浅谈NTFB1000—W,燃气热水锅炉控制系统

摘要：乌鲁木齐2012年实施的“煤改气”工程以来，我单位按照市政府统一安排，对现有燃煤锅炉进行天然气改造。现就对我单位使用的主要燃气热水锅炉控制系统做一介绍。

关键字：燃烧器管理系统和；燃烧控制系统；实时控制系统；CCS显示与操作

一、概述

NTFB—1000 控制系统是一个在线过程控制系统，它适用于 4t/h—100t/h热水或蒸汽锅炉及其它工业过程的控制与检测。具有自动快速地进行数据采集、逻辑判断、精确计算等处理功能，实现锅炉运行等生产过程中所需的各种控制和运算处理，并可随时根据生产要求来修改调节参数以达到锅炉系统低排放、高效率、安全稳定等最佳的控制效果。

NTFB—1000 控制系统以 PLC 为主控制器，构成直接控制工业锅炉的闭环系统，对现场数据进行采集、处理，通过PID运算，对热水锅炉，输出模拟量信号到引风、送风、燃料等调节阀或变频等执行机构，进行炉膛负压、出口水温燃烧控制等。系统配有PLC触摸式LCD人机界面，汇集和显示有关的运行信息，操作人员通过查询、切换、输入等操作，可对锅炉的运行工况进行监视、参数设置和控制；系统还可通过通讯方式，将数据传输到上位机，进行数据存储、管理和打印。

二、系统工作原理和硬件结构

（一）、工作原理

NTFB—1000 控制系统主要由BMS燃烧器管理系统和CCS燃烧控制系统组成。

BMS 燃烧器管理系统采用 Allen-Bradley Micrologix1400 可编程控制器。系统具有程控、火焰扫描、显示功能，主要执行吹扫、点火、燃烧自动输出、火焰检测和安全控制等过程。控制系统这部分主要接受开关量与模拟量传感器，并适时发出开关量与模拟量信号命令。

CCS 燃烧控制系统采用Allen-Bradley CompactLogix1769-L35E 可编程控制器。现场0-20mA DC或4-20mA DC 或0-5V DC 的模拟量信号，输入PLC，经A/D转换后以实际工程量屏幕显示出口水温等影响工业锅炉运行安全性、经济性的主要参数以及送风和燃气等执行机构的反馈信号，这些信号用来控制、监控、经济量累积核算等。

对工业锅炉主要参数进行控制是 NTFB-1000 控制系统的主要功能之一。以燃气热水锅炉为例，调节系统通过对被控量 PID运算，燃烧调节系统输出调节信号控制送风、燃料等执行机构，从而改变进入锅炉燃料量、送风量；以达到控制锅炉出口水温等主要参数的目的。对其它炉型，通过相应的调节信号输出，控制相应的调节设备。

PLC 触摸式 LCD 人机界面锅炉全貌图显示锅炉的重要参数以及锅炉控制状况。

（二）、硬件结构及配置

l 、 BMS 结构

BMS 硬件主要由 ROCKWELL 公司的 Allen-Bradley处理器模件（Micrologix1400）组成。

（ l ） Micrologix1400

PLC为可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，由于它拥有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便等众多优点，特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性，使它的应用越来越广泛。

其主要负责数字量的数据处理和运行（控制），数据高速公路通讯管理和过程输入/输出扫描。具有很高的总体工作效率和可靠性。 PLC使用 I/O 处理系统采集的过程信息来完成模拟控制和数字控制。

（ 2 ） AIC+高级接口转换模块（1761-NET-AIC ）

AIC+是一个带隔离的 RS-232到 RS-485电信号转换器，支持串行通讯，半双工，多点通讯协议，例如：

● DH-485 协议

● DF1 半双工主/从协议

● Modbus RTU 协议

（ 3 ）人机接口模件

采用工业级彩色触屏式平板电脑作为现场监控的人机界面。

人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。它能够明确的指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动，并且可以减少操作上的失误，能很轻松的操作整个机器设备。它还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少 PLC控制器所需的I/O 点数，降低生产的成本。同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。

其主要完成面向过程的全部监视、控制和记录功能。包括燃烧器及其辅机和一次仪表等运行参数及运行状态的监控及联锁保护等功能。

2 、 CCS 硬件配置

CCS 硬件主要由 ROCKWELL 公司的 Allen-Bradley 处理器模件 （CompactLogix1769-L35E）组成。

（ l ） CompactLogix1769-L35E

主要负责数字量的数据处理和运行（控制），数据高速公路通讯管理和过程输入/输出扫描。具有很高的总体工作效率和可靠性。 PLC使用I/O处理系统采集的过程信息来完成模拟控制和数字控制。

（ 2 ） AIC+高级接口转换模块

AIC+是一个带隔离的 RS-232 到 RS-485 电信号转换器，支持串行通讯，半双工，多点通讯协议，例如：

● DH-485 协议

● DF1 半双工主/从协议

● Modbus RTU 协议

（ 3 ）人机接口模件

采用工业级彩色触屏式平板电脑作为现场监控的人机界面。

主要完成面向过程的全部监视、控制和记录功能。包括燃烧器及其辅机和一次仪表等运行参数及运行状态的监控及联锁保护等功能。

3 、 Rockwell RSLogix5000 编程组态软件

本系统的软件为 RockWell公司的 RSLogix5000 版软件包、FactoryTalk View 组态软件。分别支持 PLC和触屏式平板电脑的数据采集、处理及显示等功能。

4 、Allen-Bradley PanelView Plus 1000触摸屏

系统按一台燃烧器一套控制台设计，每个控制台一个触摸屏操作站。其基本功能如下：

（1）监视系统内每一个模拟量和数字量；（2）显示并确认报警，方式采用声光报警，使操作员可以及时判断故障类型；（3）建立趋势画面和获得趋势信息；（4）自动和手动控制方式选择；（5）调整过程设定值和偏置；（6）数据存储及事故追忆；

三、主要功能与控制原理

（一）、BMS燃烧器管理系统

1 、主要功能

（1） 具有炉膛自动吹扫程序，并具有炉膛火焰自动检测功能；（2） 燃烧自动点火顺序控制，并具有点火失败保护功能；（3） 具有燃烧的安全运行联锁保护程序；（4） 具有燃烧的熄火保护程序；（5） 燃烧器故障报警，能自动停机，需手动复位；（6） 燃气压力超高、超低报警，并能自动停机；（7） 具有模拟运行功能 。

2 、燃烧自动点火顺序控制流程

（ l ） 主燃气阀检漏：吹扫前先要进行对主燃气阀的检漏，本系统使用的是 SIEMENS检漏装置 LDU 。只有等检漏通过方可进行前吹扫。

（ 2） 前吹扫：在燃烧器进行点火前，首先必须进行炉膛吹扫。炉膛吹扫时开启鼓风机，进行吹扫。吹扫时须满足以下条件才能进行点火程序：通过测量和计算通风风量，使得通风风量≥3倍炉膛容积。

（ 3） 系统吹扫完毕后，燃烧器进入点火程序，点火子程序为： 电子打火 → 点辅火 → 点主火 → 火焰控制。

（ 4） 当系统点火成功后，燃烧器进入火焰调节。系统引入出水温度作为系统负荷调节的前馈信号，使得燃烧器能更快更好地响应负荷变化。

（ 5） 联锁程序：系统在运行过程中，由于出水温度高、出水压力高与出水压力低、燃气压力过低等联锁保护程序发生作用时，点火程序控制器自动切断燃气供应阀，燃烧器停止燃烧，触摸屏显示故障内容并伴有声光报警。

（ 6 ） 停炉程序：当系统停炉时，关闭切断燃气供给，进行后吹扫，最后进行燃烧器复位。

（二）、实时控制系统功能

出口水温调节系统：出口水温调节回路包括燃烧量调节及送风量调节回路。当锅炉出口水温变化时，调节系统改变燃烧量和送风量，从而将锅炉出口水温控制在额定值。

（三）、CCS 显示与操作

CCS 有以下画面进行显示画面：

（1）[ CCS] 锅炉全貌显示图（2）吹扫启停回路（3）报警记录（4）报警历史记录（5）燃烧自动回路图（6）趋势图（7）曲线设置（8）量程设置（9）参数设置

主要实现以下功能：

（1）锅炉运行检测（2） PID 控制参数设置（3）测点位置表与量程设置（4）报警实时状态与报警参数修改

（四）、报警与自动联锁

采用屏幕显示和喇叭方式，系统发出异常警告，若锅炉至危险状态系统自动停炉。

参考文献：诺特飞博燃烧器用户手册2012

乌鲁木齐市沙依巴克区阿勒泰路中心血站QQ公寓301 马秀兰收 15299051577

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