大连新源多台燃气热水锅炉群控方案.doc

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1、多台燃气热水炉控制节能方案2014年8月目 录一、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

2、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，

3、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

4、自动监控和管理功能。各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31 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/T 15317 -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198874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

5、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32 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

6、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、

7、 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，

8、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

9、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

10、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

11、统能适应功能的增加和规模的扩充等要求。主要功能如下： 密码保护 监控点摘要 监控点报警 监控点历史 动态记录 动态图形 表格监视.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

12、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

13、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图形生成及查询功能系统组态软件具

14、有功能强、实用有效的图形显示功能，能画出工艺流程总图、设置布置图等。在确定监控画面后，可对监控对象进行形象的图符设计、组态、连接、生成完整的实时监控画面，使用户能在监视器（显示屏）上查询到各种监控对象的动态运行及超限位、故障信息，其形式可以是图像、报表、曲线以及直方图等。同时还具有友好的汉化人机接口界面，采用图形、图标方式，使管理人员方便地使用鼠标及键盘对系统进行管理、控制，通过监控画面的切换，进行数据查询、状态查询、数据存贮、控制管理等各种操作。可根据用户需求选择打印内容，输出至激光打印机。5.6锅炉房监控系统组态图 全貌图系统通过显示屏显示运行状态，操作员通过显示屏定时对锅炉等设备运行过程

15、监视和操作。显示屏每幅画面显示过程变量的实时数据和运行设备状态，这些数据每秒钟刷新一次。 控制回路：控制系统划分若干子系统，每个子系统的设计完全遵守“独立完整”的原则。在自动控制范围内，控制系统能处于自动方式而不需要任何性质的人工干预。控制系统能调节控制装置以达到规定的性能指标，控制设备实现性能要求的能力，不受到控制系统的限制。控制系统有连锁保护功能，以防止控制系统误动作，保证锅炉正常运行。 成组显示：将相关的模拟量信号，组合成成组显示画面，便于运行操作人员调用查看。成组信号分：锅炉压力、温度等分别成组显示。 报警显示：报警显示按时间顺序排列.显示最近产生报警信息。可查询一年内某天某时报警信息

16、。工程师/操作员站能对报警信息进行声光报警。具有报警应答，对重要报警事件由操作员进行及时的应答处理，报警应答记录报警产生时间和应答时间，为事后进行事故分析提供实际处理。 报表：报表包括交接班记录、数据查询和打印。交接班记录和数据查询可输入日期查询。 历史数据的检索：设置历史数据的检索目的是为了保存长期的运行资料，以便日后检查。5.7 系统管理功能设有系统管理功能，通过设置的“试灯”、“试功能”和“应答消音”及“复位”功能按键；进行各种故障、报警指示灯及蜂鸣器的试灯、试音检查并实现在故障和限位报警状态下人工应答消音等功能。设有系统交流电源稳压和计算机系统UPS不间断电源供电功能，以提高系统工作的

17、稳定性与各仪器、仪表的使用寿命；并有利于信息的保存。六、 单台燃气热水锅炉控制系统6.1 系统概述本初步设计针对单台燃气热水锅炉房控制系统，本项目的主要工艺设备有：l 适用对象： 燃气热水锅炉l 燃烧器： 一体机6.2 控制器特点u 采用西门子公司的S7-200系列的PLC模块作为核心控制器；u 显示采用10彩色触摸屏，全中文图文操作界面，多窗口画面系统工况显示；u 故障自动识别、直观指示与处理；u 防误操作功能；u 数据分析、历史运行数据查询方便；u 具有室外温度自动补偿功能，降低锅炉系统能耗，实现锅炉系统节能运行；6.3 控制系统功能描述6.3.1 开机程序控制及安全连锁功能 循环水量检测

18、，过少不能开机 检查燃烧器门是否关闭严密，不严密不能开机 用紫外线检查炉膛是否黑暗无光，否则不能开机 检查燃气主阀是否泄漏，否则不能开机 检查燃气压力是否正常，否则不能开机 检查排烟档板是否正常，否则不能开机 检查开机点火前，是否曾预吹扫，否则不能点火并开机 检查开机点火后，如火焰未建立，开机停止 检查点火焰虽建立，但主火焰未建立，开机停止6.3.2 点火程序控制系统 必须装设可靠的点火程序控制。在点火程序控制中，点火前的总通风量应不小于三倍的从炉膛到烟囱入口烟道总容积，且通风时间对于锅壳锅炉至少应持续35秒钟。 在燃烧器风机鼓风阶段（点火前），先利用火焰检测器检出炉膛是否有余火或热源发生，若

19、检测有余火产生，则燃烧器不能点火。燃烧器管理和控制系统循环泵连锁燃烧器设备。循环泵处于开启状态时，才能开启燃烧器；顺序控制的目的就是控制蒸汽锅炉按照安全规范启动设备、停止设备。在遇到异常情况发生时，及时报警，当达到连锁保护值时，启动相应的连锁保护停止设备运行，未在连锁保护范围内的异常情况时，操作人员视其情节严重，可作相应的处理，以保证锅炉安全生产。燃烧器运行程序分为准备程序、点火程序、运行程序、联锁保护程序和停炉程序五个部分。A、准备程序：燃烧器运行前，首先必须进行炉膛吹扫。炉膛吹扫时开启鼓风设备进行吹扫。B、系统吹扫完毕后，燃烧器进入点火程序，点火子程序为前吹扫打火点辅火点主火火焰控制。C、

20、当系统点火成功后，燃烧器进入火焰调节。系统的控制目标是保证出水温度满足负荷的要求；系统的控制对象是燃烧器的进风量和进气量。系统采集温度信号作为主控信号，烟气含氧量作为前馈信号，同时设定期望值，通过PID算法，调节燃烧风机变频器的频率大小，使得系统实时连续调节燃烧器的进风量和进气量，达到最佳风煤比。D、停炉程序：当系统停炉时，关闭切断燃料供给，进行后吹扫，最后进行燃烧器复位。6.3.3 火焰检测及保安系统 建议采用紫外线传感器检测火焰，它能不受其他光线影响，还能将火焰强度送到火焰强度显示器上显示。 一旦火焰熄灭，立即切断燃料供给，避免炉膛积累过多燃料，引起炉膛爆炸。 火焰故障，立即自动停炉，并声

21、光报警及人工复位功能。 由于该系统的极端重要性，要求具有自检功能（每隔1520秒自检一次），一旦该系统发生故障，立即在故障指示器上显示及声光报警。6.3.3 燃气泄漏检测保护系统 如燃烧器关断，则控制系统所有气阀立即自动关闭。 对于使用天然气的锅炉，因为天然气泄漏至炉膛会导致严重的爆炸，因而点火前须通过压力感应对防爆型电磁阀组闭合度进行检测，只要任一只阀有极少量泄漏的天然气，则报警显示，并使控制系统立即自动关闭进气阀，锅炉便无法启动。只有当检测合格后，才可点火。 具有自检功能。6.3.5 压力控制保护系统 锅炉设有压力极限开关，当压力超过设定值时，自动进行紧急停炉，作为在安全阀前的一道压力保护

22、装置。 锅炉设有两个独立的全启式弹簧式安全阀。 锅炉装有压力表。6.3.6 温度控制保护系统 温度传感器将温度信号传送给该系统，系统根据收到的信号再配合使用者设定的负荷参数，进而由锅炉燃烧过程控制器对燃烧器进行全自动比例运行，以维护燃烧速率与负荷的匹配。 超高温保护：温度保护开关需装于锅炉出水口。一旦出水温度超过预设定高温限定值时，应自动进行紧急停炉，同时发出声光报警，且须人工复位。 超低温保护：一旦在正常运行过程中，突然因故障而发生出水温度超过预设低温限定值时，锅炉的烟管及炉胆壁易发生低温冷凝腐蚀。此时应自动实施保护措施，同时发出声光报警。6.3.7 低水位保护系统在锅炉出水管处装有水位探测

23、装置，在锅炉运行过程中，如盖装置一旦发现缺水则立即自动紧急停炉，同时发出声光发报警。在启动自检过程中，只有当该水位探测装置检测通过时才可以开炉。6.3.8 负荷自动控制锅炉上设有温度高低限位开关，锅炉在最低负荷时，压力达到所设定的上限位，燃烧器自动关闭。负荷增加，温度达到设定的下限位时，燃烧器自动开启和调节。压力达到超高温时，自动停炉。其控制由温度调节器和温度信号发送器联合工作，达到比例控制。在比例段能无级调节燃料供给量，使之与负荷相匹配，锅炉热冲击少，起动停炉次数少，省能耗，供水温度稳定，锅炉寿命长。温度调节器温度信号发送器：比例控制阶段的温度变化宽度和比例段中点温度由该仪器来调定。要求控制

24、仪器结构坚固，防溅水，传感器和介质接触面为不锈钢，不会腐蚀损坏，且参数范围要广。此外，燃烧控制算法带有人工指导功能，用户可以指设定从点火到满负荷的时间，因此，在不同的温度状态下，一旦用户输入了起动满负荷的时间要求，燃烧控制软件将根据实际的出水温度进行负荷的控制，在差距较大的情况下，采用全开式燃烧，在接近满负荷状态，智能化软件根据动态的PID参数对燃烧风门进行调节，保证满负荷状态的平稳到达，减少超调，以到达最佳的控制效果，完全满足不同温度状态下从起动到满负荷的时间要求。6.3.9 防冻控制n 系统运行中，为防止温度太低导致管道爆裂，系统在下班状态下设有防冻保护功能。n 系统处于下班状态时， 当回

25、水温度低于5时，控制系统自动启动燃烧器小火暖炉。当回水温度超过16时，关闭燃烧器小火，退出防冻状态。6.3.10 定时控制n 该系统设有定时自控和非定时自控功能。系统可在24小时内设置六组定时工作时段（各时段上班时间、下班时间、锅炉出水温度上限、下限）；启动定时功能后，电脑根据当前时间使系统自动进入上班或下班，不同时段可根据用户设置不同的温度范围进行自控。6.3.11 节能控制（可选功能）n 控制器能根据设定的室外温度补偿曲线对锅炉出水温度进行实时补偿，实现锅炉出水温度与气候的动态连接，从而减低在天气变化情况下锅炉运行的能量损失，提高锅炉运行效率，达到节能的目的。6.4 安全保护功能6.4.1

26、 二级操控体系（可启动性）n 控制器设计了电脑控制和强电手操两种控制模式，使锅炉系统在保证安全的前提下尽可能保持运行，防止了控制系统以及一次仪表的任何微小故障导致锅炉系统的停运。n 本系统能直观显示和报警（声光）处理以下内容：1) 燃烧器火焰故障自动停炉，声光报警及人工复位功能2) 锅炉出水温度超高故障与保护3) 锅炉出水超压故障与保护（承压锅炉）4) 锅炉出水压力过低故障与保护（承压锅炉）5) 锅炉水位极低故障与保护6) 燃气高或低压故障与保护7) 燃气的泄漏故障与保护8) 热水循环泵和锅炉燃烧器的互锁保护9) 锅炉进、出水温度显示与保护10) 排烟温度显示与保护11) 温度变送器故障与保护

27、12) 系统断电监测与保护13) 电机过载、过流监测与保护14) 安全阀自动开启和复位功能15) 燃气泄漏诊断与报警装置（不能进入点火程序）16) 烟气阀门故障停炉功能6.4.2 安全保护措施n 下列情况锅炉必须紧急停炉：出水温度超高故障、锅炉出水压力低故障、锅炉出水超压故障；n 燃烧熄火故障保护：燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧过程中出现熄火，电脑控制器“熄火故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；n 出水压力超高保护（承压锅炉）：系统运行过程中，当锅炉出水压力超出设定的正常工作压力时，控制器显示“出水压力超高故障”并声光报警指示，联锁受控设备。n 出水压力过低保护（承压锅炉）：系统运

28、行过程中，当锅炉出水压力低于设定的极限低压力时，控制器显示“出水压力过低故障”并声光报警指示，联锁受控设备。n 燃气压力异常保护：当供气压力超出或低于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压力故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；n 锅内出水超温保护：系统运行过程中，当锅炉出水温度大于设定超温温度时，电脑控制器“出水超温故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备，不联锁循环泵；n 排烟温度超温保护：系统运行过程中，当实际排烟温度超过设定的烟道超温温度时，电脑控制器“烟道超温故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器，不联锁循环泵；n 传感器故障识别与保护：系统运行过程中，当出水（回水）温度传感器发生

29、断路或开路故障时，电脑控制器“传感器故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；n 循环泵故障保护：系统运行过程中，循环泵启动后，电脑制器检测不到流量开关信号时，故障连锁所有受控设备；n 断电故障保护：系统运行过程中，出现供电断电系统自动切断输出设备，再次供电时，智能控制器自动处于下班状态，确保系统安全运行；n 电机负荷保护：通过断路器和热过载继电器，保护电机设备在运行过程中的过流、过热、缺相保护。6.5 其它功能n 设置运行参数：设置锅炉全自动运行所需温度、时段等参数；n 信息处理：将现场采集的信号进行智能数据分析统计处理，完成故障预测、故障处理、控制热系统设备、系统防冻控制、数据查询、智能模糊

30、控制锅炉运行等工作。n 数据储存功能：通过采集现场温度、压力、排烟温度等信号，进行信号计算处理，并可自动记录锅炉的运行时间、点火次数、风机、水泵、燃烧器运行时间等。并保存数据以方便用户查阅。n 故障记录与显示：能对锅炉发生的故障自动记录数据达100多条，用户可以通过触摸屏查询故障发生的位置、时间、故障原因分析，确保锅炉的正常、安全运行。n 自动识别故障并保护：发生故障时，软件自动识别故障，保护锅炉及附属设备安全；具有故障分析表并可查询维修指南。n 历史曲线：控制系统在正常工作时，每隔一个时间段记录锅炉运行工况数据，包括出水温度、排烟温度，并通过实时曲线的形式显示在触摸屏上，方便用户查询，也可方

31、便用户对运行工况的分析。n 通讯功能：通过RS-485通讯或相关开关量输出可把设备启/停、故障类型等工况数据实时传送至中心控制室。n 软手动功能：在此状态下，可直接对燃烧器等负载进行操作。用软手动操作时，将严格遵循燃烧器负荷的工作时序及燃烧器与循环泵连锁、超温、超压连锁关系。n 系统密码保护设置：系统设置三级密码保护功能，有用户操作级、管理级和工厂程序级。七、 热水锅炉的节能群控策略热水锅炉的节能群控技术除了单台锅炉的燃烧控制技术与多锅炉运行优化技术外，还包括以下节能策略： 优化控制器通过高灵敏度的传感器连续检测锅炉的输出负荷，并将检测信号送到控制器内的模拟比较器算法模块；然后，模拟比较器算法

32、模块将输入信号与预设的热量极限值相比较。当锅炉冷启动时，由于系统热量比预设的阈限值低，控制器保证最大的热输出，直至所有的参数均接近预设的水平，此一特性将可保证提供快速的加热能力。当热量达到预设的水平之后，控制器进入热平衡控制程序。通过不断检测热量信号，保持系统热量在预设的范围内变化，从而确保锅炉以优化的比率产热。下面我们以图示方式，通过常规控制与优化控制两种不同方式的对比，来进一步说明优化控制的节能原理及运行方式。从下表可以看出常规控制方式下的锅炉火头点燃次数及时间，以及节能优化控制方式下的锅炉火头点燃次数及时间，将两种控制方式下锅炉的有关参数整理，其对比结果则如表1。表1 常规控制与节能优化

33、控制的结果对比控制方式及结果对比参数常规控制节能优化控制火头点火周期8个周期5个周期每个周期中火头的点燃时间10分钟12.4分钟每个周期中火头的点燃时间10分钟12.4分钟4小时内火头总的点燃时间80分钟62分钟燃烧时间所占总运行时间的比例33%26%节能率 18.5%由上述各项数据我们可知，采用节能优化控制之后，在相同的对比运行时段内，锅炉火头的点火周期次数明显减少，而每个周期中火头的点燃时间则相对有所延长。由于锅内的水温或汽包压力是逐步上升的，当温度或压力最高时热交换的效率最高（见图1）。因此，延长火头的点燃时间就相当于延长锅炉的高效运行时间，故可提高系统总的运行效率；结果是在保证总的制热

34、量不变的前提下，减少火头的点燃时间，有效提高用能效率。此外，动态地修正火头控制的温差带或压差带可使锅炉的产热量与平均的供热需求相匹配，锅炉所需的运行时间缩短，熄火时间延长（见图2）。其结果，在保证采暖用户温度不变的前提下，获得最大化和最有效的燃料节省。图1锅炉升温曲线图2常规控制与优化控制的熄火时间对比室外温度补偿：据相关资料统计，在城市供热管网系统中，热源部分（锅炉房）占总能耗的70%90%，因此如何节约天然气是锅炉控制系统的关键。在上面我们已经介绍了燃烧控制系统，这是底层控制回路，而如何确定出水温度，实现按需供应，从而降低燃气用量，是上层优化系统。a供暖曲线随着室外温度下降，建筑物的热损失

35、增加，因而需要增加更多的热量以防止室内温度下降，由于供水温度取决于室外温度，因此控制系统在室外温度和供水温度之间建立一条供暖曲线。供暖曲线提供了室外温度每下降1度，供水温度上升的值。选择合适的供热曲线，确保室内温度维持恒定。如果供热曲线选的太低，则出水温度过低会导致不足以供给足够的热量使房间温度下降；如果供暖曲线选的太高，则出水温度过高而导致房间温度过热。供暖曲线如下图所示：图中，WWSD Point为温暖天气关闭点（warm weather shut down）。对于2.4曲线，室外温度每降低一度，供水温度提高2.4度，如果温暖天气关闭点=21，且室外温度=-1，则供水温度为74。对于0.6

36、曲线，室外温度每降低一度，供水温度提高0.6度，如果温暖天气关闭点=21，且室外温度=-1，则供水温度为34。b供暖曲线的选择操作界面上手动选择：操作人员可以根据系统运行情况和环境变化来选择供暖曲线。室内温度反馈的自适应选择：控制系统根据室内温度和室外温度来自动计算系统供暖曲线，供暖曲线斜率的计算公式为：供热曲线斜率= 指定供水温度室内温度 室内温度指定室外温度例如：指定室外温度=5（-15）室内温度=70（21）指定供水温度=160（71）则供暖曲线斜率为=（160-70）/（70-5）=1.4 出水温度锅炉是整个供暖系统的热源。传统的锅炉控制简单的设定锅炉出水温度，往往出现供热大于需求的情

37、况，因此造成能源的大量浪费。改变现状，按需供热，是解决能源浪费的关键。我们知道，热能可以由两个参数反映，一个是出水温度，另一个是循环水流量，在锅炉控制中，对出水温度的调节称之为质调，对流量的调节称之为量调。单纯的质调和量调都存在一定的缺陷，如单纯的质调会造成锅炉运行在非最经济区域，并造成管路上的热损失；而单纯的量调则可能对锅炉本体产生影响，并容易导致热交换不充分。因此在本工程中，我们采用质调和量调相结合的方法。本节我们将讨论出水温度的设置问题。出水温度的设置应考虑以下原则：1 锅炉出水温度应使循环水流量保证在基准之上（否则对锅炉本体影响较大）；2 锅炉出水温度应保证锅炉运行在效率较高的区域内；

38、3 锅炉的回水温度应大于604 锅炉的供回水温差大于20在上述原则下，我们可以根据环境温度的情况对出水温度进行调整。根据北京地区的具体情况，供暖季节的环境温度一般在-15-10之间，将环境温度和出水温度的数学模型离散化，以环境温度的3-5作为一个区间，设置相应于这个区间的出水温度，可以得到以下的图表。（以5为单位区间） 锅炉运行负荷锅炉运行负荷问题是多台锅炉运行时必须考虑的问题，在系统软件中统计锅炉启停次数和每台锅炉运行累积时间，通过软件排序实现锅炉负荷的平均分配。一般采用的算法是队列法，即启停按1-2-3-4-5，2-3-4-1-5，5-3-4-1-2，5-4-1-2-3,的方法循环操作，可

39、以采用*天作为循环周期。八、 控制系统工程实施与售后服务8.1 本次工程主要的内容 上位监控系统设备及安装，包括：n 监控层的设计、构建、供货、调试及培训，包括：u 系统监控中心；u 热源综合控制器；u WINCC组态软件；u 节能控制系统软件；u 通讯软件；8.2 编写本工程文件的依据u 依据业主提供的文件而编制；u 依据提供的图纸而编制；u 依据业主提供的要求文件而编制。8.3 供方应尽的责任u 负责完成节能自控系统总体设计。u 负责成套性供应优良品质的自控设备（硬件和软件）。u 负责完成节能自控设备的现场接线。u 负责完成节能控制系统的单体调试和系统联调，优化系统调试。u 负责系统的集成

40、、安装调试。u 负责提供所需的备品备件。u 负责提供完整的竣工资料。u 负责工艺自控主要参数优化整定调试。u 负责提供优质服务（包括售后服务）。8.4 供方应尽的义务u 遵照合同要求，对设备的设计及应用等各方面负责；u 保证各设备及设计的整体统一性；u 对全面的系统工程负责，保证所有设备、部件和系统组成一个完整的监控系统；u 节能控制系统应符合相应的IEC标准和中国标准（GJ93-88），除非另有明确的说明。8.5 技术文件和图纸资料的承诺本公司完全承诺提供下列技术文件和图纸资料，所有的技术文件和图纸均为中文描述，文字资料采用A4规格，图纸采用A3规格。u 带控制点工艺流程图u 控制系统设备材

41、料一览表u 控制系统配置图u 控制系统机柜电气连接图u 控制系统机柜端子图u 控制系统内存数据表u 控制系统程序清单u 控制系统人机操作界面组态清单u 控制系统设备及I/O清单u 通讯及通讯协议说明u 控制系统使用说明书u 控制系统配置和施工图u 提供软件使用许可证原件和用户手册，应用软件的流程图、功能描述、程序清单等。u 提供操作手册与维护保养手册。u 提供使用说明书。九、 配置清单和价格配置清单和价格序号名称型号规格数量单位品牌一、上位机1监控工控机CPU:酷睿2 E6750（双核）2.66GHz 内存: DDR2-800 21GB 主板:P35芯片组 硬盘:SATA2.5 500GB 显

42、卡:GeForce8500 光驱:16XDVD 1台DELL2显示器22液晶1台DELL3组态软件MCGS 6.51套昆仑通态4监控软件 MO-IBCS-QS/Z-41套5串口卡CP-134U1套MOXA6联控模块PLC2001套西门子模拟量输入模块EM2311套西门子7附件端子、导线等1套8操作台1200H*1100W*800D1台9室内外温度PT1000 50 4-20mA2只永辉10总管出回水温度 0150 4-20mA2只西创11总管供回水压力MC20B 01.6MPa2只西创小计1￥50,000二、单台锅炉控制系统2.1锅炉控制柜1操作界面10寸彩色触摸屏1只MCGS2PLC控制模块

43、CPU224xp1只西门子3PLC模拟量模块EM2311只西门子4控制级通讯软件HGLX3.01套5断路器3P D63A1只正泰6强手操指示灯、按钮1套正泰7中间继电器DRM系列15套正泰8极低水位控制器C61F-GP 1套CKC9报警器HBR-N801只10安装附件导线、端子等1套111245H*680W*310D1只小计2￥7,0002.2 一次仪表1排烟温度0500 4-20mA1只西创2锅炉供回水温度0150 4-20mA2只西创小计3￥560单台价格小计2+小计3￥7,560多台合计27560*X3.3 动力柜1断路器1只正泰2变频器1只森兰3软启动器1只森兰小计3￥A总计小计1+多台合计2+小计350000+7560*X+A