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