ZDKI—3200型电锅炉调试与控制

摘要：文章主要介绍了瑞典ZANDER&INGESTROM AB公司ZDKI-3200型电锅炉的特点和组成系统，并对锅炉的控制系统的功能进行了阐述，详细地论述了锅炉控制系统的调试和控制过程，并分系统讲述了系统控制逻辑条件和步骤，对快速掌握ZDKI-3200型电锅炉的调试与控制具有指导作用。

关键词：ZDKI-3200型电锅炉；控制系统；自动控制；开关功能

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）27-0052-04

1 概述

目前，大气污染日益严重，为了减少对大气污染的排放，清洁高效无污染排放的能源转化装置，正在越来越广泛地应用于工业生产中，电锅炉作为一种高效无污染生产蒸汽的锅炉，正在被应用于生产中，ZDKI-3200型电锅炉具有高效节能环保、启动快速、运行控制简单和维护保养方便的优点，用在核电站启动锅炉设计上，作为电站运行中断、启动和停止期间或主蒸汽系统不可用时，向电站辅助蒸汽系统供应蒸汽。特别适用于紧急状况下快速满负荷生产蒸汽。该锅炉的热效率高达99.7%以上，从热备用状态到全功率的时间不大于10分钟，从冷备用到全功率的时间不大于2小时。该锅炉用于电站辅助蒸汽生产系统一般按两台锅炉设计。

ZDKI-3200型电锅炉是由瑞典ZANDER&INGESTROM AB公司生产的带加热器，一级汽水分离器的高压电极蒸汽锅炉。按系统该锅炉主要由给水系统、汽化系统、排污系统、化学加药系统、取样系统、压缩空气和仪表系统组成，系统构成的主要设备有除氧器、给水箱、给水泵、锅炉本体、循环泵、补水泵、排污罐和加药装置。

该锅炉的主要特点是，能够快速启动和产生满足要求的蒸汽，本系统通常会处于备用状态，在锅炉本体和除氧器内安装了380V低压电加热器，在热备用状态维持正常的操作压力和温度。

2 辅助电锅炉的控制系统

2.1 控制系统的组成和功能

辅助电锅炉系统是由PLC系统控制，型号：西门子S7-400。操作员界面（HMI）是触摸屏：西门子MP77，15"。

2.1.1 触摸屏显示器具有以下功能：

（1）显示锅炉设备总图，具有实时过程值和操作条件指示；（2）具有操作模式和选项图；（3）具有控制器和控制器参数图，可以在图中设置参数、设定值和报警限制值；（4）显示压力、蒸汽流量和电功率的趋势曲线图；（5）报警处理；（6）运行历史数据值。

2.1.2 控制系统具备以下功能：

（1）控制系统的现场总线不仅提供外部通信到主控室，还为系统外部启停和监控提供关键系统数据。（2）常用开关装在控制柜里，用于启/停/远程等操作。紧急停炉开关装在控制柜面板上。（3）设备既可通过就地模式，在控制柜进行启停，又可通过远程模式，在主控制室里操

场作。

如果某些功能运行准备就绪，如补水、冷却水和电力已可用，且所有手动阀门已处于正确位置，则系统可设置自动启动。启动/停止程序所遵循的一系列顺序，可以在操作员面板上看到。

2.2 系统的自动控制和运行

假定所有控制器和开关在正确位置，并适合自动运行（正常或备用运行）。

锅炉启动顺序：锅炉选择器选为“自动”或者“1”→循环泵开始运行→起动液位达到标准→循环时间在屏幕上倒计时（锅炉在热备用状态，且循环泵在设定的时间内已循环，那么这一步就完成了）→断路器接通→锅炉升压过程完成→关暖管阀→换算压力达到压力设定值→产生

蒸汽。

锅炉停止顺序：停止锅炉设备既可就地操作又可远程操作→停止液位达到停炉条件→断开断路器→循环泵停

止→锅炉停止。

2.3 锅炉的压力、输出功率和液位的控制

锅炉的输出功率是由内简液位控制器控制的，液位控制器的设定值由压力控制器和功率控制器控制。

2.3.1 压力控制器。压力控制器用于维持锅炉的压力设定值，锅炉启动初期，按斜线函数升压曲线升压，运行时，设定值等于过程值，然后设定值再以设定的速度增加，当斜线升压设定值达到要求的设定值时停止。

锅炉温度上升速度为3℃/min，缓慢升温可防止热应力过高，特别是防止陶瓷绝缘件发生断裂；在调整压力时，控制压力调整值与压力真实值之间不超过1bar而进行分级调整，此控制回路与功率控制联动。

为了避免斜线设定值偏离过程值过大，斜线会停下来并等待过程值值增长，直到偏差等于设定值。

2.3.2 功率控制器。只要负荷低于功率控制器的设定值，功率由压力控制器控制，压力控制器用于维持锅炉压力设定值。为了避免功率超过功率限制器的设定值，液位控制器的设定值就会暂停或降低。

锅炉消耗的功率由电压和电流信号计算得出。

2.3.3 液位控制器。液位控制器的控制决定于功率的电极水位，关闭内筒底部阀门，并同时打开循环管道上的阀门，此时液面上升，反向操作可降低液位。

启动：接通10kV断路器之前，锅炉处于备用状态或者锅炉处于停止状态，液位制器调整液位，到其内部设定值，即是启动液位，控制器的输出限制在最小值和最大值之间，以此来调整电极浸入水中深度。

2.4 锅炉的水量控制

锅炉水量控制器控制锅炉的水量，并调节给水控制阀。水量由锅炉内外筒的液位计算出来。正常运行期间，水量控制器启动。水量的测量由内筒液位变送器和外筒液位变送器得来。

2.5 锅炉最小压力和减压

锅炉蒸汽出口管上有一个控制阀，具有两个作用，维持锅炉压力，降低蒸汽管道上的压力。

这个阀门由两个控制器调节：最小压力控制器和减压控制器。

信号选择器选择两个控制器输出信号中最低的那一个，并把选择出来的信号发送给控制阀的定位器。

2.5.1 最小压力控制器。最低压力控制器的设定值设定成刚好低于锅炉压力控制器的设定值，这样当锅炉压力低时，如启动时，阀门将会关闭。而且，当发生快速负荷变动时（可导致锅炉压力降低），阀门将按比例关闭，这样就能维持锅炉压力了。这一点非常重要，否则如果压力降低，温度就会降低，导致炉水电导率会降低，这将使功率下降。最小压力控制器只有一个极限函数。

2.5.2 减压控制器。如果锅炉压力在设定值，则阀门由减压控制器调节，以维持蒸汽的设定压力。

3 循环泵

锅炉外筒内的水通过循环泵泵入锅炉内筒，在控制器内有一限制，用于关小调节阀，以维持泵的最低流量。每台锅炉配有两个循环泵，一备一用。在运行启动程序期间内，为了充分混合加药，在加药泵重新启动前，循环泵须先运行设定的一段时间。在“备用运行”期间，设定运行时间以混合炉内和管道内循环水。

启动锅炉时，水量要超过启动循环泵的最低水量设定值，如果水泵意外停止会报警，这时，另一备用泵会自动启动。如果两个水泵都发出警告，将会启动报警系统，并停炉。因为要求一个水泵在为锅炉运行工作时，两个水泵会都停止工作一会儿，且换水泵时，警报会延时。

手动或自动操纵水泵的条件：锅炉开关调到位置“1”；锅炉外筒内低水位警报失效；开关故障警告失效。

水泵自动模式下运行的额外条件：所选水泵（运行的水泵）为优先。

水泵自动模式下启动的额外条件：锅炉启动顺序允许水泵启动；水量超过低水量设定值。

自动模式下水泵停止的额外条件：停炉顺序允许水泵停止。

4 给水泵

两台锅炉各配有一个给水泵，两炉共享一个备用泵，如果一个水泵停止或不能不正常工作，则备用泵将自动启动。每一泵都有一个最小流量阀，用于保证水泵的最小

流量。

设备正常运行期间，给水泵将连续运行，备用期间，给水泵为锅炉加水至两个水量设定之间的位置。

备用期间或锅炉压力低于设定值，给水控制阀将在水泵打开前关闭，同时，将阀门开度降低到设定值，以避免高流量对水泵造成的汽蚀风险。如果所选取给水泵异常，将产生警告，且备用泵会自动启动。

自动或手动模式下给水泵运行条件：锅炉开关置位置1；除氧器内低水位报警失效；锅炉内高水位报警失效；除氧器内温度低于140℃；电流接触器故障报警失效；给水调节阀处于关闭状态（备用时给水泵的启动条件如锅炉压力低于设定值）。

自动模式下给水泵运行的额外条件：锅炉水量在启停设定值之间的位置（仅处备用状态）。

5 电导率控制

锅炉电导率用电导率变送器测量，此变送器安装在锅炉循环管道上。锅炉电导率有电导率变送器维持，电导率变送器还用来控制排污阀，废水间歇性地从锅炉内筒排到排污罐中（开/关控制）。如果电导率大于等于设定开启极限时，阀门开启（间隔）；电导率小于等于设定停止点时，阀门关闭。

启动时，直接给锅炉添加磷酸钠，使锅炉电导率迅速升高，达到需要的功率。

为保证电导率测量的准确性，两台循环泵不同时工作。电导率过高会有警报和警告。如果无循环泵运行则警报和警告不会被启动，因为用静水测量所得电导率不可靠。如果出现除氧器高温警告，阀门会关闭并完全密闭。

阀门手动或自动开启的条件：锅炉开关在位置1；除氧器内高温警告失效。

阀门自动开启的额外条件：一个循环泵运行；电导率在启/停设定点之间。

6 锅炉排污

为除去锅炉沉淀固体，其底部的排污阀需要手动开启，并在每隔12小时、每次约10秒内将锅炉底部的污水排到排污罐内。

备用状态期间，无需底部排污，所以阀门关闭。

7 锅炉排气

锅炉的排气（通风）：蒸汽出口上有一阀门，当锅炉压力小于等于设定启动极限时阀门打开，当锅炉压力大于等于设定关闭点时阀门关闭。

设备热备用期间阀门关闭，因为加热组件的电源不够维持压力。

阀门手动或自动开启的条件：锅炉开关处于位置1。

阀门自动开启的额外条件：锅炉不在备用运行状态；压力低于开启设定点，锅炉启动；压力低于防真空开启设定点，锅炉关闭。

阀门手动或自动关闭的条件：锅炉不运转；锅炉热备用；压力高于关闭设定点，锅炉启动；压力高于防真空关闭设定点，锅炉关闭。

8 蒸汽管道暖管阀

锅炉和辅助蒸汽系统端点间的蒸汽管道的加温由一个与蒸汽控制阀并行的旁通电动阀控制。此阀门在锅炉运行和冷启动期间会关闭。

阀门自动或手动开启的条件：锅炉开关处于位置1；阀门故障警告失效。

阀门自动开启的额外条件：锅炉处于热备用运行状态；锅炉启动。

阀门手动或自动关闭的条件：锅炉不运行；阀门故障警告失效。

阀门自动关闭的额外条件：压力高于关闭设定点，锅炉启动；锅炉关闭。

9 电气安全箱冷却

安全箱（10kV接线盒）的冷却：安全箱配有风扇，当高压断路器接通时启动，当高压断路器断开时关闭。

手动或自动模式下，风扇运行的条件：（1）锅炉开关调到1；（2）电流接触器故障警告失效。

自动模式下风扇运行的额外条件：（1）高压断电器开或关；（2）开关：高压断路器接通/断开。

10 备用期间的锅炉加热

备用期间，两个电气组件会为锅炉加热、加压。这两个电气元件在设定（温度）启动定值时接通，在设定停止定值处断开。为保证整个锅炉的加热，选中的循环泵将每小时运行2分钟（仅够混合炉水的时间）。

当启动锅炉时或锅炉进入备用状态时，炉水水量需要超过低水量设定值（见给水泵），这样循环泵才能启动。

手动或自动模式下加热组件运行条件：锅炉开关处于位置1；锅炉低液位外简报警失效；锅炉高压报警失效；加热组件故障警告失效（如果两加热组件中有一个出现故障，另一个仍可工作）。

自动模式下，加热组件运行的额外条件：锅炉处于备用状态；锅炉温度处于启停限制值之间；炉水水量超过低水量设定值（启动条件）。

11 除氧器控制

11.1 除氧器压力控制

运行时，除氧器压力及温度由除氧器压力控制器维持，即控制除氧器蒸汽控制阀，压力开关产生高压警报，关闭控制阀。

11.2 除氧器和补水泵的液位控制

除氧器液位控制器控制除氧器的液位及调节除氧器的除盐水控制阀。除氧器内高水位警报会关闭进入补水的控制阀。共有两个补水泵，每个补水泵都有最小流量阀，用于保证泵的最小流量。

设备正常运行期间，补水泵连续运行。备用期间，补水泵将除氧器内的水添加到两水量设定点之间的位置。如果运行的水泵异常，会有警告发出，这时备用水泵会自动启动。

手动或自动模式下，水泵运行的条件：除氧器开关在位置1；除氧器高水位报警失效；除氧器低水位报警失效；电流接触器故障警告失效。

自动模式下，水泵运行的额外条件：除氧器水量在启停设定值之间（仅备用期间适用）。

11.3 除氧器溢流控制

如果除氧器的液位达到设定的高极限，则除氧器溢流阀就会开启，直到液位低于设定值时再关闭，高液位警报会使阀门开启。

阀门手动或自动开启的条件：排污罐高温警告失效。

阀门自动开启的额外条件：除氧器液位在阀门开/关设定点之间或除氧器高液位警报失效。

11.4 热备用运行

设备热备用期间，除氧器要持续保温并由两个电加热器加热。这两个备用电加电热器在设定的（温度）启动定值时接通，在设定的停止极限时断开。

加热组件手动或自动运行时的条件：（1）除氧器低水位报警失效；（2）除氧器高压报警失效；（3）加热组件故障警告失效（当一个组件出故障时，另一个组件仍可

工作）。

加热组件自动运行的额外条件：（1）给水系统在备用运行状态下；（2）除氧器温度在启停范围内。

11.5 除氧器排气

除氧器排出的过量蒸汽、气体流经排出管从锅炉顶部排出。从除氧器内排出的过量蒸汽、气体先并行进入两个孔板，通过与外部锅炉房顶连接的管道排除。冷凝蒸汽则通过一条与排水口相连的管道排出。

这条管道上的一个旁通阀在设定时间（此时除氧器内未充水）后手动关闭。

热备用期间，此阀门关闭，以节省能源。

12 水处理（加药）

12.1 （N2H4）联氨

除氧器加联氨由安装在联氨加药罐上的加药泵完成。这样可以维持加药期间除氧器内的过量联氨。通过测量除氧器内的过量联氨并手动调节加药泵的运行时间来完成加药工作。当向除氧器内添加补充水时才允许加药。如果除氧器发出高水位警报则停止加药泵。如果加药罐内低水位警告，则加药泵停止。

加药泵自动或手动运行时的条件：（1）除氧器内高水位警告失效；（2）加药罐内低水位警告失效；（3）电流接触器故障警告失效。

12.2 （结晶98%Na3P04+12H20）磷酸三钠

锅炉冷启动时，通过使用加药泵直接手动向两个锅炉里加磷酸三钠，以迅速增加炉水电导率和pH值，并降低锅炉启动时间。

正常运行期间，加药罐直接向两个锅炉加药。加药量通过测量锅炉循环管管路里的炉水电导率而定。如果要运行加药泵，需要先开启循环泵以保证电导率测量值的可信度。如果加药泵低水位警告会关闭加药泵。

加药泵手动或自动运行的条件：（1）锅炉运行或出于备用状态；（2）锅炉外筒内低水位警告失效；（3）加药泵内低水位警告失效；（4）电流接触器故障警告失效。

加药泵手动运行的额外条件：（1）循环泵运行；（2）电导率设定点在启停范围内。

13 排污罐冷却

为保证排污罐排水的温度不超过设定极限，排污罐的冷却水会通过温度传感器调整冷却水控制阀。

通过以上调试控制过程，便基本完成了ZDKI-3200型电锅炉的调试与控制。为了使锅炉保持良好的运行状态，更好地发挥锅炉功效，在生产过程中还要不断调整来适应生产过程，保证锅炉安全高效的动行。

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