1、基于 PLC 技术的锅炉汽包水位的保护控制摘要：介绍了锅炉汽包水位保护系统的工作原理，利用 S7-200PLC来实现水位保护的逻辑控制，以提高系统运行的可靠性。0 引 言汽包锅炉在运行中，维持汽包水位在一定范围之内是保证锅炉正常运行的必要条件。水位的保护功能应满足在锅炉缺水时能及时保护，避免干锅和烧坏水冷壁；当出现满水时能自动打开放水阀；当水位变化达到极限水位时便停炉、停机、关主汽阀门，防止设备损坏。一般把水位偏差分三个值，称为高 I、II、III 值，反之称为低I、II、III 值。高/低 I、II 值为报警值，高/低 III 值为停炉值。1 汽包水位保护的逻辑控制1.1 汽包水位的测量 保
2、护回路对水位控制的测量信号要求高度可靠，但只要对高/低I、II、III 值 6 个点进行可靠监视即可，可选用电接点水位计发送水位开关信号。经现场测试，炉水电阻为 4060K$，饱和蒸汽电阻为120160K$，利用两者相差很大的特点，水位开关由电触点和继电器组成是比较可靠的。电接点的绝缘子是接点和容器外壳绝缘，当接点浸在水中时，由于水的电阻较低电接点导通，是电源接通继电器线圈，继电器动作输出报警信号。为确保水位测量的可靠性，电极座与筒体向下倾斜 70，以利电极挂水后能自动落下，对防止误动作有利；测量筒接点相邻距离应大于 60mm；测量筒上每位限采用 2 个电接点，是可靠性比单接点提高一倍。为解决
3、报警值偏差，在实际安装电接点水位计测量筒时，离汽包不超过 1000mm，将水位控制器安装在测量筒附近，缩减中间信号线缆信号的长度，减少分布电容带来的偏差。1.2 水位保护信号的摄取为提高保护信号的可靠性，在逻辑上采用两个措施，其一是对每个水位值取三个不同的水位开关，构成“三取二”的逻辑关系。三取二信号法可以大幅度夫人提高信号单元的可靠性，而且比串并联法少用一个传感器，所以各动作点的开关量信号选取应为三取二法；对于模拟量信号，常用信号多重化摄取法中的三区中方法。其二是采用步进式鉴别法，如第 III 值最重要，担心它不可靠，则可在紧急停炉回路中串取 II 值信号，在 II 值信号中又串取 I 值信
4、号，这样组合后的信号也提高了可靠性。1.3 水位保护的逻辑控制汽包水位保护的逻辑设计中，当水位值在高 I、II、III 值时均向报警系统发出报警信号， 由于锅炉气压过高致使安全阀开启时，蒸汽压力会急剧下降，汽包水位出现瞬时增高，这时不应送出水位高的信号。为此，通常在安全阀启动时要送出闭锁保护水位信号，一般延时 60s 左右闭锁该信号。当安全阀未动作或动做并闭锁 60s 之后，在水位高 I 值、高 II 值同时存在时，开事故放水阀。而在水位恢复高 I 值一下，则关事故放水阀，若水位继续上升到高#值时，在水位高 II、 III 值信号作用下，实行紧急停炉。在水位低 I、II、III 值时均向报警系
5、统发出报警信号，在安全阀动做 60s 内、炉膛灭火、主汽压力高三个闭锁指令不存在的情况下，水位低 II 信号存在，关定期排污总阀。并在水位低 I、II、III 值相继出现时，开备用给水阀。当水位低 II、低 III 值相继出现时，说明严重缺水，应紧急停炉。锅炉汽包水位保护框图如图 12 所示。2 控制系统设计2.1 PLC 系统配置德国西门子公司 S7-200PLC 系列的可编程控制器，由于有紧凑的设计、良好的可扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得 S7-200PLC 可以满足小规模的控制要求。系统需要开关量输入 9 点和开关量输入 10 点，因此只需要选用 CPU224 作为系统控制器，该
6、 CPU固有开关量 14 如/16 的输出。2.2 PLC 输入输出的特点安全阀动作信号对应于 plc 的 I0.0，水位高低信号分别对应于I0.1I0.6， I0.7I0.8 对应炉膛灭火以及主汽压力高信号。Plc 输出点Q0.0Q0.5 分别对应于汽包水位高低值报警， Q0.6Q1.1 分别对应于开事故放水阀、关定期排污总阀、开备用给水阀和紧急停炉信号。2.3 控制系统程序设计使用 windows 环境下的 32 位编程软件包 STEP-7Micro/WIN 开发系统的控制软件，并采用语意直观、功能强大、便于修改和维护的梯形语言进行软件编程。得到如图 3 所示的梯形图程序。3 结束语由于采用 plc，去除所有继电器的机械触电，通过软件实现控制逻辑，简化了保护控制系统的硬件组成，从而减少了故障率，减少维修人员的维护工作，提高设备运行的可靠性和安全性。
