CN207281554U - 一种三废锅炉智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三废锅炉智能控制系统，包括上位机监控系统、下位机控制系统和现场仪表设备。上位机监控系统中，工作站和服务器通过通讯网络连接，远程监控和维护中心通过GPRS无线通讯与服务器连接，下位机控制系统包括若干个分布式控制站，各分布式控制站通过通讯线缆与现场三废锅炉设备上的智能传感器和执行机构连接，上位机监控系统和下位机控制系统通过通讯网络连接构成闭环结构，能够实现对三废锅炉各项运行参数的智能控制和运行状态的实时监测，保障设备处在最佳状态自动化运行；而工作站、通讯网络、分布式控制站内控制器和电源的冗余配置，增加了系统的可靠性和无故障运行时间，确保生产过程长周期稳定运行，提高生产效率。

Description

一种三废锅炉智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种三废锅炉智能控制系统，属于控制技术领域。

背景技术

化工企业生产过程中会产生大量的废渣、废气、废水，简称三废，煤渣中含有一定的碳，废气中含有一氧化碳和二氧化碳，三废锅炉以此为原料，将回收的废渣、废气和煤以一定的比例混合在混燃炉内集中燃烧，产生的高温烟气经组合式除尘器除尘，在余热锅炉中回收余热，可以生产工业所需的蒸汽。据统计，在生产同等质量蒸汽的前提下，三废锅炉所燃烧的煤比传统锅炉节约了三分之二，废气和废渣的使用不但节约了大量燃料，同时也解决了生产过程中的废物综合治理的难题，保护环境，实现了资源的循环利用，达到了高效、低耗、低排和清洁的目的。

三废锅炉内的燃烧和汽水变化过程十分复杂，受影响的因素较多，锅炉内的床温、烟气含氧量、负荷、一二次风比例以及混合燃料的比等诸多因素影响着锅炉效率及烟气中二氧化硫、氮氧化物排放等主要指标，是一个非线性、时变、分布参数、多变量耦合控制系统。此外，三废锅炉属于重大机械设备，其系统复杂、自动化程度高，故障率和故障危害性较大。因此，为了使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要，提高生产效率同时保证锅炉运行的安全性和燃烧的经济性，需要采用先进的智能控制系统实现锅炉的精准控制和稳定运行，同时要对锅炉设备运行状态实施监测，及时管理分析采集的数据，以便设备故障进行及时诊断与维修，保障锅炉设备的安全稳定运行。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：包括上位机监控系统、下位机控制系统和现场仪表设备；所述上位机监控系统包括远程监控和维护中心、工作站和服务器，所述工作站和服务器通过通讯网络连接，远程监控和维护中心通过GPRS无线通讯与服务器连接；所述下位机控制系统包括若干个分布式控制站，控制站内包括电源、控制器、以太网交换机和信号转换模件，各分布式控制站通过通讯线缆与现场三废锅炉设备上的智能传感器和执行机构连接；所述上位机监控系统和下位机控制系统通过通讯网络连接构成闭环结构。

所述通讯网络均为双冗余配置的快速工业以太网。

所述工作站包括一个工程师站和若干个操作员站，站与站之间通过交换机连接，工程师站和操作员站可通过授权互相更改级别。

所述控制器为双冗余配置，主控制器和副控制器通过交换机连接，同步跟踪，可相互切换。

所述电源为双冗余配置，一路为厂用电源，一路为UPS不间断电源。

所述智能传感器包括床层温度传感器、主蒸汽温度传感器、烟气排放温度传感器、炉膛压力传感器、床层差压传感器、汽包液位传感器和二氧化硫浓度监测仪。

所述执行机构包括质量流量控制器、变频器、调节阀和电磁阀。

本实用新型的有益效果是：上位机监控系统和下位机控制系统通过通讯网络连接构成闭环结构，下位机控制系统的各分布式控制站通过通讯线缆与现场三废锅炉设备上的智能传感器和执行机构连接，能够实现对三废锅炉各项运行参数的智能控制和运行状态的实时监测，保障设备处在最佳状态自动化运行；工作站、通讯网络、控制器和电源均为冗余配置，增加了系统的可靠性和无故障运行时间，确保生产过程长周期稳定运行，提高生产效率。

附图说明

图1为三废锅炉装置结构示意图；

其中，101-混燃炉；102-旋风分离器；103-立式余热锅炉；104-静电除尘器；105-脱硫装置；106-引风机；107-烟囱。

图2为三废锅炉智能控制系统构成图；

其中，201-远程监控和维护中心；202-服务器；203-工作站；204-电源；205-控制器；206-以太网交换机；207-信号转换模件；208-现场仪表设备；209-通讯网络；210-分布式控制站。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步阐述，但这仅是本实用新型的较佳实施方式，凡依本实用新型专利申请范围所述的特征及结构原理所做的等效变化，均包括于本实用新型专利申请范围内。

如图1所示，三废锅炉通过将三废燃料在混燃炉101内集中燃烧，产生的高温烟气经旋风分离器102分离除尘后，进入立式余热锅炉103换热用于生产蒸汽，进一步经过静电除尘器104除尘和脱硫装置105脱硫后由引风机106引入烟囱107排放。

针对上述装置的智能控制系统结构如图2所示，主要包括上位机监控系统、下位机控制系统和现场仪表设备。上位机监控系统包括远程监控和维护中心201、工作站203和服务器202，工作站203和服务器202通过通讯网络209连接，远程监控和维护中心201通过GPRS无线通讯与服务器202连接。其中，通讯网络209均为双冗余配置的快速工业以太网。工作站203可以包括一个工程师站和若干个操作员站，站与站之间通过以太网交换机206连接，工程师站和操作员站可通过授权互相更改级别，即工作站为N重冗余。上位机监控系统为过程监视、控制、诊断、维护、优化管理提供操作运行界面，系统组态和系统维护管理；监视生产过程运行状态；显示生产过程、工艺流程图、趋势图等功能，确保生产过程稳定运行。操作人员通过工作站203可以直接、实时地获得生产过程的运行数据，远程监控和维护中心201可以随时查看设备运行状态和历史数据，方便查找故障原因并及时维护，降低事故发生的风险，安全有效地进行整个过程的控制和管理。

下位机控制系统包括若干个分布式控制站210，分布式控制站210是信息处理和控制的基本单元，控制站内包括电源204、控制器205、以太网交换机206和信号转换模件207，每个模件配有接线端子，采用微处理器的智能模件，包括过程输入输出信号的处理模件和通讯模件，完成运行过程中数据的检测与处理。控制站采用的电源为双冗余配置，一路为厂用电源，一路为UPS不间断电源，确保紧急停电等故障时系统不受影响，为处理事故预留并争取时间。控制器205可选单机或1:1冗余配置，主控制器和副控制器同步跟踪，可相互切换，冗余技术的使用提高了系统的可靠性和无故障运行时间。

各分布式控制站210通过通讯线缆与三废锅炉上安装的现场仪表设备208如智能传感器和执行机构相连接。其中，智能传感器包括床层温度传感器、主蒸汽温度传感器、烟气排放温度传感器、炉膛压力传感器、床层差压传感器、汽包液位传感器和二氧化硫浓度监测仪。执行机构包括质量流量控制器、变频器、调节阀和电磁阀。由于上位机监控系统和下位机控制系统通过通讯网络连接构成闭环结构，因此可以根据需要方便地进行扩展，在环形网络内增加分布式控制站数量即可。

设备运行时，控制站内的信号转换模件207通过通讯线缆实时采集现场智能传感器监测到的电信号，并将其转换为数字信号，输送到控制器205，根据预先编制的组态控制程序启动相应的执行机构，使得各项运行参数尽快达到设定要求。对于三废锅炉来说，系统控制模块一般包括燃料控制模块、炉渣排放控制模块、炉膛压力控制模块、二氧化硫控制模块、排放烟温控制模块、床温控制模块、主蒸汽温度控制模块以及汽包水位控制模块等。以燃料控制模块为例，首先针对各燃料分别设定一个目标流量值，根据现场实时反馈的流量与目标流量值的差距，及时改变阀门开度来调节各燃料的进入量，从而保证混合燃料比例在稳定范围内。根据绘制的工艺流程图，控制器将监测到的数据实时显示在工作站的人机交互界面上，操作员通过工作站的画面可以实时监测系统运行状态和工艺参数，同时各项参数通过环形的通讯网络结构同步储存在服务器内，远程的监控和维护中心可以通过GPRS网络连接服务器，从而根据记录的设备运行状态及故障信息，查找原因及时对设备进行维护，延长设备使用寿命，降低成本。

Claims (7)

1.一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：包括上位机监控系统、下位机控制系统和现场仪表设备；所述上位机监控系统包括远程监控和维护中心、工作站和服务器，所述工作站和服务器通过通讯网络连接，远程监控和维护中心通过GPRS无线通讯与服务器连接；所述下位机控制系统包括若干个分布式控制站，控制站内包括电源、控制器、以太网交换机和信号转换模件，控制器和信号转换模件通过以太网交换机由通讯网络连接；各分布式控制站通过通讯线缆与现场三废锅炉设备上的智能传感器和执行机构连接；所述上位机监控系统和下位机控制系统通过通讯网络连接构成闭环结构。

2.根据权利要求1所述的一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：所述通讯网络均为双冗余配置的快速工业以太网。

3.根据权利要求2所述的一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：所述工作站包括一个工程师站和若干个操作员站，站与站之间通过交换机连接，工程师站和操作员站可通过授权互相更改级别。

4.根据权利要求2所述的一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：所述控制器为双冗余配置，主控制器和副控制器通过交换机连接，同步跟踪，可相互切换。

5.根据权利要求2所述的一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：所述电源为双冗余配置，一路为厂用电源，一路为UPS不间断电源。

6.根据权利要求1所述的一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：所述智能传感器包括床层温度传感器、主蒸汽温度传感器、烟气排放温度传感器、炉膛压力传感器、床层差压传感器、汽包液位传感器和二氧化硫浓度监测仪。

7.据权利要求1所述的一种三废锅炉智能控制系统，其特征在于：所述执行机构包括质量流量控制器、变频器、调节阀和电磁阀。