自動化在燃?xì)忮仩t供熱和供熱節(jié)能中的應(yīng)用及方法

劉冰華

（天津市靜海城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資集團(tuán)有限公司—科慧熱力，天津 300000）

鍋爐供熱自動化是將供熱系統(tǒng)內(nèi)所有電氣自動化設(shè)備和裝置根據(jù)工藝需求合理組合，使用先進(jìn)的計算機(jī)、控制器、通信設(shè)備按照設(shè)計者的要求，經(jīng)過信號采集、分析判斷、操作控制，實現(xiàn)對鍋爐供熱系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、保護(hù)、報警、數(shù)據(jù)記錄等功能，并通過優(yōu)化控制程序和控制方法達(dá)到節(jié)能的目的。

一、燃?xì)夤嵯到y(tǒng)中所包括的電氣自動化設(shè)備和裝置

燃?xì)夤嵯到y(tǒng)中所包括的電氣自動化設(shè)備和裝置主要分布在燃?xì)夤芫W(wǎng)、燃?xì)忮仩t、供熱管網(wǎng)中，由自動化系統(tǒng)完成對電氣設(shè)備和裝置的集中控制。

（一）燃?xì)夤艿乐兴ǖ碾姎庾詣踊O(shè)備和裝置

根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》（GB50028-2006）和《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》（GB50041-2008）的規(guī)定，燃?xì)夤艿离姎庾詣踊O(shè)備和裝置主要包括：燃?xì)夤艿烙嬃績x表，管道壓力指示儀表，管道壓力高，低報警裝置，燃?xì)庹{(diào)壓間，鍋爐房可燃?xì)怏w濃度高報警傳感器，報警控制器，燃?xì)夤饪傞y，軸流風(fēng)機(jī)以及每臺鍋爐燃?xì)飧晒苌蠎?yīng)配套性能可靠的燃?xì)忾y組。

（二）燃?xì)忮仩t中所包括的電氣自動化設(shè)備和裝置

燃?xì)忮仩t中電氣自動化設(shè)備和裝置主要包括：燃燒機(jī)、鍋爐控制器兩大部分。其中燃燒機(jī)中還含有送風(fēng)機(jī)、點火系統(tǒng)、火焰檢測、燃?xì)鈾z漏裝置、燃燒機(jī)程序控制器、風(fēng)壓開關(guān)、燃?xì)獾蛪洪_關(guān)、燃?xì)鈮毫﹂_關(guān)等。

（三）供熱管網(wǎng)中所包括的電氣自動化設(shè)備和裝置

供熱管網(wǎng)是將鍋爐的熱量通過各種形式傳遞到用熱用戶。供熱管網(wǎng)中所包括的電氣自動化設(shè)備和裝置有循環(huán)泵、溫度傳感器、壓力傳感器、液位計、泄壓電磁閥、安全閥、軟水器、補水箱、電氣控制柜。所有設(shè)備和系統(tǒng)正確聯(lián)動起來才能保證供熱的正常運行。

二、自動化系統(tǒng)組成和運行原理

自動化系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機(jī)IPC和可編程邏輯控制PLC組成。PLC包括電源模塊、CPU模塊、通信模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和特殊功能模塊。PLC的數(shù)字輸入模塊采集數(shù)字量信號，如電氣裝置和設(shè)備的運行、停止、故障、開到位、關(guān)到位、過扭矩等信號。PLC的數(shù)字輸出模塊輸出開關(guān)信號對電氣裝置和設(shè)備的啟動、停止進(jìn)行控制。PLC的模擬輸入模塊采集溫度、壓力、流量、液位、頻率等信號，程序根據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝控制。PLC的模擬輸出模塊調(diào)節(jié)設(shè)備運行狀態(tài)如變頻器頻率、調(diào)節(jié)閥開度等。IPC預(yù)裝有符合現(xiàn)場需求的組態(tài)軟件，IPC通過TCP/IP或者其他通信協(xié)議與PLC通信，操控PLC按預(yù)先設(shè)定好的程序運行，實現(xiàn)對現(xiàn)場電氣設(shè)備和裝置的監(jiān)視、控制、報警、運行參數(shù)修改、運行數(shù)據(jù)記錄等功能。

三、自動化系統(tǒng)對燃?xì)夤艿馈⑷細(xì)忮仩t、供熱管網(wǎng)中電氣設(shè)備和自動化裝置的控制方法

（一）燃?xì)夤獾目刂品椒?/h3>

正常需運行時在IPC上操作供氣總閥打開。當(dāng)PLC接收到報警傳感器發(fā)來的報警信號后，關(guān)閉燃?xì)夤饪傞y，打開排風(fēng)機(jī)，在IPC屏幕上顯示報警信息和可燃?xì)怏w濃度值。

（二）燃?xì)忮仩t的控制方法

鍋爐燃燒機(jī)啟動前先進(jìn)行燃?xì)怆姶砰y檢漏。壓力開關(guān)P1在有燃?xì)鈮毫Φ臓顟B(tài)下閉合，打開V2工作閥1S后關(guān)閉，泄出安全閥V1和工作閥V2之間的壓力；泄壓后開關(guān)P2處于斷開狀態(tài)，打開安全閥V11S后關(guān)閉，使有壓力的燃?xì)獬錆M安全閥V1和工作閥V2之間；壓力開關(guān)P2閉合，在一定時間內(nèi)壓力開關(guān)P2沒有斷開，說明沒有泄出有壓力的燃?xì)猓C明工作閥V2氣密性良好。再次打開V2工作閥1S后關(guān)閉，泄出安全閥V1和工作閥V2之間的壓力，在一定時間內(nèi)壓力開關(guān)P2沒有閉合，說明沒有流入有壓力的燃?xì)猓C明安全閥V1氣密性良好。如上述正常，觸發(fā)伺服電機(jī)帶動燃燒機(jī)的風(fēng)門和燃?xì)膺M(jìn)氣蝶閥開啟，開到最大時凸輪觸發(fā)行程開關(guān)啟動風(fēng)機(jī)吹掃，吹掃30S左右，伺服電機(jī)帶動燃燒機(jī)的風(fēng)門和燃?xì)膺M(jìn)氣蝶閥回調(diào)關(guān)小，回調(diào)到最小后觸發(fā)點火行程開關(guān)使高壓線圈通電，點火電極釋放火花，打開安全閥V1和工作閥V2后嘗試引燃燃?xì)猓缁鹧鏅z測裝置檢測到火焰則發(fā)出檢測到火焰的信號，說明燃燒正常，鍋爐進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

（三）供熱管網(wǎng)的控制方法

鍋爐供水溫度控制即一次網(wǎng)供水溫度控制，在IPC上設(shè)定鍋爐供水溫度，根據(jù)鍋爐供水溫度傳感器實時溫度反饋對燃燒機(jī)的風(fēng)門和燃?xì)膺M(jìn)氣蝶閥開度進(jìn)行PID控制，達(dá)到控制鍋爐負(fù)荷輸出的目的。用熱需求大時鍋爐輸出負(fù)荷變大，用熱需求小時鍋爐輸出負(fù)荷變小，使供水溫度與設(shè)定值相當(dāng)，如鍋爐負(fù)荷輸出在最小值時，供水溫度仍高出設(shè)定值則關(guān)閉燃燒機(jī)。PLC程序上必須設(shè)置低溫防凍保護(hù)、高溫保護(hù)和24小時自動重啟功能。用循環(huán)泵給二次網(wǎng)供水加壓并流經(jīng)換熱器與一次網(wǎng)進(jìn)行熱交換。二次網(wǎng)的溫度控制一般采用流量控制，控制一次網(wǎng)供水流經(jīng)換熱器的流量。根據(jù)二次網(wǎng)供水溫度傳感器實時溫度反饋對一次網(wǎng)供水調(diào)節(jié)閥的開度或者一次網(wǎng)循環(huán)泵頻率進(jìn)行PID控制，達(dá)到控制一次網(wǎng)供水流量的目的，使二次網(wǎng)出水溫度保證在設(shè)定值上下。

結(jié)語

燃?xì)忮仩t的使用可顯著減少PM2.5的污染，改善大氣環(huán)境。電氣自動化的應(yīng)用，節(jié)約了資源，降低了成本，消除了安全隱患，獲得了更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。