電氣自動化系統(tǒng)集成課程設(shè)計(jì).doc

廈門南洋職業(yè)學(xué)院電氣自動化系統(tǒng)集成課程設(shè)計(jì)學(xué)號：姓名： 陳煥璟 班級： 15電氣自動化 廈門南洋職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 編 2016年6月1目錄摘要.2第一章 設(shè)計(jì)任務(wù).31.1鍋爐簡介.31.2鍋爐結(jié)構(gòu).3第二章 設(shè)計(jì)方案.4第三章 工藝流程圖.53.1流程示意圖.53.2串級控制圖.5第四章 鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).64.1爐膛負(fù)壓控制.64.2安全連鎖控制系統(tǒng).6 4.2.1防止回火的連鎖控制系統(tǒng).6 4.2.2防止脫火的選擇控制系統(tǒng).6 4.2.3將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合.7第五章 控制系統(tǒng)單元元件的選擇.8結(jié)果分析及設(shè)計(jì)工作總結(jié).9參考文獻(xiàn).9摘要 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)最重要的任務(wù)是保持鍋爐蒸汽壓力穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載量改變，使蒸汽壓力的變化，通過調(diào)節(jié)燃料量（或送風(fēng)量），從而改變爐膛發(fā)熱量，最終使蒸汽壓力穩(wěn)定。其次，我們應(yīng)該保證燃料的經(jīng)濟(jì)燃燒，既不能因?yàn)榭諝獠蛔愣昂跓煟膊荒芤驗(yàn)榭諝膺^多而導(dǎo)致熱量損失增加。所以燃料量和空氣量應(yīng)保持一定的比例，或者說煙氣中的氧氣濃度應(yīng)保持在一定的值。最后，鼓風(fēng)量還要和引風(fēng)量要相配合，以保持恒定的爐騰負(fù)壓。如果負(fù)壓太小，爐煙氣外冒會影響設(shè)備和操作員工的安全；如果負(fù)壓過大，使大量冷空氣漏入爐中，導(dǎo)致熱損失增加，降低了燃燒效率。8第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1鍋爐簡介鍋爐結(jié)構(gòu)如圖所示，主要包括爐膛、汽包、省煤器、爐排以及給水粟、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)等重要設(shè)備。煤炭通過斜皮帶機(jī)和平皮帶機(jī)送至爐排，然后在爐膛內(nèi)燃燒，最后隨排澄電機(jī)排出。爐臘內(nèi)的煙氣則通過省煤器交換熱量以較低溫狀態(tài)被引風(fēng)機(jī)排出。而給水粟則將儲水庫里的水先經(jīng)過省煤器送至汽包，其給水量可通過給水調(diào)節(jié)閥控制。汽包內(nèi)的蒸汽通過蒸汽管向外輸送以供使用。1.2鍋爐結(jié)構(gòu)燃燒的煤層厚度通過閘板控制，爐排轉(zhuǎn)速可由交流變頻調(diào)速電機(jī)控制。尾部受熱面有省煤器和空氣預(yù)熱器。給水通過省煤器預(yù)熱后給鍋爐上水，空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器后由爐排左右兩側(cè)6個風(fēng)道進(jìn)入，煙氣通過除塵器除塵，由引風(fēng)機(jī)送至煙囪排放，主蒸汽經(jīng)過過熱器送至汽柜和用汽部門。鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)都是由交流變頻器來控制，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的速度來實(shí)現(xiàn)控制鼓風(fēng)量、引風(fēng)量。第2章 設(shè)計(jì)方案鍋爐的燃燒控制對于鍋爐的安全、高效運(yùn)行和節(jié)能降耗都具有重要意義，其控制和管理隨之要求也越來越高。燃料控制的任務(wù)在于進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時與蒸汽壓力要求相適應(yīng)。因?yàn)檎羝麎毫κ呛饬垮仩t熱量平衡的標(biāo)志，燃料又是影響蒸汽壓力的主要因素，因此蒸汽壓力可以作為燃料控制系統(tǒng)的被調(diào)量。 鍋爐蒸汽壓力是燃燒過程調(diào)節(jié)對象的主要被控量，引起蒸汽壓力變化的因素有很多，如燃料量、送風(fēng)量、給水量、蒸汽流量以及各種使燃燒工況發(fā)生變化的原因。它受到的主要擾動分為內(nèi)擾(燃料的變化)和外擾(蒸汽流量的改變)。由于每個系統(tǒng)的輸入輸出之間都一定的系統(tǒng)延遲，即當(dāng)輸入變化的時候系統(tǒng)輸出不能夠馬上反應(yīng)其變化從而是系統(tǒng)的控制不及時。第3章 工藝流程圖3.1流程示意圖3.2串級控制圖蒸汽壓力控制器燃料控制器控制 閥副對 象主對 象燃料流量變送器蒸汽壓力變送器輸出量 第4章 鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1爐膛負(fù)壓控制在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中，其主要功能是控制爐膛的燃料的空氣的輸入量，或控制燃燒率，以適應(yīng)鍋爐蒸汽負(fù)荷的變化需要。對鍋爐運(yùn)行和控制系統(tǒng)來說，鍋爐出口蒸汽壓力的變化經(jīng)常作為燃料量的輸入和蒸汽量的輸出之間不平衡的一個標(biāo)志。引起蒸汽壓力變化的因素很多，其中主要的擾動量是燃料量和蒸汽量的變化。燃燒控制系統(tǒng)的基本要求是：迅速適應(yīng)外界負(fù)荷需求的變化；及時消除鍋爐燃料側(cè)的自發(fā)擾動；維持調(diào)節(jié)過程中各被調(diào)量在允許的范圍內(nèi)；保證鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。燃料控制系統(tǒng)一般包括燃料控制、引風(fēng)控制和送風(fēng)控制三個子系統(tǒng)。爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)中被控變量是爐膛壓力，操縱變量是引風(fēng)量。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化不大時，可采用單回路控制系統(tǒng)。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化較大時，應(yīng)進(jìn)入擾動量前饋信號，組成前饋-反饋控制系統(tǒng)。蒸汽壓力變動較大時，可引入蒸汽壓力的前饋信號；擾動來自送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)時，可將送風(fēng)量作為前饋信號，組成前饋反饋控制系統(tǒng)。例如當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化較大時，蒸汽壓力的變動也較大，這時，可引入蒸汽壓力的前饋信號，所示的前饋-反饋控制系統(tǒng)。當(dāng)擾動來自送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)時，送風(fēng)量的變化不及時引入到爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)，則需要等到爐膛負(fù)壓變化后才能調(diào)節(jié)引風(fēng)量，即不能及時控制爐膛的負(fù)壓，為此，將送風(fēng)量作為前饋信號4.2安全連鎖控制系統(tǒng)爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)可防止?fàn)t膛內(nèi)火焰或煙氣的外噴，此外，當(dāng)燃料壓力過高或過低，噴嘴發(fā)生堵塞情況下也會發(fā)生事故，為此，除了設(shè)置爐膛的負(fù)壓控制系統(tǒng)外，還需設(shè)置有關(guān)的的安全連鎖控制系統(tǒng)。4.2.3將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合 當(dāng)燃料壓力過低，爐膛內(nèi)壓力大于燃料壓力時，會發(fā)生回火事故，為此設(shè)置入下圖所示的連鎖控制系統(tǒng)。它采用壓力開關(guān)PSA，當(dāng)壓力低于下限設(shè)定值時，使聯(lián)鎖控制系統(tǒng)動作，切斷燃料控制閥的上游切斷閥，防止回火。也可采用選擇性控制系統(tǒng)。其中從安全考慮閥門選擇氣關(guān)閥。4.2.2防止脫火的選擇控制系統(tǒng)當(dāng)燃料壓力過高時，由于燃料流速過快，容易發(fā)生脫火事故。為此，可設(shè)置如圖所示的燃料壓力和蒸汽壓力的選擇性控制系統(tǒng)。正常時，燃料控制閥根據(jù)蒸汽負(fù)荷的大小調(diào)節(jié)；一旦燃料壓力超過安全軟限，燃料壓力控制器PC-2的輸出減小，經(jīng)低選器選中，由燃料壓力控制PC-1取代蒸汽壓力控制器PC-2，防止脫火事故發(fā)生。其中從安全考慮閥門選擇氣關(guān)閥。 4.2.3將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合如下圖所示，并設(shè)置回火報警系統(tǒng)。防止脫火采用低選器、防止回火采用高選器，表示防止回火的最小流量對應(yīng)的儀表信號。其中，從安全考慮閥門選擇氣關(guān)閥。PY2PC2PC1PY1蒸汽 燃料第5章 控制系統(tǒng)單元元件的選擇蒸汽壓力變送器選擇蒸汽從鍋爐經(jīng)過管道到達(dá)蒸汽輪機(jī)，其壓力和溫度會有所降低，但降低幅度不大，一般溫度會下降2-4，壓力會下降2-4%?？梢越频卣J(rèn)為，鍋爐提供的蒸汽溫度和壓力，與蒸汽輪機(jī)機(jī)組初參數(shù)相同。但我國目前尚有一些參數(shù)較低的火力發(fā)電機(jī)組仍在使用，包括高壓參數(shù)、超高壓參數(shù)機(jī)組。高壓參數(shù)一般為：主蒸汽壓力8-10MPa，溫度500-540。超高壓參數(shù)一般為：主蒸汽壓力12-14MPa，溫度500-540。燃料流量變送器的選用LUGB-06型渦街流量計(jì)根據(jù)卡門渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。廣泛用于各種行業(yè)氣體、液體、蒸汽流量的計(jì)量，也可測量含有微小顆料、雜質(zhì)的混濁液體，并可作為流量變送器用于自動化控制系統(tǒng)中。LUGB-06型渦街流量傳感器防爆型，符合GB3836-2000爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備規(guī)定，防爆標(biāo)志為“ExiaIICT6”，在本次設(shè)計(jì)中，選用LUGB型渦街流量傳感器其精度等級完全可以滿足火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)的精度要求。含氧量檢測器公司名稱：濟(jì)寧魯科檢測器材有限公司型號：M289371 體積小(鋼筆型)、重量輕(含電池120-200克) 堅(jiān)固可靠，方便佩帶 數(shù)字顯示，一目了然 三鍵操作，類似“傻瓜”相機(jī) 超過設(shè)定限制時，自動聲、光、振動(選件)報警 內(nèi)置微處理器，顯示多種測量值(STEL，TWA) UL認(rèn)證本質(zhì)安全，適用于任何工作環(huán)境 “智能”電化學(xué)毒氣傳感器，用戶可更換(CO，H2S，SO2，CL2，NO，NO2)結(jié)果分析及設(shè)計(jì)工作總結(jié)課程設(shè)計(jì)為期一周，前幾天基本上是收集資料和選題，期間把有關(guān)的專業(yè)課又復(fù)習(xí)了一遍，回憶了以前的知識，再就是在圖書館查閱了一些資料，主要還是在網(wǎng)上查閱相關(guān)的資料進(jìn)行了解。通過這次的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我更深刻的了解了課堂上我所學(xué)到的有關(guān)工業(yè)過程控制（鍋爐）方面的知識，并且這次設(shè)計(jì)是我能將這學(xué)期學(xué)到的東西聯(lián)系在一起，并且能夠考慮到實(shí)際中的一些實(shí)際問題。在完成設(shè)計(jì)的過程中也發(fā)現(xiàn)單單讀懂看懂書上那點(diǎn)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，書上只是寫理論，而理論就必須要聯(lián)系到實(shí)際的應(yīng)用中去，這其中還有很多的東西要學(xué)習(xí)。只用通過動手和查閱資料才會發(fā)現(xiàn)自己在哪些方面不足。這樣便可以有針對性的進(jìn)行學(xué)習(xí)。一周的課程設(shè)計(jì)是個面對問題解決問題的過程、是自我認(rèn)識的過程。一周的設(shè)計(jì)雖然不是很長，但是使我對所學(xué)的知識有個系統(tǒng)的整理和總結(jié)。由于知識有限，設(shè)計(jì)中還有很多缺陷和錯誤，希望老師同學(xué)幫忙指教。參考文獻(xiàn)【1】 何衍慶，黎冰，黃海燕。工業(yè)過程控制 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2009.8【2】 王洪國自動控制