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一种低压高温 蒸汽装置控制系统

阅读：1发布：2021-07-11

专利汇可以提供一种低压高温蒸汽装置控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于蒸汽设备控制技术领域，提供了一种低压高温蒸汽装置控制系统，包括：传感单元、数据采集单元、主控制器、PLC程序控制器、设备运行单元、存储单元、系统功能操作单元。本发明的优点在于系统集控制、测量、信号采集、运行管理于一体，实现蒸汽发生器的输出超高温蒸汽状态自动控制、设备自动运行，同时实时监视设备运行状态，一旦设备出现异常立即停止设备并给出声光报警，保证设备安全、稳定运行。，下面是一种低压高温蒸汽装置控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，包括：
传感单元，所述的传感单元用于分别感应温度信号、水位信号以及压力信号；
数据采集单元，所述的数据采集单元与传感单元连接并用于对温度信号、水位信号以及压力信号进行收集；
主控制器，所述的主控制器用于主控整个系统各个单元工作运行；
PLC程序控制器，所述的PLC程序控制器与主控制器电连接并用于输出控制指令，所述的PLC程序控制器内含有PID智能调节模块，所述的PID智能调节模块用于通过PID 算法动态控制温度、水位以及压力状态；
设备运行单元，所述的设备运行单元与PLC程序控制器电连接，所述的PLC程序控制器输出控制指令驱动设备运行单元工作，所述的设备运行单元用于进行补水、生产蒸汽以及将水进行加热工作；该系统包括自动运行流程，所述的自动运行流程步骤如下：当加热启动后进入加热自动控制，然后进入设备状态监视、蒸汽状态监视以及锅炉补水三种状态，所述的设备状态监视异常时则设备报警然后加热停止红灯闪烁，蜂鸣器报警，所述的蒸汽状态监视正常时则根据设定的温度参数、PID参数，使用PID算法动态控制出口蒸汽状态；在锅炉补水状态时分为自动补水和手动补水，所述的手动补水时手动补水通过长按补水键3S进行实现，自动补水时分为预补水、循环补水、缺水补水以及直接补水，自动补水流程步骤如下：
设备开机即进行预补水直至上水位，当水位达到上水位时预补水停止，进入循环补水模式；
当在循环补水模式下水位低于下水位时，表明循环补水无法完全补充蒸发的水量，系统进入缺水补水模式，缺水补水模式分为缺水补水时间/和缺水补水间隔，当进入缺水补水模式后一直监控锅炉内水位，如缺水补水模式下6秒内将水位增至下水位以上，则继续缺水补水至上水位，并切换自动补水模式为循环补水模式，当缺水补水模式下6秒内仍无法将水位补至下水位则切换补水模式为直接补水模式，直接补水模式将一直开启补水电机至水位到达上水位，直接补水模式下水位到达上水位后同样切换为循环补水模式，当进入直接补水模式后仍无法在6S内将水位补至下水位则系统开启补水异常后故障报警输出；
存储单元，所述的存储单元电连接在主控制器上并用于储存各类指令程序和数据；
系统功能操作单元，所述的系统功能操作单元电连接在主控制器并用于供用户日常人性化操作。
2.根据权利要求1所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，所述的系统功能操作单元分别包括有系统监控单元、监控IO显示单元、系统设置单元、报警单元和曲线单元。
3.根据权利要求2所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，所述的系统监控单元包括基本控制模块、当前运行状态模块以及温度数据显示设定模块，所述的当前运行状态模块用于显示设备的当前状态，所述的温度数据显示设定模块用于实时显示出口温度以及出气口温度值，所述的基本控制模块用于进行启动、手动补水以及停止指令操作。
4.根据权利要求2所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，所述的监控IO显示单元包括有输入监视模块、输出监视模块以及设备运行状态模块，所述的输入监视模块显示系统输入的温度、水位以及压力信号，所述的输出监视模块用于显示设备运行情况，所述的设备运行状态模块用于显示设备当前的运行状态。
5.根据权利要求2所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，所述的系统设置单元包括系统参数设置上限模块以及补水功能设置模块，所述的系统参数设置上限模块用于设置设备报警温度参数，所述的补水功能设置模块用于设置循环补水参数和缺水补水参数。
6.根据权利要求2所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，所述的报警单元包括实时故障报警显示模块、历史故障报警显示模块以及操作切换模块，所述的实时故障报警显示模块用于显示实时报警故障信息，所述的历史故障报警显示模块用于显示历史报警故障信息。
7.根据权利要求2所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，所述的曲线单元包括数据曲线显示模块，所述的数据曲线显示模块用于显示五分钟内的炉口温度、出气口温度、加热状态、补水状态及相应温度的设定值。
8.根据权利要求7所述的一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，手动启动流程步骤如下：用户按下触摸屏启动按钮后首先判断是否存在报警，如判断为是则操作结束，如判断为否则继续判断是否正在清洗，如判断为是则操作结束，如判断为否则加热启动。

说明书全文

一种低压高温蒸汽装置控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于蒸汽设备控制技术领域，具体涉及一种低压高温蒸汽装置控制系统。

背景技术

[0002] 日常生活中，蒸汽不仅可用于加热、加湿，还可以产生动力，并用于驱动机器。蒸汽发生器是用于制备蒸汽的设备，它在目前的工业和商业领域中应用十分广泛，比如工厂、采暖、酒店等场合都需要蒸汽和热水等锅炉设备。它一般由电加热器对锅炉内水加热而产生蒸汽，蒸汽的压力、温度一般由压力开关控制电加热器开、闭实现，由于压力开关的机械特征，频繁工作故障率高，易失效，补水往往由人工完成，不能实现自动控制，不能对设备内温度以及压力进行实时控制和监控，且很难控制实现稳定输出过热蒸汽，导致生产效率不理想。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种低压高温蒸汽装置控制系统，通过该系统集控制、测量、信号采集、运行管理于一体，实现蒸汽发生器的输出超高温蒸汽状态自动控制、设备自动运行，保证设备安全、稳定运行。

[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低压高温蒸汽装置控制系统，其特征在于，包括：

[0005] 传感单元，所述的传感单元用于分别感应温度信号、水位信号以及压力信号；

[0006] 数据采集单元，所述的数据采集单元与传感单元连接并用于对温度信号、水位信号以及压力信号进行收集；

[0007] 主控制器，所述的主控制器用于主控整个系统各个单元工作运行；

[0008] PLC程序控制器，所述的PLC程序控制器与主控制器电连接并用于输出控制指令，所述的PLC程序控制器内含有PID智能调节模块，所述的PID智能调节模块用于通过PID 算法动态控制温度、水位以及压力状态；

[0009] 设备运行单元，所述的设备运行单元与PLC程序控制器电连接，所述的PLC程序控制器输出控制指令驱动设备运行单元工作，所述的设备运行单元用于进行补水、生产蒸汽以及将水进行加热工作；

[0010] 存储单元，所述的存储单元电连接在主控制器上并用于储存各类指令程序和数据；

[0011] 系统功能操作单元，所述的系统功能操作单元电连接在主控制器并用于供用户日常人性化操作。

[0012] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的系统功能操作单元分别包括有系统监控单元、监控IO显示单元、系统设置单元、报警单元和曲线单元。

[0013] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的系统监控单元包括当前运行状态模块以及温度数据显示设定模块，所述的当前运行状态模块用于显示设备的当前状态，所述的数据显示设定模块用于实时显示出口温度以及出气口温度值，所述的基本控制模块用于进行启动、手动补水以及停止指令操作。

[0014] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的监控IO显示单元包括有输入监视模块、输出监视模块以及设备运行状态模块，所述的输入监视模块显示系统输入的温度、水位以及压力信号，所述的输出监视模块用于显示设备运行情况，所述的设备运行状态模块用于显示设备当前的运行状态。

[0015] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的系统设置单元包括系统参数设置上限模块以及补水功能设置模块，所述的系统参数设置上限模块用于设置设备报警温度参数，所述的补水功能设置模块用于设置循环补水参数和缺水补水参数。

[0016] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的报警单元包括实时故障报警显示模块、历史故障报警显示模块以及操作切换模块，所述的实时故障报警显示模块用于显示实时报警故障信息，所述的历史故障报警显示模块用于显示历史报警故障信息。

[0017] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的曲线单元包括数据曲线显示模块，所述的数据曲线显示模块用于显示五分钟内的炉口温度、出气口温度、加热状态、补水状态及相应温度的设定值。

[0018] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的手动启动流程步骤如下：用户按下触摸屏启动按钮后首先判断是否存在报警，如判断为是则操作结束，如判断为否则继续判断是否正在清洗，如判断为是则操作结束，如判断为否则加热启动。

[0019] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，所述的控制模式包括自动运行流程，所述的自动运行流程步骤如下：当加热启动后进入加热自动控制，然后进入设备状态监视、蒸汽状态监视以及锅炉补水三种状态，所述的设备状态监视异常时则设备报警然后加热停止红灯闪烁，蜂鸣器报警，所述的蒸汽状态监视正常时则根据设定的温度参数、PID参数，使用PID算法动态控制出口蒸汽状态。

[0020] 在上述的一种低压高温蒸汽装置控制系统中，在锅炉补水状态时分为自动补水和手动补水，所述的手动补水时手动补水通过长按补水键3S进行实现，自动补水时分为预补水、循环补水、缺水补水以及直接补水，自动补水流程步骤如下：设备开机即进行预补水直至上水位，当水位达到上水位时预补水停止，进入循环补水模式。当在循环补水模式下水位低于下水位时，表明循环补水无法完全补充蒸发的水量，系统进入缺水补水模式，缺水补水模式分为缺水补水时间/和缺水补水间隔，当进入缺水补水模式后一直监控锅炉内水位，如缺水补水模式下6秒内将水位增至下水位以上，则继续缺水补水至上水位，并切换自动补水模式为循环补水模式，当缺水补水模式下6秒内仍无法将水位补至下水位则切换补水模式为直接补水模式，直接补水模式将一直开启补水电机至水位到达上水位，直接补水模式下水位到达上水位后同样切换为循环补水模式，当进入直接补水模式后仍无法在6S内将水位补至下水位则系统开启补水异常后故障报警输出。

[0021] 与现有技术相比，本发明的优点在于系统集控制、测量、信号采集、运行管理于一体，实现蒸汽发生器的输出超高温蒸汽状态自动控制、设备自动运行，同时实时监视设备运行状态，一旦设备出现异常立即停止设备并给出声光报警，保证设备安全、稳定运行。附图说明

[0022] 图1是本蒸汽发生器控制系统原理方框图；

[0023] 图2是本手动模式启动流程图；

[0024] 图3是自动运行流程图。

具体实施方式

[0025] 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0026] 图中，传感单元1；数据采集单元2；主控制器3；PLC程序控制器4；设备运行单元5；存储单元6；系统功能操作单元7；PID智能调节模块8；数据曲线显示模块9；系统监控单元
10；监控IO显示单元11；报警单元12；系统设置单元13；曲线单元14。

[0027] 如图1所示，本蒸汽发生器控制系统用于控制超高温500℃蒸汽发生器，采用PLC与触摸屏联动的硬件控制方式，主要是用来实时采集设备各温度以及压力上下限信号，通过PLC自动调节功能对二次加热的功率进行自动调节从而实现出气口超高温蒸汽的稳定控制，同时实时监视设备运行状态，保证设备安全、稳定运行，这里整个控制系统包括传感单元1、数据采集单元2、主控制器3、PLC程序控制器4、设备运行单元5、存储单元6以及系统功能操作单元7。

[0028] 具体来说，传感单元1分别包括温度传感模块、水位传感模块以及压力传感模块，分别用于分别感应温度信号、水位信号以及压力信号，温度传感模块为PT100热电阻和K型热电偶。压力传感模块检测方式为电接点压力表，数据采集单元2与传感单元1连接并用于对温度信号、水位信号以及压力信号进行收集，主控制器3用于主控整个系统各个单元工作运行；PLC程序控制器4与主控制器3电连接并用于输出控制指令，这里主控制器3选型为S7 200 CPU 222 CN、以及EM 235 CN AI4/AO1-12Bit、EM 231 AI4×RTD模块，PLC程序控制器4内含有PID智能调节模块8，PID智能调节模块8用于通过PID算法动态控制温度、水位以及压力状态，这里本系统使用PID智能调节模块8中的PID算法动态控制出口蒸汽状态，通过设定值与实际蒸汽状态比较计算以控制加热主机功率，并最终实现出口蒸汽的稳定控制，能够将出口蒸汽的误差在±3℃内。

[0029] 设备运行单元5与PLC程序控制器4电连接，PLC程序控制器4输出控制指令驱动设备运行单元5工作，这里设备运行单元5分别包括补水单元、蒸汽生产单元以及电磁加热单元，分别用于进行补水、生产蒸汽以及将水进行加热工作；存储单元6电连接在主控制器3上并用于储存各类指令程序和数据。

[0030] 本系统功能操作单元7电连接在主控制器3并用于供用户日常人性化操作，这里系统功能操作单元7分别包括有、系统监控单元10、监控IO显示单元、自动设置单元12、系统设置单元13、报警单元12以及曲线单元14，以下对各个单元进行说明：

[0031] 系统监控单元10包括基本控制模块、当前运行状态模块以及温度数据显示设定模块，所述的当前运行状态模块用于显示设备的当前状态，状态包括“启动”、“停止”、“急停”、“压力超高异常”、“炉口温度超高异常”、“出气口温度超高异常”、“线圈温度异常”、“炉体温度异常”、“炉壁温度异常”、“补水超时异常”、“水箱低水位异常”等，温度数据显示设定模块用于实时显示出气口温度值，基本控制模块可进行启动、手动补水、待机以及停止指令操作，在设备正常运行的情况下，点击启动按钮设备即启动，停止按钮设备即停止，任何时候用户可通过长按手动补水3S给设备补水，再次点击即可停止补水，如图2所示，手动启动流程步骤如下：用户按下触摸屏启动按钮后首先判断是否存在报警，如判断为是则操作结束，如判断为否则继续判断是否正在清洗，如判断为是则操作结束，如判断为否则继续判断是否为自动模式，如判断为是则操作结束，如判断为否则加热启动，该流程每个扫描周期执行一次，扫描周期的平均时长小于10MS。

[0032] 自动运行流程，主要分三部分：分别为设备状态监视、蒸汽状态监视以及锅炉补水三种状态，自动运行流程步骤如下：当加热启动后进入加热自动控制，然后进入设备状态监视、蒸汽状态监视以及锅炉补水三种状态，所述的设备状态监视异常时则设备报警然后加热停止红灯闪烁，蜂鸣器报警，蒸汽状态监视正常时则根据设定的温度参数、PID参数，使用PID算法动态控制出口蒸汽状态，这里本系统使用PID算法动态控制出口蒸汽状态，根据相应的设定值与实际蒸汽状态比较计算以控制加热主机功率，并最终实现出口蒸汽的稳定控制，出口蒸汽的误差在±3℃内，本系统通过对比炉口当前温度与设定温度的值控制对应加热主机的启动与停止，从而控制锅炉炉口蒸汽温度，设备监视状态，一旦出现设备某些部位过热，或者水位过低，压力超过允许上限时立刻停止运行并报警，确保安全。

[0033] 如图3所示，本设备通过补水电机补水，在锅炉补水状态时分为自动补水和手动补水，手动补水时手动补水通过长按补水键3S进行实现，自动补水时分为预补水、循环补水、缺水补水以及直接补水，循环补水为常规的补水模式(循环补水时间/循环补水间隔在“系统设置”界面设置)，正常情况下设备进行循环补水，自动补水流程步骤如下：设备开机即进行预补水直至上水位，当水位达到上水位时预补水停止，进入循环补水模式。当在循环补水模式下水位低于下水位时，表明循环补水无法完全补充蒸发的水量，系统进入缺水补水模式，缺水补水模式分为缺水补水时间/和缺水补水间隔，当进入缺水补水模式后一直监控锅炉内水位，如缺水补水模式下6秒内将水位增至下水位以上，则继续缺水补水至上水位，并切换自动补水模式为预补水模式，当缺水补水模式下6秒内仍无法将水位补至下水位则切换补水模式为直接补水模式，监控IO显示单元用于显示系统接收到的输入输出信号，包括有输入监视模块、输出监视模块，输入监视模块显示系统输入的温度、水位以及压力信号，输出监视模块用于显示设备运行情况，设备运行状态模块用于显示设备当前的运行状态，这里输入监视模块主要包括炉口温度、出气温度、锅炉线圈温度、超高温炉壁温度、炉体温度、锅炉上水位、锅炉下水位、水箱水位、急停、压力达标以及压力超高信号等参数，方便用户了解设备运行情况。

[0034] 系统设置单元13包括系统参数设置上限模块以及补水功能设置模块，所述的系统参数设置上限模块用于设置设备报警温度参数，系统参数设置上限模块包括炉口温度、出气温度、锅炉线圈温度、超高温炉壁温度、炉体温度等参数，补水功能设置模块用于设置循环补水参数和缺水补水参数，补水功能设置模块设置循环补水时间、循环补水间隔、缺水补水时间，缺水补水间隔等参数，这里设置各报警参数，当系统检测到该参数高于报警参数时系统即刻发出声光报警，设备停止运行。

[0035] 报警单元14包括实时故障报警显示模块、历史故障报警显示模块以及操作切换模块，实时故障报警显示模块用于显示实时报警故障信息，历史故障报警显示模块用于显示历史报警故障信息。

[0036] 曲线单元14包括数据曲线显示模块9，所述的数据曲线显示模块9用于显示五分钟内的炉口温度、出气口温度、加热状态、补水状态及相应温度的设定值。

[0037] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。

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一种低压高温蒸汽装置控制系统

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