注汽锅炉程序控制系统模拟操作盘设计

摘 要：稠油在世界油气资源中占有较大的比例。蒸汽热力开发技术，作为一较为独立的稠油开发技术，从上世纪五十年代发展至今，设备升级和技术进步突飞猛进，如何“有效地进行人力资源开发，实现技术、技能同频共振”是石油人思考的课题。

关键词：岗位练兵；PLC控制系统；模拟操作

曙光采油厂是辽河油田的七个采油厂之一，拥有注汽锅炉93台，热注员工上千人，为了开展有的放矢的员工培训，加强岗位员工的“标准化操作”水平，根据注汽锅炉实际情况，提出了锅炉操作控制盘的模拟应用。

注汽锅炉的控制系统主要包括：锅炉程序控制系统、运行参数控制系统和燃烧控制系统。第一部分用来完成锅炉启动、运行、停止等过程的控制和安全保护；第二部分用于锅炉运行过程中蒸汽参数的控制与调节；第三部分用于锅炉燃料燃烧的控制与调节。随着控制技术的不断升级，现注汽锅炉已全部采用可编程序控制技术，把原来的继电器程序控制系统改为PLC控制系统，但有些继电器和控制电磁阀根本无法替代，因此现锅炉的控制系统是可编程序控制与继电器控制的结合。

本操作系统主要针对第一部进行设计。

系统构成：注汽锅炉控制系统主要由触摸屏、PLC、变频器、中间继电器、电磁阀、点火变压器、火焰监测器及多种检测元件构成。

启动顺序控制：注汽锅炉主要配有柱塞泵、鼓风机、空压机、等辅助设备。辅助设备的启动、停止和蒸汽锅炉压力、温度等安全联锁保护由顺序控制系统来实现。

由于用于教学，为了保障安全及教学方便，现场各电器如柱塞泵、鼓风机、引燃电磁阀、点火变压器、主油电磁阀、燃气电动阀等实物通过中间继电器进行转换电压，用直流24V指示灯进行代替。并用继电器电路模拟三相电缺相及火焰信号。这样即满足了教学要求，又保证安全。

1 火焰信号模拟

火焰监测器的作用是将紫外线信号转换为电信号后，送到程序顺经放大器处理后控制程序器安全工作。当点火程序走到点火时，火焰被点着，火焰监测器将监测到火焰信号转换成电信号送入程序器，确保锅炉安全运行。

本教学用模拟操作盘，不能实际点火，因此，用继电器控制电路控制卤钨灯，当点火条件备时，卤钨灯亮，否则卤钨灯不亮。继电器控制图如图。

工作过程：当点火程序走到点火时，PLC输出点003、004同进带电，点火变压器带电工作，引燃电磁阀带电打开，中间继电器R21、R22线圈带电吸合，其常开触点R21-1、R22-2闭合。中间继电器R23线圈带电吸合，常开触点R23-1闭合自保持，R23-2闭合，卤钨灯D1带电亮。火焰监测器将卤钨灯的紫外线信号转换成电信号传送给PLC。当有报警发生，锅炉程序进行后吹扫，PLC输出点008带电，中间继电器R24线圈带电吸合，其常闭触点断开。中间继电器R23线圈失电，触点R23-2断开，卤钨灯D1失电灭。

2 电器运行模拟

在实际生产中，点火变压器、引燃电磁阀、主油阀、主气阀等需要接入110V电源；柱塞泵、鼓风机空、压机等大型电器需要接入380V电源。用于练兵场即不安全，也没有足够的空间安装。因此，在此模拟盘上，用继电器电路配合24V指示灯来显示以上用电器的工作状态。同时利用继电器电路模拟出三相电缺相的故障现象。这样即保障了安全，也节省了空间，更能够达到练习的效果。

2.1 三相用电器缺相模拟电路

当SB1、SB2、SB3三个开关同时闭合，中间继电器R25、R26、R27线圈同时带电，其常开触点R25-1、R26-1、R27-1同时闭合，柱塞泵模拟运行灯D1带电亮，说明柱塞启动正常。若SB1、SB2、SB3三个开关有一个未闭合，柱塞泵模拟运行灯D1不亮。说明柱塞泵未能启动。

同理，当SB4、SB5、SB6三个开关同时闭合，中间继电器R25、R26、R27线圈同时带电，其常开触点R28-1、R29-1、R30-1同时闭合，鼓风机模拟运行灯D2带电亮，说明柱塞启动正常。若SB4、SB5、SB6三个开关有一个未闭合，鼓风机模拟运行灯D2不亮。说明柱塞泵未能启动。控制图如图所示。

2.2 4～20mA电流信号模拟

变送器的作用是将被测参数转换成标准信号，然后送到有关单元进行显示和调节。用于注汽锅炉上，主要是将压力或差压信号转换成4～20mA电流信号送到操作盘上显示锅炉各部压力或流量。

在锅炉启动操作前需要将所有报警消除，或不安装压力（差压）变送器，有的报警消作不了，不能直行启炉操作。同时由于压力（差压）变送器，价格昂貴，如直接安装变送器成本高，且不实用。因此在本套系统中用直流5V电原配合可调电阻，模拟出电流信号。只要通过调整可调电阻的阻值，可得到4～20mA电流信号，通过PLC计算，要触摸屏显示压力值。

作者简介：

王春敏，辽宁盘锦人，辽河油田曙光采油厂，职务：技术副站长，职称：工程师。

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