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燃气热水炉群控节能方案Page1of22多台燃气热水炉控制节能方案2014年8月目录燃气热水炉群控节能方案Page2of22一、项目概述.......................................................................................................................3二、方案特点.......................................................................................................................3三、设计依据.......................................................................................................................4四、系统构架设计...............................................................................................................5五、控制系统功能设计.......................................................................................................6六、单台燃气热水锅炉控制系统.......................................................................................9七、热水锅炉的节能群控策略.........................................................................................15八、控制系统工程实施与售后服务.................................................................................19九、配置清单.....................................................................................................................21燃气热水炉群控节能方案Page3of22一、项目概述公司根据多年的工程经验，结合现场情况和业主投资状况，通过对现场的实际调研，以及与工程技术、管理人员充分的技术交流，得出本项目的总体设计思路为：多台燃气热水锅炉的控制采用西门子公司的S7-200系列PLC控制系统，实现单台锅炉的自动运行与安全检测功能。在此基础上，实现多台锅炉的优化运行控制、锅炉出水温度的气候补偿计算与控制。锅炉中央控制管理计算机负责完成所有锅炉系统重要运行参数的历史记录、存储、和产生报表并能打印输出以及各锅炉运行负荷的统一调配；同时根据锅炉的运行状况进行节能优化，使锅炉房成为新一代节约型能源中心。整个控制系统的设计充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念，具有投资性价比高，可靠性好、便于扩展，技术先进等优点。二、方案特点2.1减轻工人的劳动强度锅炉燃烧系统自动控制的实现，减少了司炉人员的操作强度，正常情况下，司炉人员只需监视锅炉系统的运行状态即可，非正常情况，司炉人员可随时的将系统切换到手动运行的状态，通过后备仪表系统操作锅炉的正常运行。锅炉系统的生产报表可通过上位机的定时、随机打印功能，按要求打印生产报表，减少了司炉人员的定点抄表工作量。司炉人员有更多的精力投入到锅炉设备的寻检和管理当中。2.2保障锅炉的安全稳定运行本控制系统的故障报警保护功能完善，循环泵故障停机保护功能以及电机过载、欠压、过流、堵转等保护功能。利用本系统提供的联锁保护接点可方便的实现锅炉各电机的联锁停炉保护。2.3节能降耗通过采用气候补偿控制算法，根据气候情况动态调整锅炉出水温度，达到节能降耗的目的；通过多组锅炉优化控制算法，循环投切各个热水锅炉的启停，保证各个热水锅炉的运行时间的平衡，减少锅炉的损耗，提高锅炉的运行效率。2.4提高公司的自动化管理水平该自控系统工程设计方案具备全面实现对锅炉系统的计算机自动监控和管理功能。各燃气热水炉群控节能方案Page4of22系统均能够由独立的PLC控制站（主控下位机）自主完成锅炉系统的自动运行与安全检测。三、设计依据3．1设计标准我方在进行本控制系统设计时，严格遵循以下国家制定的锅炉及相关行业的标准：GB/T15317--94《工业锅炉节能监测方法》GB10180《工业锅炉热工试验规范》GBJ/232-90、92《电气装置安装工程施工及验收规范》《锅炉房安全管理规则》（劳锅字[1988]74号）GB50259-96《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》GB50171-92《电气装置安装工程盘及二次回路结线施工及验收规范》GB10180-88《工业锅炉热工试验规范》《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》《锅炉压力容器安全监察规程》《仪表系统接地设计规定》《分散控制系统工程设计规定》《电气设备安全设计导册》《仪表供电设计规定》3．2系统设计原则我方在进行本控制系统设计时，将严格遵循以下系统设计原则：安全性原则：由于锅炉属于压力容器，而且工作环境比较恶劣，因此，控制系统首先要保证的就是锅炉系统运行的安全性，这是首要设计原则。为了达到安全的目的，在一次仪表和二次仪表的选型上，要严格遵循行业规范，从根源上保证系统的安全。可靠性原则：可靠性原则是针对控制系统的安全而言的，同样是为了保证锅炉的安全运行，在控制系统设计时，要注意控制的层次和相应层次的操作等级、权限。目前，国际上普遍认同的可靠控制系统分为三个等级：计算机上位监控子系统、实时控制子系统和就地强电手动操作子系统，本项目也将严格按这种方式来设计整体控制系统。科学性原则：科学性原则是指控制系统中选用的一次、二次仪表都属于目前国内和国际上的主流产品，同时，控制系统的结构是合理的，具有行业针对性的。经济性原则：经济性原则是指在设计控制系统时，从元器件品牌的选择上，采用合理的配置，注重整体的效果，而不是一味选择高价格的配置。毕竟，成本是项目实施中非常燃气热水炉群控节能方案Page5of22重要的一个因素。先进性原则：先进性原则是指在系统科学设计和元器件经济合理的前提下，要尽量保证控制系统符合国际上自动化控制系统的发展方向，保证本控制系统在5-10年内仍属于比较先进的锅炉控制系统。四、系统构架设计系统构架的设计是指整个锅炉控制系统的框架设计，在严格遵循控制系统设计标准和设计原则的基础上，我方根据燃气蒸汽锅炉的运行特点和中央监控系统的功能要求，并考虑控制系统的科学性和先进性要求，将整个群控系统按操作的等级分为上位监控子系统、单台锅炉实时控制子系统两个部分。上位监控子系统是整个锅炉群控系统的指挥中心，所有锅炉的信息都集中显示在中央控制计算机中，在正常运行情况下，操作员可以在指挥中心对模块锅炉进行远程操控，如控制参数的设置、修改，启动优化控制程序，建立锅炉节能分析报表等；同时，上位监控子系统起到信息和人员的管理职能，如建立重要锅炉参数的历史报表和趋势，对现场操作人员的生产监督，中央监控操作员的权限设置等。上位监控子系统一般建立在锅炉房控制室内，由监控软件、通讯电缆、监控操作平台、打印机、不间断电源等部分组成。单台锅炉实时控制子系统是整个锅炉群控系统的控制核心，如果说上位集中监控子系统是“大脑”的话，那么单台锅炉实时控制子系统就是“心脏”。所有正常状态下的锅炉控制都是由锅炉控制柜来实现的。考虑到系统的安全性和可靠性，我方采用控制器和强电手动操作共同来实现具体的控制功能；同时，采用工业上标准的RS485接口/MODBUS通讯协议实现锅炉控制器与上位监控子系统的数据交互。实时控制子系统建立在锅炉房控制室内，核心控制器与上位监控子系统安装在同一平台中，主要由一次传感器、变送器（现场安装）、核心控制模块、强电手动控制、控制柜等部分组成。从横向角度来看，上述群控系统的设计符合国际上流行的“控制分散、监视集中”的群控系统的标准。对于每个锅炉系统而言，控制是相互独立的，彼此不会干扰，而监视系统又是集中的，信息是共享的，这有利于整体管理。从纵向角度看，锅炉控制系统是安全可靠的，在正常情况下，操作员在上位监控系统就可以对所有锅炉进行远程监控，一旦上位系统发生故障，操作员可以通过锅炉控制系统进行操作，即使发生极端情况，操作员也可以通过控制柜的强电手动操作对锅炉进行简单的操作，而不会因为控制系统影响锅炉的正常运行。因此，这样的控制系统是强壮的、科学的、合理的。以下是本群控系统的网络拓扑图，在以后的章节中将具体就单台锅炉控制系统和上位燃气热水炉群控节能方案Page6of22监控系统的实现进行详细的描述。五、控制系统功能设计5.1控制系统主要功能1)根据热负荷的变化和变化率，及时调整热源多台热水炉的负荷分配。提高整个热源系统的热效率，达到热量生产过程的供需平衡。2)配合热源的负荷分配，对多台热水炉进行启停，比调燃烧控制。3)配合热水炉的启停，对炉前阀进行启动和延时停止控制。5.2锅炉房监控系统软件基本功能本系统具备很高的可靠性和实时性；采用成熟、先进的开发平台，保证其开放性和可扩展性，设计符合标准化、规范化要求。具有良好的可扩性、稳定性和联网功能。便于功能和系统的扩充和升级，并充分保护用户投资，使系统能适应功能的增加和规模的扩充等要求。主要功能如下：①密码保护②监控点摘要③监控点报警④监控点历史⑤动态记录燃气热水炉群控节能方案Page7of22⑥动态图形⑦表格监视⑧.运行时间累积5.3锅炉房监控系统软件运行下的监视和控制功能系统计算机监视系统的LCD液晶显示器上实时监控软件操作画面包括：系统模拟动态运行流程图总貌、烟气、热水、供（补）水、燃气等各子系统的工作流程与状态，报警一览、数据一览等。系统连续采集和处理所得锅炉有关的监测点和设备状态信号，及时向操作员提供有关运行信息。实现锅炉安全运行，一旦发生任何异常工况，及时报警，提高锅炉的可利用率。系统包括模拟显示、成组显示、表格显示、报警显示、制表记录、值班记录与历史数据存储和检索及打印等。采用图控软件组态设计监控工作站的运行监控软件，具有中文界面，操作提示和帮助系统。操作界面主要以流程图方式表示，从总体流程图直到每个单体的局部流程图。在流程图上显示的设备均可以点击进入，以了解该设备的进一步细节数据或对其进行控制。工艺过程、运行参数和设备状态均以图形方式直观表示。工艺流程与运行监视图形包括：A.系统总流程图，B.锅炉系统图，C.烟气子系统图，D.供水子系统图，E.热供、回水子系统图,F.设备运行状态图,G.系统运行参数图H.报警记录图表等。系统主要参数的棒图包括：A.锅炉供回水温度B.锅炉所供能量(热量)；C.锅炉排烟温度D.电动蝶阀开度E.燃气供气压力5.4数据库的生成及查询功能提供整个监控系统运行的各种数据参数、各设备状态以及各接口设备状态的实时数据库及历史数据库，并能根据信息分类生成各种专用数据库，具有在线查询、修改、处理、打印等数据库管理软件，可进行日常的操作及维护，可以同其它关系数据库建立共享关系，使之将来能与管理系统联网操作。保存在内存中的实时数据库应存贮有各种监控对象的动态数据，数据刷新周期应可设置，以保证关键数据的实时响应速度。短期历史数据库能保存7天的实时数据和组合数据，并不断地予以刷新（其数据来自于实时数据库）。历史数据库中能存入各设备的运燃气热水炉群控节能方案Page8of22行参数、报警记录、事故记录、调度指令等。5.5图形生成及查询