鍋爐供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要 ：本文主要采用溫度傳感器來采集 室外溫度信號、 鍋爐 出回 水溫 度 信號 、鍋爐內(nèi)水溫信號及 用水位傳感器來采集鍋爐水位信號，并把這些信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊 送給 判斷是否需要 用變頻器來 調(diào)節(jié) 循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速變化 、鍋爐爐膛負(fù)壓是否需要調(diào)節(jié) 及鍋爐是否需要補水 ，從而實現(xiàn) 自動控制的目的。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器（ 傳感器，變頻器，自動控制， to of of in to of of of LC of in to LC to up 引言 20 世紀(jì) 60 年代，供暖鍋爐控制的過程主要是繼電器控制系統(tǒng)，但繼電器控制存在著很多的缺陷。 而且目前應(yīng)用的鍋爐供暖循環(huán)和補水系統(tǒng)中 ,大都存在著能耗大、穩(wěn)定性不高、操作勞動強度大的問題 ,造成了極大的資源浪費。針對這一系列問題 ,采用 制的變頻調(diào)速系統(tǒng)對其進(jìn)行改造 ,對循環(huán)泵、補水泵進(jìn)行自動控制 ,穩(wěn)定性得到很大提高 ,節(jié)能效果顯著，并且循環(huán)泵電機實現(xiàn)軟啟動 ,補水泵電機實現(xiàn)軟啟、軟停 ,減少了對電器和機械的沖擊 ,延長了其使用壽命 ,有效地減少了維護(hù)量。 供暖鍋爐的控制有著十分重要的作用 ， 它有通用性強、 安裝簡 單、維修 方便、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 本系統(tǒng)的主要組成部分有 :溫度和水位控制部分功能 ,循環(huán)控制部分 , 故障報警部分。組成框圖如圖 1所示 。 循環(huán)泵部分 ,循環(huán)系統(tǒng)有 2 臺 75 互為備用 ，根據(jù)鍋爐的 出回水溫度的差來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn) 速。 補水部分 ,補水系統(tǒng)有 2 臺 7. 5 互為備用 ,根據(jù)水位傳感器檢測到的水位確定 溫度控制部分 ,當(dāng)室外溫度低于設(shè)定的值時，需要開氣引風(fēng)機和加快循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，否則不需要；當(dāng)水溫在設(shè)定范圍內(nèi)，自動運行 。當(dāng)水溫不在設(shè)定范圍內(nèi)，需要開引風(fēng)機和加煤。 3 系統(tǒng)硬件部分配置 加熱模塊 溫度檢測模塊 水位檢測模塊 加水模塊 顯示模塊 循環(huán)模塊 圖 1 系統(tǒng)框圖 P L C 2 整個供暖控制系統(tǒng)由可編程序控制器 ( 、變頻器 1 臺、傳感器 9 臺（室外溫度 、出水溫度、 回 水溫度、鍋爐水溫、下下限水位、下限水位、上限水位 、 上上限水位、鍋爐壓力）、 2 臺循環(huán)電機和 2 臺補水電機、引風(fēng)機、送煤機等設(shè)備組成 。 配置 本系統(tǒng)采用了松下公司的 列 于它的模塊化設(shè)計為適應(yīng)具體的應(yīng)用提供了極大的靈活性，便于擴展功能，有效的提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。 主要功能有：快速的中央處理運算能力，極 豐富的編程指令集，操作便捷，易于掌握 ； 強大的通訊能力，豐富的擴展模塊，系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試周期短。 頻器配置 在本系統(tǒng)中選用 司的 頻器。 頻器具有很寬的功率范圍（ 3000以滿足本設(shè)計的要求 75 良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，并具有完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力 1。 節(jié)閥配置 電動調(diào)節(jié)閥選用西門子的 電動調(diào)解閥的額定沖程 20法蘭二通閥 用于開路或閉路中的低壓熱水，生活熱水，高壓熱水，熱油，飽和或過熱 蒸汽，介質(zhì)溫度為 1動調(diào)解閥采用上海良工品牌的鑄鋼渦輪蝶閥。 感器配置 在系統(tǒng)中用到了溫度傳感器、水位傳感器、壓力傳感器。 采用溫度傳感器 測溫度 ,它是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱阻傳感器 ,可以工作在 6500C 的范圍。 采 用光敏三極管檢測水位用高亮二極管與光敏三極管 3合檢測水位 2。 采用 列壓力變送器 檢測壓力 ， 它 產(chǎn)生具有壓力范圍廣、耐磨損、抗沖擊及耐腐蝕等突出特點 ， 能在嚴(yán)寒地區(qū)及高溫地區(qū)長期工作。 4 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn) 本系統(tǒng)的主要功能 有 : 檢測部分 功能 、控制部分功能、故障報警功能。系統(tǒng)原理框圖如圖 2 所示 。 度控制部分 本系統(tǒng)中，采用供暖溫度自動調(diào)節(jié)功 ， 即根出水溫度 回水溫度 可編程控制器 環(huán)變頻器 1 循環(huán)泵 2 循環(huán)泵 保護(hù)、報警 補水系統(tǒng) 1 補水泵 2 補水泵 水溫 水位下限 下下限和上上限 水位上限 圖 2 原理框圖 據(jù)室外溫度變化，能自動調(diào)節(jié)給定溫度。這可以用一個室外的傳感器，來采集并把它送到與設(shè)定的溫度相比，看是否需要供暖和是否需要開氣引風(fēng)機和送煤。當(dāng)室外溫度低于某一值時，就需要開始供暖，否則就不需要了。在負(fù)載一定時，該部分用一個溫度傳感器來測量水溫，并把這個溫度之送入 行計算。把所得的值與給定溫度通過 法來控制是否需要 開引風(fēng)機和加煤、是 否需要加大電磁閥的閥門、是否需要加 快循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。 水控制部分 用高亮二極管與光敏三極管 3合檢測水位，不透明懸浮物隨水位而上下移動 ，其以安裝在最下面的高亮二極管和三極管為例，來說明其檢測水位的原理。實現(xiàn)方法如圖 4 所示。當(dāng)水位未到達(dá)安裝位置時 ，高亮二極管發(fā)出的光就能透過玻璃管和水到達(dá)光敏三極管，此時光敏三極管就會導(dǎo)通；當(dāng)水位到達(dá)安裝位置時，不透明懸浮 圖 3 水位檢測實現(xiàn)方法圖 物就會擋住高亮二極管發(fā)出的光，此時光敏三極管不導(dǎo)通。 用此方法來檢測水 位， 當(dāng)水位到達(dá)下限值，自動開啟補水泵 1；當(dāng)水位值到達(dá)上限值時，自動關(guān)閉補水泵 1；當(dāng)水位到達(dá)下下限值， 系統(tǒng)報警；當(dāng)水位值到達(dá)上限值時，系統(tǒng)報警。報警系統(tǒng)開啟，補水泵 2 開 始工作。當(dāng)補水泵 1 出現(xiàn)故障時即該停止補水時沒有停止，該補水時沒有補水。兩臺補水泵都故障時整個系統(tǒng)斷電，系統(tǒng)停止工作。 環(huán)泵部分 循環(huán)泵部分的子程序部分當(dāng)出水溫度和回水溫度在規(guī)定范圍之內(nèi)，開啟循環(huán)泵 1，有變頻器控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使鍋爐內(nèi)水循環(huán)達(dá)到供暖。當(dāng)循環(huán)泵 1 出現(xiàn)故障時，用備用的循環(huán)泵 2。循環(huán)泵 1 出現(xiàn)故障即是出水溫度與回水溫度的差值非常大即設(shè)定的最大溫差時，循環(huán)泵故障報警，改用循環(huán)泵 2 來替代循環(huán)泵 1 工作。被替代的泵在循環(huán)順序中可以自動跳過 ,順沿循環(huán)。 循環(huán)框圖如圖 4 所示 4。 動 / 自動切換 部分 對原系統(tǒng)的控制電路進(jìn)行改造時 ,保留原系統(tǒng)的手動控制 功能 ,以備變頻調(diào)速系統(tǒng)出故障時使用 自動選擇的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。 系統(tǒng)在啟動時，不能用自動控制，所以設(shè)置一個手動控制功能。當(dāng)采用手動控制時，電動調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)， 再起控制作用而相當(dāng)于一個接口。入汽流量有手動控制閥門來控制。設(shè)定值、 當(dāng)開關(guān)置于自動圖 4 循環(huán)控制流程圖 循環(huán)泵故障嗎 ？ 溫差為設(shè)定值嗎？ 開啟循環(huán)泵 1 溫度檢測 Y N N 循環(huán)泵 2 工作 Y 開始 返回 4 位置時系統(tǒng)的啟動控制權(quán)在 置于手動位置時 ,利用原系統(tǒng)進(jìn)行手動控制。 警與保護(hù) 補水失靈報警，再補水過程中，當(dāng)水位到達(dá)下下限水位時，報警系統(tǒng) 報警 ，開啟補水泵。當(dāng)水位到達(dá)上上限水位時，報警系統(tǒng) 報警 ，關(guān)閉補水泵。 循環(huán)泵故障報警 ，開啟循環(huán)泵后，一定時間內(nèi)出水溫度和回水溫讀的差值很大，認(rèn)為此循環(huán)泵故障報警，開啟另一臺循環(huán)泵。 5 系統(tǒng)軟件的實現(xiàn) ,壓力傳感器選用電阻遠(yuǎn)傳壓力表 ;溫度傳感器選用 得的溫度電壓信號 5 A/D 模塊 . 接線圖 如圖 5所示 。 始化子程序部分 這一部分包括狀態(tài)初始化子程序和 始化子程序 . 狀態(tài)初始化子程序主要在 每 1 個掃描周期開始時對系統(tǒng)參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置 ;而 始化子程度是對鍋爐內(nèi)的高低水位 、回水溫度和出水溫度、室外溫度的模擬量 制參數(shù)表的寫入和地址分配 5。 6 結(jié)束語 本文利用 善的功能與溫度傳感器、光敏三極管、壓力傳感器、變頻器等相結(jié)合，有效而可靠地實現(xiàn)了對供暖鍋爐的自動控制。實踐表明 干擾能力好，壽命長，可靠性高，非常適合工業(yè)控制系統(tǒng)及類似的生產(chǎn)線，大有推廣應(yīng)用的價值。 循環(huán)泵子程序部分 ， 循環(huán)泵控制梯形圖如 6所示。 圖 6 循環(huán)泵控制梯形圖 溫度控制部分梯形圖如圖 7所示。 圖 7 溫度控制部分梯形圖 參考文獻(xiàn) 1 袁希光等 M工業(yè)出版社 ,1986 2 王永平，陳建華 7 200高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng) J002， 7（ 3）