鍋爐房電氣及自控系統設計實例

摘要：隨著人民生活水平的不斷提高，對生活質量的追求也越來越強烈，作為城市供暖系統重要組成部分的鍋爐房近年來越發受到人們的重視，本文通過對實際工程中某鍋爐房的配電設計，闡述鍋爐房控制系統的設計要求及控制方式，并試探討如何通過控制系統根據工藝參數要求實現工藝設備的正常運行，并盡可能的降低系統運行的能耗。

關鍵詞：鍋爐房負荷PLC

進入二十一世紀以來，隨著經濟的迅猛發展，人民群眾的生活水平也在不斷提高，伴隨著對生活質量的不斷追求，作為城市供暖系統重要組成部分的鍋爐房近些年來越發受到人們的重視，特別是科技的進步帶來了更多的新技術、新方法，傳統的鍋爐房配電及控制系統依然不能滿足日益不斷發展的需求，下面就以某鍋爐房的電氣及自控設計為例，試引入新技術，考慮設計一套合理、高效、節約的配電及自動控制系統。

1 工程概況

本工程的鍋爐房設計規模為1臺29MW和3臺58WM的燃煤熱水爐，工程設計時主要應考慮以下方面：供電電源的選取、鍋爐房用電負荷的計算、供電系統的設計（直流電系統、電力線路）、綜合保護、自控系統設計（DCS、PLC）等，作為設計的第一準則，應該在不違反國家相關法律法規及行業規范的前提下，盡可能的做到詳實準確、高效節約。

2 供電電源

本工程的鍋爐房屬于重要的城市基礎設施，其直接關系到所在地居民的日常生活，其負荷等級屬于二級負荷，故其電源應采用雙電源供電，本工程的10KV電源引自附近變電站，電源采用兩回10KV引用，接入鍋爐房的變電所，變電所的10KV采用單母線分段連接方式，兩段母線之間設聯絡開關，平時兩路電源同時供電，分列運行，互為備用。母聯開關需與進線開關閉鎖，不允許兩路電源并聯運行。380/220V配電則采用單母線分段系統。

3 負荷計算

配電系統設計的重中之重就是負荷的合理計算，一個優秀的設計方案起始于良好的前期計算，在設計時應盡可能的做到準確、認真、負責，本工程的鍋爐房、消防泵、水泵、采暖循環泵等重要設備均采用二級負荷，其余則采用三級負荷。本工程中安裝容量為1665KW，其中備用容量為193KW，高壓動力設備容量為725KW，低壓設備容量為747KW，按照相關參數確定其利用系數cosφ=0.95，則鍋爐房低壓有功計算負荷Pjs=451KW，無功計算負荷為Qjs=194Kvar，視在功率Sjs=475KVA，由此可以推算出需要兩臺變壓器容量為2×630KVA的變壓器，一用一備，負荷率β=75.4%，當一臺變壓器出現故障時，必須能夠保證另一臺變壓器能夠負擔得起整個鍋爐房的全部用電負荷。

4 供電系統設計

由于鍋爐房的變壓器一般都選用環氧樹脂澆注干式變壓器，其配備溫度監測及報警裝置，變壓器的接線組為DYn11，其保護罩的防護等級不應低于IP20，10KV開關柜選用金屬鎧裝封閉開關柜，配真空斷路器。低壓選用金屬全封閉抽屜式開關柜。在鍋爐房的變電所設一套免維護性直流電源裝置，采用二路進線，多路饋出。為高壓系統合、分閘控制和中和保護等回路用電。蓄電池應裝設充電和浮充電兩套裝置，直流系統采用單母線分段接線，直流屏內配有絕緣監測裝置。

5 線路敷設

本工程的動力線路采用電纜溝、直埋與橋架相結合的敷設方式，高壓柜之至變壓器和變頻器及高壓電動機之間采用電纜連接，變壓器至低壓柜之間采用封閉母線槽連接，低壓柜至所有低壓用電設備之間采用電纜連接，電動葫蘆等移動受電設施采用安全性滑觸線連接。照明線路采用BV-450/750V銅芯導線穿阻燃PVC管沿頂板和墻暗敷，選用管徑為2-3根導線穿阻燃PVC15，4-5根導線穿阻燃PVC20。

6 綜合保護

變電所采用的是綜合保護系統以進行控制和數據的采集、處理、屏幕顯示、事故追憶、性能計算及保存重要的常規測量儀表。10KV高壓進線：過流保護，電流速斷保護；10KV高壓母聯開關：過流保護，電流速斷保護；變壓器保護采用過流保護，電流速斷保護以及變壓器低壓側中性線的零序電流保護；過溫、開門報警，超溫跳閘；10KV高壓電動機采用過負荷保護，電流速斷保護，單相接地保護；以上所有保護均配智能型危機監控單元與集中控制單元通訊凡是連接構成計算機分布監控系統。

7 照明設計

本工程中得動力系統與照明系統合用變壓器，照明電壓為380/220V，檢修、局部照明電壓為24V或12V，照明電源由低壓配電屏以專用線接出，分車間按放射式供電至各分照明配電箱，在裝設鍋爐水位表、鍋爐壓力表、給水泵以及主控制室等主要操作的地點和通道處應設置必要的緊急照明系統，應急照明系統應自帶全封閉鎘鎳電池且持續時間不小于30分鐘。照明光源在主廠房高跨等處采用金屬鹵化物燈，其它場所采用熒光燈或白熾燈。廠區照明應采用符合環境的庭院燈，且由于廠區照明的特殊性，建議采用半夜燈以節約能源。在地下凝結水箱間、出灰渣地點和安裝熱水箱、鍋爐、金屬平臺等設備和構件處的燈具，當距地面和平臺工作面高度小于2.5m，為防止觸電應采用不超過36KV的電壓；手提行燈的電壓不宜超過12V，在煙囪頂部應設置紅色的航空障礙標志燈，以保證飛過上空的飛機行駛安全。

8 自控系統

鍋爐房的自控系統主要采用DCS和PLC結合控制，其中DCS自控系統主要有上位監控管理層，即冗余配置，現場控制采集層和數據通訊網路等部分組成。其中的上位監控管理層，主要負責對運行時的數據進行處理，監控系統運行狀態，當系統出現輕微故障時，能夠在不影響系統安全運行的前提下進行自我診斷并嘗試解決處理故障，能夠將實時的數據畫面傳輸回監控中心，并支持打印報表管理功能。現場控制采集層的主要功能是輸入處理數字濾波功能，輸出處理功能，通訊功能，運算控制調節功能等。PLC系統要根據工藝的要求，確定I/O點數和I/O點的類型（數字量、模擬量等），并列出I/O點清單。進行內存容量的估計，適當留有余量。根據經驗，對于一般開關量控制系統，用戶程序所需存儲器的容量等于I/O總數乘以8；對于只有模擬量輸入的控制系統，每路模擬量需要100個存儲器字；對于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統，每路模擬量需要200個存儲器字。確定機型時，還要結合市場情況，考察PLC生產廠家的產品及其售后服務、技術支持、網絡通信等綜合情況，選定性能價格比好一些的PLC機型。

自此，一套基本的鍋爐房電氣及自控系統設計基本完成，從這里可以看出，在設計時，應仔細認真，同時在設計選擇上應該以盡可能的在滿足需求的同時以減少投資浪費為宗旨，積極運用新的科學和技術，讓電氣及自控系統真正的能為未來發展做出積極的貢獻。