CN204114899U - 一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，该控制系统还包括控制器以及人机界面模块，所述控制器包括了主控CPU、无线通讯模块和扩展模块，所述主控CPU内集成通信接口和输入、输出接口，无线通讯模块、人机界面模块与控制器的通信接口相连；所述给水泵和燃烧器与控制器的输出接口无线连接；所述燃烧器包括燃烧风机、空气调节阀，所述燃烧器通过空气调节阀与锅炉炉膛连接，能实现对燃焦炉煤气锅炉的运行进行安全保护，锅炉蒸汽压力的自动控制，锅炉负荷稳定性控制，能减少因锅炉蒸汽压力过高而导致锅炉燃烧器频繁的启动和停止。

Description

一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统

技术领域

    本实用新型涉及一种锅炉的控制系统，更具体地说，涉及一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统。

背景技术

随着能源的紧张，焦炉煤气变废为宝的应用也越来越广，燃焦炉煤气蒸汽锅炉设备是目前对焦炉煤气应用中最广的，随着焦炉煤气蒸汽锅炉的被人们的日益认可，对锅炉设备的自动化程度和安全性的要求也越来越高。

现有技术的缺点：

现有技术中的燃焦炉煤气蒸汽锅炉的控制系统都通过人工进行操作，需要不间断的实施人工监督和人为控制，对锅炉无法实时进行监控，对故障无法进行予判，且负荷控制不稳定容易造成锅炉燃烧器频繁的启动和停止，即使增加人工干预，也起不到预期的效果。

本背景技术部分提供与本实用新型有关的背景技术信息，其未必是现有技术。

实用新型内容

本实用新型内容部分提供总体概述，并不是其全部范围或其全部特征的全面公开内容。

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，至少具有如下技术效果：高效节能，全自动化控制，能实现对燃焦炉煤气锅炉的运行进行安全保护，锅炉蒸汽压力的自动控制，锅炉负荷稳定性控制，能减少因锅炉蒸汽压力过高而导致锅炉燃烧器频繁的启动和停止。

为解决上述现有的技术问题，本实用新型采用如下方案：一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，该控制系统包括锅筒、锅炉炉膛、燃烧器、蒸汽管、给水泵、焦炉煤气进气调节阀、用户端，所述锅炉炉膛位于锅筒内部，所述燃烧器通过空气调节阀及焦炉煤气进气调节阀与锅炉炉膛连接用于给锅炉炉膛加热，锅炉的蒸汽出口与用户端接，该控制系统还包括控制器以及人机界面模块，所述控制器包括了主控CPU、无线通讯模块和扩展模块，所述主控CPU内集成通信接口和输入、输出接口，无线通讯模块、人机界面模块与控制器的通信接口相连；所述给水泵和燃烧器与控制器的输出接口无线连接；所述燃烧器包括燃烧风机、空气调节阀，所述燃烧器通过空气调节阀与锅炉炉膛连接，所述空气调节阀、焦炉煤气进气调节阀与锅炉炉膛连接的管道上设有前馈增益调节器，所述前馈增益调节器与控制器的输出接口连接；锅炉烟道出口处设有含氧量检测装置，所述含氧量检测装置与前馈增益调节器相连。

采用这种结构，可以通过控制器实现自动化控制，从而实现锅炉蒸汽压力的自动控制，通过控制器实现燃烧器的最佳燃烧状态，来稳定锅炉的负荷，能够减少因锅炉蒸汽压力过高而导致锅炉燃烧器频繁的启动和停止。

进一步的适用范围将通过下文提供的描述而变得显而易见。该实用新型内容中的描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本实用新型的范围。

在进一步特征中，所述人机界面模块为彩色触摸屏。

在进一步特征中，所述蒸汽管上还设有蒸汽温度控制器、蒸汽压力警报器、蒸汽压力控制器、流量监测器，所述蒸汽温度控制器、蒸汽压力警报器、蒸汽压力控制器、流量监测器位于锅炉炉膛与用户端之间，所述蒸汽温度控制器、蒸汽压力警报器、蒸汽压力控制器、流量监测器均通过无线与控制器的输入接口相连。

在进一步特征中，所述给水泵的入口管道上设有给水压力控制器，给水压力控制器与主控CPU的输入接口无线连接。

在进一步特征中，所述主控CPU内部设置有联锁保护装置。

有益效果：

与现有技术相比，本实用新型采用上述技术方案提供的一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，至少具有如下技术效果：高效节能，全自动化控制，能实现对燃焦炉煤气锅炉的运行进行安全保护，锅炉蒸汽压力的自动控制，锅炉负荷稳定性控制，能减少因锅炉蒸汽压力过高而导致锅炉燃烧器频繁的启动和停止。

本实用新型的各种目的、特征、方面和优点将通过以下本实用新型的优选实施例的详细说明而变得更加明显。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1为燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统工作示意图；

图2为控制系统模块连接示意图。

图中，锅筒1、锅炉炉膛2、燃烧器3、空气调节阀31、前馈增益调节器32、含氧量检测装置33、蒸汽温度控制器34、蒸汽压力警报器35、蒸汽压力控制器36、流量监测器37、给水泵4、给水压力控制器41、焦炉煤气进气调节阀5、用户端6。

贯穿附图的若干个示图，相应的标号指示相应的部件。

具体实施方式

下面的描述在本质上仅仅是示例性的，决不是想要限制本实用新型、本实用新型的应用或者用途。为了清楚，在附图中会使用相应的附图标记来标注类似的元件。此处所应用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该解释为应用非排他逻辑“或”表示逻辑上的（A或B或C）。应该理解，在不改变本实用新型原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法中的各个步骤。

具体的形状由设计人员根据具体的需求所作的变更仍不应视为脱离本实用新型的实质内容。

现在将参照附图更充分地描述本公开的示例。下面的描述本质上仅是示例性的，并不是旨在限制本公开、应用或用途。

如图1-2所示，一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，该控制系统包括锅筒1、锅炉炉膛2、燃烧器3、蒸汽管、给水泵4、焦炉煤气进气调节阀5、用户端6，锅炉炉膛2位于锅筒1内部，燃烧器3通过空气调节阀31及焦炉煤气进气调节阀5与锅炉炉膛2连接用于给锅炉炉膛2加热，锅炉的蒸汽出口与用户端6接，其特征在于：该控制系统还包括控制器以及人机界面模块，控制器包括了主控CPU、无线通讯模块和扩展模块，主控CPU内集成通信接口和输入、输出接口，无线通讯模块、人机界面模块与控制器的通信接口相连；给水泵4和燃烧器3与控制器的输出接口无线连接；燃烧器3包括燃烧风机、空气调节阀31，燃烧器3通过空气调节阀31与锅炉炉膛2连接，空气调节阀31、焦炉煤气进气调节阀5与锅炉炉膛2连接的管道上设有前馈增益调节器32，前馈增益调节器32与控制器的输出接口连接；锅炉烟道出口处设有含氧量检测装置33，含氧量检测装置33与前馈增益调节器32相连，人机界面模块为彩色触摸屏，蒸汽管上还设有蒸汽温度控制器34、蒸汽压力警报器35、蒸汽压力控制器36、流量监测器37，蒸汽温度控制器34、蒸汽压力警报器35、蒸汽压力控制器36、流量监测器37位于锅炉炉膛2与用户端6之间，蒸汽温度控制器34、蒸汽压力警报器35、蒸汽压力控制器36、流量监测器37均通过无线与控制器的输入接口相连，给水泵4的入口管道上设有给水压力控制器41，给水压力控制器41与主控CPU的输入接口无线连接，主控CPU内部设置有联锁保护装置。

燃焦炉煤气锅炉的控制系统控制整个燃烧器3准备-检漏-前吹扫-点火—运行-待机-停炉的过程，该控制程序分为准备程序、检漏程序、前吹扫程序、点火程序、运行程序、待机程序、连锁保护程序和停炉程序五个部分。

首先是准备程序：燃烧器3运行前，首先必须进行炉膛前吹扫。炉膛吹扫时开启鼓风设备进行吹扫。其次是检漏过程：对进入燃烧器3前的焦炉煤气进行是否管道有泄漏进行监测；第三是点火程序：系统检漏完毕后，燃烧器3进入点火程序，点火子程序为打开点火变压器、点辅火、点主火和火焰负荷控制。当系统点火成功后，进入运行程序，即燃烧器3进入火焰调节。系统的控制目标是保证锅炉蒸汽压力满足用户要求；系统的控制对象是燃烧器3的进风量和进气量。系统采集锅炉蒸汽压力信号，同时设定期望值，通过控制器的PID算法，使得系统实时连续调节燃烧器3的进风量和进气量。再次是待机程序：考虑到焦炉煤气的热值比较低，点火周期比较长而且比较难点着火，因此，当蒸汽压力到达上限时，燃烧器3点火阀打开，进入到长明火状态；联锁程序：当锅炉蒸汽压力超高、煤气压力异常保护和燃烧风机过载等锅炉故障时，联锁程序启动，自动进入停炉程序。最后是停炉程序：当系统紧急停炉或者停炉时，关闭切断焦炉煤气供给，进行后吹扫，最后进行燃烧器3复位.。

在燃烧器3点火-停炉的运行程序和联锁保护程序中，要不断地进行信号的检测和控制，其中运行程序中的锅筒1的蒸汽压力控制部分，是整个控制系统的关键。蒸汽压力的控制实现：蒸汽压力控制回路将锅筒1蒸汽压力检测值和设定值进行比较，其偏差作为控制器的输入信号，控制器进行PID运算后，输出控制信号去调节焦炉煤气调节阀的开度，含氧量检测装置33和输出控制信号共同作用在前馈增益调节器32上，由前馈增益调节器32来调节燃烧风机风门的开度，以此来实现燃烧器3最佳燃烧状态，来达到蒸汽压力的设定要求。

此外，燃烧控制算法可带有人工指导功能，用户可以设定从点火到满负荷的时间，因此在不同的温度状态下，一旦用户输入了启动和满负荷的时间要求，燃烧控制软件将根据实际的蒸汽压力进行负荷的控制，在差距较大的情况下，将全开式燃烧，在接近满负荷状态，智能化软件根据动态的PID参数对燃烧风门进行调节，保证满负荷状态的平稳到达，减少超调，以到达最佳的控制效果，完全满足不同压力状态下从起动到满负荷的时间要求。在实际控制过程中，控制软件采用脉冲输出，控制燃烧器的伺服马达正转和反转，以达到负荷要求。这样的系统控制能稳定锅炉的负荷，减少因锅炉油温过高而导致锅炉燃烧器频繁的起动和停止，实现锅炉蒸汽压力的自动化控制。

在联锁保护程序中，燃焦炉煤气蒸汽锅炉的本体安全保护功能如下：

焦炉煤气压力异常保护：焦炉煤气压力高、低都将产生报警信号，并停止点火。

压缩空气压力异常保护：压缩空气压力异常时都将产生报警信号，并停止启炉。 

风压异常保护：风压异常时 产生报警信号，并停止启炉。

泄漏保护：当焦炉煤气检漏发生泄漏时，产生报警信号，停止点火。

熄火保护：当燃烧过程中无法检测到火焰信号时，产生报警信号，停止运行。

蒸汽压力超高：当蒸汽压力超高时产生报警信号，则停止燃烧，并进行后吹扫，吹扫后复位。

焦炉煤气主阀零位故障：当焦炉煤气主阀零位故障时产生报警信号，停止锅炉运行，并进行后吹扫，吹扫后复位。

烟道温度超高：当烟道温度超高时，产生报警信号，停止锅炉运行，并进行后吹扫，吹扫后复位。

给水泵故障：当锅炉起动后，给水运行信号延时候仍没有反馈，产生报警信号，禁止起动锅炉。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

对于本领域的技术人员显然的是，在不偏离在此的发明构思的情况下，除已描述的以外可能有很多的变型。 因此，除在所附权利要求的精神中以外不应限制发明的主题。此外，在解释说明书和权利要求中，所有的术语应以与上下文一致的可能最宽广的方式解释。 具体地，术语 “包括” 应解释成指以非排他的方式的元件、部件、或步骤，表示所参考的元件、部件、或步骤可能存在、或可被利用、或者可与未明确参考的其他元件、部件、或步骤结合。在说明书和/ 或权利要求参考选自由A 、B 、C... 和N 构成的组的某事物中的至少一个的情况下，文本应解释成仅需要来自组的一个元素，而非A 加N 、或B 加N 等。

尽管本文较多地使用了锅筒1、锅炉炉膛2、燃烧器3、空气调节阀31、前馈增益调节器32、含氧量检测装置33、蒸汽温度控制器34、蒸汽压力警报器35、蒸汽压力控制器36、流量监测器37、给水泵4、给水压力控制器41、焦炉煤气进气调节阀5、用户端6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (5)

1.一种燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，该控制系统包括锅筒(1)、锅炉炉膛(2)、燃烧器(3)、蒸汽管、给水泵(4)、焦炉煤气进气调节阀(5)、用户端(6)，所述锅炉炉膛(2)位于锅筒(1)内部，所述燃烧器(3)通过空气调节阀(31)及焦炉煤气进气调节阀(5)与锅炉炉膛(2)连接用于给锅炉炉膛(2)加热，锅炉的蒸汽出口与用户端(6)接，其特征在于：该控制系统还包括控制器以及人机界面模块，所述控制器包括了主控CPU、无线通讯模块和扩展模块，所述主控CPU内集成通信接口和输入、输出接口，无线通讯模块、人机界面模块与控制器的通信接口相连；所述给水泵(4)和燃烧器(3)与控制器的输出接口无线连接；所述燃烧器(3)包括燃烧风机、空气调节阀(31)，所述燃烧器(3)通过空气调节阀(31)与锅炉炉膛(2)连接，所述空气调节阀(31)、焦炉煤气进气调节阀(5)与锅炉炉膛(2)连接的管道上设有前馈增益调节器(32)，所述前馈增益调节器(32)与控制器的输出接口连接；锅炉烟道出口处设有含氧量检测装置(33)，所述含氧量检测装置(33)与前馈增益调节器(32)相连。

2.根据权利要求1所述的燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，其特征在于：所述人机界面模块为彩色触摸屏。

3.根据权利要求1所述的燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，其特征在于：所述蒸汽管上还设有蒸汽温度控制器(34)、蒸汽压力警报器(35)、蒸汽压力控制器(36)、流量监测器(37)，所述蒸汽温度控制器(34)、蒸汽压力警报器(35)、蒸汽压力控制器(36)、流量监测器(37)位于锅炉炉膛(2)与用户端(6)之间，所述蒸汽温度控制器(34)、蒸汽压力警报器(35)、蒸汽压力控制器(36)、流量监测器(37)均通过无线与控制器的输入接口相连。

4.根据权利要求1所述的燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，其特征在于：所述给水泵(4)的入口管道上设有给水压力控制器(41)，给水压力控制器(41)与主控CPU的输入接口无线连接。

5.根据权利要求1所述的燃焦炉煤气蒸汽锅炉控制系统，其特征在于：所述主控CPU内部设置有联锁保护装置。