第八章船舶蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制

1、 第八章第八章 船舶船舶蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制 n 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 n鍋爐包括水位的自動(dòng)控制，蒸汽壓力的自動(dòng)控制， 鍋爐點(diǎn)火及燃燒的時(shí)序控制和自動(dòng)安全保護(hù)等。 n主鍋爐：它的蒸發(fā)量較大，蒸汽壓力較高，對(duì)水位 和蒸汽壓力要求比較嚴(yán)格。水位和蒸汽壓力不準(zhǔn)許 有較大的波動(dòng)。對(duì)鍋爐一般都采用帶有積分作用的 調(diào)節(jié)器所組成的定值控制系統(tǒng)加以控制。大型油船 輔鍋爐工作特點(diǎn)接近主鍋爐。 n柴油機(jī)貨船輔鍋爐：它的蒸發(fā)量?。ㄒ话阈∮?t/h ），蒸汽壓力低（一般低于1.0MPa），對(duì)水位和 蒸汽壓力的波動(dòng)要求不嚴(yán)格，一般采用雙位控制。 n 第八章第八章 船舶船舶蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制蒸汽鍋爐的自

2、動(dòng)控制 n 第二節(jié)第二節(jié)鍋爐水位的自動(dòng)控制鍋爐水位的自動(dòng)控制 n柴油主機(jī)干貨船輔鍋爐由于蒸發(fā)量小，蒸汽壓力低 ，為簡化其控制系統(tǒng)，一般對(duì)水位都是進(jìn)行雙位控 制，當(dāng)水位下降到允許的下限水位時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)動(dòng) 給水泵向鍋爐供水。鍋爐水位會(huì)逐漸升高。當(dāng)鍋爐 水位達(dá)到允許上限水位時(shí)，自動(dòng)停止給水泵的工作 ，停止向鍋爐供水。因此，鍋爐在工作期間，其水 位是在允許的上、下限之間波動(dòng)，不會(huì)穩(wěn)定在某一 個(gè)水位上。這種雙位控制水位的檢測元件常用浮子 式和電極式(要求掌握）。 n。 n 電極式水位控制系統(tǒng)電極式水位控制系統(tǒng) 第八章第八章 船舶船舶蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制 電極式雙位水位控制系統(tǒng)是在鍋爐的外

3、面裝設(shè)一個(gè)電極室，它 分別與鍋爐的水空間和蒸汽空間相通，故電極室中的水位與 鍋爐水位一致。由于鍋爐水有一定的鹽分，所以它是導(dǎo)電的 ，電極室中插有三根電極棒，其中，電極1、2分別控制允 許的上、下限水位；電極3用于危險(xiǎn)低水位報(bào)警。1Z和2Z是 二極管橋式整流電路。由變壓器次級(jí)繞組輸出的24V交流電 壓經(jīng)1Z、2Z，電極1、2、3，鍋爐水及電極室接地的殼體， 構(gòu)成交流通路，經(jīng)1Z和2Z整流成直流電作為繼電器3JY和 4JY的電源。調(diào)整電極1、2的位置可調(diào)整鍋爐的上、下限水 位。一般來說，在允許波動(dòng)的范圍內(nèi)，電極1和2之間的距 離不要調(diào)整得太小，否則給水泵電機(jī)起停頻繁，影響使用壽 命。如果給水泵有故

4、障，當(dāng)水位下降到下限水位，電極2露 出水面時(shí)，水泵不能向鍋爐供水，水位會(huì)繼續(xù)降低。當(dāng)水位 降低到危險(xiǎn)低水位時(shí)，電極3露出水面，切斷2Z的交流電通 路，使繼電器4JY斷電，發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)會(huì)自動(dòng)停爐。 n 第八章第八章 船舶船舶蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制蒸汽鍋爐的自動(dòng)控制 n2管理要點(diǎn)及常見故障的分析方法 n一般輔鍋爐都裝有兩個(gè)電極室，個(gè)工作，另一個(gè)備用。電 極室由于長期使用，其中水的純度會(huì)提高，電極及電極室殼 體會(huì)結(jié)水垢，使電極及電極室的導(dǎo)電性能降低。因此，電極 室要定期放水和清洗。清洗前，要轉(zhuǎn)用備用電極室，然后關(guān) 閉電極室與鍋爐水空間和汽空間相通的截止閥，再打開電極 室底部的放水閥放掉電極室中的水

5、。這時(shí)可拔出電極，打開 電極室上蓋，清洗電極室殼體上的水垢和電極上的水垢。要 檢查電極與電極室上蓋之間的絕緣是否良好。如果絕緣不好 ，要更換絕緣材料。電極室裝復(fù)后，打開與鍋爐汽和水空間 相通的截止閥，電極室的水位就與鍋爐的實(shí)際水位一致了。 n 二、油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制 1油輪輔鍋爐水位控制的特點(diǎn) 大型油輪大型油輪輔鍋爐由于蒸發(fā)量大，蒸汽壓力高，對(duì)輔鍋爐由于蒸發(fā)量大，蒸汽壓力高，對(duì) 水位和蒸汽壓力的要求比較嚴(yán)格，所以對(duì)水位和蒸水位和蒸汽壓力的要求比較嚴(yán)格，所以對(duì)水位和蒸 汽壓都采用汽壓都采用比例積分定值控制。比例積分定值控制。 （1）鍋爐水位的雙沖量控制鍋爐水位的雙沖量控制 （2）水位自動(dòng)控制

6、中的雙回路給水水位自動(dòng)控制中的雙回路給水 1）鍋爐水位的雙沖量控制 n在鍋爐水位控制系統(tǒng)中，還在鍋爐水位控制系統(tǒng)中，還 需要考慮需要考慮“假水位假水位”的影響，的影響， 所謂所謂“假水位假水位”是指，當(dāng)鍋是指，當(dāng)鍋 爐負(fù)荷變化時(shí)，鍋爐的水位爐負(fù)荷變化時(shí)，鍋爐的水位 變化方向與正常的變化方向變化方向與正常的變化方向 相反。相反。 n它的檢測裝置有兩個(gè)：一個(gè)它的檢測裝置有兩個(gè)：一個(gè) 是檢測水位變化的水位沖量是檢測水位變化的水位沖量 信號(hào)信號(hào)3 3；另一個(gè)是檢測蒸汽流；另一個(gè)是檢測蒸汽流 量變化的蒸汽流量沖量信號(hào)量變化的蒸汽流量沖量信號(hào)4 4， 這兩個(gè)沖量信號(hào)都送到雙沖這兩個(gè)沖量信號(hào)都送到雙沖 量調(diào)

7、節(jié)器量調(diào)節(jié)器5 5。 1）鍋爐水位的雙沖量控制 蒸汽流量信號(hào)是前饋信號(hào)蒸汽流量信號(hào)是前饋信號(hào)，它與擾動(dòng)變化大小成比例，它與擾動(dòng)變化大小成比例 ，控制作用在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)就產(chǎn)生，而不是等到，控制作用在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)就產(chǎn)生，而不是等到 擾動(dòng)引起被控量發(fā)生波動(dòng)后才產(chǎn)生，擾動(dòng)引起被控量發(fā)生波動(dòng)后才產(chǎn)生，采用前饋控制采用前饋控制 可以改善控制的質(zhì)量可以改善控制的質(zhì)量。對(duì)于雙沖量給水自動(dòng)控制系。對(duì)于雙沖量給水自動(dòng)控制系 統(tǒng)，當(dāng)蒸汽流量發(fā)生變化時(shí)，就給調(diào)節(jié)器發(fā)去一個(gè)統(tǒng)，當(dāng)蒸汽流量發(fā)生變化時(shí)，就給調(diào)節(jié)器發(fā)去一個(gè) 信號(hào)，使給水量和蒸汽量同方向變化，因此可以減信號(hào)，使給水量和蒸汽量同方向變化，因此可以減 小或抵消

8、由于虛假水位現(xiàn)象而使給水量與蒸汽流量小或抵消由于虛假水位現(xiàn)象而使給水量與蒸汽流量 相反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確相反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確 的方向移動(dòng)，從而的方向移動(dòng)，從而減小了給水量和水位的波動(dòng)，縮減小了給水量和水位的波動(dòng)，縮 短了調(diào)節(jié)時(shí)間，可以改善水位的控制品質(zhì)短了調(diào)節(jié)時(shí)間，可以改善水位的控制品質(zhì)。 2）水位自動(dòng)控制中的雙回路給水）水位自動(dòng)控制中的雙回路給水 雙回路水位控制系統(tǒng)工作原理 l-鍋爐；2-參考水位罐；3-差壓變送器；4-水位比例積分 調(diào)節(jié)器；5-給水調(diào)節(jié)閥；6-差壓變送器；7-比例積分調(diào)節(jié) 器；8-蒸汽調(diào)節(jié)閥；9-透平給水泵機(jī)組 2）水位自動(dòng)控制

9、中的雙回路給水 n油輪鍋爐給水系統(tǒng)通常由汽輪機(jī)給水泵從熱水井把水抽出來油輪鍋爐給水系統(tǒng)通常由汽輪機(jī)給水泵從熱水井把水抽出來 ，經(jīng)給水調(diào)節(jié)閥打進(jìn)鍋爐里去?？刂平o水量可通過改變給水，經(jīng)給水調(diào)節(jié)閥打進(jìn)鍋爐里去?？刂平o水量可通過改變給水 閥的開度來實(shí)現(xiàn)。通過給水閥的給水流量閥的開度來實(shí)現(xiàn)。通過給水閥的給水流量G與給水閥的流通與給水閥的流通 面積面積F和給水閥前后壓差和給水閥前后壓差p有關(guān)。改變給水閥的開度實(shí)際上有關(guān)。改變給水閥的開度實(shí)際上 就是改變給水閥的流通面積就是改變給水閥的流通面積F。只有在給水閥前后壓差。只有在給水閥前后壓差p基基 本不變的情況下，給水流量本不變的情況下，給水流量G才能與給水閥

10、的流通面積才能與給水閥的流通面積F成成 比例。但對(duì)汽輪機(jī)給水泵來說，如果蒸汽調(diào)節(jié)閥開度不變，比例。但對(duì)汽輪機(jī)給水泵來說，如果蒸汽調(diào)節(jié)閥開度不變， 則泵浦的排量基本不變，不管開大或關(guān)小給水閥，進(jìn)入鍋爐則泵浦的排量基本不變，不管開大或關(guān)小給水閥，進(jìn)入鍋爐 的給水量基本上是不變的，因此僅僅改變水閥的開度往往達(dá)的給水量基本上是不變的，因此僅僅改變水閥的開度往往達(dá) 不到控制給水量的目的。不到控制給水量的目的。鍋爐水位連續(xù)自動(dòng)控制系統(tǒng)除了具鍋爐水位連續(xù)自動(dòng)控制系統(tǒng)除了具 有根據(jù)水位偏差和蒸汽流量雙沖量來控制給水閥開度的水位有根據(jù)水位偏差和蒸汽流量雙沖量來控制給水閥開度的水位 控制回路外，還應(yīng)設(shè)有維持給水閥

11、前后壓差恒定的給水差壓控制回路外，還應(yīng)設(shè)有維持給水閥前后壓差恒定的給水差壓 控制回路控制回路。這樣，。這樣，給水量就直接與給水閥的開度成比例了給水量就直接與給水閥的開度成比例了。 若鍋爐水位低于給定值，水位調(diào)節(jié)器若鍋爐水位低于給定值，水位調(diào)節(jié)器1輸出的控制信號(hào)開大輸出的控制信號(hào)開大 給水閥給水閥3。由于給水閥開大使其前后壓差減小，給水差壓調(diào)。由于給水閥開大使其前后壓差減小，給水差壓調(diào) 節(jié)器輸出的控制信號(hào)開大蒸汽調(diào)節(jié)閥節(jié)器輸出的控制信號(hào)開大蒸汽調(diào)節(jié)閥4，提高汽輪機(jī)給水泵，提高汽輪機(jī)給水泵 的轉(zhuǎn)速，使給水閥前后壓差保持恒定。的轉(zhuǎn)速，使給水閥前后壓差保持恒定。 2油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工

12、作原理 n鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理 圖8-2-4 鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖 2.油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 n鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是由水位差壓變送鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是由水位差壓變送 器器1、水位調(diào)節(jié)器、水位調(diào)節(jié)器2、氣動(dòng)計(jì)算器氣動(dòng)計(jì)算器3、蒸汽流量變、蒸汽流量變 送器送器4、給水調(diào)節(jié)閥、給水調(diào)節(jié)閥5、給水差壓變送器、給水差壓變送器6、給水、給水 差壓調(diào)節(jié)器差壓調(diào)節(jié)器7等主要部分組成。鍋爐水位的變化等主要部分組成。鍋爐水位的變化 是由氣動(dòng)變壓變送器是由氣動(dòng)變壓變送器1測量的。蒸汽流量的變化測量的。蒸汽流量的變化 也就是鍋爐負(fù)荷的變化，則由蒸汽流量變送器也就是鍋爐負(fù)荷

13、的變化，則由蒸汽流量變送器 （氣動(dòng)差壓變送器）來測量。系統(tǒng)中水位變送（氣動(dòng)差壓變送器）來測量。系統(tǒng)中水位變送 器器1的作用是將鍋爐水位的變化量轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)氣的作用是將鍋爐水位的變化量轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)氣 壓信號(hào)送到氣動(dòng)水位調(diào)節(jié)器壓信號(hào)送到氣動(dòng)水位調(diào)節(jié)器2中。水位調(diào)節(jié)器的中。水位調(diào)節(jié)器的 作用是將變送器作用是將變送器1的輸出信號(hào)經(jīng)比例積分的反作的輸出信號(hào)經(jīng)比例積分的反作 用處理后，送到氣動(dòng)計(jì)算器的通道用處理后，送到氣動(dòng)計(jì)算器的通道A中。如果鍋中。如果鍋 爐的負(fù)荷保持不變，則蒸汽流量變送器輸出的爐的負(fù)荷保持不變，則蒸汽流量變送器輸出的 氣壓信號(hào)氣壓信號(hào)B將是一個(gè)恒定值，此恒定值使給水控將是一個(gè)恒定值，此恒定

14、值使給水控 制閥在計(jì)算器的作用下有一個(gè)相應(yīng)的開度，以制閥在計(jì)算器的作用下有一個(gè)相應(yīng)的開度，以 保持恒定的水位。保持恒定的水位。 2.油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 nA.如果鍋爐的負(fù)荷保持不變，則蒸汽流量變送器 輸出的氣壓信號(hào)B將是一個(gè)恒定值，此恒定值使 給水控制閥在計(jì)算器的作用下有一個(gè)相應(yīng)的開 度，以保持恒定的水位。而這恒定的水位要保 持在鍋爐正常水位的中間值，水位調(diào)節(jié)器的輸 出必須是在50%的值上（0.06MPa）。由此可 見，在鍋爐負(fù)荷不變的條件下，鍋爐的正常供 水量僅取決于鍋爐的負(fù)荷量，也就是說鍋爐給 水閥的開度是由蒸汽流量的大小來決定的。 2.油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的

15、組成及工作原理 nB.而在變負(fù)荷條件下，鍋爐的水位是在不斷變化的。如 隨著負(fù)荷的變化在某一時(shí)刻給水量大于負(fù)荷量，鍋爐中 的水位將隨之上升而引起水位調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)減小并 小于50%（0.06MPa），在這種情況下 計(jì)算器的輸出將 逐漸減小，使給水閥趨于關(guān)小，直到建立新的平衡為止 。所以，鍋爐水位是由給水調(diào)節(jié)閥的開度來保證的。而 當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，控制給水閥開度的信號(hào)大小是由氣 動(dòng)計(jì)算器根據(jù)蒸汽流量變化加上一個(gè)水位調(diào)節(jié)器的輸出 信號(hào)（正或負(fù)）來決定的。在使用管理過程中，如果鍋 爐水位需要維持得高一些或低一些時(shí)，只要相應(yīng)地改變 表征給定值的設(shè)定氣壓信號(hào)即可。 n系統(tǒng)中水位變送器與調(diào)節(jié)器之間有一個(gè)氣

16、容和氣阻構(gòu)成 的慣性環(huán)節(jié)，以克服和減少由于船舶搖擺而對(duì)測量信號(hào) 造成的干擾。 第三節(jié)第三節(jié) 蒸汽壓力的自動(dòng)控制蒸汽壓力的自動(dòng)控制 對(duì)對(duì)蒸汽壓力控制，是控制燃燒強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的蒸汽壓力控制，是控制燃燒強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的 。 對(duì)貨輪輔鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求是簡單，可靠。對(duì)貨輪輔鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求是簡單，可靠。 對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求并不嚴(yán)格。因此大多數(shù)貨輪輔鍋爐均對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求并不嚴(yán)格。因此大多數(shù)貨輪輔鍋爐均采采 用汽壓的雙位控制，少數(shù)采用比例控制用汽壓的雙位控制，少數(shù)采用比例控制。 一、柴油主機(jī)干貨船輔鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制 1燃燒的雙位控制燃燒的雙位控制 最簡單的方案是，在蒸汽管路上裝一個(gè)壓力

17、檢測開關(guān)。這最簡單的方案是，在蒸汽管路上裝一個(gè)壓力檢測開關(guān)。這 種控制方案，由于鍋爐起停頻繁，對(duì)鍋爐運(yùn)行不利，所種控制方案，由于鍋爐起停頻繁，對(duì)鍋爐運(yùn)行不利，所 以很少采用。在絕大多數(shù)汽壓雙位控制系統(tǒng)中，在蒸汽以很少采用。在絕大多數(shù)汽壓雙位控制系統(tǒng)中，在蒸汽 管路上裝兩個(gè)壓力檢測開關(guān)。它們動(dòng)作的整定值不同。管路上裝兩個(gè)壓力檢測開關(guān)。它們動(dòng)作的整定值不同。 當(dāng)汽壓升高到高壓保護(hù)壓力時(shí)，兩個(gè)壓力檢測開關(guān)均斷當(dāng)汽壓升高到高壓保護(hù)壓力時(shí)，兩個(gè)壓力檢測開關(guān)均斷 開，自動(dòng)停爐，發(fā)聲光報(bào)警。當(dāng)蒸汽壓力下降到允許的開，自動(dòng)停爐，發(fā)聲光報(bào)警。當(dāng)蒸汽壓力下降到允許的 下限值時(shí)，兩個(gè)壓力檢測開關(guān)均閉合，但下限值時(shí)，

18、兩個(gè)壓力檢測開關(guān)均閉合，但必須按復(fù)位必須按復(fù)位 （起動(dòng)）按鈕才能重新起動(dòng)鍋爐。（起動(dòng)）按鈕才能重新起動(dòng)鍋爐。 高火燃燒：高火燃燒： 當(dāng)蒸汽壓力下降到允許下限值時(shí)，當(dāng)蒸汽壓力下降到允許下限值時(shí)，兩個(gè)壓力檢測開關(guān)都閉兩個(gè)壓力檢測開關(guān)都閉 合合，控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)門電機(jī)使，控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)門電機(jī)使風(fēng)門開得最大，它的同風(fēng)門開得最大，它的同 軸所帶動(dòng)的回油閥關(guān)得最小軸所帶動(dòng)的回油閥關(guān)得最?。ㄟ@是采用一個(gè)油頭工作的情（這是采用一個(gè)油頭工作的情 況，對(duì)采用兩個(gè)油頭的鍋爐是打開兩個(gè)供油電磁閥使兩個(gè)況，對(duì)采用兩個(gè)油頭的鍋爐是打開兩個(gè)供油電磁閥使兩個(gè) 油頭同時(shí)噴油）。這時(shí)油頭同時(shí)噴油）。這時(shí)噴油量和送風(fēng)量都最大

19、噴油量和送風(fēng)量都最大，即對(duì)鍋爐，即對(duì)鍋爐 進(jìn)行所謂的進(jìn)行所謂的“高火燃燒高火燃燒”。 低火燃燒：低火燃燒： 當(dāng)蒸汽壓力上升到正常上限值時(shí)，當(dāng)蒸汽壓力上升到正常上限值時(shí)，一個(gè)壓力檢測開關(guān)閉合，一個(gè)壓力檢測開關(guān)閉合， 另一個(gè)壓力檢測開關(guān)斷開，再次啟動(dòng)風(fēng)門電機(jī)把風(fēng)門關(guān)得另一個(gè)壓力檢測開關(guān)斷開，再次啟動(dòng)風(fēng)門電機(jī)把風(fēng)門關(guān)得 最小。它同軸帶動(dòng)的回壓閥開得最大最小。它同軸帶動(dòng)的回壓閥開得最大（或關(guān)閉一個(gè)燃油電（或關(guān)閉一個(gè)燃油電 磁閥，使一個(gè)油頭噴油工作）。這時(shí)，磁閥，使一個(gè)油頭噴油工作）。這時(shí)，噴油量和送風(fēng)量都噴油量和送風(fēng)量都 是最小的是最小的，即鍋爐進(jìn)行所謂的，即鍋爐進(jìn)行所謂的“低火燃燒低火燃燒”。 2燃

20、燒的比例控制燃燒的比例控制 燃燒的比例控制燃燒的比例控制 n采用采用壓力比例調(diào)節(jié)器和電動(dòng)比例操作器壓力比例調(diào)節(jié)器和電動(dòng)比例操作器所組成的比例所組成的比例 控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。 n當(dāng)蒸汽壓力升高時(shí)，劃針當(dāng)蒸汽壓力升高時(shí)，劃針2 2左移，左移，R1R1減小，減小，R2R2增大，增大， 破壞了電橋的平衡破壞了電橋的平衡，使電橋輸出一個(gè)上負(fù)下正的不平，使電橋輸出一個(gè)上負(fù)下正的不平 衡電壓信號(hào)衡電壓信號(hào)U U入，經(jīng)放大器入，經(jīng)放大器2 2放大后，去觸發(fā)反轉(zhuǎn)可控放大后，去觸發(fā)反轉(zhuǎn)可控 硅交流開關(guān)硅交流開關(guān)4 4使其導(dǎo)通，電機(jī)使其導(dǎo)通，電機(jī)M M反轉(zhuǎn)，關(guān)小風(fēng)門開大回反轉(zhuǎn)，關(guān)小風(fēng)門開大回 油閥，以降低鍋爐的燃

21、燒強(qiáng)度使蒸汽壓力降低。與此油閥，以降低鍋爐的燃燒強(qiáng)度使蒸汽壓力降低。與此 同時(shí)，電機(jī)同時(shí)，電機(jī)M M同軸帶動(dòng)的反饋凸輪同軸帶動(dòng)的反饋凸輪5 5轉(zhuǎn)動(dòng)并推動(dòng)反饋劃轉(zhuǎn)動(dòng)并推動(dòng)反饋劃 針向左移動(dòng)，使針向左移動(dòng)，使R3R3減小、減小、R4R4增大。當(dāng)增大。當(dāng)反饋劃針移動(dòng)到反饋劃針移動(dòng)到 使使R1R4R1R4R2R3R2R3時(shí)，電橋又處于新的平衡狀態(tài)，這時(shí)，電橋又處于新的平衡狀態(tài)，這 時(shí)時(shí)U U入 入 0 0，電機(jī)，電機(jī)M M停轉(zhuǎn)。鍋爐的燃燒控制達(dá)到一個(gè)新的停轉(zhuǎn)。鍋爐的燃燒控制達(dá)到一個(gè)新的 平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)， n通過改變測量電位器通過改變測量電位器4的傾斜角度，可調(diào)整比例作用的傾斜角度，可調(diào)整比例作用

22、強(qiáng)弱。傾斜角度越大，比例作用越強(qiáng)。強(qiáng)弱。傾斜角度越大，比例作用越強(qiáng)。 燃燒的比例控制燃燒的比例控制 n通過改變測量電位器4的傾斜角度，可調(diào)整比 例作用強(qiáng)弱。該電位器傾斜角越大，在蒸汽壓 力變化量相同的情況下，即劃針左右移動(dòng)相同 距離時(shí)，電阻電阻R1和和R2的變化量越大，電橋所的變化量越大，電橋所 輸出的不平衡電壓信號(hào)輸出的不平衡電壓信號(hào)U入變化量越大，電機(jī)入變化量越大，電機(jī) M需要轉(zhuǎn)一個(gè)較大的角度，也就是對(duì)爐膛的送需要轉(zhuǎn)一個(gè)較大的角度，也就是對(duì)爐膛的送 風(fēng)量和噴油量改變比較大風(fēng)量和噴油量改變比較大，才能達(dá)到新的平衡 ，即比例控制作用強(qiáng)；反之比例作用減弱。 二、油輪輔鍋爐的蒸汽壓力自動(dòng)控制二、油

23、輪輔鍋爐的蒸汽壓力自動(dòng)控制 鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制也就是燃燒自動(dòng)控制鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制也就是燃燒自動(dòng)控制。它。它根據(jù)汽壓的根據(jù)汽壓的 高低自動(dòng)改變進(jìn)入爐膛的噴油量和送風(fēng)量，維持鍋爐汽壓高低自動(dòng)改變進(jìn)入爐膛的噴油量和送風(fēng)量，維持鍋爐汽壓 恒定或在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)恒定或在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。由于船用主鍋爐和大型油輪。由于船用主鍋爐和大型油輪 輔鍋爐的蒸發(fā)量較大，汽壓較高，往往需要保持穩(wěn)定的汽輔鍋爐的蒸發(fā)量較大，汽壓較高，往往需要保持穩(wěn)定的汽 壓，一般都采用壓，一般都采用定值控制定值控制方案。方案。 蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)控制回路組成，蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)控制回路組成，一個(gè)回一個(gè)回 路是

24、噴油量的控制回路，路是噴油量的控制回路，它根據(jù)蒸汽壓力的偏差值經(jīng)它根據(jù)蒸汽壓力的偏差值經(jīng)PI控控 制作用的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器來控制燃油調(diào)節(jié)閥的開度，即改制作用的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器來控制燃油調(diào)節(jié)閥的開度，即改 變進(jìn)入爐膛的噴油量；變進(jìn)入爐膛的噴油量； 另一個(gè)回路是送風(fēng)量的控制回路。另一個(gè)回路是送風(fēng)量的控制回路。它根據(jù)噴油量來控制風(fēng)門它根據(jù)噴油量來控制風(fēng)門 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變進(jìn)入爐膛的送風(fēng)量。實(shí)現(xiàn)最佳風(fēng)油比。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變進(jìn)入爐膛的送風(fēng)量。實(shí)現(xiàn)最佳風(fēng)油比。噴噴 油量控制回路是定值控制系統(tǒng)，送風(fēng)量控制回路是程序控油量控制回路是定值控制系統(tǒng)，送風(fēng)量控制回路是程序控 制系統(tǒng)，制系統(tǒng)， 二、油輪輔鍋爐的蒸汽壓力自動(dòng)控

25、制二、油輪輔鍋爐的蒸汽壓力自動(dòng)控制 1蒸汽壓力控制的特點(diǎn)蒸汽壓力控制的特點(diǎn) n在鍋爐不同負(fù)荷下、接受汽壓的偏差信號(hào)并輸出在鍋爐不同負(fù)荷下、接受汽壓的偏差信號(hào)并輸出 一個(gè)控制信號(hào)，通過伺服器控制進(jìn)入爐膛的燃油一個(gè)控制信號(hào)，通過伺服器控制進(jìn)入爐膛的燃油 量和空氣量，即控制爐膛內(nèi)的燃燒強(qiáng)度，以便保量和空氣量，即控制爐膛內(nèi)的燃燒強(qiáng)度，以便保 持汽壓為恒定值。為完成這樣的任務(wù)，主調(diào)節(jié)器持汽壓為恒定值。為完成這樣的任務(wù)，主調(diào)節(jié)器 一般采用一般采用比例積分調(diào)節(jié)器比例積分調(diào)節(jié)器。 n空氣量調(diào)節(jié)器的給定值要根據(jù)不同的噴油量，按空氣量調(diào)節(jié)器的給定值要根據(jù)不同的噴油量，按 預(yù)先規(guī)定好的噴油量與空氣量的配比關(guān)系來變化

26、預(yù)先規(guī)定好的噴油量與空氣量的配比關(guān)系來變化 。這種控制關(guān)系與保持恒定的被控參數(shù)的定值控。這種控制關(guān)系與保持恒定的被控參數(shù)的定值控 制不同，在控制系統(tǒng)分類中，稱為制不同，在控制系統(tǒng)分類中，稱為程序控制程序控制。 二、油輪輔鍋爐的蒸汽壓力自動(dòng)控制二、油輪輔鍋爐的蒸汽壓力自動(dòng)控制 1蒸汽壓力控制的特點(diǎn)蒸汽壓力控制的特點(diǎn) n主調(diào)節(jié)器也可以直接控制進(jìn)入爐膛的空氣量，或同時(shí)直接主調(diào)節(jié)器也可以直接控制進(jìn)入爐膛的空氣量，或同時(shí)直接 控制進(jìn)入爐膛的燃油量和空氣量。但是，燃油量與空氣量控制進(jìn)入爐膛的燃油量和空氣量。但是，燃油量與空氣量 的這種的這種“程序程序”關(guān)系是不變的，如果空氣量調(diào)節(jié)器采用比關(guān)系是不變的，如果

27、空氣量調(diào)節(jié)器采用比 例調(diào)節(jié)器，每一個(gè)噴油量所對(duì)應(yīng)的實(shí)際供氣壓力如圖中虛例調(diào)節(jié)器，每一個(gè)噴油量所對(duì)應(yīng)的實(shí)際供氣壓力如圖中虛 線所示，虛線與實(shí)線之間的距離就是調(diào)節(jié)器的靜差。線所示，虛線與實(shí)線之間的距離就是調(diào)節(jié)器的靜差。 n空氣量調(diào)節(jié)器最終控制風(fēng)門擋板或鼓風(fēng)機(jī)，需要相當(dāng)大的空氣量調(diào)節(jié)器最終控制風(fēng)門擋板或鼓風(fēng)機(jī)，需要相當(dāng)大的 作用力，因此這種調(diào)節(jié)器都是采用作用力，因此這種調(diào)節(jié)器都是采用間接作用式的間接作用式的。 燃油能否完全燃燒，還取決于燃油霧化的情況，燃油壓力燃油能否完全燃燒，還取決于燃油霧化的情況，燃油壓力 和溫度是影響燃油霧化的兩個(gè)因素。為此，在燃燒控制中和溫度是影響燃油霧化的兩個(gè)因素。為此，在

28、燃燒控制中 ，還應(yīng)裝有，還應(yīng)裝有燃油溫度和燃油壓力調(diào)節(jié)裝置燃油溫度和燃油壓力調(diào)節(jié)裝置。 噴油量與風(fēng)壓之間的關(guān)系噴油量與風(fēng)壓之間的關(guān)系 2蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 2蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 油輪鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)控制回路油輪鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)控制回路 組成的。組成的。 其中一個(gè)回路是根據(jù)蒸汽壓力的偏差值經(jīng)比例積分其中一個(gè)回路是根據(jù)蒸汽壓力的偏差值經(jīng)比例積分 的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器來控制燃油調(diào)節(jié)閥的開度，即的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器來控制燃油調(diào)節(jié)閥的開度，即 改變向爐膛的噴油量改變向爐膛的

29、噴油量。噴油量的改變必須同時(shí)改。噴油量的改變必須同時(shí)改 變向爐膛的送風(fēng)量（空氣量可用風(fēng)道與爐內(nèi)之間變向爐膛的送風(fēng)量（空氣量可用風(fēng)道與爐內(nèi)之間 的壓差來表示），為了保證燃油完全燃燒并得到的壓差來表示），為了保證燃油完全燃燒并得到 較高的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)應(yīng)某一噴油量要有一個(gè)最佳的較高的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)應(yīng)某一噴油量要有一個(gè)最佳的 送風(fēng)量（最佳的空氣壓力）與之相匹配，即在某送風(fēng)量（最佳的空氣壓力）與之相匹配，即在某 一噴油量下要求有一個(gè)一噴油量下要求有一個(gè)最佳的風(fēng)油比最佳的風(fēng)油比(近似平方關(guān)近似平方關(guān) 系系)。 2蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理蒸汽壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 燃燒控制系統(tǒng)的另一個(gè)控制回

30、路是根據(jù)噴油量對(duì)空氣壓力進(jìn) 行控制的回路。在這個(gè)回路中，空氣壓力的給定值是隨噴 油量而變化的。燃油量變送器輸出的氣壓信號(hào)代表噴油量， 函數(shù)發(fā)生器輸出與噴油量平方成比例的信號(hào)，這一信號(hào)是 代表該噴油量下最佳空氣量的氣壓信號(hào)。該信號(hào)一路直接 送到高壓選擇閥，另一路與微分控制閥的微分部分輸出信 號(hào)相加后再送入高壓選擇閥。送入爐膛的實(shí)際空氣量是用 風(fēng)道與爐內(nèi)的壓差來反映的，經(jīng)差壓變送器輸出一個(gè)代表 送入鍋爐空氣量實(shí)際值的氣壓信號(hào)與高壓選擇閥送出的給 定值相比較，得到空氣量的偏差信號(hào)，經(jīng)比例積分的空氣 量調(diào)節(jié)器控制風(fēng)門調(diào)整機(jī)構(gòu)以改變向爐膛的送風(fēng)量。 3系統(tǒng)的其他主要元件 1）燃油控制閥 n1- 預(yù)緊彈簧

31、； n2- 調(diào)整旋鈕； n3- 膜片 n4- 反饋波紋管 圖8-3-4 燃油調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理圖 1- 預(yù)緊彈簧； 2- 調(diào)整旋鈕；3- 膜片 4- 反饋波紋管 3系統(tǒng)的其他主要元件 P1是由蒸汽壓力調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，作為 燃油控制閥的輸入信號(hào)。P是燃油控制閥輸出 的燃油壓力，它與燃油量成比例。P0是燃油 控制閥前的壓力。假定，膜片3的有效面積為 F；反饋波紋管4的有效面積為f；彈簧1的預(yù)緊 力為N。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，燃油控制閥輸出的燃油壓 力P（即燃油量）只取決于信號(hào)壓力P1。它們 之間保持良好的線性關(guān)系，而不受閥芯摩擦力、 閥前油壓變化等因素的影響。 3系統(tǒng)的其他主要元件 2）函數(shù)發(fā)生器 nl-測

32、量波紋管； n2-噴嘴擋板機(jī)構(gòu)； n3-氣動(dòng)功率放大； n4-反饋氣室和反饋波紋管； n5-反饋凸輪； n6-調(diào)零彈簧； n7-量程調(diào)整螺釘 圖8-3-5 函數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理圖 l-測量波紋管；2-噴嘴擋板機(jī)構(gòu)；3-氣動(dòng)功率放大； 4-反饋氣室和反饋波紋管；5-反饋凸輪；6-調(diào)零彈 簧；7-量程調(diào)整螺釘 3系統(tǒng)的其他主要元件 函數(shù)發(fā)生器使噴油量與送風(fēng)量成近似平方關(guān)系。 代表噴油量實(shí)際值的氣壓信號(hào)p入送入測量波 紋管1，若噴油量增大，擋板靠近噴嘴，噴嘴 背壓升高，經(jīng)放大器3使輸出氣壓信號(hào)p出增大， 通過風(fēng)門調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)增大向鍋爐的送風(fēng)量，同時(shí) 增大的p出送入反饋氣室，壓縮反饋波紋管使 反饋桿上移，于

33、是反饋凸輪5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通 過反饋桿件及調(diào)零彈簧限制擋板繼續(xù)靠近噴嘴。 函數(shù)發(fā)生器p出與p入之間的函數(shù)關(guān)系是由反饋 凸輪5的外形輪廓實(shí)現(xiàn)的，即p入在不同范圍內(nèi) 變化其反饋強(qiáng)度不同。 3系統(tǒng)的其他主要元件 3）微分控制閥 1、2、3-膜片； 4-噴嘴； 5-恒節(jié)流孔； 6-放大器； 7-擋板 圖8-3-6 燃油調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理圖 1、2、3-膜片；4-噴嘴；5-恒節(jié)流孔；6-放大器；7-擋板 3系統(tǒng)的其他主要元件 n該閥具有放大倍數(shù)K11不可調(diào)的比例微分作用。微分控 制閥由膜片1、2、3和隔板把它們分成A、B、C、D、E5 個(gè)氣室。膜片1、3的有效面積F1和F3相等，即F1=F3； 膜片2的有效面

34、積F2比Fl、F3大得多。這3個(gè)膜片在結(jié)構(gòu) 上是連在一起的，構(gòu)成一個(gè)膜片組。來自函數(shù)發(fā)生器的p2 送入氣室A，主調(diào)節(jié)器的輸出即燃油調(diào)節(jié)閥前的信號(hào)p3， 一路送至B室，另一路經(jīng)微分閥Rd送入C室。0.14MPa的 氣源經(jīng)恒節(jié)流孔5進(jìn)入氣室E，再經(jīng)噴嘴4進(jìn)入氣室D。假 定鍋爐負(fù)荷突然增大，蒸汽壓力會(huì)迅速下降，主調(diào)節(jié)器將 立即輸出一個(gè)增大的p3信號(hào)，該信號(hào)使B室壓力立即增大 ，因微分閥Rd的節(jié)流，C室壓力暫時(shí)不變，由于F2F1 ，即p3F2p3F1，這就破壞了膜片組的受力平衡，使 膜片組下移較大的距離，擋板大大靠近噴嘴，p0大大增加 ，使風(fēng)門提前有一個(gè)較大的開度。 3系統(tǒng)的其他主要元件 np0增大使

35、p0F3增大，限制了膜片的下移，當(dāng)p0增加到使 膜片組向上的作用力等于向下的作用力時(shí)，膜片組處于一 個(gè)暫時(shí)的平衡狀態(tài)，這就是該閥的微分輸出。以后p3經(jīng)節(jié) 流閥Rd使C室壓力逐漸增大，由于F2F3，膜片組向上 的力逐漸增大，破壞了膜片組的暫時(shí)平衡，使擋板逐漸上 移，p0逐漸減小，這就是微分輸出的消失過程。當(dāng)C室壓 力增大到與B室相等時(shí)，膜片組又恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)。 但是，在主調(diào)節(jié)器輸出p3增大的同時(shí)還去開大燃油調(diào)節(jié)閥 ，使函數(shù)發(fā)生器的輸出p2增大，膜片組下移，p0增大。 當(dāng)p0p2時(shí)，膜片組達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)，其輸出p0 不變?？梢?，微分控制閥的輸出p0是對(duì)函數(shù)發(fā)生器送來的 信號(hào)p2進(jìn)行放大系

36、數(shù)Kl1固定不變的比例控制環(huán)節(jié)。 3系統(tǒng)的其他主要元件 n4）高壓選擇器 圖8-3-7 高壓選擇器結(jié)構(gòu)原理圖 3系統(tǒng)的其他主要元件 n它由膜片1和噴嘴2等組成。A接微分控制閥的 輸出，B接函數(shù)發(fā)生器的輸出，C輸出為空氣 壓力控制回路的設(shè)定值。兩個(gè)輸入壓力信號(hào)分 別作用到膜片1的兩側(cè)，其中高壓側(cè)將自動(dòng)關(guān) 閉另一側(cè)的噴嘴，同時(shí)把高壓側(cè)壓力作為輸出 壓力?？梢姡邏哼x擇器可自動(dòng)地選擇或設(shè)定 兩個(gè)信號(hào)中的高壓信號(hào)，只要有0.00035MPa 大小的壓力差就能使它動(dòng)作。因此，過程控制 信號(hào)在沒有任何擾動(dòng)下就能平滑地傳輸出去。 4控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn) n1）常見故障分析 n（1）鍋爐負(fù)荷處于穩(wěn)定

37、狀態(tài)，但蒸汽壓力出現(xiàn)振 蕩 n主要原因可能是：燃油控制閥振蕩；燃油泵輸送 壓力振蕩；蒸汽壓力變送器本身振蕩或節(jié)流不當(dāng) ；主控制器的靈敏度太高等。 n（2）鍋爐負(fù)荷處于穩(wěn)定狀態(tài)，但檢測的蒸汽壓力 與設(shè)定值不符 n主要原因可能是：主控制器的調(diào)整不正確或蒸汽 壓力變送器調(diào)整不當(dāng)?shù)取?4控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn) n（3）盡管風(fēng)道和爐內(nèi)壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)，但燃燒器前風(fēng) 壓振蕩 n主要原因可能是：風(fēng)門驅(qū)動(dòng)裝置振蕩；空氣差壓變送器本 身振蕩或輸出管路節(jié)流不當(dāng)；燃油壓力變送器或函數(shù)發(fā)生 器振蕩；空氣差壓變送器的靈敏度太高等。 n（4）鍋爐在突然增加負(fù)荷時(shí)，大量冒黑煙和燃燒不穩(wěn)定 n原因可能是：當(dāng)噴油器數(shù)增

38、加時(shí)，燃油壓力降低；空氣量 控制器靈敏度太高；風(fēng)門調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩；微分控制閥 的靈敏度低；空氣量控制器靈敏度低等。 n（5）鍋爐燃燒器進(jìn)口供給空氣不足 n原因可能是：空氣差壓變送器的零點(diǎn)偏高或量程偏小等。 4控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn) n2）管理要點(diǎn) n在鍋爐運(yùn)行期間，如要對(duì)蒸汽壓力自動(dòng)控制系 統(tǒng)進(jìn)行“手動(dòng)-自動(dòng)”切換，必須注意做到無擾動(dòng) 切換。 n要經(jīng)常檢查蒸汽壓力等變送器的輸出信號(hào)與輸 入的實(shí)際壓力是否相符，并檢查其工作是否正常 n要經(jīng)常檢查燃油控制閥動(dòng)作和工作是否平穩(wěn)， 填料壓蓋有沒有漏泄，它是否按設(shè)計(jì)的輸入信號(hào) 工作等。 n蒸汽壓力等變送器和各調(diào)節(jié)器的放大器、節(jié)流 部件、噴嘴、檢

39、測管吹通和清洗，每年進(jìn)行一次 第四節(jié)第四節(jié) 燃燒時(shí)序控制燃燒時(shí)序控制 n輔鍋爐燃燒時(shí)序控制是指，給鍋爐控制系統(tǒng)一 個(gè)起動(dòng)信號(hào)后，能按時(shí)序的先后，自動(dòng)進(jìn)行預(yù) 掃風(fēng)、預(yù)點(diǎn)火和噴油點(diǎn)火，點(diǎn)火成功后對(duì)鍋爐 進(jìn)行預(yù)熱，接著轉(zhuǎn)入正常燃燒的負(fù)荷控制階段 。同時(shí)對(duì)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行一系列的安全保護(hù)。 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 n按下鍋爐起動(dòng)按鈕后，自動(dòng)起動(dòng)燃油泵和鼓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉燃油 電磁閥使燃油在鍋爐外面進(jìn)行循環(huán)。此時(shí)風(fēng)門開得最大，以 大風(fēng)量進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)。以防止鍋爐內(nèi)殘存的油氣在點(diǎn)火時(shí)發(fā)生 “冷爆”。預(yù)掃風(fēng)的時(shí)間根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)形式而異，一般是 20

40、60s。預(yù)掃風(fēng)時(shí)間達(dá)到后自動(dòng)關(guān)小風(fēng)門，同時(shí)點(diǎn)火變壓 器打出電火花，進(jìn)行預(yù)點(diǎn)火，時(shí)間為3s左右。然后打開燃油 電磁閥，開大回油閥，以小風(fēng)量和少噴油量進(jìn)行點(diǎn)火。點(diǎn)火 成功后維持一段“低火燃燒”對(duì)鍋爐進(jìn)行預(yù)熱。然后開大風(fēng) 門關(guān)小回油閥使鍋爐轉(zhuǎn)入“高火燃燒”，即進(jìn)入正常燃燒的 負(fù)荷控制階段。在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)若點(diǎn)火不成功，或風(fēng)機(jī)失靈 ，或中間熄火等故障現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，會(huì)自動(dòng)停爐，待故障排除 后按復(fù)位按鈕方能重新起動(dòng)鍋爐。 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 n為了實(shí)現(xiàn)輔鍋爐的時(shí)序控制，必然要采用下列 主要元部件： n1信號(hào)發(fā)訊器 n信號(hào)發(fā)訊器是發(fā)送各種控制信號(hào)的元件，其中 包括手動(dòng)信號(hào)發(fā)訊器和自動(dòng)

41、信號(hào)發(fā)送器。手動(dòng) 信號(hào)發(fā)訊器包括起動(dòng)和停爐按鈕、轉(zhuǎn)換或選擇 開關(guān)等，自動(dòng)信號(hào)發(fā)訊器如壓力開關(guān)、溫度開 關(guān)等， 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 n2時(shí)序控制元件 n時(shí)序控制器是輔鍋爐燃燒時(shí)序控制的核心部分 。它根據(jù)起動(dòng)信號(hào)發(fā)訊器送來的電信號(hào)，接通 或切斷電路，或者根據(jù)規(guī)定的時(shí)間來接通或斷 開電路，用以實(shí)現(xiàn)預(yù)掃風(fēng)、預(yù)點(diǎn)火、點(diǎn)火及轉(zhuǎn) 入正常燃燒等一系列時(shí)序動(dòng)作，廣泛采用的時(shí) 序控制器有兩大類，即有觸點(diǎn)時(shí)序控制器和無 觸點(diǎn)時(shí)序控制器。 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 n有觸點(diǎn)的時(shí)序控制器多采用凸輪式時(shí)序控制器 。同步電機(jī)經(jīng)減速裝置帶動(dòng)一根凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 在凸輪軸上通常安裝

42、有若干組凸輪，每一組凸 輪控制一個(gè)微動(dòng)開關(guān)。每組凸輪由右凸輪和左 凸輪構(gòu)成，來控制開關(guān)觸點(diǎn)的閉合或斷開。改 變左、右凸輪的相對(duì)位置可以調(diào)整開關(guān)閉合或 斷開的時(shí)間。定時(shí)器相當(dāng)于鐘表機(jī)構(gòu)。 無觸點(diǎn)時(shí)序控制器無觸點(diǎn)時(shí)序控制器 n無觸點(diǎn)時(shí)序控制器是利用無觸點(diǎn)時(shí)序控制器是利用RCRC電路延時(shí)功能實(shí)現(xiàn)的。電路延時(shí)功能實(shí)現(xiàn)的。通常把通常把 RCRC充放電回路加在晶體管基極電路中，利用晶體管的開關(guān)充放電回路加在晶體管基極電路中，利用晶體管的開關(guān) 特性使繼電器通電動(dòng)作或斷電釋放。特性使繼電器通電動(dòng)作或斷電釋放。 na a）為單管延時(shí)釋放電路。）為單管延時(shí)釋放電路。 b b）是繼電器延時(shí)吸合電路。）是繼電器延時(shí)吸

43、合電路。 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 na）為單管延時(shí)釋放電路。開關(guān)K閉合時(shí)，電容被旁路，晶 體管立即導(dǎo)通，繼電器J通電動(dòng)作。當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，電源 向電容充電。在一段時(shí)間內(nèi)晶體管基極的充電電流較大，晶 體管保持導(dǎo)通，繼電器J保持通電。隨著電容的充電，電容 兩端電壓不斷升高，充電電流不斷減小，晶體管集電極電流 不斷減小，經(jīng)t s延時(shí)后繼電器J斷電釋放。 b）是繼電器延時(shí)通電電路。當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí)，電容C被旁路 ，晶體管立即截止，繼電器J立即斷電釋放，當(dāng)開關(guān)K斷開 時(shí)，電源向電容充電，起初充電電流較大，晶體管基極電流 近似為零。以后隨著電容C兩端電壓的升高，晶體管基極電 流不斷增

44、大，經(jīng)t s的延時(shí)后，基極電流增大到使晶體管導(dǎo)通 ，繼電器J通電動(dòng)作。 n晶體管延時(shí)開關(guān)電路的延時(shí)時(shí)間取決于RC電路的時(shí)間常數(shù)T 及繼電器的動(dòng)作電流。晶體管延時(shí)開關(guān)電路的延時(shí)時(shí)間可以 從1s到幾十秒內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)整。 一、輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)的功能以及常用元部件 n3火焰感受器 n火焰感受器用來監(jiān)視爐膛有無火焰。當(dāng)點(diǎn)火失 敗或在持續(xù)燃燒期間熄火時(shí)，為避免再向爐內(nèi) 噴油引起故障，要求立即關(guān)閉燃油電磁閥停止 噴油，并發(fā)出聲光報(bào)警。因此，自動(dòng)化鍋爐都 裝有火焰感受器來監(jiān)視爐膛內(nèi)的火焰。輔鍋爐 上常用的火焰感受器有光敏電阻、光電池和紫 外線燈泡等 3火焰感受器火焰感受器 （1）光敏電阻）光敏電阻 光敏

45、電阻火焰感受器光敏電阻火焰感受器 n光敏電阻是由涂在透明底板上的一片光敏層，經(jīng)金屬電極光敏電阻是由涂在透明底板上的一片光敏層，經(jīng)金屬電極 引出線構(gòu)成的，如圖所示。光敏層是由鉈、鎘、鉛的硫化引出線構(gòu)成的，如圖所示。光敏層是由鉈、鎘、鉛的硫化 物或硒化物制成的，物或硒化物制成的， n光敏電阻的主要特性是，光敏電阻的主要特性是，接受光照射時(shí)其電阻值很小，無接受光照射時(shí)其電阻值很小，無 光照射時(shí)，其電阻值較大。光照射時(shí)，其電阻值較大。因此，在光敏電阻兩端所加電因此，在光敏電阻兩端所加電 壓不變的情況下，有光照射和無光照射時(shí)流過光敏電阻的壓不變的情況下，有光照射和無光照射時(shí)流過光敏電阻的 電流相差很大。

46、電流相差很大。 n為了防止光敏電阻接受高溫爐墻所輻射的可見光和紅為了防止光敏電阻接受高溫爐墻所輻射的可見光和紅 外光使光敏電阻動(dòng)作遲延或誤動(dòng)作，外光使光敏電阻動(dòng)作遲延或誤動(dòng)作，在安裝時(shí)要避免在安裝時(shí)要避免 高溫爐墻輻射線直接照射在光敏電阻上高溫爐墻輻射線直接照射在光敏電阻上。此外，光敏。此外，光敏 電阻不能承受高溫，否則會(huì)影響使用壽命。因此，電阻不能承受高溫，否則會(huì)影響使用壽命。因此，光光 敏電阻火焰感受器裝有散熱片并用空氣冷卻，磨砂玻敏電阻火焰感受器裝有散熱片并用空氣冷卻，磨砂玻 璃可阻擋紅外線的透入。璃可阻擋紅外線的透入。 光敏電阻火焰感受器光敏電阻火焰感受器 （2）光電池）光電池 （2）

47、光電池）光電池 n光電池光電池是一種半導(dǎo)體材料，它是利用有光照射后是一種半導(dǎo)體材料，它是利用有光照射后 在兩極間產(chǎn)生電壓的原理工作的在兩極間產(chǎn)生電壓的原理工作的。圖為光電池的。圖為光電池的 控制電路。控制電路。 n圖（圖（a a）采用）采用RARRAR型硒光電池作為光敏元件，當(dāng)它型硒光電池作為光敏元件，當(dāng)它 接受光照射時(shí)，接受光照射時(shí)，正負(fù)兩極之間將會(huì)產(chǎn)生小于正負(fù)兩極之間將會(huì)產(chǎn)生小于1 V1 V的的 電壓，經(jīng)磁放大器電壓，經(jīng)磁放大器MVMV放大后足以激勵(lì)繼電器放大后足以激勵(lì)繼電器FRFR動(dòng)動(dòng) 作；作； n圖（圖（b b）采用）采用2CR2CR型光電池，型光電池，當(dāng)它接受光照射時(shí)，當(dāng)它接受光照射

48、時(shí)， 光電池兩極間能產(chǎn)生光電池兩極間能產(chǎn)生0.5 V0.5 V的電壓，經(jīng)晶體管放大的電壓，經(jīng)晶體管放大 器放大后，可使繼電器器放大后，可使繼電器J J通電動(dòng)作通電動(dòng)作。光電池使用壽光電池使用壽 命長，而且它的光譜敏感范圍僅限有于可見光，命長，而且它的光譜敏感范圍僅限有于可見光， 而不包括紅外線。而不包括紅外線。 （3）紫外線燈泡）紫外線燈泡 n燈泡是燈泡是用能透過紫外線的石英玻璃制成的，泡用能透過紫外線的石英玻璃制成的，泡 內(nèi)充以惰性氣體，兩個(gè)電極對(duì)稱放置內(nèi)充以惰性氣體，兩個(gè)電極對(duì)稱放置。當(dāng)陰極當(dāng)陰極 接受到足夠數(shù)量的紫外線時(shí)會(huì)發(fā)射出光電子。接受到足夠數(shù)量的紫外線時(shí)會(huì)發(fā)射出光電子。 在外電場的

49、作用下，光電子加速運(yùn)動(dòng)使惰性氣在外電場的作用下，光電子加速運(yùn)動(dòng)使惰性氣 體電離，管子導(dǎo)通體電離，管子導(dǎo)通；若無光照射，紫外線管截；若無光照射，紫外線管截 止。紫外線管的優(yōu)點(diǎn)是不受高溫爐壁輻射的影止。紫外線管的優(yōu)點(diǎn)是不受高溫爐壁輻射的影 響，響，它的特性較光敏電阻好，且在交、直流控它的特性較光敏電阻好，且在交、直流控 制線路中均可使用。制線路中均可使用。 （3）紫外線燈泡）紫外線燈泡 l-電極 n2-引腳； n3-石英玻璃外殼； n4-管腳 圖8-4-7 紫外線管結(jié)構(gòu)示意圖 l-電極；2-引腳；3-石英玻璃外殼；4-管腳 l 2 3 4 二、PLC控制的燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)工作原理 在在PLC控制的

50、輔鍋爐控制系統(tǒng)中，控制的輔鍋爐控制系統(tǒng)中，各種現(xiàn)場信息各種現(xiàn)場信息，如氣壓的，如氣壓的 高高/低、水位的高低、水位的高/低、燃油加熱的通低、燃油加熱的通/斷、爐膛火焰的有斷、爐膛火焰的有/無、無、 系統(tǒng)的手動(dòng)系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)控制方式等信號(hào)，自動(dòng)控制方式等信號(hào)，通過輸入單元輸入到通過輸入單元輸入到 PLC；PLC掃描執(zhí)行用戶程序，并根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果，通掃描執(zhí)行用戶程序，并根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果，通 過輸出單元輸出各種控制信息指揮繼電器和其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)過輸出單元輸出各種控制信息指揮繼電器和其它執(zhí)行機(jī)構(gòu) 動(dòng)作或控制指示燈進(jìn)行顯示和報(bào)警等動(dòng)作或控制指示燈進(jìn)行顯示和報(bào)警等。采用。采用PLC的輔鍋爐的輔鍋爐 控制

51、系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，其控制功能是通過軟件來完成的其控制功能是通過軟件來完成的，這樣不僅可這樣不僅可 以大大地簡化硬件電路，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，維護(hù)方以大大地簡化硬件電路，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，維護(hù)方 便，而且只要簡單修改便，而且只要簡單修改PLC程序就可以適用不同型號(hào)的船程序就可以適用不同型號(hào)的船 舶鍋爐舶鍋爐。 下面將以西門子下面將以西門子S7-200系列的系列的PLC為例，介紹為例，介紹 輔鍋爐燃燒時(shí)序的輔鍋爐燃燒時(shí)序的PLC控制?？刂?。 二、PLC控制的燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)工作原理 n1.系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 n輔鍋爐的水位控制采用輔鍋爐的水位控制采用電極式雙位控制電極式雙位控制；鍋爐氣；鍋爐氣

52、壓在正常負(fù)荷時(shí)采用壓在正常負(fù)荷時(shí)采用壓力比例調(diào)節(jié)器一電動(dòng)比例壓力比例調(diào)節(jié)器一電動(dòng)比例 操作器的比例控制操作器的比例控制，在低負(fù)荷時(shí)，在低負(fù)荷時(shí)采用雙位控制采用雙位控制； 火焰監(jiān)視采用火焰監(jiān)視采用光電池傳感器光電池傳感器；有風(fēng)壓低、蒸氣壓；有風(fēng)壓低、蒸氣壓 力高、危險(xiǎn)低水位等安全保護(hù)裝置；有手力高、危險(xiǎn)低水位等安全保護(hù)裝置；有手/自動(dòng)轉(zhuǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn) 換和應(yīng)急手動(dòng)操作功能。換和應(yīng)急手動(dòng)操作功能。 n鍋爐起動(dòng)前，先合上電源總開關(guān)；若鍋爐水位在鍋爐起動(dòng)前，先合上電源總開關(guān)；若鍋爐水位在 危險(xiǎn)低水位以下，則要向鍋爐補(bǔ)足水，否則鍋爐危險(xiǎn)低水位以下，則要向鍋爐補(bǔ)足水，否則鍋爐 不能起動(dòng)；把不能起動(dòng)；把“自動(dòng)自動(dòng)/

53、手動(dòng)手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“自動(dòng)自動(dòng) ”位置，使燃油系統(tǒng)的溫度、壓力控制系統(tǒng)處于位置，使燃油系統(tǒng)的溫度、壓力控制系統(tǒng)處于 自動(dòng)狀態(tài)；做好這些工作以后，可按動(dòng)鍋爐起動(dòng)自動(dòng)狀態(tài)；做好這些工作以后，可按動(dòng)鍋爐起動(dòng) 按鈕，則燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)開始自動(dòng)投入工作。按鈕，則燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)開始自動(dòng)投入工作。 二、PLC控制的燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)工作原理 n 1.系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 n控制系統(tǒng)自動(dòng)起動(dòng)油泵和風(fēng)機(jī)，關(guān)閉燃油電磁閥控制系統(tǒng)自動(dòng)起動(dòng)油泵和風(fēng)機(jī)，關(guān)閉燃油電磁閥 ，并將風(fēng)門開得最大以大風(fēng)量進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)；預(yù)掃，并將風(fēng)門開得最大以大風(fēng)量進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)；預(yù)掃 風(fēng)過程結(jié)束后，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)小風(fēng)門，點(diǎn)火風(fēng)過程結(jié)束后，

54、控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)小風(fēng)門，點(diǎn)火 變壓器通電進(jìn)行預(yù)點(diǎn)火；然后打開燃油電磁閥進(jìn)變壓器通電進(jìn)行預(yù)點(diǎn)火；然后打開燃油電磁閥進(jìn) 行供油點(diǎn)火，在點(diǎn)火時(shí)間內(nèi)要求小風(fēng)量、少噴油行供油點(diǎn)火，在點(diǎn)火時(shí)間內(nèi)要求小風(fēng)量、少噴油 ；光電池用來監(jiān)視點(diǎn)火是否成功，在設(shè)定的點(diǎn)火；光電池用來監(jiān)視點(diǎn)火是否成功，在設(shè)定的點(diǎn)火 時(shí)間內(nèi)，如果爐膛內(nèi)有火焰說明點(diǎn)火成功，否則時(shí)間內(nèi)，如果爐膛內(nèi)有火焰說明點(diǎn)火成功，否則 說明點(diǎn)火失敗，自動(dòng)停爐，待故障修復(fù)后再重新說明點(diǎn)火失敗，自動(dòng)停爐，待故障修復(fù)后再重新 起動(dòng)；點(diǎn)火成功后維持一段時(shí)間低火燃燒對(duì)鍋爐起動(dòng)；點(diǎn)火成功后維持一段時(shí)間低火燃燒對(duì)鍋爐 進(jìn)行預(yù)熱，然后開大風(fēng)門，關(guān)小回油閥，以大風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，然

55、后開大風(fēng)門，關(guān)小回油閥，以大風(fēng) 量多噴油來增強(qiáng)爐膛內(nèi)的燃燒強(qiáng)度，使鍋爐進(jìn)入量多噴油來增強(qiáng)爐膛內(nèi)的燃燒強(qiáng)度，使鍋爐進(jìn)入 正常燃燒的負(fù)荷控制階段。如果正常燃燒的負(fù)荷控制階段。如果發(fā)生風(fēng)機(jī)失壓、發(fā)生風(fēng)機(jī)失壓、 水位太低、中間熄火、點(diǎn)火失敗等現(xiàn)象，會(huì)自動(dòng)水位太低、中間熄火、點(diǎn)火失敗等現(xiàn)象，會(huì)自動(dòng) 停爐對(duì)鍋爐進(jìn)行安全保護(hù)停爐對(duì)鍋爐進(jìn)行安全保護(hù)。待故障排除后按復(fù)位。待故障排除后按復(fù)位 按鈕才能重新起動(dòng)鍋爐。按鈕才能重新起動(dòng)鍋爐。 2、PLC及其控制程序 n（1）PLC的CPU型號(hào)及其輸入輸出通道分配 n本系統(tǒng)采用的是西門子S7-200 PLC，CPU型 號(hào)為226。226 CPU模塊本身具有24路開關(guān)量

56、輸入和16路開關(guān)量輸出和豐富的定時(shí)器資源。 I/0通道和定時(shí)器的符號(hào)定義及其地址分配 n（2）外部接線及梯形圖 由CPU226控制的輔鍋爐燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)外 部接線如圖 2、PLC及其控制程序 圖8-4-8 輔鍋爐燃燒時(shí)序PLC控制系統(tǒng)接線圖 2、PLC及其控制程序 停 自 熱 保 熱 保 停 自 燃 燒 手 火 燃 監(jiān) 視 計(jì) 時(shí)1 0 s 低 位 高 位 點(diǎn) 火 成 功 計(jì) 時(shí)2 s 水 泵 風(fēng) 機(jī) （ 中 ） 油 泵 （ 中 ） 停 自 手 手 動(dòng) 點(diǎn) 火 點(diǎn) 火 （ 中 ） 點(diǎn) 火 （ 中 ） 風(fēng) 門 擋 板 火 焰 監(jiān) 視 燃 油 電 磁 閥 手 動(dòng) 點(diǎn) 火 手 動(dòng) 蒸 汽 壓 力

57、自 手 熄 火 保 護(hù) 風(fēng) 壓 X 0 0 0 X 0 0 1 X 0 1 5 Y 0 0 0 M 7 X 0 0 2 Y 0 0 7 M 1 X 0 0 5 X 0 0 6 M 8 M 1 X 0 1 0 T 1 1 X 0 0 7 T 1 7 M 2 X 0 1 1 X 0 2 1 M 1 2 T 1 2 M 1 4 X 0 0 7 T 1 3 T 3 Y 0 0 4 M 1 3 X 0 0 5 X 1 6 X 1 7 X 0 2 2 M 4 X 0 2 6 M 1 5 M 2 X 0 2 6 X 0 2 8 T 1 4 M 3 1 X 0 1 1 X 2 7 M 4 1 M 4 M 1

58、M 3 1 X 0 0 6 M 4 M 3 2 X 0 1 3 M 1 2 M 3 2 T 1 5 Y 0 0 6 T 2 M 4 M 7 M 7 X 1 4 X 0 1 1 T 3 手 7 3 2 3 0 7 7 8 0 9 7 0 熄 火 保 護(hù) 危 險(xiǎn) 低 水 位 開 始 風(fēng) 壓 開 始 點(diǎn) 火 打 開 燃 油 電 磁 閥 預(yù) 掃 風(fēng) 計(jì) 時(shí) 開 始 火 焰 計(jì) 時(shí) 開 始 中 途 熄 火 監(jiān) 視 后 掃 風(fēng) 計(jì) 時(shí) 點(diǎn) 火 變 壓 器 風(fēng) 機(jī) 油 泵 風(fēng) 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 指 示 燈 水 泵 運(yùn) 轉(zhuǎn) 指 示 燈 油 泵 運(yùn) 轉(zhuǎn) 指 示 燈 熄 火 指 示 燈 危 險(xiǎn) 低 水 位 指 示 燈

59、低 風(fēng) 壓 位 指 示 燈 報(bào) 警 控 制 輸 出 熄 火 指 示 ( 中 ) 低 風(fēng) 壓 指 示 ( 中 ) 7 0 s 常 閉 延 時(shí) 開 6 0 s 常 閉 延 時(shí) 開 7 0 s 常 開 延 時(shí) 閉 6 0 s 常 開 延 時(shí) 閉 6 2 s 常 開 延 時(shí) 閉 6 0 s 常 開 延 時(shí) 閉 6 0 s 常 開 延 時(shí) 閉 T 2 M 8 M 4 1 T 1 1 T 1 2 X 0 1 1 M 1 4 M 1 5 Y 0 0 3 M 1 2 Y 0 1 0 T 1 1 M 8 M 2 M 3 0 M 8 M 2 0 M 3 0 E N D Y 0 1 1 Y 0 1 2 T 1 6

60、M 4 Y 0 0 7 X 0 1 2 T 1 3 T 1 7 T 1 6 T 1 4 T 1 5 Y 0 0 2 Y 0 0 0 Y 0 0 1 Y 0 0 1 Y 0 0 2 M 1 X 0 1 0 M 2 0 Y 0 1 6 Y 0 1 4 Y 0 1 5 M 2 0 M 3 0 Y 0 1 3 M 1 3 1 0 9 1 1 3 1 1 1 1 0 0 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 9 1 2 0 1 2 1 1 2 4 8 2 8 4 8 6 1 0 2 1 0 5 1 0 7 3輔鍋爐燃燒時(shí)序的PLC控制過程 n（1）起動(dòng)前的準(zhǔn)備）起動(dòng)前的準(zhǔn)備 n 合上總電源開關(guān)，控