热水锅炉电气控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

热水锅炉电气控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

锅炉间、除氧间、水处理、风机间、顶层料仓等的检修照明，宜采用 12V 安全电压。 对就地指示仪表，宜设局部照明。 锅炉设备工艺要求 热水锅炉供 暖系统简介 热水供暖系统就是以热水为热媒的供暖系统，由热源 (热媒制备 )、热循环系统 (管网或热媒输送 )及散热设备 (热媒利用 )三个主要部分组成。 按热水温度的不同，又可再分为低温热水供暖系统 (水温低于 100℃ )和高温热水供暖系统 (水温高于 100℃ )两种；根据循环动力的不同，分为自然循环系统和机械循环系统。 机械循环热水采暖系统是由锅炉、输热管道、散热设备、水泵及空压设备等组成。 系统的作用压力主要是由水泵提供的。 热水供暖锅炉控制系统属于过程控制系统，其控制的目标是控制锅炉燃烧过程中的出水温度、回水温度、出水压力、回 水压力、炉膛负压等参数，使锅炉燃烧工况良好，保证设备安全运行，满足用户的供热要求。 热水锅炉是把燃料中的化学能经过燃烧放出热量，并传递给水，从而使低温水变成高温水的设备，在我国主要用于取暖和热水供应。 目前，国内热水锅炉常用的燃烧设备主要是固定炉排手烧炉、双层炉排反烧炉、抽板顶升反烧炉、链条炉排炉和往复推饲炉排炉。 在工业机械化燃煤设备中，链条炉排锅炉是历史悠久、结构完善、性能稳定的一种，从 1． 4 MW到 30 MW的热水锅炉都有采用链条炉排的产品，国内生产的大容量热水锅炉几乎都是链条炉排炉。 本文研究的热 水锅炉为链条炉排炉。 热水锅炉与蒸汽锅炉相同，由三个系统组成，即煤渣系统、烟风系统和水系统。 与蒸汽锅炉不同的是，热水锅炉的水系统 (除汽水两用炉外 )，只产生温度较高的水，而不产生蒸汽，而且常常与整个供暖系统串联在一起。 热水锅炉在这三个系统中，同时完成燃料的燃烧放热过程，热量传递过程和水的吸热升温过程，从而实现热能的转换。 4 锅炉及部分辅机设备的功能 炉排：煤由煤斗落到空的炉排上，随着炉排的转动，煤被带入炉中（燃烧层厚度保持在 150～ 180 ㎜左右），经干燥干馏着火燃烧，然后将燃烧过的煤渣输送出炉体 外。 也就是说炉排是燃料供给的设备；煤在炉排上的燃烧过程：链条炉是炉排上表面的煤先着火，燃烧由上而下，灰层覆盖在燃烧层表面。 链条炉排煤的选用：一般选用煤灰的熔点不低于 1200℃ ，因为灰熔点低于 1200 ℃ 时，灰融化而粘结在燃料层表面，则使熔渣下部的煤层难以通风而烧不透，也就是说链条炉不宜用易熔性灰的煤。 4KW，采用变频调速。 省煤器：利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水，降低排烟温度提高锅炉热效率，更为有利。 提高给水温度后，不仅可以避免冷水进入锅筒时的水击现象，而且可以减小进水管与锅炉连接处因温差产生 的热应力，并且水温提高后溶解氧和二氧化碳的释放也可降低对锅炉汽水系统的腐蚀。 省煤器出口水温至少应比相应压力下的饱和温度低 30℃ ； 引风机：将炉膛内的火、烟气按一定的工艺设计引出炉体； 110KW，采用变频调速。 鼓风机：给炉膛内的燃料输入氧气，使其更好的燃烧； 55KW，采用变频调速。 循环泵：循环泵是用来产生动力，强迫有机热载体在有机热载体炉、用热设备及其管道系统中液相流动的机械设备，是有机热载体炉液相供热循环系统的心脏。 90KW，采用变频调速。 上煤机：上煤机主要由机体、电动机驱动装置、输送 皮带、控制箱、皮带断煤报警器、称重装置、取样装置、底部清扫链条刮板等组成。 煤从进口落到皮带上，在进口处皮带上方装有一个裙状板，以利于煤落到皮带上。 皮带在电动机驱动下连续运转，将煤输送到出口处，再由落煤管送到磨煤机中。 电动机驱动装置为无级调速，以控制皮带 5 速度，从而调节给煤量。 清扫装置布置在皮带下方，为链轮带动，用以清扫底部落煤和杂物，防止这些杂物堆积自燃。 称重装置安装在两皮带轮中间，在其前面安装了一根整形杆，用于修正皮带上煤的形状，以提高称重精度。 微机控制箱装在给煤机外壳上，用以对给煤量的自动控制。 这种给煤机 使用的皮带均为带裙边的皮带，防止运行中的撒煤和跑偏现象。 ，直接起动。 补水泵：锅炉补水泵作用：一种是冷凝水的循环作用，另一种是补水增压作用。 ，采用变频调速。 出渣机；出渣机就是将煤炭在炉膛内燃烧后产生的灰渣及时排出，同时维护炉膛内的压力。 3KW，直接起动。 除灰机：除灰机就是将锅炉燃烧中产生的燃烧灰尘出去，以保证锅炉正常可靠运行。 ，直接起动。 循环泵、引风机、鼓风机要有联锁控制，锅炉运行应在起动循环泵之后，先起引风机，后起鼓风机，锅炉停止时应先停鼓风机，后停引 风机，然后才可停循环泵。 炉排与出渣机要有联锁控制，起动时应先起动出渣机，后起动炉排，停止时应先停炉排，后停出渣机。 锅炉运行中的有关参数 炉膛温度： 950℃ 左右，炉膛出口烟气温度在 850℃ ～ 950℃ 左右；炉膛温度是根据燃料（煤）的品质而定的：即根据煤的焦结性和灰的熔点而定； 易熔性灰：熔点低于 1200℃ 可熔性灰：熔点在 1200℃ ～ 1425℃ 之间 难熔性灰：熔点高于 1425℃ 之间 排烟温度：一般在 160℃ ～ 200℃ 之间 省煤器出口水温：比相应压力下的饱和温度低 30℃ 6 煤层厚度：一般为 150mm～ 180mm，正常的煤层厚度与媒质及颗粒大小有关，下列数据可作参考： 粘结性烟煤 60～ 120 mm 不粘结性烟煤 80～ 140 mm 低发热值煤 100～ 180 mm 炉膛正负压：负压运行的锅炉，维持炉膛负压在 20～ 30Pa，对锅炉的稳定燃烧、锅炉房的工作条件及炉子的维护最有利；本次锅炉炉膛为负压运行。 水位的控制范围：玻璃板或玻璃管正中间即为正常水位线，水位的变化范围应在正常水位线上下不超过 40mm，当水位变化达 177。 50mm 时 应报警； 为了防止因汽化强度增大，汽流速度加快而引起的带水现象，必须保持水位比正常水位低一些，运行中的正常水位应在主汽包中心线之下约 30mm处； 水位的三线：水位表应明显标明锅炉最高、最低安全水位和正常水位的三条标识红线。 散装锅炉各水位状况的表示方法：用胶管水准仪将锅筒截面上 3 点钟位置或 9 点钟位置的冲眼位置转移到水位表上，从该位置向下 50mm就是正常水位位置。 由正常水位位置向上、向下各 75mm就是最高、最低安全水位位置； 汽压变化范围 正常汽压：是锅炉设计的工作压力 允许变动范围 ：一般不大于工作压力的 177。 异常范围：指汽压超出工作压力的 177。 事故及危险范围：指气压超出工作压力 177。 ，汽压达到或超过这个范围时，将引起安全阀动作，甚至危及设备的安全； 汽温允许变化范围 正常汽温：为锅炉设计的工作温度，即适合于汽轮机或热力用户所需要的汽温 7 允许变化范围：为工作温度的 177。 5 ℃ 异常范围：为工作温度的 177。 15℃ ～ 177。 20℃ 事故及危险范围：为工作温度的 177。 20℃ ～ 177。 25℃ 锅炉上三大安全附件：压力表、安全阀、水位表； 1锅 炉辅助设备：注水器、水泵、给水自动调节器、鼓、引风机、除尘器、水处理设备、各种阀门； 1锅炉辅助受热面：蒸汽过热器、省煤器、空气预热器； 1锅炉缺水：当锅炉水位低于水位表最低可见边缘，叫锅炉缺水。 停炉后用 “叫水法 ”（冲洗水位表排水旋塞，缓慢关闭排水旋塞后，看水位是否在水位表出现），仍可见水位在水位表内出现时，叫轻微缺水；水位表已看不见水位，而采用叫水法也叫不上水时，叫严重缺水； 1锅炉满水：锅炉水位超过水位计最高可见边缘叫满水，经放水仍不能见到水位，叫严重满水； 1水垢种类：碳酸盐水垢，硫酸 盐水垢，磷酸盐水垢，混合水垢，油垢、泥垢； 1水垢危害：增加锅炉耗煤量，降低受热面金属强度，恶化水循环，引起或促进金属腐蚀，清除水垢耗费人力、物力，损伤受热面，缩短锅炉使用寿命； 1软化水：除去水中钙镁离子的水，叫软化水； 软化方法有：炉内加药法，炉外化学处理法，离子交换等； 锅炉工作的基本过程 由输煤系统送入煤斗的煤靠自重落在炉排面上，炉排由电动机带动由前向后移动，将煤经过煤闸板控制煤层厚度后进入燃烧室。 在燃烧室中燃烧的空气由炉排下的风室鼓风机供给。 燃料燃烧所产生的高温烟 气以辐射放热的方式向燃烧室四周的水冷壁传递热，然后经过防渣管道进入对流烟道。 对流烟道是由烟墙隔成的。 对流烟道中布置有对流管 8 束等受热面。 对流管束是与上、下锅筒连接在一起的一簇管束，管内的水吸收烟气热量而升温，一部分水在上锅筒中被加热，进入供水管道，送出锅炉。 对流管束的钢管直径一般为巾 5070mm。 烟气在烟道中冲刷对流管束，以及在下锅筒放出热量后，进入尾部烟道。 尾部烟道内布置有省煤器和空气预热器等受热面。 经过省煤器和空气预热器的烟气经引风机和烟囱排出。 排出的烟气温度越低，说明烟气的热量被吸收的越充分，燃料 的热能被利用的程度越高，锅炉的热效率就越高。 锅炉供暖系统主要包括的两个控制任务 一、燃烧系统控制。 二、循环泵控制。 其中燃烧系统控制是主要的，其基本任务既要使供热量适应热负荷的变化，还要保证燃烧的经济性和锅炉运行的安全性，因而燃烧控制要通过改变给煤量来保证负荷的改变，调节送风量使之随时与给煤量保持适当的比例，以保证完全燃烧和最小的热损失；调节引风使之随时与送风相适应，以保持炉膛负压在一定范围内。 循环泵控制的任务是：控制供回水流量与压力，从而间接地影响供回水温度。 锅炉燃烧控制系统的任务主 要 (1)稳定锅炉的出水温度，使其始终保持在设定值附近。 出水温度的设定值与室外温度以及消耗热量 (热负荷 )的变化相关。 每天不同时段，根据总结的控制规律设定出水温度给定值，以出水温度为被控量，改变燃煤量，进而改变炉排与鼓风机的转速比，进而达到出水温度与给定值一致。 (2)保证燃烧的经济性。 在给定出水温度的情况下，需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。 运行初始，根据经验设定风煤比，使耗煤量与鼓风量成一定比例关系，在煤质变化时用一个电位器调节风煤比的值，使燃煤充分燃烧。 (3)保证引风和鼓 风的正确配比，维持炉膛负压值。 炉膛负压的变化，反映了引风量与鼓风量的适应程度。 如果炉膛负压太小，炉膛容易向外喷火，既可能危及设备与工作 9 人员的安全又会造成环境污染及能量的浪费。 负压过大，炉膛的进风量增大，增加引风机的电耗和烟气带走的热量损失。 10 第二章 电气控制线路设计 常用的控制线路的基本回路的组成 （ 1）、电源供电回路。 供电回路的供电电源有 AC380V和 220V等多种。 （ 2）、保护回路。 保护 (辅助 )回路的工作电源有单相 2 36V或直流 2 24V等多种，对电气设备和线路 进行短路、过载和失压等各种保护，由熔断器、热继电器、失压线圈、整流组件和稳压组件等保护组件组成。 （ 3）、信号回路。 能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路，如不同颜色的信号灯，不同声响的音响设备等。 （ 4）、自动与手动回路。 电气设备为了提高工作效率，一般都设有自动环节，但在安装、调试及紧急事故的处理中，控制线路中还需要设置手动环节，通过组合开关或转换开关等实现自动与手动方式的转换。 （ 5）、制动停车回路。 切断电路的供电电源，并采取某些制动措施，使电动机迅速停车的控制环节，如能耗 制动、电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等。 （ 6）、自锁及闭锁同路。 启动按钮松开后，线路保持通电，电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节，如接触器的动合触点串联在线圈电路中。 两台或两台以上的电气装置和组件，为了保证设备运行的安全与可靠，只能一台通电启动，另一台不能通电启动的保护环节，叫闭锁环节。 如两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。 11 常用电气图举例 点动控制线路 连续运转控制线路（自锁） 12 两地控制线路 热水采暖锅炉辅机电气图设计 设计控制系统的要求 两台锅炉为一用一备，引风机电机功率为 110kw，鼓风机电机功率为 55kw，循环泵电机功率为 90kw，炉排电机功率为 4kw。 锅炉运行应在起动循环泵之后，先起引风机，后起鼓风机，锅炉停止时应先停鼓风机，后停引风机，然后才可停循环泵。 控制上要求上述设备应有联锁控制。 引风机、鼓风机、循环泵、炉排采用变频调速控制。 出渣机电机功率为 3kw，除灰机电机功率为 ，上煤机电机功率为 ，每台电机均为直接起动。 炉排与出渣机要求有联锁控制，起动时应先起动出渣机，后起 13 动炉排，停止时应先停炉排，后停出渣机。 操作台不仅能够对锅炉辅机进行操作控制，还可以显示其运行状态及运行电流，同时可显示每天 锅炉的炉膛压力、锅炉炉膛温度、锅炉出水温度、回水温度、出水压力、回水压力。 并可显示集水器及分水器上的温度和压力，对锅炉出水温、出水压要有声光报警。 补水泵要求采用变频调速控制。 各辅机电气图设计 各辅机电气图详见附录图纸。