基于S7300的鍋爐蓄熱器自控系統

紀光宏

摘要：目前現有產氣量10T/H鍋爐3臺，最高工作壓力1.25MPa，目前工作壓力1.00 MPa。生產旺季兩臺鍋爐運行供汽，生產淡季僅運行一臺鍋爐，但是鍋爐供汽壓力及流量極不穩定。每年大檢修期間，都需要對鍋爐爐膛爐拱進行大修，故障時間及檢修費用居高不下。希望在保障正常生產的前提下，盡可能減少鍋爐開機臺數及運行時間，節能降耗。

關鍵詞：蒸汽蓄熱器 S7300PLC 多變量算法

中圖分類號：TS736 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0003-01

一般采用鍋爐增容或調度設備用氣負荷的方法來解決用汽負荷不均衡，高峰低谷用汽量波動很大的狀況 ，但仍免不了鍋爐負荷忽高忽低，用汽設備開開停停，其結果是鍋爐運行效率下降，浪費了能源，產品產量、質量受到影響。司爐人員勞動強度大、設備壽命短。

采用蒸汽蓄熱器可有效的解決這些問題。蒸汽蓄熱器是熱能的吞吐倉庫，一般為臥式圓筒體，內裝軟化水。當用汽負荷下降時，鍋爐產生的多余蒸汽以熱能形式通過充熱裝置充入軟水中貯存，使器內水壓力、溫度上升，形成一定壓力下的飽和水（充熱過程）；當用汽負荷上升，鍋爐供汽不足時，隨著壓力下降，器內飽和水成為過熱水而產生自蒸發，向用戶供汽（放熱過程）。通過蓄熱器對熱能的吞吐作用，使供用熱系統平穩運行，從而可使鍋爐在滿負荷或某一穩定負荷下平穩運行。蓄熱器中的水既是蒸汽和水進行熱交換的介質，又是蓄存熱能的載體。

1 系統結構

系統主要由高壓分汽包、蓄熱器、低壓分汽包以及兩組自動調節閥、手動閥門組成。在蓄熱器進口安裝自動調節閥DV1、壓力指示儀表和壓力變送器PT1，調節閥DV1根據PT1壓力信號自動調節閥門開度。同樣在蓄熱器出口安裝自動調節閥DV2、現場壓力指示儀表和壓力變送器PT2，調節閥DV2根據PT2的壓力信號自動調節閥門開度。蓄熱器本身設有液位檢測、水溫溫度檢測和蓄熱器上部蒸汽壓力檢測。

當鍋爐蒸發量大于用汽量時，多余的蒸汽進入蓄熱器加熱其中的儲水（飽和水），蒸汽本身也凝結于其中，蓄熱器中的壓力隨之上升。當用汽量大于鍋爐的蒸發量時，蓄熱器中的儲水（飽和水）因降壓而沸騰，提供蒸汽以保持鍋爐負荷不變。整個工作過程由調節閥DV1、DV2自行控制。蓄熱器進口閥用以保持鍋爐壓力不變，蓄熱器出口閥用以保持用戶用汽壓力不變，而蓄熱器壓力則在二者之間變化。鍋爐壓力與用汽壓力之間的壓差越大，蓄熱器可儲蓄的熱量也越大。

2 實現途徑

2.1 系統主要控制對象

蓄熱器進口壓力檢測和控制，蓄熱器出口壓力檢測和控制，蓄熱器壓力檢測，蓄熱器液位檢測，蓄熱器溫度檢測。

2.2 現場控制

系統分現場控制和遠程PLC控制兩種控制方式。現場控制主要由儀表來實現。我們在現場設置一個控制箱，在控制箱門板上安裝進口壓力現場/遠程控制選擇按鈕和出口壓力現場/遠程控制選擇按鈕各一只，安裝進出口壓力PID調節儀表各一塊，蓄熱器液位、蓄熱器壓力數字顯示儀表各一塊，聲光報警器一只。

2.3 現場操作

將選擇按鈕選擇為“現場”控制，手動操作PID控制儀表，調節閥門DV1、DV2的開度。若為現場自動操作，在PID控制儀上設定控制壓力，PID控制儀自動根據現場采集的壓力調節DV1、DV2閥開度。

2.4 遠程PLC控制

PLC利用原鍋爐S7300PLC系統，上位機利用原鍋爐的WinCC系統。由于原PLC系統本身槽位已經被占滿，不能再進行模塊的擴展，而鍋爐操作臺內部空間有限，也不允許在操作臺內擴展模塊，原鍋爐控制系統S7300PLC型號為CPU315-2DP，所以我們在蓄熱器現場附近設置一個S7300的PROFIBUSDP從站。從站里安裝ET200M通訊模塊和IO擴展模塊。與鍋爐PLC用PROFIBUSDP總線通訊。

2.5 PLC自動控制

（1）進口壓力控制采用多變量算法控制。

（2）出口（蒸汽用戶）壓力控制采用多變量的PID算法控制。

（3）鍋爐控制。蓄熱器改造前，鍋爐自動控制主要根據鍋爐出口壓力來實現，蓄熱器改造后，鍋爐自動控制主要根據蓄熱器壓力來控制。當蓄熱器壓力小于鍋爐自動設定值時，鍋爐滿負荷運行；當蓄熱器壓力接近鍋爐自動壓力設定值是，鍋爐平穩運行，并保持平穩狀態；當蓄熱器壓力大于設定值某個范圍時，鍋爐降低將負荷運行直至停機。

（4）其他控制。1）蓄熱器水位用于報警和顯示，同時參與鍋爐和進氣壓力控制。2）蓄熱器壓力用于報警和顯示，同時參與進氣壓力控制。3）蓄熱器水溫度用于報警和顯示，同時參與鍋爐控制。

3 結語

實踐表明，使用蒸汽蓄熱器，一般可節約燃料5%，有時超過10%，按1年耗煤7000噸，節約燃料最少5%，噸煤1050元計算，一年可節約費用367500元。

停運鍋爐一臺。按配電室抄表數據，日可節電1000度左右，考慮到單臺鍋爐負荷相應增加，兩者相抵，按節電500度計算。1年兩臺鍋爐運行180個工作日，電費0.8元/度，年可節約電費約72000元。

蓄熱器的自動化的改造，大大的提高了鍋爐的燃燒效率；減少鍋爐峰值負荷；保證了汽壓穩定，生產正常，提高產品產量和質量，使鍋爐穩定運行，消除鍋爐因經常趕火、壓火、撥火等不正常運行而可能引起的損壞、延長其使用壽命，降低故障率，減少檢修費用。減輕司爐人員的勞動強度，提高鍋爐安全運行率。鍋爐工況穩定后，可以方便的控制風煤比，鼓引風比穩定，改善燃燒過程、減少因不完全燃燒造成的環境污染。蓄熱器是一個遠不過時的產品，在現代工業中應用廣泛。

參考文獻

[1]催堅，李佳等著.機械工業出版社.《西門子工業網絡通訊指南》.

[2]蘇昆哲著.北京航空航天大學出版社.《深入淺出西門子WinCCV6》.