燃氣熱水鍋爐供暖系統
自動化控制
解
決
方
案
目錄
第一章 燃氣熱水鍋爐自動化控制解決方案3
1.1燃氣熱水鍋爐系統現狀3
2.2、解決方案3
1.3二次儀表參數上傳4
1.4上傳信號解決方案8
1.5布線解決方案8
1.6接口預留8
1.7遠程變頻器設置8
1.8建成后實現的功能9
第二章 燃氣熱水鍋爐自動化控制解決方案11
第一章 燃氣熱水鍋爐自動化控制解決方案
1.1燃氣熱水鍋爐系統現狀
(1)5臺14MW進口燃氣熱水鍋爐、2臺7MW國產燃氣熱水鍋爐,為直供系統。分為兩個系統,高壓系統是2臺14MW燃氣熱水鍋爐,其余鍋爐在低壓系統。
(2)高壓系統安裝循環泵4臺、低壓系統安裝循環泵5臺。
(3)低壓系統安裝補水泵2臺補水泵,使用變頻器進行控制,一拖二,基本上只運行1臺。
(4)分、匯水器無溫度、壓力參數采集裝置。
(5)現有鍋爐控制系統7套,自動化程度較高。各自獨立控制,未能根據系統用熱情況,自動調節負荷供熱。
(6)每個燃氣鍋爐進氣口出安裝了流量計,采用浙江天信TDS-100B,并不具備遠傳標準電信號功能。
(7)現場控制柜柜體尺寸為:1800*600*450,具體尺寸要核實。柜體顏色大部分為計算機灰。
(8)現場地溝管槽只有高壓線槽。
2.2、解決方案
燃氣鍋爐流程圖如下:
從圖中可以看出每個鍋爐的運行流程是一樣的,因此自控改造的目的和方法也是一致的。
從該站的工藝流程圖和鍋爐工作原理可以得知,燃氣鍋爐自控改造包括兩部分,即鍋爐和附屬設備的自動控制。
針對現場情況,本方案采用三層控制結構,上層為上位管理顯示層;中間為現場控制器層,主要是對現場信號分析、處理、上傳等功能;下層為現場儀表層。其控制結構圖如下:
現場通過傳感變送裝置,或通過配電柜輔助接點將標準信號,上傳至PLC控制器,PLC根據用戶的邏輯控制程序對數據進行處理。本次選用的現場PLC控制器為德國西門子S7-300系列。
1.3二次儀表參數上傳
(1)鍋爐需要遠傳至上位機參數如下:
鍋爐進水溫度、進水壓力、回水溫度、回水壓力、冷凝換熱裝置出水溫度、鍋爐排煙溫度、天然氣流量、天然氣總壓力、天然氣調壓后壓力。
(2)水泵需要遠傳至上位機的參數如下:
循環泵運行狀態、循環泵故障狀態、循環泵電流、循環泵電壓測量、補水泵運行狀態、補水泵故障狀態、補水泵總出口壓力、補水泵流量。
(3)風機需要遠傳至上位機的參數如下:
鼓風機運行狀態、鼓風機故障狀態、鼓風機電流、鼓風機頻率。
(4)其他需要上傳的參數如下:
分水器溫度、分水器壓力、匯水器溫度、匯水器壓力、新區回水溫度、老區回水溫度、軟水箱液位、生水箱液位。
燃氣熱水鍋爐需要上傳的參數具體數量見下點表:
序號
設備
數量
數字輸入di
模擬輸入ai
數字輸出do
模擬輸出ao
備注
2供
1
天然氣流量
7
7
統計瞬時流量,總流量用軟件實現,帶就地顯示。進口DN100
2
天然氣總壓力
1
1
統計天然氣總進氣壓力
3
天然氣調壓后壓力
7
7
統計每個鍋爐天然氣
4
鍋爐進水溫度
7
7
5
鍋爐出水溫度
7
7
6
鍋爐進水壓力
7
7
7
鍋爐出水壓力
7
7
8
鍋爐排煙溫度
7
7
9
冷凝換熱裝置出水溫度
7
7
10
鼓風機運行狀態
5
5
菲斯曼鍋爐,變頻器
11
鼓風機故障狀態
5
5
菲斯曼鍋爐,變頻器
12
鼓風機運行狀態
2
2
國產
13
鼓風機故障狀態
2
2
國產
14
低區分水器溫度
1
1
總分水溫度
15
低區分水器壓力
1
1
總分水壓力
16
低區匯水器溫度
1
1
總回水溫度
17
低區匯水器壓力
1
1
總回水壓力
18
低區2區回水溫度
1
1
19
低區3區回水溫度
1
1
20
低區5區回水溫度
1
1
21
高區分水器溫度
1
1
22
高區分水器壓力
1
1
23
高區匯水器溫度
1
1
24
高區匯水器壓力
1
1
25
低區循環泵運行狀態
5
5
26
低區循環泵故障狀態
5
5
27
低區循環泵電流測量
15
15
28
低區循環泵電壓測量
3
3
29
低區補水泵運行狀態
2
2
變頻器(TENGEN)
30
低區補水泵故障狀態
2
2
變頻器(TENGEN)
31
低區補水泵出口壓力
1
1
32
低區補水流量
1
1
統計瞬時流量,總流量用軟件實現,帶就地顯示。進口DN80
33
高區循環泵運行狀態
4
4
34
高區循環泵故障狀態
4
4
35
高區循環泵電流測量
12
12
36
高區循環泵電壓測量
3
3
37
高區補水泵運行狀態
2
2
變頻
38
高區補水泵故障狀態
2
2
變頻
39
高區補水泵運行狀態
2
2
工頻
40
高區補水泵故障狀態
2
2
工頻
41
高區補水流量
2
2
42
高區補水壓力
2
2
43
室外溫度采集
2
2
44
采集及連鎖報警系統
1
45
生水罐液位
1
1
帶就地顯示,2.5米
46
軟水罐液位
1
1
帶就地顯示,2.5米
48
133
1.4上傳信號解決方案
現場二次儀表(壓力、溫度、流量、電流、電壓)上傳通過變送器,利用RVVP4*1.0屏蔽線纜傳輸,輸出標準4-20mA電流信號,傳至現場控制柜的PLC控制器的模擬量輸入模塊上。
如果出現信號擾動,本公司采用模擬信號隔離放大器解決干擾問題。
電機運行參數,通過配電柜的輔助觸點,加入繼電器等輔助設備,將電機的運行狀態,故障狀態上傳至PLC控制器。
變頻器的參數讀取,利用變頻器的通訊協議,直接讀取至PLC控制器上,或者通過組態軟件讀取變頻器參數。
1.5布線解決方案
本次的監測點集中,需要開槽挖地或電纜橋架架空敷設,為了解決干擾問題,重新布線,弱電信號單獨輻射。
現場儀表利用鋼管或者軟管將信號線呵電源線引至線槽。
1.6接口預留
次方案考慮接口預留,本公司將開放軟件協議接口,開放OPC服務,值班室設置1個2光口,多電口的交換機,實現數據的遠傳功能。保證將信號傳輸至控制中心。
1.7遠程變頻器設置
與變頻器廠家溝通,開放其公共協議,使其與我司提供的PLC進行通訊,利用現場總線的MODBUS協議,可以通過上位機方便的遠程設定停爐溫度,啟爐溫度,停爐壓力等。
實現這些功能的前提條件是需要變頻器提供其數據讀入與寫出協議。
1.8建成后實現的功能
(1)將點表中提到的監測點準確傳輸至值班室的上位機,壓力偏差范圍保證在±0.05Mpa,溫度偏壓范圍保證在±1℃以內。
(2)電機的運行狀態明確顯示,運行電機電流、電壓顯示,故障報警。
(3)涉及鍋爐參數準確顯示在上位機上。
(4)水箱液位的就地和上位機準確顯示。
(5)當系統設置的故障點報警時,監視屏幕跳出報警信號,同時發出報警信號,同時使系統復位,保證系統的安全運行。報警界面如下:
(6)完整的報表系統,提供實時報表,歷史報表。報表系統界面如下:
(7)重要參數的曲線顯示,歷史曲線,未來趨勢曲線。曲線界面如下:
(8)保證后期擴展15%的點位預留,使得系統在未來的5-10年內處于行業領先水平。
(9)保證產品質量,保證系統可靠、穩定、準確運行。
(10)改造后保證先前儀表控制柜的顯示與上位機顯示參數基本保持一致。
(11)通過對系統自動化改造,實現供熱系統數字化管理和運營。按照燕鴿湖基地數字化建設總體規劃要求,供熱系統數字化建設以“總體規劃,分步實施”原則,既能在目前系統中,通過改造,實現數字化建設和管理,又能為下一步整個物業管理數字化建設做好預留準備,方便下一步整體改造。
該系統要求在數據記錄、分析及通訊接口方面具有較強的兼容性和擴展性,便于對下步數字化建設項目擴增中,便于接口使用,減少重復投入。如:中央控制管理中心投入等。
(12)數字化建設及管理運行,能夠實現減小工人工作強度,提高管理人員工作效率,同時能實現經濟效益達到節約能源,降低能耗。
(13)增加2個室外溫度變送器實現監測,提供相同室外溫度下,各設備運行能耗對比分析、判斷。
(14)讀取變頻器相關參數
第二章 燃氣熱水鍋爐自動化控制設備選型及清單
設備選型參考一供,清單如下:
一、控制系統清單
序號
名稱
型號
單位
數量
1
CPU
6ES73141AF100AB0
個
1
2
電源模塊
6ES73071KA010AA0
個
3
4
DI(24V,32點,40針)
6ES73211BL000AA0
個
3
5
DO(24V,32點,40針)
6ES73221BL000AA0
個
1
7
AI(8通道)
6ES73317KF020AB0
個
12
8
前連接器(40針)
6ES73921AM000AA0
個
20
10
接口模塊(IM360)
6ES73603AA010AA0
個
1
11
接口模塊(IM361)
6ES73613CA010AA0
個
2
13
總線連接器(無編程口)
6ES79720BA410XA0
個
15
14
MMC內存卡
6ES79538LM000AA0
個
1
16
PC適配器
6ES79720CA230XA0
個
1
17
PC適配器電纜
6ES79011BF000XA0
個
1
19
導軌
6ES73901AF300AA0
個
3
20
Profibus電纜
米
20
22
CP5611PCI總線
6GK1 561-1AA00
個
1
23
組態王
開發+運行
套
1
25
商用計算機
Dell optiplex 380 +Dell E2211H
套
1
26
中間繼電器
OMRON 220VAC
套
60
28
交換機
TP-LINK
個
1
29
程控柜成套
GGD1200x1800x600
個
1
31
互感器
個
21
32
電量采集模塊
個
21
二、儀表
序號
設備名稱
規格型號
單位
數量
1
熱電阻
0-150℃,一體化變送4~20MA信號輸出,插深100
套
14
2
室外溫度
4~20Ma
個
1
3
熱電阻
0-+100℃,一體化變送長度100,帶液晶顯示
套
4
4
熱電阻
0-+100℃,一體化變送長度100,帶液晶顯示
套
1
5
熱電阻
0-+100℃,一體化變送長度300,帶液晶顯示
套
2
6
壓力變送器
量程:0-1.6MPa 帶顯示 0.5級 4-20mA
臺
32
7
壓力變送器
量程:0-2.5MPa 帶顯示 0.5級 4-20mA
臺
2
8
液位變送器
0-4.0米4-20mA磁翻版液位計
臺
3
9
流量計
LUGB-1000-100m3/h4-20mA,法蘭式安裝
套
3
10
信號分配器
一路信號分兩路4-20MA輸出
個
14
補充材料
補充日期2010-09-12
序號
名稱
型號
單位
數量
1
高溫溫度傳感器
0-300℃,變送器4~20MA信號輸出,插深300
套
2
2
線槽
100*50
米
50
3
RS232轉RS485通信模塊
RS232轉RS485
個
1
三、信號線
序號
名稱
型號
單位
數量
1
信號電纜
RVVP-2*0.75
米
1500
2
信號電纜
RVVP-4*0.75
米
2500
3
信號電纜
RVVP-7*0.75
米
1600
4
通訊電纜
DJVPVR-1*2*1.0
米
400
5
電源線
RVV-1*0.5
米
100