劉培揚(yáng)，王冠峰

LIU Pei-yang，WANG Guan-feng

（國(guó)核自?xún)x系統(tǒng)工程有限公司，上海 200233）

0 引言

某卷煙廠(chǎng)原有兩個(gè)供熱熱源，主熱源為市熱電廠(chǎng)供給，輔助熱源由廠(chǎng)區(qū)原有的燃煤鍋爐房供給，該廠(chǎng)技改后，由于總熱負(fù)荷的增加，燃煤鍋爐房的限期拆除以及市政熱源供應(yīng)不足和供汽參數(shù)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)用汽需要等綜合因素，確定新建2臺(tái)20T燃油雙爐膽飽和蒸汽鍋爐，根據(jù)負(fù)荷變化及運(yùn)行需要，該鍋爐可實(shí)現(xiàn)單爐膽運(yùn)行，以增大負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍。該廠(chǎng)的蒸汽用量冬季用汽量最大，其平均用汽量為73T/H；其他季節(jié)平均用汽量為37T/H。本文主要介紹鍋爐輔助控制系統(tǒng)中的給水控制子系統(tǒng)，按照傳統(tǒng)的給水控制模式，通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)管道閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)改變給水流量，從而控制汽包水位，這種控制方式下，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度較小造成給水壓力較大，不僅浪費(fèi)了大量電能，較高的水壓還對(duì)管道、泵及閥門(mén)造成傷害，縮短其使用壽命。本文采用變頻器對(duì)鍋爐給水母管壓力進(jìn)行控制，從而有效解決了上述問(wèn)題。

圖1 鍋爐輔控系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)圖

1 鍋爐給水系統(tǒng)控制原理

本系統(tǒng)中每臺(tái)鍋爐配供三沖量電動(dòng)給水調(diào)節(jié)閥組1組，自動(dòng)進(jìn)行給水比例調(diào)節(jié)；系統(tǒng)有四個(gè)給水泵，其中兩臺(tái)工頻水泵，兩臺(tái)變頻泵，變頻水泵與鍋爐給水總管上的1組壓力測(cè)點(diǎn)和壓力傳感器進(jìn)行聯(lián)鎖，根據(jù)輸出的壓力信號(hào)直接自動(dòng)控制給水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、自動(dòng)啟停以及工頻水泵與變頻水泵之間的倒換運(yùn)行操作，以維持給水總管壓力的恒定，冬季最大負(fù)荷時(shí)給水泵的運(yùn)行方式為3用1備，其中一臺(tái)工頻水泵備用；其它三個(gè)季度為2用2備，兩臺(tái)工頻水泵備用。具體實(shí)現(xiàn)方式是：

系統(tǒng)運(yùn)行在非冬季模式下時(shí)，系統(tǒng)下達(dá)指令由變頻器自動(dòng)啟動(dòng)第一臺(tái)變頻水泵運(yùn)行，系統(tǒng)檢測(cè)給水管的水壓，當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時(shí)，如水壓未達(dá)到設(shè)定的壓力值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)變頻器使第二臺(tái)水泵運(yùn)行并調(diào)節(jié)其輸出頻率，直至壓力達(dá)到設(shè)定值；系統(tǒng)運(yùn)行在冬季模式下時(shí)，系統(tǒng)下達(dá)指令由變頻器自動(dòng)啟動(dòng)第一臺(tái)變頻水泵運(yùn)行，系統(tǒng)檢測(cè)給水管的水壓，當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時(shí)，如水壓未達(dá)到設(shè)定的壓力值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)變頻器使第二臺(tái)水泵運(yùn)行，如變頻器運(yùn)行到工頻狀態(tài)時(shí)供水母管壓力仍未達(dá)到設(shè)定壓力值，系統(tǒng)自動(dòng)將啟動(dòng)工頻泵，同時(shí)降低其中一臺(tái)變頻器的輸出頻率，直至壓力達(dá)到設(shè)定值。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統(tǒng)可自動(dòng)降低變頻器的運(yùn)行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿(mǎn)足要求，則另一臺(tái)變頻器將自動(dòng)降低頻率，直至壓力達(dá)到設(shè)定值。

2 鍋爐給水控制系統(tǒng)系統(tǒng)方案

鍋爐輔控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，本系統(tǒng)選用西門(mén)子S7 PLC作為控制器，S7 313 PLC作為主站，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS連接8個(gè)由S7 200構(gòu)成的從站，其中由于地下油庫(kù)離主控室

圖2 鍋爐輔控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 給水控制系統(tǒng)電氣原理圖1

圖4 給水控制系統(tǒng)電氣原理圖2

有2KM距離，使用光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。給水子系統(tǒng)使用S7 200型PLC，采集給水母管壓力、泵運(yùn)行/故障狀態(tài)及變頻器的運(yùn)行/故障狀態(tài)等，并根據(jù)要求進(jìn)行邏輯控制；系統(tǒng)配有西門(mén)子TP170B觸摸屏，TP170B可以與SIMATIC S7 CPU一起操作，能滿(mǎn)足所有復(fù)雜的功能要求，它配有用于MPI和PROFIBUS-DP的借口，該接口可用于下載組態(tài)；能夠修改過(guò)程參數(shù)的輸入/輸出域，它用于設(shè)置泵的控制模式及手動(dòng)設(shè)定變頻器頻率值，并監(jiān)視泵的運(yùn)行狀態(tài)及給水母管的壓力；變頻器采用西門(mén)子MM 440。給水系統(tǒng)的電氣圖如圖3、圖4所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)控制邏輯使用西門(mén)子STEP 7軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)CP5611通訊卡實(shí)現(xiàn)S7 313與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通訊。170 B使用PROTOOL軟件進(jìn)行組態(tài)，如圖5所示；上位機(jī)系統(tǒng)使用Wonderware Intouch開(kāi)發(fā)HMI（人機(jī)接口界面），它提供了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換接口—I/O Server，能方便連接到西門(mén)子 S7 序列PLC，它通過(guò)采集下位機(jī)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理之后，以此監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，并能通過(guò)手動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)部分功能，上位機(jī)組態(tài)圖如圖6所示

圖5 TP130B 組態(tài)圖

圖6 給水控制系統(tǒng)組態(tài)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)際的調(diào)試和運(yùn)行實(shí)踐證明，采用西門(mén)子PLC和MX440變頻器在該鍋爐給水控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，取得良好的效果。該系統(tǒng)不僅節(jié)能效果顯著，而且減少了運(yùn)行故障率，減少了檢修次數(shù)，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高設(shè)備運(yùn)行壽命。

[1]西門(mén)子S7系統(tǒng)手冊(cè).

[2]西門(mén)子變頻器MM440操作手冊(cè).

[3]西門(mén)子觸摸面板TP170B設(shè)備手冊(cè).