西豐縣集中供熱工程鍋爐房供配電及自控系統(tǒng)設(shè)計研究

摘要：通過對亞行貸款西豐縣城市集中供熱工程鍋爐房供配電及自控系統(tǒng)設(shè)計的研究，闡述了鍋爐房供配電及自控系統(tǒng)設(shè)計的原則、思路、方法和系統(tǒng)構(gòu)成。對類似工程有積極的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：鐵嶺市西豐縣集中供熱工程熱源廠鍋爐房供配電系統(tǒng)自控系統(tǒng)

1 項目簡介

本項目為亞洲開發(fā)銀行貸款鐵嶺市西豐縣城市集中供熱工程，項目建設(shè)地點位于鐵嶺市西豐縣中心城區(qū)。熱源廠鍋爐房為本項目的一部分。熱源廠單臺鍋爐的額定功率確定為70MW，鍋爐類型確定為鏈條鍋爐。熱源廠設(shè)計規(guī)模為近期210MW，遠(yuǎn)期最終350MW。鍋爐設(shè)計臺數(shù)為近期70 MW鍋爐三臺，遠(yuǎn)期再增設(shè)70MW鍋爐兩臺，熱源廠最終鍋爐設(shè)計臺數(shù)為70 MW鍋爐五臺。

2 供配電系統(tǒng)

2.1 供電電源

本鍋爐房確定為二級用電負(fù)荷，鍋爐房采用兩路10KV電源進(jìn)線，一路為10KV專線作為主供電源，引自公合二次變電所；另一路引自附近公用10KV線路作為備用電源，兩線路分別出自公合二次變電所的不同母線段。兩路10KV電源廠區(qū)外架空敷設(shè)，進(jìn)廠區(qū)后電纜入戶。主供10KV電源能滿足熱源廠全部電力負(fù)荷，備用進(jìn)線能滿足一臺2500KVA變壓器負(fù)荷。當(dāng)主供電源失電，自動投入備用電源，并斷開高壓聯(lián)絡(luò)。當(dāng)主供電源恢復(fù)供電，手動斷開備用電源，投入主供電源和高壓聯(lián)絡(luò)。

2.2 用電負(fù)荷

鍋爐房內(nèi)安裝三臺鍋爐，主要的用電負(fù)荷有鍋爐系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排、循環(huán)泵、除渣機(jī)、輸煤系統(tǒng)、脫硫除塵系統(tǒng)用電及室內(nèi)外照明設(shè)備等。總用電負(fù)荷為Pe=5240.2KW;計算有功功率Pjs=4097.3KW;視在功率Sjs=4240KVA。非采暖期視在功率約為160KVA。

2.3 供配電系統(tǒng)設(shè)計

在熱源廠鍋爐房內(nèi)設(shè)有附設(shè)變配電所一座，內(nèi)設(shè)高壓配電室、變壓器及低壓配電室、直流電源室。10KV主接線采用雙電源進(jìn)線，主供和備用電源自動投切，通過投切中間聯(lián)絡(luò)柜調(diào)配用電負(fù)荷。高壓配電室設(shè)KYN28-12鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜。操作電源采用直流220V電源。采暖期主廠房采用二臺SCB10-2500KVA－10/0.4KV干式變壓器同時使用，低壓母線采用二段母線分段運行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)柜。脫硫除塵系統(tǒng)采用一臺SCB10-1000KVA－10/0.4KV干式變壓器，安裝于脫硫泵房內(nèi)。非采暖期使用一臺SCB10-200KVA－10/0.4KV干式變壓器，變壓器均安裝于低壓配電室內(nèi)，與低壓柜并列安裝。低壓配電系統(tǒng)采用GGD配電柜和GGJ補(bǔ)償柜，正常時中間聯(lián)絡(luò)柜斷開分段運行；變壓器故障時，系統(tǒng)可以切除部分不重要負(fù)荷，中間聯(lián)絡(luò)柜合閘。非采暖期只有維修和部分照明用電，其非采暖用變壓器與采暖期變壓器具有電氣連鎖，供電系統(tǒng)靈活、可靠。輸煤系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)各設(shè)一臺XL-21動力配電柜。沉淀池及泵房設(shè)變配電室一處，變配電室內(nèi)安裝1臺SCB10-1000KVA－10/0.4KV干式變壓器，低壓配電系統(tǒng)采用GGD配電柜和GGJ補(bǔ)償柜，為脫硫、除塵設(shè)備配電，配電室變壓器電源由鍋爐房內(nèi)的高壓配電室采用電纜直埋引來。熱源廠無功補(bǔ)償采用低壓集中補(bǔ)償方式，補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.9以上。繼電保護(hù)裝置采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置，進(jìn)線電源采用帶時限速斷和過電流保護(hù)。變壓器采用電流速斷、過電流、溫度單相接地保護(hù)。低壓進(jìn)線開關(guān)采用短路速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、單相接地保護(hù)。低壓配出線采用速斷和過載保護(hù)。計量采用高壓側(cè)計量。

3 自控系統(tǒng)

3.1 自控系統(tǒng)選擇

本工程根據(jù)建設(shè)單位的要求及滿足工藝專業(yè)的條件下，采用現(xiàn)代化控制管理方式。鍋爐房控制采用集散型（DCS）自動監(jiān)控系統(tǒng)作為鍋爐設(shè)備主要控制手段，配以部分后備控制手段，當(dāng)計算機(jī)控制系統(tǒng)故障時，后備控制手段作為短時運行的操作和監(jiān)控。輸煤系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)各設(shè)一個PLC控制站。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DCS系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)可分為三部分，第一級為現(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)模塊，第二級為DPU過程控制站以及輸煤系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)PLC控制站，第三級為控制室操作員監(jiān)控站和工程師站。通訊系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線方式?，F(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)模塊：現(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)模塊安裝于數(shù)據(jù)采集控制柜中，其功能是采集現(xiàn)場的各種過程檢測儀表的流量、壓力、溫度和設(shè)備運行狀態(tài)等信號，傳遞上級控制站的各種控制命令，就地采集，就地轉(zhuǎn)換，以數(shù)字通訊方式通過數(shù)據(jù)總線上傳至系統(tǒng)主機(jī)。DPU過程控制站：DPU過程控制站為兩臺，互為熱備冗余系統(tǒng)，安裝于控制室內(nèi)，具有自動控制環(huán)節(jié)的PID運算，實時數(shù)據(jù)處理，在線控制等功能。操作員、工程師站：由三臺工控機(jī)組成，22”液顯，安裝于控制室內(nèi)，作為監(jiān)控的人機(jī)接口，具有良好的操作平臺和逼真組態(tài)畫面，其中2臺為操作員站，另1臺為工程師站。

3.3 控制功能

鍋爐出水溫度控制：根據(jù)室外的溫度自動調(diào)節(jié)鍋爐出水溫度，以控制室內(nèi)的溫度在規(guī)定的溫度內(nèi)，并且節(jié)約用煤。同時還具有根據(jù)一天室外的溫度，分時段提出運行鍋爐臺數(shù)的參考解決方案。最大限度的發(fā)揮鍋爐的運行效率，實行最優(yōu)化調(diào)用。鍋爐的自動燃燒控制：根據(jù)煤量和風(fēng)量在不同負(fù)荷下的關(guān)系進(jìn)行燃燒控制，控制煙氣含氧量。實現(xiàn)鍋爐燃燒最佳控制。爐膛負(fù)壓控制：采用爐膛負(fù)壓為主控信號，送風(fēng)量為前饋信號，控制引風(fēng)量。補(bǔ)水定壓控制：通過調(diào)頻補(bǔ)水泵補(bǔ)水，控制熱網(wǎng)回水壓力恒定。順序控制：鍋爐系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)和除渣系統(tǒng)的設(shè)備順序控制啟動停止，鍋爐停機(jī)，熱網(wǎng)循環(huán)泵繼續(xù)定時運行，防止高溫水的汽化現(xiàn)象發(fā)生，保證鍋爐安全運行。事故報警處理功能：熱網(wǎng)出水壓力高，設(shè)備故障時應(yīng)具有聲光報警，停電故障發(fā)生時，應(yīng)報警并投入第二路電源，維持循環(huán)泵和補(bǔ)水泵運行。

3.4 軟件實現(xiàn)的功能

生動形象的生產(chǎn)工藝流程畫面，電氣系統(tǒng)圖，實時數(shù)據(jù)狀態(tài)圖，趨勢圖，歷史曲線圖，棒狀圖。實時鍋爐經(jīng)濟(jì)分析，計算成本，指導(dǎo)運行人員最佳運行操作，控制回路畫面。事故報警記錄。定時打印日報、月報表。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50053－94.10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范[S].

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[3] 劉二雄，等.熱工儀表及自動裝置技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社，2006，1.