【正文】 =； 0T = ； ? = P L C 控 制 器 噴 油 電 磁 閥 鍋 爐熱 電 偶溫 度 模 塊s p ( n )p v ( n )+_c ( t ) 圖 控制系統(tǒng)結構圖 G c ( s ) G o ( s )R ( s ) E ( s )+_U ( s )Y ( s ) 圖 控制系統(tǒng)框圖 燃油鍋爐系統(tǒng)工藝 燃油鍋爐控制系統(tǒng)是由 PLC 來控制燃油 鍋爐的起動、停止以及出現(xiàn)異常情況時能暫停且異常情況消失后能自動按起燃順序重新工作的?？刂葡到y(tǒng)結構圖如 圖 所示，方框圖如圖 所示。本控制系統(tǒng)保持輸油管內部壓力恒定，當儲油罐內缺油或因故障使管道內壓力過高時，系統(tǒng)能及時報警并自動停止油泵的工作。為了提高供油系統(tǒng)的技術性能，徹底解決供油管路因壓力波動引起的滲漏、爆裂等現(xiàn)象，確保供油系統(tǒng)的可靠性、安全性，本設計將變頻調速技術應用于油泵的控制。維持汽包水位在給定范圍內是保證鍋爐安全運行的必要條件之一，是鍋爐正常運行的重要指標。水位過低，則容易發(fā)生缺水事故。水位太高，會使蒸汽大量帶水，降低品質，甚至會發(fā)生滿水事故。不論任何一次如沒有探測到火焰，程序控制器應該自鎖并中斷供油，同時停爐并報警。 (4) 閥門密封性檢測保護程序 在每次起動點 火前閥門檢測裝置都要自動進行檢測，當閥門存在漏氣時將鎖定燃燒器控制。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 (2) 自動點火程序 在吹掃及閥門密封性、供氣壓力檢測完成后，風門執(zhí)行器帶動風門關小到設定的點火位置，點火變壓器投入工作，當點火變壓器打開后，可燃油霧立即被高壓電火花點燃產生點火火焰?？刂蒲b置主要是程序控制器。燃燒器主要由燃燒裝置和控制裝置兩大部分組成。在本設計中，燃油鍋爐的控制系統(tǒng)主要包括燃燒器控制、鍋爐水位控制、油泵恒壓供油控制以及爐溫 PID 控制三大部分。 燃油鍋爐控制系統(tǒng) 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，直接影響燃油鍋爐的性能及使用，其報警及保護系 統(tǒng)直接影響燃油鍋爐的安全性及可靠性。這樣，容重大的工質向下流入下鍋筒，而容重較小的工質則向上流入上鍋筒，形成水的自然循環(huán)。 鍋爐工作時，汽鍋中的工作介質是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物，它們位于煙氣溫度較低的對流管束中。沿途降低溫度的煙氣最后進入尾部煙道，排出鍋爐。 煙氣向水 （ 汽 ） 等的傳熱過程 由于燃料的燃燒放熱，爐內溫度很高 ，高溫煙氣與布置在爐膛四周墻面上的水管進行強烈的輻射傳熱 ， 將熱量傳遞給管內工質 。燃燒時，鼓風機送風，噴油電磁閥噴油，點火變壓器接通（子火燃燒），瓦斯閥打開（母火燃燒），將燃油點燃。燃料在爐膛內進行燃燒，將其化學能轉化為熱能，高溫的燃燒產物 — 煙氣通過汽包受熱面將熱能傳遞給汽包內溫黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 度較低的水，水被加熱進而沸騰汽化，生成蒸汽。 燃料供給設備：包括供油管路和油槍等。 引風設備： 包括引風機，煙囪，煙道幾部分，用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排除。 燃油預熱器：鍋爐啟動前， 將鍋爐燃燒用的燃油加熱到適當溫度以達到良好 霧化 ，保證鍋爐的正常燃燒。 點火變壓器燃油預熱器瓦斯閥引風機鼓風機噴油口出水閥進水閥壓力表儲油罐燃油泵蒸汽壓力開關水位上限開關噴油器電磁閥水位下限開關圖 燃油鍋爐結構示意圖 燃油鍋爐主要由以下幾部分組成 [12]： 汽包：由上下鍋筒和三簇沸水管組成，水在管內受管外煙氣加熱，在管簇內發(fā)生自然的循環(huán)流動，并逐漸汽化，產生的飽和蒸汽聚集在上鍋筒里邊。 該系統(tǒng)代表了我國中小型鍋爐現(xiàn)場集成自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向和較高的管理水平，對提高國民經濟效益，促進國家工業(yè)發(fā)展有著重要的作用和意義。 PLC 和組態(tài)軟件綜合應用，使系統(tǒng)控制靈活方便，實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的安全高效運行。 預期成果及意義 采用 可編程序控制器 PLC 對燃油鍋爐進行控制 ， 實現(xiàn) 過程的自動檢測、自動控制等多項功能 。首先確定燃油鍋爐的控制對象，以控制對象為依據(jù)設計燃油鍋爐的總體結構和運行方式，接著進行控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。 鍋爐控制過程的自動化處理以及監(jiān)黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 控軟件良好的人機界面使運行參數(shù)在觸摸屏上集中監(jiān)測，操作人員在監(jiān)控計算機上能根據(jù)控制效果及時修改運行參數(shù)， 有效地減少了工人的疲勞和失誤，提高了生產過程的實時性和安全性。但組態(tài)軟件本身并不具備控制組態(tài)功能，因此往往用在上位機上，控 制功能仍需要可編程序控制器下位機來實現(xiàn)。為了提高鍋爐的工作效率，減少對環(huán)境的污染，所以利用計算機與組態(tài)軟件技術對鍋爐進行自動控制有著重要的意義 [10]。 工控機 PLC 的組合，不但系統(tǒng)體積小、可靠性高，而且造價較低，得到了廣大用戶的青睞 [9]。 PLC 不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯順序控制，而且還能完成少量模擬量的過程控制。后來，模糊控制理論得到長期發(fā)展，目前已經很好地應用在鍋爐控制系統(tǒng)上。而在鍋爐控制理論方面，也有許 多優(yōu)秀的控制理論相繼出現(xiàn)。鍋爐自動化控制系統(tǒng)作為傳感、執(zhí)行與檢測技術的一個應用方面也必將跨入數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化的時代。 進入 21 世紀以來，人類進入了一個以知識經濟為特征的信息時代，檢測技術、計算機技術和通訊技術一起構成現(xiàn)代信息的三大基礎。運用計算機技術，開發(fā)出高效率、高可靠性、全自動的微機工業(yè)測控系統(tǒng)日益得到重視 [7]。但是，由于采用單元組合儀表靠硬件來實現(xiàn)控制功能，可靠性黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 低，精度不高，而且只能完成一些簡單的控制算法，不能實現(xiàn)一些較先進的算法和控制技術，控制效果仍然不理想。 隨著自動化技術與電子技術的發(fā)展，國外己經開發(fā)并廣泛應用了全自動工業(yè)鍋爐控制技術。即操作工人通過經驗決定送風、給水、引風、給料的多少，通過手動操作器等方式來達到控制鍋爐的目的。 鍋爐控制系統(tǒng)的發(fā)展過程與其它事物一樣，也經歷了由簡單到復雜、由手動到自動的過程。 因此 我國的燃油鍋爐控制系統(tǒng)主要依賴進口 ， 其市場基本被歐美和日韓所壟斷 。 目前我國正在運行的大多數(shù)鍋爐系 統(tǒng)自動化水平不高，安全性低，工作效率和環(huán)境污染普遍低于國家標準。燃燒器 和控制系統(tǒng)是燃油鍋爐的兩大關鍵部件 ， 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，直接影響燃油鍋爐的性能及使用，其報警及保護系統(tǒng)直接影響燃油鍋爐的安全性及可靠性 [5]。 隨著改革開放的深入和對環(huán)保的重視以及合理利用資源，開發(fā)中小容量的燃油鍋爐的趨勢越來越明顯，燃油鍋爐的產量將顯著增加。 80 年代以前我國的鍋爐產業(yè)主要以燃煤鍋爐為主，由于我國具有豐富的煤炭資源，燃煤鍋爐至今仍是我國的主導產品，且以中大容量居多。隨著工業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大，生產設備的不斷創(chuàng)新，作為動力和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高參數(shù)、高效率發(fā)展。 PLC 控制燃油鍋爐的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景 鍋爐是工業(yè)生產和集中供熱過程中重要的動力設備， 據(jù)有關資料統(tǒng)計，目前我黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 國有各類工業(yè)鍋爐約 25 萬多臺。燃油鍋爐技術工藝參數(shù)變化大，硬件設計選型與設備調試比較復雜，采用先進的 PLC 控制技術可以提高燃油鍋爐的效率，方便操作和使用。隨著科學技術的飛速發(fā)展，帶動社會生產的發(fā)展，人類對能源的需求不斷增加，世界上發(fā)達國家為了解決能源緊張而帶給各行業(yè)的沖擊，都努力在開發(fā)能源的同時，致力于節(jié)能新方法的研究。由 PLC 作為主控制器的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進口及國產燃燒器的燃油鍋爐，能夠實現(xiàn)燃油鍋爐的全自動控制，具有效率高、節(jié)約能源、高可靠性的安全系統(tǒng)、符合環(huán)保要求、完善的智能控制等優(yōu)點。燃油鍋爐采用 當前工業(yè)過程控制領域中引人注目的可編程 序 控制器（ PLC） 進行系統(tǒng)設計， PLC 不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯順序控制，而且還能完成少量模擬量的過程控制。 鑒 于燃油鍋爐所用燃料的快速爆發(fā)性及負荷的多變性，燃油鍋爐采用自動控制。鍋爐作為工業(yè)生產和供熱系統(tǒng)重要的能源轉換設備，能耗巨大， 為減少污染 、節(jié)約能源 ， 原有的鍋爐控制系統(tǒng)已不能適應目前的技術要求。 關鍵詞 ：燃油鍋爐； 可編程序控制器 ；變頻器；自動控制；組態(tài)軟件 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 Ⅱ ABSTRACT With the development of industry, energy consumption is growing lager and environment pollution is going from bad to worse. However, boiler is an important energy conversion device, The energy saving more appear particularly important. Due to coal burning boiler’s serious pollution, oil burning boilers have get well developed. Due to the fuel used by the oil burning boiler has characteristics of vast explosion and various load, oil burning boiler adopts auto control. The duties of control system ale keeping water level、temperature、 pressure、 oxygen content in smoke, etc physical parameters within the setting range, and automatically adjusting the load’s change, so that making the boiler reliable and economical operation. In this design, the position and structure of oil burning boiler and its production process and technology is first introduced. Then the dynamic behaviors of oil boiler object are studied. In the end, burning control system, temperature control system and constant pressure oil supply system are introduced. Temperature control is to the boiler fire box temperature as the main adjustable parameter, make use of S7200 PLC PID introductions to control the temperature in realtime, make the boiler fire box temperature in the set range. For burning control system, mainly maintaining the steam pressure、 burning economy and furnace pressure in a certain range. Constant pressure oil supply control system adopts PLC∕ Converter scheme. This design analyzes oil burning boiler’s control requirements, chooses the control scheme accord with the boiler’s control requirements. Finished the hardware circuit and control program design with S7200 PLC for the control center, and finished simulative debugging of program. The simulation and debugging results show that the design of control software can finish the control requirements of oil burning boiler. The system applies advanced siemens programmable and configuration software. This system is of simple structure, reliable operation. Key words: Oil Burning Boiler； PLC； Transducer； Automatic Control； Configuration Software黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘要 .............................................................................................