1、方案编号：201188-11.4MW 燃气热水锅炉控制系统方案南京仁泰法恩电气有限公司2011 年 8 月 8 日联系人：陈留群电话：18660862003YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 1 页方案设计说明：1、南京仁泰法恩电气有限公司是暖通、供暖节能、锅炉、热能设备等领域自动化控制的高科技股份制公司，是国内最大的锅炉电脑控制器厂家。2、本公司是中国锅炉行业工业锅炉控制标准JB/T*的第一起草单位。本方案由该标准的第一起草人王曦宁主持编写。3、本方案在满足招标所用要求以外又增加了以下功能：、本公司运用当今世界前沿科技和仁泰可靠性核心技术，具
2、有国际标准的高性能指标和“会说话”功能。当出现故障时，声光报警并有照语音提示指导相关人员排除故障，从而使锅炉进入一个会说话的时代。、本系统控制采用了热源运行周期自动寻优、环境温度前馈控制、故障自动检测等多项自主核心技术，让使用单位大大节约了运行成本。4、本公司产品通过国家级测试所最高等级4 级的电磁干扰测试，严格遵循国际通行的可靠性系统工程（RSE ）原则，从而使系统平均无故障时间达到了最优。5、使用当今最先进的 SMT 表面贴片焊技术，确保系统高科技性和可靠性。一、公司介绍南京仁泰法恩电气有限公司是暖通、供暖节能、锅炉、热能设备等领域自动化控制的高科技股份制公司，是国内最大的锅炉电脑控制器厂
3、家。仁泰公司于 1995 年在全国率先推出锅炉电脑控制器，至今已发展到全系列燃煤、燃油(气)和电热锅炉的电脑控制、PLC 控制、iPC 控制、小型和大型 DCS 控制和供暖节能控制，控制锅炉的吨位达到 150t/h，并且始终保持技术领先地位。目前仁泰公司产品已遍布全国，部分出口国外，近 800 家国内锅炉厂和 30 家外资锅炉厂配套使用，已成为我国锅炉控制的主流产品和著名品牌，是中国锅炉行业 “工业锅炉控制标准”第一起草单位。“卓越、严谨、诚信、共赢” ，是仁泰公司的企业精神，她体现在仁泰公司永续前进的步伐之中，体现在与客户、合作伙伴、内部员工以及竞争对手的相处之中。我们不仅向世界提供最佳的冷
4、暖控制，更是在提高人们的生活和工作的质量。公司资质：中国锅炉行业“工业锅炉控制标准”第一起草单位省级高新技术企业国家级高新区企业计算机软件企业 锅炉行业协会团体会员通过 ISO9001-2000 质量体系认证二、关于标准YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 2 页1、目前尚无锅炉控制器的国家标准或行业标准，我公司执行的是南京仁泰公司企业标准 Q/3201RTG01-2000，是目前国内唯一具有企业标准的锅炉电脑控制厂家。2、我国工业锅炉控制装置的行业标准正在制定中，我公司为该标准的第一起草单位。3、本控制方案依照国家有关标准和规程及南京仁泰公司企
5、业标准编制，全面满足招标方要求。主要引用的标准有：蒸汽锅炉安全技术监察规程热水锅炉安全技术监察规程JB 10094 工业锅炉通用技术条件JB/T 10354-2002工业锅炉运行规程三、控制方案1、 主要控制对象和设备控制一台 2.8MW(240 万大卡)热水锅炉，包括：a) 燃气燃烧器 1 台，程控器内置。b) 循环泵 2 台，一主一备。c) 补水泵 1 台。由上述设备组成的热水负荷调节输出系统。2、 控制系统组成及其特点LCD（液晶显示）图形中文屏，是介于 LED（发光管数码显示）与 HMI（触摸屏）之间的中高档显示器。我公司信靠自身强大的软件和硬件技术实力，运用当今世界前沿科技才仁泰可靠
6、核心技术，具有国际标准的高性能指标和“会说话”功能，全面超越国内现有的 LCD中文显示屏锅炉电脑控制器，同时把锅炉电脑控制器技术又推出一个新的水准。其主要特点： 具有“会说话”功能，语音提示、语音报警 采用当今最先进的 SMT 贴片工艺 通过国家级测试所的最高等级：4 级电磁干扰测试，具有经极高的可靠性 三色 LED 五个水位显示 温度和压力大字显示，燃烧器动态图形显示 配置仁泰高性能锅炉控制软件 比国内同类系统具有更高的性能价格比3、 锅炉系统控制示意原理图YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 3 页锅炉系统控制原理图4、控制柜示意图、机箱尺寸
7、、防护等级高 500mm*宽 400mm*厚 200mm 防护等级为：IP545、控制功能简述1) 锅炉出水温度、回水温度检测YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 4 页2) 排烟温度检测3) 锅炉水位（缺水）和水箱水位检测4) 系统压力状态检测5) 循环泵实际工作状态和循环泵联锁信号（可以使用流量开关信号）检测6) 锅炉出水温度控制功能。系统按用户设定，将锅炉出水温度控制在指定的范围内。7) 锅炉或水箱水位控制。水位低于低水位电极时，控制系统开启补水泵/补水电磁阀；水位高于高水位电极时，控制系统关闭补水泵/补水电磁阀。8) 系统压力控制。系统压
8、力低于下限（电接点压力表动针与低针接触）时控制系统启动定压补水泵；系统压力高于上限（电接点压力表动针与高针接触）时控制系统关闭定压补水泵。9) 循环泵故障检测和自动切换。控制系统启动循环泵后 5 秒开始检测循环泵动作反馈信号，如此信号未闭合或中途断开，控制系统自动进行循环泵主备切换。如 2 台循环泵均不能正常工作，控制系统报警并进行联锁保护。10) 循环泵联锁和延时工作控制。控制系统不能正常检测到循环泵动作反馈信号时，自动联锁关闭燃烧器。进入运行或启动时间段时控制系统先启动循环泵，循环泵正常工作 30 秒后，方可启动燃烧器；退出运行或进入停止时间段时控制系统先关闭燃烧器，循环泵延时正常工作 4
9、 分钟后关闭。11) 实时时钟和分时段定时运行功能。控制系统内部安装有实时时钟，系统断电后实时时钟仍能依靠后备电源保持走时。用户可在一天里设置 4 个启动时间段，每个时间段可设置不同的温度参数。可在用户使用高峰来到前将系统温度适当提高，而在其他时间将温度保持在较低的水平。这样既可保证供热质量又可以有效节约运行费用。12) 燃烧程序控制a、炉膛吹扫程序b、自动点火程序c、燃气压力异常检测d、燃气泄漏检测程序e、自动火焰探测、熄火保护程序f、燃烧器火力调节程序(大、小火转换)13) 燃烧器累计运行时间统计14) 紧急停炉15) 状态与参数显示功能a、锅炉出水温度动态显示YLZK 南京仁泰法恩电气有
10、限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 5 页b、锅炉回水温度动态显示c、锅炉排烟温度动态显示d、系统运行状态显示e、燃烧器、循环水泵、补水泵工作状态动态显示f、水位状态动态显示g、系统压力状态动态显示四、安全保护1) 锅炉缺水报警，联锁保护。2) 炉水温度超高报警，联锁保护。3) 循环泵故障报警，联锁保护。4) 燃气压力高报警，联琐保护。5) 燃气压力低报警，联琐保护。6) 燃气泄漏报警，联琐保护。7) 燃烧器故障熄火报警，联锁保护8) 系统压力超高或超低报警，联锁保护9) 断电故障保护，进入待命。五、与外部系统的接口在工厂自动化系统(FA)、楼宇自动化系统(BA)、集散控
11、制系统(DCS)等现代智能化信息和控制系统中均要求实现多种形式的数字和模拟控制点的集成控制，多种设备和系统的联动控制，各系统采集数据的综合分析和决策，语音、数据、图像和视频信号集成通信，组织和建立区域内自动化、智能化所需要的各种数据库。通过计算机的管理，使系统能够根据不同来源的数据作出最合理的综合反应。如果锅炉控制系统不具备与其他信息和控制系统的接口，就会使锅炉系统成为区域中的“信息孤岛” ，严重制约用户自动信息集成及综合自动化的实现。为此，我们的锅炉控制系统提供了丰富的符合国际标准的各种类型的对外通信线路和接口。5.1 EIA RS-232C 通信接口RS-232C 是美国电子工业协会（EI
12、A）制定的全双工串行通信接口的电气标准。该标准定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。在个人电脑（PC）中作为标准配置，每一台都安装了符合 RS232C 规范的串行通信接口（COM1 和 COM2） 。因此锅炉控制系统通过 RS232C 可以十分方便地和 PC 机进行连接，而不需要进行任何信号转换和中继。由于 RS232C 采用单端驱动和非差分接收电路，因而传输距离按标准规定仅为 50 英尺。我公司通过在大量现场实践中积累的丰富经验，控制系统具有优秀的电路和软件设计，可以使传输距离达到 10
13、0 米左右，在上位计算机安装在锅炉房控制室或附近时基本可以满足通YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 6 页信传输距离的需要。5.2 EIA RS-485 串行总线接口随着分布式控制系统的发展，在自动化领域迫切需要一种能适合远距离数字通信的总线接口。为此美国电子工业协会（EIA）在 RS-232C、RS-422 基础上制定了支持多节点、远距离和接收高灵敏度的 RS-485 总线标准。与 RS-232C 标准不同，RS485 标准采用了平衡驱动器和差分接收电路，抗共模干能力大大增强，传输距离增加到 1200 米。另外 RS-232C 接口只允许连接
14、 1 个收发器，只具有进行点对点（P2P）通信的单站连接能力；而 RS-485 在总线上允许连接多达 128 个收发器（无中继时为 32 个收发器），具有多点通信的多站连接能力,这样就可以利用单一的 RS-485 接口方便地建立起设备网络。现在许多流行的现场总线Field bus（如 PROFIBUS、MODBUS）其物理层都是 RS485 总线。5.3 开关量控制系统也可以使用无源触点作为与其他控制系统的接口。这样不必开发专门的通信协议，在信息传输量较小或与非计算机系统相连时十分方便，也有利于用户控制采购和维护成本。此时控制系统的输入为无源开关信号（触点） ，控制系统在该触点上施加的电压为1
15、4VAC，工作电流小于 1mA，对触点的工作寿命没有任何影响。控制系统的输出也是无源开关信号（触点） ，触点容量为 220VAC，10A 。例如，在需要远程控制锅炉的启停时，可以在远端的控制室里安装一个启动按钮和一个停止按钮（按钮不需要带锁定功能） 。用户按下启动按钮时，控制系统启动锅炉；用户按下停止按钮时，控制系统关闭锅炉。用户在远端和炉前控制柜都可以操作，互不干扰。通过控制系统提供的“运行”和“报警”输出触点，可以在远端的控制室里安装一个运行指示灯和一个报警指示灯。把输出触点串联在指示灯回路中，当锅炉进入运行状态时，运行触点闭合，指示灯亮；当锅炉出现报警状态时报警触点闭合，指示灯亮。这样在
16、远端的控制室里也可以方便地观察到锅炉的实际运行工况。六、节能6.1 热源效率自动寻优节能控制是一个系统工程，包括热源节能子系统、运行节能子系统、管网节能子系统等一系列内容。热源节能子系统着重提高锅炉的运行效率和负荷变化的跟随性。由于传统的层燃式燃煤锅炉负荷可调节性差，负荷调节的响应随动滞后，一般在此类锅炉系统中是难以实现热源节能控制的。而在燃油、气锅炉系统中，燃烧系统的可调节范围、响应速度都很好，热源节能就成为检验一个控制系统节能性能先进性的试金石。我公司的热源效率自动寻优是目前唯一获得国家专利(专利号：ZL200420026782.8)授权，最先进的热源节能控制技术。运用此技术的控制系统通过
17、对锅炉运行的工况数据进行采集、跟踪、分析、积算与寻优，在出现过量燃烧先兆时自动的对启动燃烧机的时间进行调整，从而找出一个新的、最佳的燃烧机启停时间。传统的锅炉控制系统都是按照温度或压力的设定上下限对燃烧器进行启停控制，在这一过程中对于锅炉运行是否节能是没有做任何考虑的。其运行曲线如下图所示：YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 7 页传统的锅炉控制系统运行曲线我公司的具有热源效率自动寻优技术的控制系统在对对锅炉运行的工况数据进行采集、跟踪、分析、积算与寻优后使燃烧器的启停工作周期逐步达到最优，其运行曲线如下图所示：原周期 TT 停nT 启n时间温
18、度/压力时间设定上限设定下限燃烧器出力启动停止调整后周期 Tn 延时值周期 TT 停 T 启时间温度/压力时间设定上限设定下限燃烧器出力启动停止YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 8 页具有热源效率自动寻优技术的控制系统运行曲线对照两幅曲线图就可以清晰的看出寻优后燃烧器新的启停工作周期中合理延长了停机时间及缩短了总开启时间，减少了启停次数，从而减少和避免了过量供热与锅炉的排烟损失。6.2 气候补偿前馈控制一般热水锅炉都采用恒定出水温度的方式来进行控制。当温度上升到预设的上限温度时，燃烧器关闭或减小火力；温度下降到预设的下限温度时，燃烧器点火或加
19、大火力。在这种控制方式下上下限温度和温差带的设定值是固定不变的，并不考虑环境温度的影响。另外，设计人员在进行锅炉选型时，通常是根据该地区的最低温度和用户采暖面积进行计算的。在选型上依据选大不选小的原则，很容易造成了大马拉小车的现象，使得许多锅炉长期运行在低效率状态。在确定一个供热系统的容量时，设计人员会根据最冷的环境温度来确定最大负荷，而最冷的天气每个采暖期只占约 10%，并且在一天当中气温往往有 10-20的变化范围。所以，采用恒定出水温度的控制方式，往往会产生过度供热的现象，造成能源的很大浪费。要想在采暖系统中节约能源，就必须做到“按需供热” 。即系统提供的热能和采暖用户所需要的热能正好处
20、于平衡状态时是最节省能源的。要做到这一点就必须首先对采暖用户的热能需求进行检测和分析。这里最直接的数据就是室外的环境温度，它和用户的热能需求有着直接的关联。 -12786354088624201 1532490820976时43平 均 气 温 变 化 曲 线 设 计 采 暖 温 度设 计 最 冷 温 度24 小时室外气温变化图控制系统通过对采暖用户的热能需求进行检测和分析得出锅炉出水温度的给定值，这个给定是随着室外的环境温度和用户的用热负荷不断变化的。通过这种方式，系统就可以做到“按需供热” ，从而在保证用户采暖舒适度的前提下节省能源。气候补偿功能使用时，它能够使热源出力根据室外温度和供暖系统
21、回水温度的变化动态调节，实现按需求供热。城市中，由于城市热岛效应，室外温度往往高于天气预报的温度，YLZK 南京仁泰法恩电气有限公司 燃气热水锅炉控制方案南京仁泰法恩电气有限公司 第 9 页如果不能实时根据室内外温度情况调节热源出力，必然会造成热能浪费。气候补偿正可以针对这一点，根据回水温度与室外温度，随时控制出水温度，准确地实现动态调节。 七、配置清单、说明序号 名称 型号 单位 数量 器件说明1 显示屏 中文屏 台 12 中央控制模块 工业级 LCD 套 1Winbond、仁泰3 锅炉专用控制软件 WR2 套 1 仁泰4 断路器 3P 只 1 正泰5 断路器 1P 只 2 正泰6 急停开关
22、 只 1 法国施耐德7 转换开关、指示灯 套 若干 法国施耐德8 壁挂式机箱 只 1 仁泰9 补水泵强电驱动 套 1 法国施耐德10 循环泵强电驱动 套 2 法国施耐德11 电线电缆、辅料 若干其他说明：1、现场控制站性能要求符合 GB1497 的标准并配有专用地排。附一、现场传感器选配：序号 名 称 型号规格 数量 品牌1 温度传感器（进、出水） 2 个 上海自仪2 温度传感器（排烟） 1 个 上海自仪3 水位电极 4 只 日本欧姆龙八、服务体系优质的产品系列、完善的服务体系，使南京仁泰公司的产品在市场上深得用户的信赖和一致好评。用户服务网络（四层式）1、 核心层为公司总部可以通过电话咨询：来解决所发生的问题；以及本公司在全国控制系统最新推出的远程在线服务系统与您零距离的接触，来达到最佳、最便捷、最经济的服务。
