爐膛壓力控制系統(tǒng)綜述

1、沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)1爐膛壓力控制系統(tǒng)概述1.1選題意義爐膛壓力是反映燃燒工況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)，是運(yùn)行中要控制和監(jiān)視的重要參數(shù)之 一。爐內(nèi)燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛壓力隨即發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)鍋爐的燃燒系統(tǒng)發(fā)生故 障或異常時(shí)，最先將在爐膛壓力上反映出來，而后才是火檢、火焰等的變化，其次才是蒸 汽參數(shù)的變化。因此，監(jiān)視和控制爐膛壓力對于保證爐內(nèi)燃燒工況的穩(wěn)定、分析爐內(nèi)燃燒 工況、煙道運(yùn)行工況、分析某些事故的原因均有極其重要的意義。以sympho ny為基礎(chǔ)的爐膛壓力控制系統(tǒng)將運(yùn)行程序、壓力調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖、保護(hù)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，為設(shè)備提供了可靠的安全 保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)爐膛壓力出現(xiàn)事故征兆時(shí)，控制系統(tǒng)能自動采取適當(dāng)措

2、施，防止或減少事故， 避免由于運(yùn)行人員操作不及時(shí)而擴(kuò)大事故。1.2爐膛壓力控制系統(tǒng)概述爐膛壓力控制系統(tǒng)也叫引風(fēng)控制系統(tǒng)，它的任務(wù)是通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口擋板的位置， 使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，從而維持爐膛壓力在允許的范圍內(nèi)，確保鍋爐安全運(yùn)行。鍋爐運(yùn)行時(shí)，如果機(jī)組要求的負(fù)荷指令改變，則進(jìn)入爐膛的燃料量和送風(fēng)量將跟著改 變，燃料在爐膛中燃燒后產(chǎn)生的煙氣量也將隨之改變。這時(shí)，為了維持爐膛內(nèi)的正常壓力，必須對引風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。如果爐膛壓力過低，爐膛和煙道的漏風(fēng)量將增大，可能使 燃燒惡化，燃燒損失增大，甚至?xí)紵环€(wěn)定或滅火。此外，還可能會引起過熱氣溫升高 或加大灰粒對受熱面的磨損及引風(fēng)機(jī)的損耗。反之，如

3、果爐膛壓力過高，爐膛內(nèi)火焰和高 溫?zé)煔饩蜁蛲饷嫘孤?，影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此必須對爐膛壓力進(jìn)行控制，以保證爐 膛壓力保持在一定的允許范圍內(nèi)。1.3風(fēng)機(jī)簡介風(fēng)機(jī)是發(fā)電廠鍋爐設(shè)備中重要的輔機(jī)之一，在鍋爐上應(yīng)用的主要是引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和 一次風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)著連續(xù)輸送氣體的任務(wù)，風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行將直接影響到鍋爐的安全、 可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)按其工作原理的不同，主要有離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)兩種。對離心式風(fēng)機(jī)通常 采用改變其進(jìn)口導(dǎo)向擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量；現(xiàn)在大型電站鍋爐為適應(yīng)大流量通風(fēng)的要求，普遍 采用軸流式風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量的調(diào)節(jié)時(shí)通過電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變其東葉安裝角的大小來調(diào)節(jié)風(fēng) 量。2爐膛壓力控制系統(tǒng)原理2.1控制原

4、理引風(fēng)機(jī)提供了鍋爐的抽吸力，把引風(fēng)和送風(fēng)加以平衡，爐膛壓力即可保持在適當(dāng)?shù)闹怠?引風(fēng)控制系統(tǒng)是以爐膛壓力為給定值的一個(gè)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其被調(diào)量為爐膛負(fù)壓啊，調(diào) 節(jié)變量為引風(fēng)量（即引風(fēng)機(jī)擋板開度或轉(zhuǎn)速），擾動來自送風(fēng)和引風(fēng)。由于爐膛負(fù)壓被控 對象的動態(tài)特性基本上為比例環(huán)節(jié)，負(fù)壓容易波動，因此從送風(fēng)機(jī)引進(jìn)一前饋信號引入引 風(fēng)調(diào)節(jié)器。當(dāng)送風(fēng)系統(tǒng)動作時(shí)使引風(fēng)系統(tǒng)也相應(yīng)動作，從而使引風(fēng)量隨送風(fēng)量成比例的變 化，以保持爐膛負(fù)壓基本不變。爐膛負(fù)壓控制用調(diào)節(jié)兩臺引風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉開度，來滿足爐膛負(fù)壓略低于外界大氣壓的要 求，控制系統(tǒng)為帶送風(fēng)前饋的單回路控制系統(tǒng)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐爐膛負(fù)壓按傳統(tǒng)的 前饋-反饋方案進(jìn)

5、行控制。本系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)（即只有一個(gè)PID調(diào)節(jié)器），單回路反饋控制系統(tǒng)又稱簡單控制系統(tǒng)，是指由一個(gè)被控過程、一個(gè)檢測變送器、一個(gè)控制器和一 個(gè)執(zhí)行器所組成的，對一個(gè)被控變量進(jìn)行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。單回路控制系 統(tǒng)框圖如圖2.1所示。圖2.1單回路控制系統(tǒng)方框圖2.2爐膛壓力控制的主要功能控制系統(tǒng)除完成正常的調(diào)節(jié)功能外，還實(shí)現(xiàn)下列保護(hù)功能：（1）爐膛過壓保護(hù)當(dāng)爐膛壓力超過高值時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警當(dāng)超、過高且值時(shí) ，機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷迫降，直到壓力 返回到所需求的公差值時(shí)為如果上述保護(hù)動作而壓力仍然增加到超過高值時(shí)，則系統(tǒng)產(chǎn)生跳閘信號，該信號應(yīng)為“三取二”邏輯信號。（2）爐膛內(nèi)爆保護(hù)當(dāng)爐膛壓力降

6、至低一值時(shí)應(yīng)該報(bào)警。如果壓力繼續(xù)下降低至二值時(shí)則啟動超馳回路，產(chǎn)生一個(gè)增壓信號，關(guān)引風(fēng)機(jī)擋板。（3）鍋爐跳閘后的爐膛內(nèi)爆保護(hù)控制系統(tǒng)接受來自聯(lián)鎖系統(tǒng)的鍋爐跳閘信號，為的是將爐膛內(nèi)負(fù)壓偏差降到最小。 在 主燃料跳閘的事故情況下，由于突然停止燃燒會造成爐膛內(nèi)煙氣量和煙氣溫度急劇下降 ， 顯然這是引起爐膛低壓峰值的主要原因。這個(gè)低壓峰值會引起爐膛內(nèi)爆 ，是很危險(xiǎn)的。爐膛壓力的計(jì)算非常近似于下式：PV=MRTP絕對壓力V爐膛容積M 一爐膛煙氣質(zhì)量R煙氣常數(shù)T 一絕對溫度由于容積是固定的，R是常數(shù)，故壓力P與MT成正比關(guān)系。因此，在主燃料跳閘后因 爐膛內(nèi)煙氣量減少和溫度降低將造成壓力急劇下降?；谏鲜鲈?/p>

7、因，本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了突跳回路。該回路能識別何時(shí)發(fā)生主燃料跳閘，并在跳閘時(shí)起作用以減少由于鍋爐跳閘引起 的負(fù)壓力偏差。2.3爐膛壓力控制系統(tǒng)注意事項(xiàng)600MW機(jī)組鍋爐都裝有兩臺送引風(fēng)機(jī)，當(dāng)兩臺送引風(fēng)機(jī)都在運(yùn)行狀態(tài)，又需要調(diào)節(jié)送 風(fēng)量時(shí)，一般應(yīng)同時(shí)改變兩臺送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，以使煙道兩側(cè)的煙氣流動工況均勻。風(fēng)量調(diào) 節(jié)時(shí)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)的“喘振”（喘振值報(bào)警），應(yīng)立即關(guān)小動葉，降低負(fù)荷運(yùn)行。如果喘振是由 于出口風(fēng)門誤關(guān)引起的，應(yīng)立即開啟風(fēng)門。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化需要進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，為避免爐膛冒正壓，在增加負(fù)荷時(shí)應(yīng)先增加引 風(fēng)量，然后再增加送風(fēng)量和燃料量；減少負(fù)荷時(shí)則應(yīng)先減少燃料量和送風(fēng)量，然后再減少 引風(fēng)量。對多數(shù)大型

8、鍋爐的燃燒系統(tǒng)，爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)也是通過爐膛與風(fēng)箱間的差壓而影 響到二次風(fēng)量的，會影響燃燒器出口的風(fēng)煤比以及著火的穩(wěn)定性，因此，有一定調(diào)節(jié)速度 的限制。-9 -3爐膛壓力控制系統(tǒng)控制邏輯3.1引風(fēng)機(jī)操作方式系統(tǒng)各回路中都設(shè)置了手自動兩種操作方式，為了實(shí)現(xiàn)無擾動切換，系統(tǒng)引入了各控 制對象的反饋值，在手動操作時(shí) PLC輸出會自動跟蹤控制對象的反饋，當(dāng)切換到自動狀態(tài) 時(shí)可以進(jìn)行無擾動切換，使系統(tǒng)平穩(wěn)的過渡到自動狀態(tài)。3.1.1操作方式調(diào)節(jié)器的輸出疊加上前饋指令（送風(fēng)機(jī)動葉平均指令），并行送到兩臺引風(fēng)機(jī)的控制回路上，在引風(fēng)機(jī)B操作站，由運(yùn)行人員設(shè)定的偏置信號分別輸入到引風(fēng)機(jī) A操作站和輸 入到引風(fēng)機(jī)B

9、操作站上，偏置信號的作用是在自動方式下，可以用來調(diào)節(jié)兩臺引風(fēng)機(jī)A、B的負(fù)荷平衡。當(dāng)兩臺引風(fēng)機(jī)都在手動控制方式（或有強(qiáng)制輸出時(shí)），爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)器跟蹤兩臺引風(fēng) 機(jī)A、B檔板開度指令的平均值。3.2增閉鎖和減閉鎖當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生故障時(shí)，為了防止故障的危害進(jìn)一步擴(kuò)大，對每臺引風(fēng)機(jī)動葉的控制指令還設(shè)計(jì)了閉鎖增和閉鎖減功能。當(dāng)爐膛壓過高或過低時(shí)，發(fā)出爐膛壓力高、低報(bào)警。正常情況下，模擬切換器1468接通S1,即為引風(fēng)機(jī)模擬控制站的輸出。當(dāng)爐膛負(fù)壓信號 10HBK10CP901高于某一值時(shí)，模擬切換器接通 S2,使輸出只增不減，實(shí)行減閉鎖功能， 禁止動態(tài)關(guān)小引風(fēng)機(jī)動葉，再與輸出值進(jìn)行大選之后輸出，同理系統(tǒng)還

10、設(shè)有增閉鎖功能， 即當(dāng)爐膛負(fù)壓信號10HBK10CP90低于某一值時(shí)，模擬切換器接通 S2,使輸出只減不增， 實(shí)行增閉鎖功能，禁止動態(tài)開大引風(fēng)機(jī)動葉。輸出的信號與負(fù)荷給定ULD經(jīng)過超前/滯后函數(shù)、乘法器等一系列處理后求和。再與 10HNC10AA101XQ作差，當(dāng)偏差超高、低限值 或質(zhì)量不合格時(shí)，發(fā)生報(bào)警信號，引風(fēng)機(jī) A站輸出故障。同理，引風(fēng)機(jī)B站輸出故障與其 相同。當(dāng)出現(xiàn)NO RB并且10HBK10CP901越高、低限時(shí)，出現(xiàn)爐膛壓力調(diào)節(jié)故障。3.3 MFT動作時(shí)的超馳控制爐膛負(fù)壓控制除采用了前饋-反饋傳統(tǒng)方案外，最突出的特點(diǎn)是對爐膛負(fù)壓控制設(shè)計(jì)了一個(gè)超馳控制回路，其作用是防止主燃料跳閘（M

11、FT動作）時(shí)，引起爐膛滅火而產(chǎn)生鍋爐內(nèi)爆的事故。當(dāng)鍋爐接受到MFT動作信號后，通常不到幾秒就可以導(dǎo)致爐膛滅火，爐內(nèi)溫度將急劇 下降，從理想氣體狀態(tài)方程式 PV/T = R可知，當(dāng)爐膛內(nèi)煙氣容積 V不變時(shí)，爐膛負(fù)壓P將隨爐內(nèi)溫度T的下降而降低，爐內(nèi)將出現(xiàn)較大的負(fù)壓，加之爐內(nèi)燃燒是急劇的化學(xué)變化 過程，在燃燒后的煙氣中，除包括一、二次風(fēng)外，還包括燃燒時(shí)產(chǎn)生的CO和水蒸汽；當(dāng)鍋爐滅火時(shí)，CO和水蒸汽大減少，從而使煙氣的質(zhì)量流量大大減少， 如果此時(shí)引風(fēng)機(jī)動葉 仍保持原來的開度，勢必造成很大的爐膛負(fù)壓，如不采取措施，鍋爐將有產(chǎn)生內(nèi)爆的危險(xiǎn)， 為了防止此類事故的發(fā)生，爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)超馳保護(hù)回路，當(dāng)M

12、FT動作時(shí)，控制系統(tǒng)強(qiáng)制前饋信號為0,關(guān)小引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度，以減少引風(fēng)機(jī)出力，使?fàn)t膛負(fù)壓不至太低。3.4爐膛壓力控制系統(tǒng)其它功能引風(fēng)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是維持爐膛壓力穩(wěn)定，另外，一般爐膛壓力控制系統(tǒng)還有以下功能：（1）防內(nèi)爆發(fā)生MFT瞬間爐膛壓力急劇下降，可能發(fā)生爐膛變形。因此一旦發(fā)生MFT爐膛壓力不高，引風(fēng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)按送風(fēng)執(zhí)行器指令比例減小，4秒后逐步恢復(fù)。（2）送風(fēng)機(jī)跳閘影響送風(fēng)機(jī)對爐膛壓力影響較大，采用比例前饋適當(dāng)減小引風(fēng)控制，可以有效的抑制爐膛壓力 波動。（3）RB切除燃料影響RB發(fā)生時(shí)切除磨煤機(jī)（BMS，同時(shí)引風(fēng)調(diào)節(jié)前饋關(guān)，關(guān)的幅度與切除燃料量成比例。（4）非線性控制爐膛負(fù)壓影響因素較多

13、，波動也很頻繁。對于較小波動不調(diào)節(jié)，這樣有利于運(yùn)行工況穩(wěn)定。（5）方向閉鎖爐膛壓力高于50Pa,送風(fēng)控制增閉鎖、弓I風(fēng)控制減閉鎖；爐膛壓力低于 -200Pa，送風(fēng)控制 減閉鎖、引風(fēng)控制增閉鎖。（6）啟停磨影響磨得啟停對爐膛壓力影響較大，一般為系統(tǒng)設(shè)計(jì)動態(tài)前饋。（7）送風(fēng)機(jī)跳閘影響送風(fēng)機(jī)跳閘對爐膛壓力影響較大，采用比例前饋適當(dāng)減小引風(fēng)量，可以有效地抑制抑制爐 膛壓力波動?；仡櫰鸫舜苏n程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在整整一個(gè)星期的時(shí)間里，我學(xué)到 了很多東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的很多東西，而且學(xué)到了很多書本上沒有的東西。通過 這次實(shí)習(xí)使我意識到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性 ，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，

14、只有把理論跟 實(shí)際聯(lián)系起來并從中得到結(jié)論才是真正的知識 ，才能提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考 能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了各種各樣的問題 ，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了很多自己的不足之處，對以前所 學(xué)過的知識理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)，把以前的知識重新溫固 鞏固了所學(xué)知識。課程設(shè)計(jì)是一門綜合性的實(shí)踐課程 ，對于培養(yǎng)我們發(fā)現(xiàn)問題解決問題的 能力至關(guān)重要，同時(shí)課程設(shè)計(jì)還有利于我們及時(shí)了解和掌握所學(xué)相關(guān)知識。這次課程設(shè)計(jì)順利完成了，它帶給我的不僅是知識的掌握，更重要的是能力的提高，我 深深的懂得雖然已經(jīng)學(xué)完了 ，但是我們懂得的還只是毛皮，更多的專業(yè)知識等著我們?nèi)W(xué) 習(xí)。最后感謝所有幫助過我的老師

15、同學(xué)們，謝謝你們！致謝本次設(shè)計(jì)能夠順利的完成，首先我要感謝遲新利、劉禹林兩位老師，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程 中，兩位老師對我在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題和困難進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)和認(rèn)真的解答，從而 保證了我的課程設(shè)計(jì)課題能夠得以順利完成。此外遲老師一絲不茍的治學(xué)態(tài)度以及嚴(yán)于律 己、寬以待人的品質(zhì)無時(shí)無刻不在激勵(lì)著我，令我終生難忘，使我滿懷信心的迎接新的挑 戰(zhàn)。我從遲老師身上不但學(xué)到了許多學(xué)問而且也學(xué)會了許多做學(xué)問的方法以及做學(xué)問所需 的態(tài)度和精神。在此還要特別感謝學(xué)校對我們的大力支持，為我們提供了較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn) 室和計(jì)算機(jī)房，使我們在設(shè)計(jì)過程中能夠更好的將所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中去。再次對所有熱心幫助過我的老師和同學(xué)們致以衷心的感謝！正是有了你們的幫助，才 使我能夠順利的完成本次設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 溫希東.INFI-90分散控制系統(tǒng).沈陽電力高等?？茖W(xué)校，1996.112 解建寶.600MW火電機(jī)組培訓(xùn)教材.北京：中國電力出版社，20063 張磊.大型火力發(fā)電機(jī)組疾控運(yùn)行北京：中國電