CN102927551B - 一种工业锅炉自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业锅炉自动控制系统，属于自动控制领域；包括水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统；水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统通过电源总开关连接，本发明可以实现从水位、压力综合自动控制，同时控制炉排电机、鼓风电机、引风电机的顺序，已达到节省人力和能源的目的，同时，本发明结构简单，操作简便。

Description

一种工业锅炉自动控制系统

技术领域

本发明涉及一种工业锅炉自动控制系统，属于自动控制领域。

技术背景

目前，工业锅炉在实际生产中应用非常广泛，锅炉以其独特的优势在工业的各个领域都有应用，但是，在使用中，锅炉也暴露出一些缺点。

首先，锅炉最普遍、危险性最大的运行事故之一的缺水事故和满水事故都是由于锅炉水位未能有效控制发生的。现有的技术中，主要是靠人工通过水位计监视锅炉水位并人工上水调节水位,则水位调节的快速性和准确性将受操作人员观测时间和技术水平的限制；也有采用液位控制器的，液位控制器有三根根据液位要求长度不一的电极E1、E2、E3，当液位上升接触到E1电极，仪器上的绿灯亮变为红灯亮，发出上限位置控制信号，可以使水泵停止工作，不向容器内注液。当液位下降到脱离E2电极，仪器上的红灯亮变为绿灯亮，发出下限位置控制信号，可以使水泵开始工作，向容器内注液。正常情况下液体始终在E1-E2之间周而复始调节，采用电极感应，效果差，并且时间久了会出现电极锈蚀问题，尤其是单电极长期置于水中时，会引起水质的变化，给锅炉带来隐患。

其次，工业上所使用的煤锅炉在压力控制方面都是以锅炉所额定的上限为主，一般2吨每小时额定的蒸汽压力为1.0Mpa，变化值为（0-1.0Mpa），但是，在实际生产中，如果蒸汽压力小于0.4Mpa，所生产出的产品质量就无法保证，产品的质量和蒸汽的压力存在着关系，因此，只有保证蒸汽压力在一个稳定的范围，同时，维持正常的供给，才能保证了产品的质量的稳定；但是，现在采用的锅炉额定上限为主的变化范围给我们实际应用中带来了许多的不便，也给在使用蒸汽的产品稳定性方面带来了许多负面影响。

最后，工业上所使用的煤锅炉一般包括炉排电机、鼓风电机、引风电机；炉排电机，通过减速器带动锅炉排运动，使燃烧完的煤炭渣滓落入炉膛，以使新加入的煤炭燃烧充分；鼓风电机一般采用离心式通风机，鼓风电机的出口在炉膛下，给锅炉送入新鲜的风流，利于燃烧；引风电机一般也采用离心式通风机，将燃烧产生的废气加快排出，风道在炉膛上面，引风电机配用除尘设备联合使用。

当炉排由减速箱带动链轮以一定的速度将炉排向炉后移动，炉排上的煤进入炉膛后受到高温烟气的强烈辐射，又得到炉排下面的风仓送来的空气，这些空气先由鼓风电机鼓入空气预热器，被加热的空气送入炉排下的风仓内，混合进行燃烧放热，煤燃烧后，变成炉渣进入灰渣斗，排出炉外，在炉排上燃烧的煤产生高温烟气，在引风电机的抽吸作用下以一定的流速，依次经过炉膛、对流烟道，烟气不断将热量传递给炉膛和对流受热面，而烟气本身温度逐渐下降，最后经除尘器、引风机和烟囱排入大气。

从上述的过程中，不难发现炉排电机、鼓风电机、引风电机不是同时工作的，

但是，目前的锅炉往往是一个总开关，打开以后，三个电机同时工作，这样，浪费了大量的能源。

尤其，当启动进煤、启动鼓风、启动引风、启动炉排平一系列动作完成后，无法得知前一设备启动运行多长时间，下一设备开始启动运行才能有效的节约能源，使煤在锅底完全充分燃烧后才进行排渣处理。

因此很有必要对现有的锅炉进行改进，使它可以实现从水位、压力综合自动控制，同时控制炉排电机、鼓风电机、引风电机的顺序，已达到节省人力和能源的目的。

发明内容

鉴于上述存在的问题和不足，本发明提供了一种工业锅炉自动控制系统；可以实现从水位、压力综合自动控制，同时控制炉排电机、鼓风电机、引风电机的顺序，已达到节省人力和能源的目的。

为达到发明目的，本发明采用的技术方案：一种工业锅炉自动控制系统包括水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统；水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统通过电源总开关18连接，

水位控制系统包括水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2、水位传感器Ⅲ3、电源4、数模转换器5、单片机6、水泵7、LED显示屏8、报警装置9；水位传感器Ⅰ1固定在锅炉高水位线上，水位传感器Ⅱ2固定在锅炉低水位线上，水位传感器Ⅲ3固定在锅炉最低警戒水位线上，水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2和水位传感器Ⅲ3的输出端口与数模转换器5连接，数模转换器5的输出端通过IO端口与单片机6连接，单片机6通过控制电路与水泵7连接，电源4与数模转换器5、单片机6连接；

压力控制系统由分汽缸10、分汽缸连接管11、分压管12、存水弯管13、压力连接管14、压力表15、自动压力控制器16、法兰盘17、电源控制开关18组成；锅炉的分汽缸10通过分汽缸连接管11与分压管12连接，分压管12分为两路，一路通过存水弯管13、压力连接管14与压力表15连接；另一路上通过法兰盘17与自动压力控制器16连接，自动压力控制器16的输出端与电源控制开关18连接；

电机控制系统包括电源总开关18、时间继电器I19、时间继电器II20、引风电机21、鼓风电机22、炉排电机23；电源总开关18直接与引风电机21连接，在电源总开关18与引风电机21之间接入时间继电器I19，时间继电器I19的另一端与鼓风电机22连接，在时间继电器I19与鼓风电机22之间接入时间继电器II20，时间继电器II20的另一端与炉排电机23连接。

单片机6选用MCS-51型单片机。

单片机6外接LED显示屏8。

单片机6外接报警装置9。

报警装置9可以为报警灯或者为蜂鸣器。

所述的自动压力控制器16在1-2吨的工业锅炉中采用SAS106自动压力控制器，4-6吨的工业锅炉采用SAS110自动压力控制器。

所述的自动压力控制器16设定的最小值为0.5Mpa，最大值为0.6Mpa。

所述的水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2、水位传感器Ⅲ3、电源4、数模转换器5、单片机6、水泵7、LED显示屏8、报警装置9、分汽缸10、分汽缸连接管11、分压管12、存水弯管13、压力连接管14、压力表15、自动压力控制器16、法兰盘17、电源控制开关18、时间继电器I19、时间继电器II20、引风电机21、鼓风电机22、炉排电机23均为市售的普通元件。

本发明的有益效果：本发明可以实现从水位、压力综合自动控制，同时控制炉排电机、鼓风电机、引风电机的顺序，已达到节省人力和能源的目的，同时，本发明结构简单，操作简便。

附图说明

图1为本发明的结构连接示意图；

图中：1-水位传感器Ⅰ、2-水位传感器Ⅱ、3-水位传感器Ⅲ、4-电源、5-数模转换器、6-单片机、7-水泵、8-LED显示屏、9-报警装置、10-分汽缸、11-分汽缸连接管、12-分压管、13-存水弯管、14-压力连接管、15-压力表、16-自动压力控制器、17-法兰盘、18-电源控制开关、19-时间继电器I、20-时间继电器II、21-引风电机、22-鼓风电机、23-炉排电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明，以方便技术人员理解。

如图1所示：一种工业锅炉自动控制系统包括水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统；水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统通过电源总开关18连接，

水位控制系统包括水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2、水位传感器Ⅲ3、电源4、数模转换器5、单片机6、水泵7、LED显示屏8、报警装置9；水位传感器Ⅰ1固定在锅炉高水位线上，水位传感器Ⅱ2固定在锅炉低水位线上，水位传感器Ⅲ3固定在锅炉最低警戒水位线上，水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2和水位传感器Ⅲ3的输出端口与数模转换器5连接，数模转换器5的输出端通过IO端口与单片机6连接，单片机6通过控制电路与水泵7连接，电源4与数模转换器5、单片机6连接；

压力控制系统由分汽缸10、分汽缸连接管11、分压管12、存水弯管13、压力连接管14、压力表15、自动压力控制器16、法兰盘17、电源控制开关18组成；锅炉的分汽缸10通过分汽缸连接管11与分压管12连接，分压管12分为两路，一路通过存水弯管13、压力连接管14与压力表15连接；另一路上通过法兰盘17与自动压力控制器16连接，自动压力控制器16的输出端与电源控制开关18连接；

电机控制系统包括电源总开关18、时间继电器I19、时间继电器II20、引风电机21、鼓风电机22、炉排电机23；电源总开关18直接与引风电机21连接，在电源总开关18与引风电机21之间接入时间继电器I19，时间继电器I19的另一端与鼓风电机22连接，在时间继电器I19与鼓风电机22之间接入时间继电器II20，时间继电器II20的另一端与炉排电机23连接。

单片机6选用MCS-51型单片机。

单片机6外接LED显示屏8。

单片机6外接报警装置9。

报警装置9可以为报警灯或者为蜂鸣器。

所述的自动压力控制器16在1-2吨的工业锅炉中采用SAS106自动压力控制器，4-6吨的工业锅炉采用SAS110自动压力控制器。

所述的自动压力控制器16设定的最小值为0.5Mpa，最大值为0.6Mpa。

本发明的工作原理：首先，把水位传感器Ⅰ1固定在高水位线上，水位传感器Ⅱ2固定在低水位线上，水位传感器Ⅲ3固定在最低警戒水位线上，启动电源4，对水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2、水位传感器Ⅲ3、电源4、数模转换器5、单片机6、水泵7、LED显示屏8、报警装置9供电，水位传感器Ⅰ1、水位传感器Ⅱ2和水位传感器Ⅲ3的输出端口与数模转换器5连接，三个传感器采集到的水位信息送人数模转换器5中，经过数模转换器5的转化为数字信息，通过IO端口进入单片机6内，单片机6内预设一定程序，经过单片机6分析处理，当水位位于最高警戒线以上或者位于最低警戒水位线以下，单片机6启动报警装置9，发出报警提示；当水位处于低水位线下时，单片机6通过控制电路启动水泵7，开始向锅炉中进水；当水位处于高水位线上时，单片机6通过控制电路控制水泵7，停止向锅炉中进水。

当水位处于低水位线以上、高水位线以下时，单片机6发出信号，使电源总开关18接通，电源总开关18直接与引风电机21连接，引风电机21开始工作；在电源总开关18与引风电机21之间接入时间继电器I19，时间继电器I19可以根据具体情况预先设定延时时间，时间继电器I19的另一端与鼓风电机22连接，这样就使鼓风电机22在引风电机21工作一定时间后开始工作；在时间继电器I19与鼓风电机22之间接入时间继电器II20，时间继电器II20可以根据具体情况预先设定延时时间，时间继电器II20的另一端与炉排电机23连接，从而使炉排电机23在鼓风电机22工作一定时间后开始工作；三个动作彼此顺延，从而减少了能量的损耗。

电源总开关18接通以后，蒸汽进入分汽缸10中，通过分汽缸连接管11进入分压管12中，在分压管12中分为两路，一路通过存水弯管13、压力连接管14与压力表15连接，我们可以通过压力表15准确读出当时蒸汽压力的值；另一路上通过法兰盘17与自动压力控制器16连接，法兰盘17原本是关闭的，当压力表15的示数达到压力控制最小值时，手动打开法兰盘17，蒸汽输入自动压力控制器16，自动压力控制器16进行检测，同时和预先设定的最大压力值、最小压力值进行比对，如果在此区间，自动压力控制器16不启动，维持正常的压力值，如果不在此区间，当高于最大值时，自动压力控制器16通过信号连接线17发出信号，使电源控制开关18断开，锅炉停止工作，以避免蒸汽压力过高；当低于最小值时，自动压力控制器16通过信号连接线17发出信号，使电源控制开关18接通，锅炉开始工作，以避免蒸汽压力过低，通过自动压力控制器16控制电源控制开关18的接通、断开；从而控制锅炉的工作，是蒸汽压力维持在一个稳定的范围内，并且维持正常的供给，保证了产品的质量的稳定；同时，本发明结构简单，操作方便，省时省力。

所述的自动压力控制器16在1-2吨的工业锅炉中采用SAS106自动压力控制器，4-6吨的工业锅炉采用SAS110自动压力控制器。

所述的自动压力控制器设定的压力值是可以根据需求调整的，可以从0.1-0.6 Mpa之间,作为优选最小值为0.5Mpa，最大值为0.6Mpa。

本发明通过附图进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。 

Claims (3)

1.一种工业锅炉自动控制系统，其特征在于 ：一种工业锅炉自动控制系统包括水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统 ；水位控制系统、压力控制系统和电机控制系统通过电源总开关连接，水位控制系统包括水位传感器Ⅰ、水位传感器Ⅱ、水位传感器Ⅲ、电源、数模转换器、单片机、水泵、LED 显示屏、报警装置 ；水位传感器Ⅰ固定在锅炉高水位线上，水位传感器Ⅱ固定在锅炉低水位线上，水位传感器Ⅲ固定在锅炉最低警戒水位线上，水位传感器Ⅰ、水位传感器Ⅱ和水位传感器Ⅲ的输出端口与数模转换器连接，数模转换器的输出端通过 IO 端口与单片机连接，单片机通过控制电路与水泵连接，电源与数模转换器、单片机连接 ；压力控制系统由分汽缸、分汽缸连接管、分压管、存水弯管、压力连接管、压力表、自动压力控制器、法兰盘、电源控制开关组成 ；锅炉的分汽缸通过分汽缸连接管与分压管连接，分压管分为两路，一路通过存水弯管、压力连接管与压力表连接 ；另一路上通过法兰盘与自动压力控制器连接，自动压力控制器的输出端与电源控制开关连接 ；电机控制系统包括电源总开关、时间继电器 I、时间继电器 II、引风电机、鼓风电机、炉排电机 ；电源总开关直接与引风电机连接，在电源总开关与引风电机之间接入时间继电器I，时间继电器 I 的另一端与鼓风电机连接，在时间继电器 I 与鼓风电机之间接入时间继电器 II，时间继电器 II 的另一端与炉排电机连接；所述的单片机选用MCS-51 型单片机；单片机外接 LED显示屏，单片机外接报警装置，报警装置为报警灯或者蜂鸣器。

2.根据权利要求 1 所述的一种工业锅炉自动控制系统，其特征在于 ：所述的自动压力控制器在 1-2 吨的工业锅炉中采用 SAS106 自动压力控制器，4-6 吨的工业锅炉采用 SAS110自动压力控制器。

3.根据权利要求 1 所述的一种工业锅炉自动控制系统，其特征在于 ：所述的自动压力控制器设定的最小值为 0.5Mpa，最大值为 0.6Mpa。