CN112128733A - 一种蒸汽锅炉水位控制系统及水位控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒸汽锅炉水位控制系统，包括安装于蒸汽锅炉一侧水位筒上的用于检测蒸汽锅炉内水位的缺水水位保护电极与超高水位保护电极、安装于蒸汽锅炉另一侧水位筒上的用于检测蒸汽锅炉内水位的电容式液位变送器、通过水管连接至蒸汽锅炉的变频补水泵、用来控制变频补水泵的变频器、通过水管连接至蒸汽锅炉的电动调节阀、以及用来控制电动调节阀的电动阀执行单元、以及可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器同时与缺水水位保护电极、超高水位保护电极、电容式液位变送器、变频器及电动阀执行单元信号连接。本发明具有稳定性高以及安全性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水位检测设备技术领域，具体涉及一种蒸汽锅炉水位控制系统及水位控制方法。
背景技术
目前蒸汽锅炉的水位控制方法有4种。
第一种：人工。通过人工用机械式球阀或者机械式蝶阀来调节水位。这种控制方法，优势是通过肉眼观察水位，做到随时补水。劣势有很多，一是耗费大量的人力，二是补水量不精确，三是人一旦不在现场，会造成锅炉缺水或者锅炉水位超高等等。
第二种：水位电极式。通过水位电极检测锅炉水位，用补水泵或者阀门来调节水位。优势是成本比较低。劣势也有很多，一是水位由多根电极来检测，电极与电极之间存在着一定的距离，所以无法做到精确补水，二是故障率高，只要其中的一根电极出现问题，水位就会失控，带来极大隐患等等。
第三种：差压式。通过利用水柱产生的压力来测量水位的高度，用补水泵或者阀门来调节水位。优势是测量精度有所提高。可以输出模拟量信号，直接接至智能化控制器，读取当前的连续式的水位值。当然劣势也很明显。这种差压式变送器受锅炉内的温度以及压力的影响，形成密度差，需要进行密度补偿。如果不进行密度补偿，测量的数据会严重失真。
第四种，浮球式，通过安装在水位筒内的磁性浮球里面的磁环给出外面的开关量信号或模拟量信号来检测和控制蒸汽锅炉的水位。但磁性浮球常期在高温状态下存在消磁现象，存在很大的不稳定性，使用过程中会出现错误的水位反馈信号，且当磁性浮球出现损坏卡球现象时，无法发出相关信号给控制器进行对比报错，导致蒸汽锅炉水位控制失灵，使蒸汽锅炉无常正常工作，须定期检修更换磁性浮球。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种使用稳定性及安全性高的蒸汽锅炉水位控制系统。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种蒸汽锅炉水位控制系统，包括安装于蒸汽锅炉一侧水位筒上的用于检测蒸汽锅炉内水位的缺水水位保护电极与超高水位保护电极、安装于蒸汽锅炉另一侧水位筒上的用于检测蒸汽锅炉内水位的电容式液位变送器、通过水管连接至蒸汽锅炉的变频补水泵、用来控制变频补水泵的变频器、通过水管连接至蒸汽锅炉的电动调节阀、以及用来控制电动调节阀的电动阀执行单元、以及可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器同时与缺水水位保护电极、超高水位保护电极、电容式液位变送器、变频器及电动阀执行单元信号连接，所述可编程逻辑控制器用以接收缺水水位保护电极与超高水位保护电极发送的开关量信号、以及电容式液位变送器发送的模拟量信号，所述可编程逻辑控制器用以控制变频器与电动阀执行单元。
进一步地，前述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其中：还包括触摸屏，触摸屏通过RS485通讯线电连接可编程逻辑控制器。
进一步地，前述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其中：电容式液位变送器采用模拟量信号为4-20mA的电容式液位变送器。
进一步地，前述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其中：缺水水位保护电极为具备通断信号的缺水水位保护电极，超高水位保护电极为具备通断信号的超高水位保护电极。
进一步地，前述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其中：电动调节阀采用输出信号是0-10V、反馈信号是0-10V的电动调节阀。
本发明的第二个目的是提供一种使用稳定性与安全性高的蒸汽锅炉水位控制系统。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种蒸汽锅炉水位控制方法，包括以下步骤：
步骤一：在触摸屏上的参数界面中设定目标水位值；
步骤二：电容式液位变送器将4-20mA信号传送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器将4-20mA信号转换成蒸汽锅炉的当前水位值；
步骤三：如当前水位值小于目标水位值减去10％目标水位值的差值时，可编程逻辑控制器输出10V信号至变频器以及电动阀执行单元，变频器以380V电压输输出至变频补水泵，变频补水泵以全功率运行，电动阀执行单元则以100％的开度驱动电动调节阀，在变频补水泵与电动调节阀的共同作用下，当前水位值始终无穷接近于目标水位值；
如当前水位值大于目标水位值减去10％目标水位值的差值且小于目标值加上10％目标水位值的和值时，可编程逻辑控制器经过内部的PID运算，输出0-10V信号至变频器以及电动阀执行单元，变频器以0-380V电压输输出至变频补水泵，电动阀执行单元则以0-100％的开度驱动电动调节阀，在变频补水泵与电动调节阀的共同作用下，当前水位值始终无穷接近于目标水位值。
进一步地，前述的一种蒸汽锅炉水位控制方法，其中：在步骤三中，如当前水位值从蒸汽锅炉内部高度的20％以上降至15％以下，系统停机并报警；如当前水位值升至蒸汽锅炉内部高度的85％以上，系统报警但不停机。
进一步地，前述的一种蒸汽锅炉水位控制方法，其中：缺水水位保护电极与超高水位保护电极以通断的开关量信号传送至可编程逻辑控制器，一旦缺水水位保护电极信号从有到无，系统停机并报警；一旦超高水位保护电极信号从无到有，系统报警但不停机。
通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：(1)能通过触摸屏直观地观察实时的水位状态；(2)全新的水位保护控制方法，加装了2根电极，在液位变送器失效的情况下，依然能够保证在蒸汽锅炉缺水的情况下，控制系统停机，以及在蒸汽锅炉水位超高的情况下，控制系统报警，时刻提醒用户；(3)通过可编程逻辑控制器的PID运算，计算出达到设定的水位需要多少的模拟量输出值，精度可以达到0.1，控制精度高，这种精度是其他水位控制方法所达不到的；(4)本水位控制方法不受水质影响，不管是电导率高的水质，还是电导率低的水质，都可以检测到蒸汽的锅炉的水位，大大提升了蒸汽锅炉的适应能力和使用能力；(5)本水位控制方法使用了双模拟量输出控制方法，水位控制相当平稳，即使双模拟量输出的一个单元受到影响，另一个单元就会立即进行干预，使水位波动控制在最小的波动范围内，使蒸汽锅炉的水位控制更加平稳，极大地提高了锅炉的使用稳定性与安全性，值得推广。
附图说明
图1是本发明所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统的工作原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，包括安装于蒸汽锅炉1一侧水位筒2上的用于检测蒸汽锅炉1内水位的缺水水位保护电极3与超高水位保护电极4、安装于蒸汽锅炉1另一侧水位筒5上的用于检测蒸汽锅炉1内水位的电容式液位变送器6、通过水管连接至蒸汽锅炉1的变频补水泵7、用来控制变频补水泵7的变频器8、通过水管连接至蒸汽锅炉1的电动调节阀9、以及用来控制电动调节阀9的电动阀执行单元10、以及可编程逻辑控制器11，所述可编程逻辑控制器11同时与缺水水位保护电极3、超高水位保护电极4、电容式液位变送器6、变频器8及电动阀执行单元10信号连接，所述可编程逻辑控制器11用以接收缺水水位保护电极3与超高水位保护电极4发送的开关量信号、以及电容式液位变送器6发送的模拟量信号，所述可编程逻辑控制器11用以控制变频器8与电动阀执行单元11；在本实施例中，还包括触摸屏12，触摸屏12通过RS485通讯线电连接可编程逻辑控制器11，在本实施例中，电容式液位变送器6采用模拟量信号为4-20mA的电容式液位变送器；在本实施例中，缺水水位保护电极3为具备通断信号的缺水水位保护电极，超高水位保护电极4为具备通断信号的超高水位保护电极；在本实施例中，电动调节阀9采用输出信号是0-10V、反馈信号是0-10V的电动调节阀；
一种蒸汽锅炉水位控制方法，包括以下步骤：
步骤一：在触摸屏12上的参数界面中设定目标水位值；
步骤二：电容式液位变送器6将4-20mA信号传送至可编程逻辑控制器11，可编程逻辑控制器11将4-20mA信号转换成蒸汽锅炉1的当前水位值；
步骤三：如当前水位值小于目标水位值减去10％目标水位值的差值时，可编程逻辑控制器11输出10V信号至变频器8以及电动阀执行单元10，变频器8以380V电压输输出至变频补水泵7，变频补水泵7以全功率运行，电动阀执行单元10则以100％的开度驱动电动调节阀9，在变频补水泵7与电动调节阀9的共同作用下，当前水位值始终无穷接近于目标水位值；
如当前水位值大于目标水位值减去10％目标水位值的差值且小于目标值加上10％目标水位值的和值时，可编程逻辑控制器11经过内部的PID运算，输出0-10V信号至变频器8以及电动阀执行单元10，变频器8以0-380V电压输输出至变频补水泵7，电动阀执行单元10则以0-100％的开度驱动电动调节阀9，在变频补水泵7与电动调节阀9的共同作用下，当前水位值始终无穷接近于目标水位值；
如当前水位值从蒸汽锅炉内部高度的20％以上降至15％以下，系统停机并报警；如当前水位值升至蒸汽锅炉内部高度的85％以上，系统报警但不停机；缺水水位保护电极3与超高水位保护电极4以通断的开关量信号传送至可编程逻辑控制器，一旦缺水水位保护电极3信号从有到无，系统停机并报警；一旦超高水位保护电极4信号从无到有，系统报警但不停机。
本发明的优点是：(1)能通过触摸屏直观地观察实时的水位状态；(2)全新的水位保护控制方法，加装了2根电极，在液位变送器失效的情况下，依然能够保证在蒸汽锅炉缺水的情况下，控制系统停机，以及在蒸汽锅炉水位超高的情况下，控制系统报警，时刻提醒用户；(3)通过可编程逻辑控制器的PID运算，计算出达到设定的水位需要多少的模拟量输出值，精度可以达到0.1，控制精度高，这种精度是其他水位控制方法所达不到的；(4)本水位控制方法不受水质影响，不管是电导率高的水质，还是电导率低的水质，都可以检测到蒸汽的锅炉的水位，大大提升了蒸汽锅炉的适应能力和使用能力；(5)本水位控制方法使用了双模拟量输出控制方法，水位控制相当平稳，即使双模拟量输出的一个单元受到影响，另一个单元就会立即进行干预，使水位波动控制在最小的波动范围内，使蒸汽锅炉的水位控制更加平稳，极大地提高了锅炉的使用稳定性与安全性，值得推广。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种蒸汽锅炉水位控制系统，其特征在于：包括安装于蒸汽锅炉一侧水位筒上的用于检测蒸汽锅炉内水位的缺水水位保护电极与超高水位保护电极、安装于蒸汽锅炉另一侧水位筒上的用于检测蒸汽锅炉内水位的电容式液位变送器、通过水管连接至蒸汽锅炉的变频补水泵、用来控制变频补水泵的变频器、通过水管连接至蒸汽锅炉的电动调节阀、以及用来控制电动调节阀的电动阀执行单元、以及可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器同时与缺水水位保护电极、超高水位保护电极、电容式液位变送器、变频器及电动阀执行单元信号连接，所述可编程逻辑控制器用以接收缺水水位保护电极与超高水位保护电极发送的开关量信号、以及电容式液位变送器发送的模拟量信号，所述可编程逻辑控制器用以控制变频器与电动阀执行单元。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其特征在于：还包括触摸屏，触摸屏通过RS485通讯线电连接可编程逻辑控制器。
3.根据权利要求2所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其特征在于：电容式液位变送器采用模拟量信号为4-20mA的电容式液位变送器。
4.根据权利要求3所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其特征在于：缺水水位保护电极为具备通断信号的缺水水位保护电极，超高水位保护电极为具备通断信号的超高水位保护电极。
5.根据权利要求4所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其特征在于：电动调节阀采用输出信号是0-10V、反馈信号是0-10V的电动调节阀。
6.一种蒸汽锅炉水位控制方法，采用如权利要求5所述的一种蒸汽锅炉水位控制系统，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在触摸屏上的参数界面中设定目标水位值；
步骤二：电容式液位变送器将4-20mA信号传送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器将4-20mA信号转换成蒸汽锅炉的当前水位值；
步骤三：如当前水位值小于目标水位值减去10％目标水位值的差值时，可编程逻辑控制器输出10V信号至变频器以及电动阀执行单元，变频器以380V电压输输出至变频补水泵，变频补水泵以全功率运行，电动阀执行单元则以100％的开度驱动电动调节阀，在变频补水泵与电动调节阀的共同作用下，当前水位值始终无穷接近于目标水位值；
如当前水位值大于目标水位值减去10％目标水位值的差值且小于目标值加上10％目标水位值的和值时，可编程逻辑控制器经过内部的PID运算，输出0-10V信号至变频器以及电动阀执行单元，变频器以0-380V电压输输出至变频补水泵，电动阀执行单元则以0-100％的开度驱动电动调节阀，在变频补水泵与电动调节阀的共同作用下，当前水位值始终无穷接近于目标水位值。
7.根据权利要求6所述的一种蒸汽锅炉水位控制方法，其特征在于：在步骤三中，如当前水位值从蒸汽锅炉内部高度的20％以上降至15％以下，系统停机并报警；如当前水位值升至蒸汽锅炉内部高度的85％以上，系统报警但不停机。
8.根据权利要求6或7所述的一种蒸汽锅炉水位控制方法，其特征在于：缺水水位保护电极与超高水位保护电极以通断的开关量信号传送至可编程逻辑控制器，一旦缺水水位保护电极信号从有到无，系统停机并报警；一旦超高水位保护电极信号从无到有，系统报警但不停机。
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2020
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| CN114294645A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-08 | 张家港威孚热能股份有限公司 | 一种电蒸汽锅炉水位控制电路 |
| CN114294645B (zh) * | 2022-01-13 | 2024-03-26 | 张家港威孚热能股份有限公司 | 一种电蒸汽锅炉水位控制电路 |
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