專利名稱：一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)各類工業(yè)鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)種類眾多，但現(xiàn)有的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般 以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制為主，進(jìn)行基本的啟停操作和數(shù)據(jù)顯示。而對(duì)于風(fēng)量、壓力等燃燒條件的配 比，以及故障報(bào)警時(shí)的問題解決，卻不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。因此，設(shè)計(jì)一種操作簡(jiǎn)單、集中監(jiān)控 和以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)采集、過程控制、安全報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)等功能的自 動(dòng)控制系統(tǒng)迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，集控制采集和保 護(hù)于一體的工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系 統(tǒng)，其特征在于它包括工控機(jī)、控制柜、核心控制器、RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器、智能顯示儀表和若干 傳感器；所述傳感器的輸出端連接所述智能顯示儀表的輸入端，所述智能顯示儀表的輸出 端連接所述RS轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述工控機(jī)和控制柜連接； 所述核心控制器則直接連接所述工控機(jī)和控制柜；所述核心控制器包括給水控制單元、供 粉控制單元、煤粉燃燒控制單元和飛灰收集控制單元。 所述給水控制單元通過設(shè)置在鍋爐水位計(jì)的兩引壓管之間的差壓變送器實(shí)時(shí)采 集高位軟水箱的液位信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制自動(dòng)軟水器的啟停當(dāng)高位軟水箱水位降低 到液位下限時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)軟水器對(duì)高位軟水箱補(bǔ)水；當(dāng)高位軟水箱水位達(dá)到液位上限后，停 止自動(dòng)軟水器。 所述供粉控制單元通過設(shè)置在中間粉倉(cāng)中的料位傳感器實(shí)時(shí)采集中間粉倉(cāng)的料 位信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制中間粉倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)閥作出相應(yīng)動(dòng)作當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到設(shè)定的低料 位時(shí)，所述供粉控制單元控制旋轉(zhuǎn)閥開啟向中間粉倉(cāng)加料；當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到高料位時(shí)，所述 供粉控制單元控制旋轉(zhuǎn)閥停止。 所述煤粉燃燒控制單元通過設(shè)置在鍋爐上的壓力變送器和溫度傳感器實(shí)時(shí)采集 蒸汽壓力信號(hào)和爐膛溫度信號(hào)，同時(shí)通過設(shè)置在一、二次風(fēng)管的引壓管上的差壓變送器實(shí) 時(shí)采集一、二次風(fēng)流量信號(hào)，并自動(dòng)判斷鍋爐水位和粉倉(cāng)料位，在全部滿足點(diǎn)火條件后進(jìn)入 煤粉燃燒器的啟動(dòng)程序，否則進(jìn)行報(bào)警。 所述飛灰收集控制單元通過設(shè)置在布袋除塵器上的差壓變送器實(shí)時(shí)采集布袋除
塵器進(jìn)出口壓差信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制布袋除塵器脈沖電磁閥實(shí)時(shí)噴吹布袋。 在所述控制柜中加入已有技術(shù)的切換電路實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。
本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下特點(diǎn)1、本實(shí)用新型核心控制器
中的給水控制單元、供粉控制單元、煤粉燃燒控制單元和飛灰收集控制單元不僅能完成鍋
爐相關(guān)技術(shù)參數(shù)的采集，保證鍋爐的正常運(yùn)行，并達(dá)到最好的燃燒效果，還可以在鍋爐運(yùn)行
3過程中實(shí)現(xiàn)給水、供粉、啟停、除塵的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，保證鍋爐在無人監(jiān)控的情況下正常 運(yùn)行。2、本實(shí)用新型核心控制器中的煤粉燃燒控制單元可在鍋爐出現(xiàn)故障時(shí)可對(duì)故障進(jìn)行 診斷和報(bào)警，特別情況下可實(shí)現(xiàn)停爐保護(hù)。3、本實(shí)用新型的控制柜中加入已有技術(shù)的轉(zhuǎn)換 開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式，切換簡(jiǎn)單，操作安全、方便，并可在工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)點(diǎn) 火的全自動(dòng)操作。3、本實(shí)用新型的工控機(jī)利用自動(dòng)化控制組態(tài)軟件建立過程控制系統(tǒng)的人 機(jī)界面，使系統(tǒng)直觀，操作簡(jiǎn)單。4、本實(shí)用新型的工控機(jī)集成了動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采 集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等多種功能，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)直 觀、簡(jiǎn)單的操作和安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。5、本實(shí)用新型的核心控制器所選用的PLC可編程邏輯 控制器是開放系統(tǒng)，符合國(guó)際IEEE通訊標(biāo)準(zhǔn)，具有當(dāng)今可靠、先進(jìn)的硬件指標(biāo)，且具有自診 斷功能，其編程較容易，操作系統(tǒng)為WINDOWS平臺(tái)，操作較方便，也易于上網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施設(shè)備整體結(jié)構(gòu)框圖 圖2是本實(shí)用新型的煤粉燃燒器啟動(dòng)邏輯順序流程圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。 如圖1所示，本實(shí)用新型包括工控機(jī)1、控制柜2、核心控制器3、RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器4、 智能顯示儀表5和若干傳感器6。傳感器6的輸出端連接智能顯示儀表5的輸入端，智能顯 示儀表5的輸出端連接RS轉(zhuǎn)換器4的輸入端，RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器4的輸出端與工控機(jī)1和控 制柜2連接。核心控制器3則直接連接工控機(jī)1和控制柜2。 本實(shí)用新型的核心控制器3包括給水控制單元31、供粉控制單元32、煤粉燃燒控 制單元33和飛灰收集控制單元34。給水控制單元31通過設(shè)置在鍋爐水位計(jì)的兩引壓管 之間的差壓變送器實(shí)時(shí)采集高位軟水箱的液位信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制自動(dòng)軟水器的啟 停。供粉控制單元32通過設(shè)置在中間粉倉(cāng)中的料位傳感器實(shí)時(shí)采集中間粉倉(cāng)的料位信號(hào)， 并根據(jù)該信號(hào)控制中間粉倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)閥作出相應(yīng)動(dòng)作。煤粉燃燒控制單元33通過設(shè)置在鍋 爐上的壓力變送器和溫度傳感器實(shí)時(shí)采集蒸汽壓力信號(hào)和爐膛溫度信號(hào)，同時(shí)通過設(shè)置在 一、二次風(fēng)管的引壓管上的差壓變送器實(shí)時(shí)采集一、二次風(fēng)流量信號(hào)，并自動(dòng)判斷鍋爐水位 信號(hào)和粉倉(cāng)料位信號(hào)，在全部滿足點(diǎn)火條件后進(jìn)入煤粉燃燒器的啟動(dòng)程序，否則進(jìn)行報(bào)警。 飛灰收集控制單元34通過設(shè)置在布袋除塵器上的差壓變送器實(shí)時(shí)采集布袋除塵器進(jìn)出口 壓差信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制布袋除塵器脈沖電磁閥的啟停。 本實(shí)用新型的工作原理是傳感器6采集相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，并將這些參數(shù)輸入智 能顯示儀表5顯示出數(shù)據(jù)。智能顯示儀表5同時(shí)輸出RS485信號(hào)給RS轉(zhuǎn)換器4，RS信號(hào)轉(zhuǎn) 換器4將RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換為工控機(jī)1所能讀取識(shí)別的232信號(hào)，并傳送給工控機(jī)1。工控 機(jī)1利用自動(dòng)化控制組態(tài)軟件建立過程控制系統(tǒng)的人機(jī)界面，并在組態(tài)軟件中寫入相應(yīng)量 的地址，使其與核心控制器3的通訊程序相對(duì)應(yīng)。核心控制器3便可通過通訊程序?qū)?shù)據(jù) 進(jìn)行讀取并產(chǎn)生相應(yīng)的控制量(包括數(shù)字量和模擬量)，并將這些控制量輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)(圖 中未示出)，執(zhí)行相關(guān)的控制動(dòng)作，同時(shí)通過組態(tài)軟件將數(shù)據(jù)在工控機(jī)1的人機(jī)界面上顯示 出來。[0019] 如圖1所示，本實(shí)用新型的啟動(dòng)邏輯順序流程是 1、來自外界自來水系統(tǒng)的自來水首先進(jìn)入給水控制單元31的自動(dòng)軟水發(fā)生器， 去離子軟化后進(jìn)入高位軟水箱。高位軟水箱與煤粉鍋爐鍋殼構(gòu)成連通器，通過高位軟水箱 的液位可以指示出鍋爐水位。給水控制單元31實(shí)時(shí)采集高位軟水箱的液位信號(hào)，并根據(jù)該 信號(hào)控制自動(dòng)軟水器的啟停當(dāng)高位軟水箱水位降低到液位下限時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)軟水器對(duì)高 位軟水箱補(bǔ)水；當(dāng)高位軟水箱水位達(dá)到液位上限后，停止自動(dòng)軟水器。 2、供粉控制單元32實(shí)時(shí)采集中間粉倉(cāng)料位信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)閥作出 相應(yīng)動(dòng)作當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到設(shè)定的低料位時(shí)，供粉控制單元32控制旋轉(zhuǎn)閥開啟向中間粉倉(cāng) 加料；當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到高料位時(shí)，供粉控制單元32控制旋轉(zhuǎn)閥停止，從而實(shí)現(xiàn)了供粉的自 動(dòng)控制。 3、煤粉燃燒控制單元33在全部滿足點(diǎn)火條件后進(jìn)入煤粉燃燒器的啟動(dòng)程序，具
體包括以下步驟①啟動(dòng)變頻引風(fēng)機(jī)，核心控制器3自動(dòng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)變頻將爐膛負(fù)壓控制
在設(shè)定值范圍；②延時(shí)依次啟動(dòng)二次風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)，待爐膛壓力重新穩(wěn)定后啟動(dòng)點(diǎn)火系
統(tǒng)；③啟動(dòng)螺旋給料機(jī)，由一次風(fēng)將煤粉切入爐膛，并與液化氣混燒，繼續(xù)延時(shí)至燃燒穩(wěn)定
后，關(guān)閉點(diǎn)火系統(tǒng)；④調(diào)整負(fù)荷和配風(fēng)比例，控制出口氧濃度，進(jìn)入穩(wěn)定燃燒階段。 4、經(jīng)過省煤器的煙氣進(jìn)入布袋除塵器，飛灰收集控制單元34實(shí)時(shí)采集布袋除塵
器進(jìn)出口壓差信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制布袋除塵器脈沖電磁閥實(shí)時(shí)噴吹布袋，使黏附在布
袋外表面的灰塵被壓縮空氣噴吹落入密閉灰箱，凈化煙氣經(jīng)由弓I風(fēng)機(jī)排入大氣。 上述實(shí)施例中，在控制柜2中加入已有技術(shù)的轉(zhuǎn)換開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種
操作模式 1、當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)開到手動(dòng)檔時(shí)，操作人員可在控制柜2上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作動(dòng)作啟 動(dòng)按鈕給電，常開觸電閉合，使接觸器動(dòng)作，熱繼電器對(duì)其進(jìn)行性保護(hù)，電機(jī)正常運(yùn)行；動(dòng)作 停止按鈕斷電，電機(jī)停止工作。 2、當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)開到自動(dòng)檔時(shí)，操作人員可在工控機(jī)1上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作在工控 機(jī)1上點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)按鈕，核心控制器3得電，相應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，繼電器動(dòng)作，熱繼電器對(duì)其 進(jìn)行保護(hù)，電機(jī)正常運(yùn)行；在工控機(jī)1上點(diǎn)動(dòng)停止按鈕，核心控制器3斷電，電機(jī)停止工作。 上述實(shí)施例中，工控機(jī)1集成了動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等多種功能，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)單的操作和安 全、穩(wěn)定的運(yùn)行。 上述實(shí)施例中，核心控制器3采用已有的PLC可編程邏輯控制器，所選PLC可編程 邏輯控制器是開放系統(tǒng)，符合國(guó)際IEEE通訊標(biāo)準(zhǔn)，具有當(dāng)今可靠、先進(jìn)的硬件指標(biāo)，且具有 自診斷功能，其編程較容易，操作系統(tǒng)為WINDOWS平臺(tái)，操作較方便，也易于上網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。 上述實(shí)施例中，智能顯示儀表5為性能可靠、安全，且先進(jìn)的電子式智能儀表，其 中主要以PID控制儀表、變頻器等要求性能穩(wěn)定的儀表為應(yīng)用對(duì)象。 本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可 以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行 的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括工控機(jī)、控制柜、核心控制器、RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器、智能顯示儀表和若干傳感器；所述傳感器的輸出端連接所述智能顯示儀表的輸入端，所述智能顯示儀表的輸出端連接所述RS轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述工控機(jī)和控制柜連接；所述核心控制器則直接連接所述工控機(jī)和控制柜；所述核心控制器包括給水控制單元、供粉控制單元、煤粉燃燒控制單元和飛灰收集控制單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述給水控制 單元通過設(shè)置在鍋爐水位計(jì)的兩引壓管之間的差壓變送器實(shí)時(shí)采集高位軟水箱的液位信 號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制自動(dòng)軟水器的啟停當(dāng)高位軟水箱水位降低到液位下限時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng) 軟水器對(duì)高位軟水箱補(bǔ)水；當(dāng)高位軟水箱水位達(dá)到液位上限后，停止自動(dòng)軟水器。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述供粉控制 單元通過設(shè)置在中間粉倉(cāng)中的料位傳感器實(shí)時(shí)采集中間粉倉(cāng)的料位信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控 制中間粉倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)閥作出相應(yīng)動(dòng)作當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到設(shè)定的低料位時(shí)，所述供粉控制單元 控制旋轉(zhuǎn)閥開啟向中間粉倉(cāng)加料；當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到高料位時(shí)，所述供粉控制單元控制旋轉(zhuǎn) 閥停止。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述供粉控制 單元通過設(shè)置在中間粉倉(cāng)中的料位傳感器實(shí)時(shí)采集中間粉倉(cāng)的料位信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控 制中間粉倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)閥作出相應(yīng)動(dòng)作當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到設(shè)定的低料位時(shí)，所述供粉控制單元 控制旋轉(zhuǎn)閥開啟向中間粉倉(cāng)加料；當(dāng)粉倉(cāng)料位達(dá)到高料位時(shí)，所述供粉控制單元控制旋轉(zhuǎn)閥停止。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于 所述煤粉燃燒控制單元通過設(shè)置在鍋爐上的壓力變送器和溫度傳感器實(shí)時(shí)采集蒸汽壓力 信號(hào)和爐膛溫度信號(hào)，同時(shí)通過設(shè)置在一、二次風(fēng)管的引壓管上的差壓變送器實(shí)時(shí)采集一、 二次風(fēng)流量信號(hào)，并自動(dòng)判斷鍋爐水位和粉倉(cāng)料位，在全部滿足點(diǎn)火條件后進(jìn)入煤粉燃燒 器的啟動(dòng)程序，否則進(jìn)行報(bào)警。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于 所述飛灰收集控制單元通過設(shè)置在布袋除塵器上的差壓變送器實(shí)時(shí)采集布袋除塵器進(jìn)出 口壓差信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制布袋除塵器脈沖電磁閥實(shí)時(shí)噴吹布袋。
7. 如權(quán)利要求5所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述飛灰收集 控制單元通過設(shè)置在布袋除塵器上的差壓變送器實(shí)時(shí)采集布袋除塵器進(jìn)出口壓差信號(hào)，并 根據(jù)該信號(hào)控制布袋除塵器脈沖電磁閥實(shí)時(shí)噴吹布袋。
8. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于在所 述控制柜中加入切換電路實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。
9. 如權(quán)利要求5所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于在所述控制柜中加 入切換電路實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。
10. 如權(quán)利要求6所述的一種工業(yè)煤粉鍋爐測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于在所述控制柜中加入切換電路實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)煤粉鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括工控機(jī)、控制柜、核心控制器、RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器、智能顯示儀表和若干傳感器；所述傳感器的輸出端連接所述智能顯示儀表的輸入端，所述智能顯示儀表的輸出端連接所述RS轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述RS信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述工控機(jī)和控制柜連接；所述核心控制器則直接連接所述工控機(jī)和控制柜；所述核心控制器包括給水控制單元、供粉控制單元、煤粉燃燒控制單元和飛灰收集控制單元。本實(shí)用新型不僅可以完成鍋爐相關(guān)技術(shù)參數(shù)的采集，保證鍋爐的正常運(yùn)行，并達(dá)到最好的燃燒效果，還可以在鍋爐運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)給水、供粉、啟停、除塵的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，保證鍋爐在無人監(jiān)控的情況下正常運(yùn)行。
文檔編號(hào)F22D5/26GK201496940SQ200920109208
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者何海軍, 冀飛, 周建明, 張帆, 王乃繼, 紀(jì)任山, 肖翠微, 范瑋 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院