電蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)及包括該控制系統(tǒng)的電蒸汽鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是一種電蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)。
[0002]本實用新型涉及一種蒸汽鍋爐，尤其是一種電蒸汽鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0003]蒸汽鍋爐是工業(yè)和民用主要的能源動力設(shè)備。在國內(nèi)很多電力充足的區(qū)域，如西南地區(qū)的水電、西北地區(qū)的風(fēng)電等，由于電資源的不可存儲性，電蒸汽鍋爐成為能源動力設(shè)備的一種補充形式。隨著電蒸汽鍋爐的被人們的日益認(rèn)可，對鍋爐設(shè)備的自動化程度和安全性的要求也越來越高。
[0004]現(xiàn)有的電蒸汽鍋爐的控制系統(tǒng)通過人工進行操作，需要不間斷的實施人工監(jiān)督和人為控制，對鍋爐無法實時進行監(jiān)控，對故障無法進行予判，且負(fù)荷控制不穩(wěn)定容易造成鍋爐電加熱管頻繁的啟動和停止，即使增加人工干預(yù)，也起不到預(yù)期的效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種電蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)。
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種包括控制系統(tǒng)的電蒸汽鍋爐。
[0007]本實用新型中的一種電蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)，包括控制器、蒸汽溫度控制器、蒸汽壓力警報器、蒸汽壓力控制器、流量監(jiān)測器和人機界面模塊，所述控制器包括主控CPU、無線通訊模塊、擴展模塊，所述蒸汽壓力警報器當(dāng)蒸汽壓力超過設(shè)定值后發(fā)出報警信號，所述主控CPU內(nèi)集成通訊接口和輸入輸出接口，無線通訊模塊與控制器的通信接口相連，蒸汽壓力控制器和蒸汽溫度控制器與主控CPU的輸入接口連接，所述蒸汽壓力控制器控制加熱管啟停。CPU為中央處理器(Central Processing Unit)。用戶可以根據(jù)鍋爐的運行情況，隨機設(shè)定電熱管的投入組數(shù)，也可由鍋爐根據(jù)日常運行狀況自適應(yīng)的設(shè)定投入組數(shù)。當(dāng)選擇了不參加自動控制的排隊后，當(dāng)系統(tǒng)運行到該組后，則自動跳過進行到下一組。
[0008]作為優(yōu)選，所述蒸汽壓力控制器按照輪循的原則依次啟停加熱管。電熱管則根據(jù)出水溫度情況自動啟停；電熱管在啟停時，為了維護電網(wǎng)的穩(wěn)定，按照輪循的原則依次啟停，保證電熱管的運行周期基本相近，均衡運行，延長電熱管的使用壽命。
[0009]作為優(yōu)選，所述蒸汽壓力控制器根據(jù)實際的蒸汽壓力對電加熱管進行非連續(xù)性的調(diào)節(jié)。由于電加熱管是非連續(xù)性的調(diào)節(jié)模式，因此采用停停走走算法，保證在達(dá)成預(yù)期目的的同時起到節(jié)能降耗的效果。另外考慮到電加熱的時間具有延時性的特征，在電加熱管組與組控制中間必須設(shè)定時間間隔，以免出現(xiàn)系統(tǒng)超調(diào)的現(xiàn)象。電熱管的控制主要包括:智能投入判斷、輪循控制、自適應(yīng)時間控制三大部分。
[0010]1、用戶可以根據(jù)鍋爐的運行情況，隨機設(shè)定電熱管的投入組數(shù)，也可由鍋爐根據(jù)日常運行狀況自適應(yīng)的設(shè)定投入組數(shù)。當(dāng)選擇了不參加自動控制的排隊后，當(dāng)系統(tǒng)運行到該組后，則自動跳過進行到下一組。
[0011]2、當(dāng)投入數(shù)量確定后，電熱管則根據(jù)蒸汽壓力情況自動啟停；電熱管在啟停時，為了維護電網(wǎng)的穩(wěn)定，按照輪循的原則依次啟停，保證電熱管的運行周期基本相近，均衡運行，延長電熱管的使用壽命。
[0012]3、電熱管的調(diào)節(jié)控制算法帶有自適應(yīng)功能，用戶可以設(shè)定電熱管啟動間隔時間和停止間隔時間，一旦用戶輸入時間要求后，控制軟件將根據(jù)實際的蒸汽壓力進行負(fù)荷調(diào)節(jié)，當(dāng)實際壓力和目標(biāo)壓力相差越大，則間隔時間越短，則投入電熱管數(shù)量增加；與目標(biāo)壓力越接近，則自適應(yīng)軟件根據(jù)動態(tài)的PID參數(shù)對電熱管進行點接控制，間隔時間延長，保證負(fù)荷平穩(wěn)到達(dá)，減少超調(diào)，達(dá)到最佳的控制效果，完全滿足不同壓力狀態(tài)下的控制要求。當(dāng)相距在一定范圍之內(nèi)時，則系統(tǒng)保持當(dāng)前狀態(tài)，電熱管既不開啟，也不關(guān)閉，保證鍋爐蒸汽壓力穩(wěn)定在目標(biāo)值。系統(tǒng)這樣的控制能減少因壓力過高而導(dǎo)致的電熱管的頻繁啟動和停止。
[0013]作為優(yōu)選，還包括汽包水位控制，汽包水位控制是根據(jù)鍋爐水位的設(shè)定值和檢測值的差值來控制給水栗的頻率變化。作為優(yōu)選，水栗采用單沖量給水控制方式，所述鍋爐水位采用差壓變送器采集?？刂葡到y(tǒng)采用單沖量給水控制方式，汽包水位信號采用差壓變送器(包括雙室平衡容器、三閥組)采集，與水位目標(biāo)值比較后輸出差值信號，經(jīng)過智能PID控制算法，調(diào)節(jié)給水栗頻率改變鍋爐給水量，實現(xiàn)鍋爐汽包水位的穩(wěn)定。
[0014]作為優(yōu)選，所述主控CPU內(nèi)部設(shè)置有聯(lián)鎖保護裝置。電熱水鍋爐操作更安全。在聯(lián)鎖保護程序中，電熱水鍋爐的本體安全保護功能如下:
[0015]a)鍋爐蒸汽壓力高時，產(chǎn)生報警信號，如果壓力繼續(xù)升高達(dá)到極高點，則進入緊急停爐狀態(tài)；
[0016]b)當(dāng)鍋爐水位低時，產(chǎn)生報警信號，如果水位繼續(xù)降低達(dá)到極低點，則進入緊急停爐狀態(tài)；
[0017]c)當(dāng)鍋爐故障或緊急停車信號發(fā)出，則進入緊急停爐狀態(tài)；
[0018]d)斷電保護:當(dāng)外部電源突然停電，則進入緊急停爐狀態(tài)，來電時必須重新啟動，鍋爐才能運行；
[0019]e)電加熱管保護:當(dāng)電加熱管出現(xiàn)故障報警時，系統(tǒng)提示定點報警，并指示故障維修，如果出現(xiàn)故障的電加熱管超過20%，則切斷鍋爐電源，進入緊急停爐狀態(tài)。
[0020]作為優(yōu)選，還包括人機界面模塊，所述人機界面模塊與控制器的通信接口相連。作為優(yōu)選，所述人機界面模塊設(shè)有彩色觸摸屏。這個系統(tǒng)在觸摸屏上動態(tài)實時顯示電蒸汽鍋爐、給水系統(tǒng)工藝流程、各主要工藝設(shè)備的運行狀態(tài)、運行趨勢和電熱管狀態(tài)等數(shù)據(jù)。使生產(chǎn)管理人員掌握當(dāng)前鍋爐動力設(shè)備的生產(chǎn)運行情況，能從總圖詳圖多層次檢測。
[0021]作為優(yōu)選，所述通訊接口為可與人機界面進行實時通訊和遠(yuǎn)程通訊的雙通訊口。通訊接口設(shè)計是采用雙通訊口設(shè)計，不僅可以與人機界面進行實時通訊，而且可以進行遠(yuǎn)程通訊，接口采用RS485接口，內(nèi)嵌MODBUS通訊協(xié)議。
[0022]一種電蒸汽鍋爐，包括給水栗、控制箱、電加熱管、爐體、爐膛、和上述任一電蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)，給水栗和電加熱管與主控CPU的輸出接口連接；蒸汽管上設(shè)有蒸汽溫度控制器、蒸汽壓力警報器、蒸汽壓力控制器、流量監(jiān)測器，蒸汽溫度控制器、蒸汽壓力警報器、蒸汽壓力控制器、流量監(jiān)測器位于鍋爐爐膛與用戶端之間，蒸汽溫度控制器、蒸汽壓力警報器、蒸汽壓力控制器、流量監(jiān)測器均通過無線與控制器的輸入接口相連。電蒸汽鍋爐安全可靠，使用方便。
[0023]本實用新型的有益效果:電蒸汽鍋爐的控制系統(tǒng)通過對電蒸汽鍋爐的蒸汽壓力控制、電加熱管順序控制、水位控制和鍋爐安全保護等控制算法的編程，以及通訊接口的設(shè)計和人機界面的繪制，建立了完整的電蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)軟件，可實現(xiàn)各種類型電蒸汽鍋爐的自動運行與監(jiān)控。
[0024]蒸汽壓力控制是根據(jù)蒸汽壓力的設(shè)定值和檢測值的差值來控制電加熱管的啟停，保證鍋爐出口蒸汽壓力的穩(wěn)定。由于電加熱管是非連續(xù)性的調(diào)節(jié)模式，因此采用停停走走算法，保證在達(dá)成預(yù)期目的的同時起到節(jié)能降耗的效果。另外考慮到電加熱的時間具有延時性的特征，在電加熱管組與組控制中間必須設(shè)定時間間隔，以免出現(xiàn)系統(tǒng)超調(diào)的現(xiàn)象。
[0025]電熱管的控制主要包括:智能投入判斷、輪循控制