热控专业培训资料
热控专业培训资料
一、热工专业涉及到的领域：
1、工业锅炉(包括供暖及生产用汽锅炉)热控系统监测及控制。
2、热网及换热站控制系统监测及控制。
3、净水厂、污水厂过程控制及监测。
4、变频软启控制系统（主要用在钢厂、铝厂各种电机控制、锅炉汽轮机组辅机控制、城市生活给水变频控制、水厂污水厂各种泵类控制）。
5、火电厂热控系统监测及控制。
二、热工自动化设计的任务
热工自动化的设计任务，在于设计一套包括检测显示、自动调节、操作控制、信号保护等设备，组成一个完整的监视控制系统，以确保机组的安全、经济运行，并为改善值班人员的劳动条件，提高劳动生产率创造必要的条件。它的内容一般包括以下四个方面：
热工检测：用检测元件和显示仪表或其它自动化设备，对系统或设备的热工参量，或物理量（如温度、压力、流量、烟气成分分析）等，进行连续测量和显示，以供值班员监视生产情况，或为企业经济核算提供数据，为自动调节和保护提供检测信号。
自动调节：当对象工况改变即需要控制的参数偏离定值时通过自动调节设备，使某些被调量能自动地保持在所要求的范围内，保证工艺过程的稳定。操作控制：对某一设备进行单个操作，或对某一工艺系统的多台设备按一定规律进行成组操作或程序控制。
热工信号、保护及联锁：当参数超过规定值时，发出声光信号，提醒值班
员注意，采取有效措施，以保证正常生产，或自动地按一定顺序操作某些设备或紧急停止机组运行。例如：汽包、过热器、再热器装有安全门，一旦这些压力升高到一定值，安全门自动开启，确保锅炉安全运行，汽包最重要的参数汽包水位，高一高二值、低一低二值报警。低三值停炉，高三值自动打开自动放水门。
三、常用热工控制盘型号：
1、火电厂仪表盘主要型号：KG-221、231、321、331，KGD-221，KGT-221、231、331、321(带操作台)，电动门控制箱及电源机柜 RJX,KXQ.
2、工业用锅炉控制盘型号：KTX-221、231、321，KTZ-221、231、321、331.
3、微机操作台：WCZT-2/4 TK-3非，也可根据用户需求选用其它控制台。
4、DCS机柜及PLC控制柜一般选用PK30\PK80等。
四、简要介绍一下锅炉控制系统
锅炉由本体和燃烧设备组成，锅炉本体由受压部件组成汽水系统，它吸收燃烧设备燃料放出的热量，将锅炉给水加热到需要的汽水（符合蒸汽锅炉和热水锅炉额定参数）。锅炉汽水系统循环过程---锅炉给水由给水泵（循环泵）经省煤器（省煤器的作用是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉给水，降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉热效率），经省煤器加热的水进入上锅筒，上锅筒组成水循环系统，存有一定水量，具有一定储热能力，如果是汽炉还是汽水分离场所，锅炉上锅筒一部分汽水混合物，炉水通过对流管束，下锅筒构成水循环。即高温区的对流管束中的汽水混合物由下锅筒向上吸热流动进入上锅筒。而低温区的对流管束中的炉水是由上锅筒向下流动进入下锅筒，而上锅筒的另一部分炉水通过水冷壁管、捕渣管受到高温烟气强烈辐射，将炉水汽化，产生蒸汽，在上锅筒内，汽水混合物经汽水分离装置进入汽空间，并进入过热器内将饱和蒸汽继续加热成需要的过热蒸汽。
锅炉燃烧系统指的是锅炉风、煤、烟系统。系统运行过程是将锅炉所需要的煤送入煤斗，然后落入炉排，炉排由减速箱（或变频调速电机）带动齿轮以一定的速度向后移动，炉排上的煤进入炉膛后，受到炉膛高温烟气辐射，又得到炉排下面风仓送来的空气（该空气由鼓风机送入空气预热器，被加热的送入炉排下的风仓内），混合进行燃料放热，煤最后燃烬成炉渣，进入灰渣斗排出炉外，在炉排上燃烧的煤产生高温烟气，在引风机的抽吸作用下，以一定的流速，依次流经炉膛、对流烟道，烟气不断将热量传递给炉膛、对流受热面、省煤器、空气预热器，烟气自身温度逐渐下
降，最后经除尘器、引风机和烟囱排入大气。
以上是往复炉排机给煤方式型锅炉，应用比较多的还有硫化床锅炉，适合比较大容量锅炉，1.25Mpa\2.5Mpa比较多。循环硫化床燃烧最大特点是燃料通过物料燃烧，使燃料通过物料循环系统循环反复燃烧，使燃料在炉内停留时间大大增加。沸腾层相当于“蓄热地”，同时还增加了物料循环系统，可以多次进入密级区反复燃烧，直至燃尽。炉内一般控制在850-950℃，可采用洁净燃烧技术，即向炉内加入石灰石粉进行炉内脱硫，脱硫率可达90%以上，这个温度区可降低XN X的排放浓度，
以15t/h供暖热水锅炉及蒸汽锅炉热控系统及辅机控制系统为例如何进行选型及配置.
热控系统典设里我已经做了标准系统图，根据系统图先确定测点：
1、模拟量输入点：供水温度（95℃）、回水温度（70℃）、排烟温度、
炉膛出口烟温、省煤器前烟温、省煤器后烟温、炉排给煤机频率、鼓风机频率、引风机频率；炉膛负压、鼓风压力、供水压力、回水压力、（对于两台或几台并列运行的锅炉还需要测总供水温度、总回水温度、总供水压力，总回水压力）、省煤器前后烟压、循环泵出口压力、循环泵入口压力；烟气含氧量、用户分支回水温度、室外温度、总循环水流量、补水流量、鼓风机电流、引风机电流、炉排机电流、循环水泵电流、除渣机电流、补水泵电流等。蒸汽锅炉与水炉不同测点主要是：蒸汽锅炉有汽包液位测量、循环泵变成给水泵。
总循环水流量变成蒸汽流量及给水流量。
2、模拟量输出点：鼓风机、引风机、炉排机、循环泵调节。
汽炉模拟量输出点多一个给水电动阀调节。
3、开关量输入点：鼓风机运行状态、引风机运行状态、炉排机运行状
态、循环泵运行状态、补水泵运行状态、上煤机运行状态、除渣及
运行状态、各阀门状态。鼓风机故障信号、引风机故障信号、炉排
机故障状态、循环泵故障状态、补水泵故障状态、上煤机除渣机故
障状态。
4、开关量输出点：以上各辅机启动、停止控制。阀门开、关控制，报
警输出。
五、确定测点后先进行一次仪表即热工检测仪表（传感器）选型，
1、热工检测仪表（传感器）选型的一般原则
1）从国内仪表生产供应实际出发，在符合生产要求前提下，贯彻择优
选用的原则，注意地区配套的要求，尽量采用本协作区产品，采用货
源不落实品种。
2）便于维护检修，选用传感器品种和规格应力求减少，以提高备品通用性和互换性。
3）选用仪表（传感器）应符合被测参数的要求，特别是接触式的测量
检测元件，如热电偶、热电阻等，除其测量范围应符合被测参数值外，
还应注意其保护套管能承受所测介质在额定工况下的压力和温度。
4）仪表的精确度等级应根据生产工艺对参数偏差值的要求确定。
5）根据环境条件，选用下列适合于环境要求的仪表。
有爆炸危险的场所应选用防爆型。
是热带地区应选用防湿防霉型仪表
具有腐蚀性介质或腐蚀性气体场所，应选用防腐仪表。
温度检测仪表选型原则
(一)温度仪表类型选择
1）常用测温元件，一般有液体温度计、双金属温度计、热电偶、热电阻。
双金属温度计----轴向型、径向型、135度。（WSS-411 4表示表盘直径100mm,1表示可动外螺纹接头，1表示直型亦称径向型。
热电阻-------------铂热电阻、铜热电阻。
测量水温常用WZP-230 P表示PT100电阻 2表示固定螺纹式（PN=10MPA）,3表示防水式，0表示保护套直径φ16，一般保护套管材质：用1Cr18Ni9Ti(不锈钢) 测温范围：-200～500℃。
测量室外温度：WZC-120 C表示CU电阻，测温范围：-50～100℃，这个参数主要是用来根据室外温度进行供热锅炉组织运行设计。
测量烟温常用WZP-120(插入式)或WZP-320（3表示活动法兰式，常压），2表示防溅式。
热电偶---------铂铑-铂（WRP）测温范围: 0～1600℃、分度号：S,大型锅炉炉膛测温选用这种型号。镍铬-镍硅（WRN）测温范围:0～1300℃、分度号：K,小型锅炉炉膛测温选用这种型号，镍铬-铜镍(WRE) 测温范围:0-800℃、分度号：E，测量蒸汽温度。
工业用锅炉炉膛温度选用热电偶，WRN-120或WRN-320
测温范围：0～1300℃
插入深度选择
（1）一般在被测介质中心，应使得被测介质温度的误差最小。如供水管道直径300mm,选择热电阻长度l=150mm.
（2）感温元件插入管道中时，要考虑它的机械强度，故其最长插入深度300m
热电偶的冷端补偿和补偿导线
利用热电偶测量温度，必须使冷端温度固定，才便于读出测量端的温度，使冷端温度固定的办法有两种：
采用热电偶冷端温度补偿器
采用热电偶冷端温度恒温器
二次仪表进行修正，使指示的温度是正常温度。
炉膛温度热电偶长度：l=800mm 炉型再大点选择l=1000mm，1200mm等不同长度。
（二）、压力检测仪表选型原则
仪表类别的选择
压力表的类型，应根据被测介质的参数和性质来选择，可参照以下原则选用：
1）对无腐蚀性介质如蒸汽、水压力测量，应选用普通弹簧管压力表。对有腐蚀性介质（如除盐水）或粘性介质的压力（真空）测量，应选用膜片压力表。
2）对需要发出压力（真空）高低信号值的参数，可选用带电接点的压力表或压力继电器有爆炸危险场所选用防爆型。
测量烟风道中烟、风的微压时，可选用膜盒式微压计及微压低压变送
器。
3)弹簧管压力表的选择
品种选择：弹簧管压力表分为弹簧管压力表（Y型），弹簧管压力真空表（YZ型）、弹簧管真空型（Z型）等三种。
表壳直径的选择：压力测量仪表的表壳直径分为φ100mm，φ150mm, φ200mm, φ250mm,
选用时应根据被测参数重要程度选定表壳直径：
一般情况选用φ150mm仪表
次要参数或就地安装的仪表，选用φ100mm仪表。
个别重要参数，突出其主要地位，提高仪表精度，可选用φ200mm, φ250mm的仪表,如就地控制的锅炉饱和蒸汽和过热蒸汽压力表。
仪表结构选择：压力测量仪表结构以取压接口分轴向接口与径向接口两种，仪表壳安装方式分有前边TQ,后边T,和不带边。就地安装应选用径向接口的，盘上安装仪表选用轴向接口，带前边的仪表。
4)仪表刻度的选择：遵循以下原则
测量稳定压力时，其额定压力的指示值应为最大刻度的1/2～2/3
测量波动压力时其额定压力的指示值不大于最大刻度的1/2
精确度等级:根据要求分别为0.1、0.2、0.5、1.5、2.0、2.5
一般根据运行所允许的偏差值来确定。
5)压力变送器的选择
当被测介质是汽、水、油且需要安装在控制盘上或DCS上显示时，应选用压力变送器，被测介质通过变送器转换成电量传到显示仪表或
DCS,在选择变送器时考虑到以下三点：
但需要与调节系统配用或需用叫高精度仪表时，选用1151、CECC、3151、3051系列变送器。
一般情况下节约成本可选则扩散硅式
当需要就地指示时，可选用带就地表头变送器。
选型例举：供水管道压力为：0.6MPa。选择变送器：1151GP7E22M1 0～1Mpa
GP代表压力，7代表范围，E代表输出形式：4-20mA,22代表法兰接头排气阀隔离膜片都是316不锈钢，M1代表0-100%线性指示。
测量风的压力选用差压变送器，鼓风压力为：2.5KPa,选择变送器：1151DP3E22M10 0～4KPa。
DP代表压力，3是范围，E是输出形式：4-20mA,22代表法兰接头排气阀隔离膜片都是316不锈钢，M1是0-100%线性指示。
炉膛负压选用微差压变送器，炉膛负压为-20Pa,选择变送器：
1151DR2F22M10 -120Pa～120Pa.
（三）流量、液位检测仪表选择
1、流量仪表类型的选择
1）差压测量仪表：差压测量仪表与节流装置配合，可测量管道中各种流体流量，同时也是测量容器中液位（汽包水位、水箱水位）的常用检测仪表。
在低压管道中测量流量或在低压容器上测量液位而精度要求不高仅需就地指示应选用CWD型双波纹管差压计。
当需要远方显示（指示、记录和积算）或与自动调节系统合并使用时，应选用差压式流量变送器。
2）节流装置的取压有角接取压和法兰取压两种方法
电厂采用角接取压，角接取压又分为单独钻孔取压和环室取压。
测量精度高采用喷嘴（汽）
无特殊要求可用孔板（水）
选型举例：供水流量测量一次仪表需要选用：孔板+差压变送器。差压变送器：1151DP3E22M10 差压值随孔板定，孔板取样元件，（压力0.6Mpa,温度100℃，最大流量19T/H，常用流量15T/H,最小流量10T/H.）根据这些参数孔板厂家给计算差压值，再把差压值给差压变送器厂家，进行生产制造。
蒸汽流量测量一次仪表选用：差压变送器+喷嘴，差压变送器及喷嘴选型同上。
2、液位测量一次仪表选型
1）电接点水位计：电接点水位计是利用汽、水导电性能差别很大特点而设计，通过水和导电的接点接触而实现阶跃式水位指示，直接反映汽包内水位变化，因而受汽压变化影响最小。UQK-17Q,汽包液位测量。
电厂部分除氧器液位都可用这种液位计。
2)液位信号控制器：对生产中只需发出容器内液位高低值信号的可选用液位信号控制器，直接安装在本体上。如昌辉UHGG-31A-G,，这种控制器用来控制泵的启停（例如测量水箱水位低于某一值，启动水泵蓄水，或用于高低水位报警）。
3)差压变送器+平衡容器，汽包液位测量选型：1151DP3E22M10 正负300KPa。配合双室平衡容器（法兰中心距640mm）
3、刻度选型
1）作液位测量时，其最大差压值应大于最大液位值。
2）作流量测量时，其最大流量应接近于流量表最大刻度值。额定流量值应在最大刻度的80%-90%范围内，最小流量应不小于最大刻度二
分之一。
（四）、分析仪表
1）烟气成分分析仪表：氧化镐分析仪选型：JZY-Ⅱ 0.1-21% 输出4-20Ma.
标准5%左右，超过燃烧状况不好。仪表厂家：哈尔滨龙成智能仪表公司。2）汽水品质
分析仪表两方面考虑：测量汽水的含盐量
测量给水中的含氧量
电厂中常用的汽水分析仪表：（1）工业电导仪（DDF-2043 0-104us/cm）
（2）电导盐量计(DWG-8025A 0.1-1000ug/l)
（3）水中氧分析器(SJG-9435A 0-200ug/l )
测量范围：仪器为双量程，手动切换。
第一档 0-15毫克/升用于高压除氧器
第二档 0-60毫克/升用于大气式除氧器
以上是一次仪表选型即传感器选型，这些信号需要在控制室监测、控制，监测部分根据用户的需求可以用常规仪表即二次仪表进行监测，也可以用微机进行监测。
二次仪表选型：根据一次仪表分度号选型二次仪表，以昌辉仪表厂家为例如何进行二次仪表选型。
例如：供水温度数显仪 SWP-C801-8-2-08(横式、带485通讯口、4-20mA
输出、PT100电阻输入) 炉膛温度数显仪 SWP-C803-82-03-HL(热电偶输入，带报警)
蒸汽压力数显仪 SWP-C803-82-12-HL-P（压力变送器输入）
汽包液位光柱显示仪 SWP-T803-82-12-HL-P（差压变送器输入）以上数显仪表也可选择万能输入（即可以与任何传感器相匹配），通过仪表调试设定内部参数与一次仪表相匹配，价格相对单输入仪表稍高。供水流量积算仪 SWP-RLK-801-A-HL-P（差压变送器输入）不带补偿蒸汽流量积算仪 SWP-RLK-802-82-AAE-HL-P (差压变送器+压力、温度补偿)
流量、热能积算仪：主要是用来热水锅炉供热量积算，用户热费计算。
SWP-LCD-NL(差压变送器+供水温度+回水温
度+供水压力)
仪表选型后就可以做明细开孔，根据测点确定一次仪表、二次仪表选型数量，
根据二次仪表数量及辅机需要在控制台控制的数量（主要指辅机启停控制、电流监测、故障监测）确定选用的控制台类型尺寸、及开孔尺寸。典设里我选用的是KTX-221
六、PLC及上位机选型
以上是常规仪表检测选型，如果选用微机监测，采集信号用PLC的控
制方式如何选型
1、首先确定I/O测点数量：AI PT100 11点*2
K 1点*2
4～20mA 19点*2
AO 4点*2
DI 22点*2
DO 28点*2
总计测点：85点，一般工业及供暖锅炉都上2台或2台以上锅炉，以做备用。
2台总计测点：170点，加冗余20%。大概200点左右。
200点属于中小型系统，无论选择哪家PLC,选择应用在中小系统中的PLC。
2、以欧姆龙PLC 为例如何进行PLC选型：
先选择CPU 根据测点：CPU选择CS1G-CPU45H
1280位，最多7个扩展机架
程序容量60K步
数据存储容量128K
模块选择：AI PT100电阻输入C200H-TC003 6块
K分度热电偶输入C200H-TS101 1块
4～20mA输入C200H-AD003 6块
AO C200H-AD004 3块
DI C200H-ID212 3块
DO C200H-OC225 4块
底板选择：模块量：23块
电源模块不占底板位置
CPU不占底板位置
CPU底板：C200HW-BC081-V1 1块
扩展底板：C200HW-BI081-V1 2块
电源模块选择：C200HW-PA204S 3块
占空单元：C200H-SP001 1块
连接电缆选择：底板之间比较近
选择CS1W-CN713(0.7米) 2条外部设备连接电缆（连接计算机RS232C端口）：XW27-500S-V 1条3、上位机选择：
一般工业用锅炉1台炉设一个操作员站，根据用户要求或节约成本考虑也可以2
台炉公用一个操作员站，操作员站兼工程师站。也可
以单设工程师站。
单设工程师站再加一套上位机系统。
软件：操作系统软件：WINDOWS2000
开发软件：组态王512点
运行软件: 组态王512点
咱单位提倡用咱单位软件：AB购买的，RE8000
4、工业用供水锅炉及蒸汽锅炉采用微机控制方式时及自控要点：
1）供水锅炉自控要点：（1）利用锅炉出口烟温作为调节燃烧的基本参数调节风、煤比，使锅炉在燃烧过程中，控制炉膛始终为微负压，利用锅炉辅助手段来实现锅炉燃烧调节。即根据烟气含氧量调节鼓风，根据炉室外平均温度，预期定温调节炉排转速控制炉膛出口温度（2）在采暖负荷确定情况下，根据室外温度定出全天供热量、耗煤量的函数，对供暖系统进行（锅炉组织运行设计）。
由计算机指出全天供热量、耗煤量、锅炉运行热效率（供热量/给热量*100%等于煤比重*体积*发热值）、锅炉负荷率（锅炉供热量/锅炉额定供热量）等数据。
计算机每天打印“锅炉运行日报表”。利用计算机自学习功能自动寻出最佳工况，实现锅炉最大限度节煤并适应工况变化，使锅炉正常燃烧。
2）蒸汽锅炉自控要点：汽包液位调节：即根据汽包液位、蒸汽流量、给水流量进行给水PID调节。
给水泵如果采用变频控制，也可以跟据汽包液位在变频上做PID调节。
七、辅机控制系统选型
水炉辅机包括：引风机（75KW）1*2
鼓风机（30KW）1*2
炉排机（1.5KW）1*2
循环泵（75KW）1*2
上煤机(7.5KW) 1*2
除渣机（5.5KW）1*2
补水泵（7.5KW）1*2
控制方式选择：鼓、引风机、循环泵选择变频控制方式。补水泵一般选则一拖二变频控制方式
炉排机根据锅炉厂配炉排机选择控制方式：如果是普通电机可以
选用变频控制方式。如果是滑差电机，选择炉排控制器进行控制。
上煤机除渣机选择直接起动方式。
根据客户要求如果为了节约成本鼓引风机循环泵也可采用软启动器、或自偶减压启动器启动控制方式，这种控制方式鼓引风机风道就要配电动执
行器，带动鼓引风风门调节风量。
汽炉辅机包括：燃烧系统电机同水炉，只是汽炉锅炉给水是给水泵（30KW），取代水炉循环泵。不需要补水泵。控制方式选择同水炉。
典设里变频控制原理已做典设图纸。按照典设：先选型变频器，鼓引风机循环泵补水泵选择变频时按风机泵类负载选型，选择对应电机功率的变频器即可。炉排电机属于重载，选择大一功率普通变频器或选择对应功率重载变频器。一般钢铁厂、铝厂、污水厂所用变频器都按重载选型。
变频器主回路断路器选型：一般按电机额定电流的1.2-1.3倍即可。因为变频控制启动电流比较小，断路器能躲过峰值电流不用选择太大。
直接启动电机回路主回路断路器选型：一般按电机额定电流的1.5倍选型。
大于90KW 变频器进线回路需加电抗器，电抗器可抑制高次谐波在变频器和电源之间的影响，提高输入侧的功率因数。
当变频器到电机的连线超过80米，应采用交流输出电抗器，避免电机绝缘损坏，漏电电流过大和变频器频繁保护。ABB变频器100米以上远加输出电抗器即可。
以上是以15/H工业锅炉热控系统及辅机控制系统选型及配置。4～80T/H锅炉控制基本同上述配置，只是测点稍有改动，辅机容量不同。大家在工业锅炉热控方面工程中有什么疑问地方随时愿意为大家解答。
电厂部分：电厂热控主系统运行过程:锅炉燃烧产生蒸汽、蒸汽带动汽轮机高速旋转、旋转的汽轮机带动发电机发电。热控系统主要任务是对这些系统热控参数进行监测控制，保证机组正常运行。
电厂热控系统一般由DCS系统（或常规仪表监测控制系统）、现场控制仪表即一次仪表、后备盘、电源盘、电动门控制箱、汽机压力盘组成。
目前我公司做的DCS系统，主要同上海华文自动化有限公司合作，用上海华文的HPCS 系统。本公司作为上海华文自动化系统工程有限授权的集销售管理、系统集成与技术服务为一体的系统集成商。
典设里以1×45t/h煤气锅炉、1×6MW凝气式汽轮发电机组热控系统为例加以说明，电厂热控系统I/O测点由设计院给出，根据典设里测点确定I/O测点表。
I/O配置一览：
2、主要软件清单
3、10%随机备品备件