西豐縣集中供熱工程鍋爐房供配電及自控系統設計研究

摘要：通過對亞行貸款西豐縣城市集中供熱工程鍋爐房供配電及自控系統設計的研究，闡述了鍋爐房供配電及自控系統設計的原則、思路、方法和系統構成。對類似工程有積極的借鑒意義。

關鍵詞：鐵嶺市西豐縣集中供熱工程熱源廠鍋爐房供配電系統自控系統

1 項目簡介

本項目為亞洲開發銀行貸款鐵嶺市西豐縣城市集中供熱工程，項目建設地點位于鐵嶺市西豐縣中心城區。熱源廠鍋爐房為本項目的一部分。熱源廠單臺鍋爐的額定功率確定為70MW，鍋爐類型確定為鏈條鍋爐。熱源廠設計規模為近期210MW，遠期最終350MW。鍋爐設計臺數為近期70 MW鍋爐三臺，遠期再增設70MW鍋爐兩臺，熱源廠最終鍋爐設計臺數為70 MW鍋爐五臺。

2 供配電系統

2.1 供電電源

本鍋爐房確定為二級用電負荷，鍋爐房采用兩路10KV電源進線，一路為10KV專線作為主供電源，引自公合二次變電所；另一路引自附近公用10KV線路作為備用電源，兩線路分別出自公合二次變電所的不同母線段。兩路10KV電源廠區外架空敷設，進廠區后電纜入戶。主供10KV電源能滿足熱源廠全部電力負荷，備用進線能滿足一臺2500KVA變壓器負荷。當主供電源失電，自動投入備用電源，并斷開高壓聯絡。當主供電源恢復供電，手動斷開備用電源，投入主供電源和高壓聯絡。

2.2 用電負荷

鍋爐房內安裝三臺鍋爐，主要的用電負荷有鍋爐系統的引風機、鼓風機、爐排、循環泵、除渣機、輸煤系統、脫硫除塵系統用電及室內外照明設備等?？傆秒娯摵蔀镻e=5240.2KW;計算有功功率Pjs=4097.3KW;視在功率Sjs=4240KVA。非采暖期視在功率約為160KVA。

2.3 供配電系統設計

在熱源廠鍋爐房內設有附設變配電所一座，內設高壓配電室、變壓器及低壓配電室、直流電源室。10KV主接線采用雙電源進線，主供和備用電源自動投切，通過投切中間聯絡柜調配用電負荷。高壓配電室設KYN28-12鎧裝移開式交流金屬封閉開關柜。操作電源采用直流220V電源。采暖期主廠房采用二臺SCB10-2500KVA－10/0.4KV干式變壓器同時使用，低壓母線采用二段母線分段運行，中間設聯絡柜。脫硫除塵系統采用一臺SCB10-1000KVA－10/0.4KV干式變壓器，安裝于脫硫泵房內。非采暖期使用一臺SCB10-200KVA－10/0.4KV干式變壓器，變壓器均安裝于低壓配電室內，與低壓柜并列安裝。低壓配電系統采用GGD配電柜和GGJ補償柜，正常時中間聯絡柜斷開分段運行；變壓器故障時，系統可以切除部分不重要負荷，中間聯絡柜合閘。非采暖期只有維修和部分照明用電，其非采暖用變壓器與采暖期變壓器具有電氣連鎖，供電系統靈活、可靠。輸煤系統、除渣系統各設一臺XL-21動力配電柜。沉淀池及泵房設變配電室一處，變配電室內安裝1臺SCB10-1000KVA－10/0.4KV干式變壓器，低壓配電系統采用GGD配電柜和GGJ補償柜，為脫硫、除塵設備配電，配電室變壓器電源由鍋爐房內的高壓配電室采用電纜直埋引來。熱源廠無功補償采用低壓集中補償方式，補償后的功率因數為0.9以上。繼電保護裝置采用微機綜合保護裝置，進線電源采用帶時限速斷和過電流保護。變壓器采用電流速斷、過電流、溫度單相接地保護。低壓進線開關采用短路速斷保護、過負荷保護、單相接地保護。低壓配出線采用速斷和過載保護。計量采用高壓側計量。

3 自控系統

3.1 自控系統選擇

本工程根據建設單位的要求及滿足工藝專業的條件下，采用現代化控制管理方式。鍋爐房控制采用集散型（DCS）自動監控系統作為鍋爐設備主要控制手段，配以部分后備控制手段，當計算機控制系統故障時，后備控制手段作為短時運行的操作和監控。輸煤系統、除渣系統、脫硫系統、除塵系統各設一個PLC控制站。

3.2 系統結構

DCS系統其結構可分為三部分，第一級為現場I/O數據模塊，第二級為DPU過程控制站以及輸煤系統、除渣系統、脫硫系統和除塵系統PLC控制站，第三級為控制室操作員監控站和工程師站。通訊系統采用現場總線方式。現場I/O數據模塊：現場I/O數據模塊安裝于數據采集控制柜中，其功能是采集現場的各種過程檢測儀表的流量、壓力、溫度和設備運行狀態等信號，傳遞上級控制站的各種控制命令，就地采集，就地轉換，以數字通訊方式通過數據總線上傳至系統主機。DPU過程控制站：DPU過程控制站為兩臺，互為熱備冗余系統，安裝于控制室內，具有自動控制環節的PID運算，實時數據處理，在線控制等功能。操作員、工程師站：由三臺工控機組成，22”液顯，安裝于控制室內，作為監控的人機接口，具有良好的操作平臺和逼真組態畫面，其中2臺為操作員站，另1臺為工程師站。

3.3 控制功能

鍋爐出水溫度控制：根據室外的溫度自動調節鍋爐出水溫度，以控制室內的溫度在規定的溫度內，并且節約用煤。同時還具有根據一天室外的溫度，分時段提出運行鍋爐臺數的參考解決方案。最大限度的發揮鍋爐的運行效率，實行最優化調用。鍋爐的自動燃燒控制：根據煤量和風量在不同負荷下的關系進行燃燒控制，控制煙氣含氧量。實現鍋爐燃燒最佳控制。爐膛負壓控制：采用爐膛負壓為主控信號，送風量為前饋信號，控制引風量。補水定壓控制：通過調頻補水泵補水，控制熱網回水壓力恒定。順序控制：鍋爐系統、輸煤系統和除渣系統的設備順序控制啟動停止，鍋爐停機，熱網循環泵繼續定時運行，防止高溫水的汽化現象發生，保證鍋爐安全運行。事故報警處理功能：熱網出水壓力高，設備故障時應具有聲光報警，停電故障發生時，應報警并投入第二路電源，維持循環泵和補水泵運行。

3.4 軟件實現的功能

生動形象的生產工藝流程畫面，電氣系統圖，實時數據狀態圖，趨勢圖，歷史曲線圖，棒狀圖。實時鍋爐經濟分析，計算成本，指導運行人員最佳運行操作，控制回路畫面。事故報警記錄。定時打印日報、月報表。

參考文獻

[1] GB50053－94.10KV及以下變電所設計規范[S].

[2] GB50052－2009.供配電系統設計規范[S].

[3] 劉二雄，等.熱工儀表及自動裝置技術問答[M].北京:中國電力出版社，2006，1.