限位、故障信息,其形式可以是圖像、報表、曲線以及直方圖等。

    同時還具有友好的漢化人機接口界面,采用圖形、圖標方式,使管理人員方便地使用鼠標及鍵盤對系統進行管理、控制,通過監控畫面的切換,進行數據查詢、狀態查詢、數據存貯、控制管理等各種操作。

    可根據用戶需求選擇打印內容,輸出至激光打印機。


    4.6鍋爐房監控系統組態圖

        ① 全貌圖

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        系統通過顯示屏顯示運行狀態,操作員通過顯示屏定時對鍋爐等設備運行過程監視和操作。

        顯示屏每幅畫面顯示過程變量的實時數據和運行設備狀態,這些數據每秒鐘刷新一次。

        

        ② 控制回路:

        控制系統劃分若干子系統,每個子系統的設計完全遵守“獨立完整”的原則。

        在自動控制范圍內,控制系統能處于自動方式而不需要任何性質的人工干預。

        控制系統能調節控制裝置以達到規定的性能指標,控制設備實現性能要求的能力,不受到控制系統的限制。

        控制系統有連鎖保護功能,以防止控制系統誤動作,保證鍋爐正常運行。


        ③ 成組顯示:

        將相關的模擬量信號,組合成成組顯示畫面,便于運行操作人員調用查看。

        成組信號分:鍋爐壓力、溫度等分別成組顯示。


        ④ 報警顯示:

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        報警顯示按時間順序排列.顯示最近產生報警信息??刹樵円荒陜饶程炷硶r報警信息。工程師/操作員站能對報警信息進行聲光報警。

        具有報警應答,對重要報警事件由操作員進行及時的應答處理,報警應答記錄報警產生時間和應答時間,為事后進行事故分析提供實際處理。

        

        ⑤ 報表:

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        報表包括交接班記錄、數據查詢和打印。交接班記錄和數據查詢可輸入日期查詢。

        

        ⑥ 歷史數據的檢索:

        設置歷史數據的檢索目的是為了保存長期的運行資料,以便日后檢查。


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    4.7 系統功能

    設有系統交流電源穩壓和計算機系統UPS不間斷電源供電功能,以提高系統工作的穩定性與各儀器、儀表的使用壽命;并有利于信息的保存。

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