探究小型燃煤锅炉温度采集系统设计与实践.docx

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探究小型燃煤锅炉温度采集系统设计与实践

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摘要：小型供热系统常见于我国北方地区，多以小型燃煤锅炉为主，在运行过程中自动化程度普遍偏低，所带来的效率与国家相关标准存在较大差距，总体来说小型燃煤锅炉能耗高、污染性大。

关键词：小型燃煤锅炉温度采集系统设计；实践；

国内对锅炉控制系统的研究始于上世纪80年代初期，主要为由常规检测仪表和调节仪表构成的模拟控制系统；自上世纪90年代，基于数学模型的PID调节控制在锅炉控制系统中应用广泛；目前国内20t/h以下燃煤锅炉以强电和常规仪表控制为主，控制方式相对落后。荷兰产基于AVR单片机的小型燃煤锅炉受国内外用户欢迎，采集传感器为热敏电阻，测温范围和精度有一定的限制。目前小型燃煤锅炉控制系统中加热工质多为水，当加热工质改为热风或导热油、被测工质温度高于300℃时，温度采集系统难以满足控制要求。

一、燃煤锅炉结构及控制方案

以燃煤锅炉为列，其结构主要由燃煤锅炉体、水箱和盘管3大部分组成。盘管温度控制由盘管、输送管道、变频器调节的三相磁力驱动泵和电加热模拟燃煤锅炉构成。燃煤锅炉内胆中的凉水通过电加热管进行加热，通过调节三相磁力驱动泵的变频器以恒定的频率把热水连续的输送至盘管，再通过管道输送至煤矿锅炉内胆，通过调节和控制电加热器的加热量，可以控制盘管和内胆中水的温度与设定温度一致。利用PLC中所带有的PID调节器进行调节，以控制燃煤锅炉内的温度在设定温度范围之内，再利用系统的远程传输功能，可以在燃煤锅炉内壁处安装温度传感器，通过温度传感器将实际测得温度转化为标准信号传到PLC主机上，实际观测的温度根据实际要求进行调节控制，降低或升高燃煤锅炉的温度，直接控制传导的温度。

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小型燃煤锅炉温度采集系统设计与实践

1.采集系统主要功能。根据前面的分析，燃煤锅炉现场数据采集系统的主要功能就是实时采集由锅炉现场各传感器(变送器)传送的锅炉工况参数，因而主要有以下设计要求。(1)工况参数的实时显示功能，如蒸汽压力、蒸汽流量、烟气含氧量等。(2)工况参数的本地存储及历史数据图像显示功能。(3)工况参数报警超限值设置功能及报警历史数据查询功能。(4)实现声、光报警功能，当数据恢复正常后能自动取消报警功能。(5)现场数据与远程信息管理平台高效、安全的实时通信功能，美观的采集系统界面设计，触摸屏显示界。

2.温度采集电路。锅炉的温度一般在80℃左右，本锅炉的报警温度是85℃，如果锅炉的温度过高，对锅炉本身并不好，容易减少使用年限。因此，在锅炉内设置一个温度传感器，与芯片连接，一旦超出温度，则会发出报警。风机，煤机也会相应的停止工作。热电偶是一种常用的测温元件，本锅炉采用的是一种常规的热电阻PT100，它的电阻阻值会随着温度的增长而匀速变化，灵敏度也非常好。在0℃时阻值恰好为100Ω，在100℃时阻值为138.5Ω。该锅炉采用PT100热电偶和OP497芯片组合构成本系统的测温电路。以下是温度采集的电路设计

首先是左下角这部分电路是由稳压电路，为后面提供电源，输出的电压为2.5V。温度采集部分，它由热电偶调零电路、放大电路构成。其中热电偶和构成调零电路，调零电路的作用就是控制失调电流。最后就是由构成的运算放大电路。温度采集的原理就是热电偶随着温度变化自身电阻发生变化，进而电流发生变化，再将这个变化的电流放大输出给AD转换电路，最后再由AD输出给芯片处理，处理后就测得了水温。锅炉负荷预报模型包括滚动预报模型和滚动预报训练与误差识别模型，滚动预报模型按照室内温度的要求进行预报工作，可以预报出供水温度和供热量，滚动预报训练与误差识别模型则实时监测预报误差，超出误差范围时则启动滚动预报模型实时训练系统，重新训练滚动预报模型的参数，直到达到要求为止。

3.系统中的检测装置为温度传感器，执行机构主要有：三相电加热管、水泵和全隔离三相交流调压模块等组成。釆用精度高和热补偿性好的铂热电阻温度传感器，用来检测燃煤锅炉内胆水温。通过温度传感器检测再经调节器的温度变送器，将温度信号转换成4～20mA直流电流信号传送给控制中心。执行机构三相电加热管是由三根星形连接1.5kW电加热管构成，通过三相电加热管可以对燃煤锅炉内胆内的水进行加热，水泵采用型号磁力驱动泵，通过磁力驱动水泵可以实现供水控制。历史数据和实时数据的连接，收集锅炉房及热力站运行的历史数据、收集气象台的历史数据，整理分析锅炉房、热力站及气象台的历史数据为满足燃煤锅炉控制系统及自动控制的工艺要求，制定如下的控制方案。控制参数燃煤锅炉内胆水温度。控制内容三相电加热管、水泵、全隔离三相交流调压模块、报警。系统根据燃煤锅炉内水温高、低以