過控課程設(shè)計鍋爐的燃燒控制

1、目錄過程控制課程設(shè)計指導(dǎo)書3摘要 4一、工業(yè)鍋爐的工作過程51.1鍋爐簡介51.2為鍋爐結(jié)構(gòu)和工藝流程示意圖5二、鍋爐燃燒的控制要求62.1鍋爐燃燒過程的任務(wù)、被控變量和操縱變量6三、燃燒控制基本控制方案73.1基本控制方案一：7串級控制7反作用及控制閥的開閉形式選擇103.2基本控制方案二：10燃燒過程中煙氣氧含量閉環(huán)控制10 鍋爐的熱效率10反作用及控制閥的開閉形式選擇133.3上述兩方案的有缺點143.4控制系統(tǒng)參數(shù)整定14四、爐膛的負(fù)壓控制及安全連鎖控制系統(tǒng)164.1爐膛負(fù)壓控制164.2 安全連鎖控制系統(tǒng)17防止回火的連鎖控制系統(tǒng)17防止脫火的選擇控制系統(tǒng)17將防止回火和脫火的系統(tǒng)組

2、合18五、控制系統(tǒng)單元元件的選擇195.1蒸汽壓力變送器選擇195.2 燃料流量變送器的選用205.3含氧量檢測器21總結(jié)22參考文獻(xiàn)22過程控制課程設(shè)計指導(dǎo)書一、 課程設(shè)計的目的和作用本設(shè)計是學(xué)習(xí)完前續(xù)課程之后的一門獨立實踐課程，通過本專業(yè)課程設(shè)計，運用已學(xué)的控制理論及控制工程的基本理論和自動化技術(shù)工具（控制及檢測儀表）的相關(guān)專業(yè)知識，針對具體生產(chǎn)工藝流程，實施自控方案的具體體現(xiàn)。使學(xué)生加強(qiáng)工程實際觀念，提高全面綜合的運用專業(yè)知識進(jìn)行設(shè)計和綜合分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力，提高專業(yè)技能。在課程設(shè)計過程中，運用工程的方法，通過一個簡單課題的設(shè)計練習(xí)，設(shè)計者初步體驗過程控制系統(tǒng)的設(shè)計過程、

3、設(shè)計要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計方法，通過課程設(shè)計，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：二、過程控制課程設(shè)計主要內(nèi)容過程控制系統(tǒng)設(shè)計是為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，應(yīng)用圖紙資料和文字資料來表達(dá)設(shè)計思想和工程實現(xiàn)方法。設(shè)計分為兩個階段：(一)設(shè)計階段1.查閱資料、熟悉工藝流程，在這階段還需收集工藝中有關(guān)的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。2確定控制方案：了解工藝流程，定出各檢測點、控制系統(tǒng)，確定工藝流程的控制方案合理設(shè)計控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當(dāng)?shù)牟倏v變量；同時考慮生產(chǎn)安全保護(hù)系統(tǒng)的建立。包括聲、光信導(dǎo)報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其他保護(hù)性系統(tǒng)的設(shè)計。在此基礎(chǔ)上畫出控制原理圖和控制系統(tǒng)工藝流程圖。3儀表選型，編制有關(guān)儀表

4、信息的設(shè)計文件，根據(jù)確定的控制方案和所有的檢測點，技照工藝提供的數(shù)據(jù)及儀表選型的原則，查閱有關(guān)部門匯編的產(chǎn)品目錄和廠家的產(chǎn)品樣本與說明書調(diào)研產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和價格，選定檢測、變送、顯示、控制及執(zhí)行等各類儀表的規(guī)格、型號。并編制出控制設(shè)備表或儀表數(shù)據(jù)表等有關(guān)儀表信息的設(shè)計文件。4儀表供電、供氣系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)的實現(xiàn)不僅需要供電，還需要供氣(壓縮空氣作為氣動儀表的氣源，對于電動儀表及DCS系統(tǒng)，由于目前還大量使用氣動調(diào)節(jié)閥，所以氣源也是不可少的)。（二）編寫設(shè)計說明書和繪制設(shè)計圖紙工作  編寫設(shè)計說明書時說明書中除了在封面應(yīng)有題目、班級、姓名、學(xué)號和課程設(shè)計日期、地點以外，其

5、正文一般有如下幾個方面的內(nèi)容：1工藝流程簡述和設(shè)計要求的簡單說明；提出控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求；2分析被控對象特性，選擇選擇操縱變量，確定控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，控制策略介紹，整個設(shè)計過程簡述；畫出控制原理圖和控制系統(tǒng)工藝流程圖；3儀表的選型工作簡述，編寫有關(guān)的儀表信息設(shè)計文件。4設(shè)計總結(jié)最后提供設(shè)計說明書一份，控制原理圖一張，帶控制點的工藝流程圖一張，儀表設(shè)備清單一張。繪圖要求采用鉛筆繪圖或采用相關(guān)繪圖軟件繪制，圖面布置合理，線條清晰，字采用仿宋體。工藝工藝物料線用粗實線。設(shè)備、閥門用細(xì)實線。 其余用細(xì)實線。 繪出和標(biāo)注全部有關(guān)的檢測點，調(diào)節(jié)系統(tǒng)。符號、代號、表示方法符合自控專業(yè)要求。（三） 設(shè)計

6、任務(wù) 分小組選定設(shè)計題目，針對同一題目，需獨立查閱資料，熟悉工藝過程，自行完成設(shè)計工作。也可自行確定工藝對象。設(shè)計題目：鍋爐燃燒控制系（四） 設(shè)計時間安排本課程設(shè)計是在過程控制課程講完之后集中進(jìn)行。集中設(shè)計時間為1周。具體時間安排如下：1、專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)下達(dá)理解 0.5天2、查閱設(shè)計資料，設(shè)計選擇 5天3、設(shè)計制圖及編制有關(guān)技術(shù)文件 4.5天（五） 成績考核a) 考核依據(jù)：學(xué)生完成全部設(shè)計任務(wù)，并按要求編制有關(guān)文件后，根據(jù)學(xué)生的設(shè)計、繪圖完成情況及設(shè)計期間的表現(xiàn)（或進(jìn)行設(shè)計答辯），進(jìn)行綜合評估成績。b) 記分方法：百分制摘要 本文研究的是鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制問題。鍋爐是熱電廠重要且基本的設(shè)

7、備 ,其最主要的輸出變量之一就是主蒸汽壓力。主蒸汽壓力自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持過熱器出口汽溫在允許范圍內(nèi) ,以確保機(jī)組運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在可能獲得的原料和能源條件下，以最經(jīng)濟(jì)的途徑。為了打到目標(biāo)，必須對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制。因此，過程控制的任務(wù)是在了解生產(chǎn)過程的工藝流程和動靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用理論對系統(tǒng)進(jìn)行分析與綜合，以生產(chǎn)過程中物流變化信息量作為被控量，選用適宜的技術(shù)手段。實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制目標(biāo)。鍋爐所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅(qū)動透平的動力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為動力和熱源的過濾，也向著大容量、高參數(shù)、高效率的方向發(fā)展。 首先簡述了燃

8、煤鍋爐的工藝流程、特點及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)；分析了燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)對象的特性。根據(jù)工藝特點，把燃燒控制分成主汽壓控制、燃燒經(jīng)濟(jì)性控制和爐膛負(fù)壓控制三部分，分別進(jìn)行討論。在控制算法上，綜合運用了單回路控制、串級控制、比值控制、等控制方式，實現(xiàn)了燃料量控制調(diào)節(jié)蒸汽壓力、送風(fēng)量控制調(diào)節(jié)煙氣含氧量、引風(fēng)量控制爐膛負(fù)壓，并有效地克服了彼此的擾動，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定的運行。關(guān)鍵字： 燃燒控制 串級控制 爐膛負(fù)壓 聯(lián)機(jī)控制一、工業(yè)鍋爐的工作過程1.1鍋爐簡介鍋（汽水系統(tǒng)）：由省煤器、汽包（汽水分離器）、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、過熱器和再熱器等設(shè)備及其連接管道和閥門組成。爐（燃燒系統(tǒng)）：由爐膛、燃燒器、點火裝置、空氣預(yù)熱器

9、、煙風(fēng)道及爐墻、構(gòu)架等組成。熱電廠是利用煤和天然氣作為燃料發(fā)電、產(chǎn)汽的，這也是目前世界上主要的電能生產(chǎn)方式。生產(chǎn)工藝是將燃料送入爐膛內(nèi)燃燒，放出的熱量將水加熱成為具有一定壓力和溫度的過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，高速氣流沖擊汽輪機(jī)葉片帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時帶動同軸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電。熱電廠鍋爐將經(jīng)過處理后的除鹽水加熱至430度(根據(jù)汽機(jī)工況)左右的過熱蒸汽送入汽輪機(jī),推動汽輪機(jī)保持每分鐘3000轉(zhuǎn)的速度帶動同軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),通過同軸勵磁機(jī)產(chǎn)生的直流電輸入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,在靜子上產(chǎn)生感應(yīng)電勢,同時作過功的余汽可用來當(dāng)作供熱源1.2為鍋爐結(jié)構(gòu)和工藝流程示意圖燃燒的煤層厚度通過閘板控制，爐排轉(zhuǎn)速可由交流

10、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。 鍋爐結(jié)構(gòu)和工藝流程示意圖給水通過省煤器預(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)的速度來實現(xiàn)控制鼓風(fēng)量、引風(fēng)量。二、鍋爐燃燒的控制要求2.1鍋爐燃燒過程的任務(wù)、被控變量和操縱變量控制任務(wù)被控變量操縱變量鍋爐蒸汽出口壓力穩(wěn)定 燃燒過程的經(jīng)濟(jì)運行鍋爐爐膛負(fù)壓穩(wěn)定 蒸汽出口壓力燃料量與送風(fēng)量比值 爐膛負(fù)壓 燃料量送風(fēng)量 抽風(fēng)量鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷要求

11、，同時保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運行。為適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的變化，應(yīng)及時調(diào)節(jié)燃料量。為完全燃燒，應(yīng)控制燃燒量與空氣的比值，使過剩的空氣系數(shù)滿足要求，為防止燃燒過程中火焰或煙氣外噴，應(yīng)控制爐膛的負(fù)壓。這三項控制任務(wù)互相影響，應(yīng)消除或削弱它們的關(guān)聯(lián)。此外，從安全考慮，需設(shè)置防噴嘴背壓過低的回火和防噴嘴背壓過高的脫火措施。三、燃燒控制基本控制方案 鍋爐的燃燒控制對于鍋爐的安全、高效運行和節(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)。因為蒸汽壓力是衡量鍋爐熱量平衡的標(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。

12、 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。3.1基本控制方案一：串級控制選擇串級控制系統(tǒng)的理由：（1）從回路的個數(shù)分析，由于串級控制系統(tǒng)是一個雙回路系統(tǒng)，因此能迅速克服進(jìn)入副回路的干擾，從某個角度講，副回路起到了快速“粗調(diào)”作用，主回路則擔(dān)當(dāng)進(jìn)一步“細(xì)調(diào)”的功能，所以應(yīng)設(shè)法讓主要擾動的進(jìn)入點位于副回路內(nèi)。（2） 能改善

13、被控對象的特性，提高系統(tǒng)克服干擾的能力。由于副回路等效被控對象的時間常數(shù)比副對象的時間常數(shù)小很多，因而由于副回路的引入而使對象的動態(tài)特性有了很大的改善，有利于提高系統(tǒng)克服干擾的能力。（3）提高了系統(tǒng)的控制精度。因此具有一定的自適應(yīng)能力，可用于負(fù)荷和操作條件有較大變化的場合。以蒸汽壓力為被調(diào)節(jié)量，以燃料量為調(diào)節(jié)量的串級控制系統(tǒng)設(shè)計如圖所示。輸入量蒸汽出口壓力控制方框系統(tǒng)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主變量的選擇應(yīng)遵循以下原則：副變量的選擇應(yīng)遵循以下原則：1）應(yīng)盡量包含生產(chǎn)過程中主要的、變化劇烈、頻繁的和幅度大的擾動，并力求包含盡可能多的擾動；2

14、）應(yīng)使主、副對象的時間常數(shù)匹配；3）應(yīng)考慮工藝上的合理性、可能性和經(jīng)濟(jì)型串級系統(tǒng)，實質(zhì)上是把兩個調(diào)節(jié)器串接起來，通過它們的協(xié)調(diào)工作，使一個被控量準(zhǔn)確地保持為給定值。通常串級系統(tǒng)副環(huán)的對象慣性小，工作頻率高，而主環(huán)慣性大，工作頻率低。為了提高系統(tǒng)的控制性能，希望主副環(huán)的工作頻率相差三倍以上，以免頻率相近時發(fā)生共振現(xiàn)象面破壞正常工作。串級控制系統(tǒng)可以看作一個閉合的副回路代替了原來的一部分對象，起了改善對象特征的作用。除了克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動外，還提高了系統(tǒng)的工作頻率，加快過渡過程。串級控制系統(tǒng)的主回路是一個定值控制系統(tǒng)，在副回路確定后，相當(dāng)于一個單回路系統(tǒng)，外擾蒸汽壓力擾動可以在此回路中得到有效抑

15、制。副回路是一個隨動系統(tǒng)，能夠快速有效地克服二次擾動的影響，因此內(nèi)擾給煤擾動可以在副回路中得到有效地抑制。同時提高了對一次擾動的克服能力和對回路參數(shù)變化的自適應(yīng)能力，改善了被控過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率。一般來說，一個設(shè)計合理的串級控制系統(tǒng)，當(dāng)干擾從副回路進(jìn)入時，其最大偏差將會較小到控制系統(tǒng)的，即便是干擾從主回路進(jìn)入，最大偏差也會縮小到單回路控制系統(tǒng)的。但是，如果串級控制系統(tǒng)設(shè)計得不合理，其優(yōu)越性就不能夠充分體現(xiàn)。因此，串級控制系統(tǒng)的設(shè)計合理性十分重要。) D6 p9 |0 d$ p 這種方案蒸汽壓力的主要擾動是蒸汽負(fù)荷的變化與燃料量的波動。 當(dāng)蒸汽負(fù)荷及燃料量波動較小時， 可以采用

16、蒸汽壓力來控制燃料量的單回路控制系統(tǒng)； 而當(dāng)燃料量波動較大時， 可組成整齊壓力對燃料流量的串級控制系統(tǒng)。 燃料流量是隨蒸汽負(fù)荷而變化的， 因而作為主流量， 與空氣流量組成比值控制系統(tǒng)， 使燃料與空氣保持一定的比例， 獲得良好的燃燒， 這是燃燒過程的基本控制方案。 蒸汽 燃料 空氣 FT222FTPT FYIK FC2PCFC1 燃料閥 空氣閥蒸汽出口壓力控制系統(tǒng)反作用及控制閥的開閉形式選擇1）主控制器：選擇反作用，因為當(dāng)閥的開度增大后，燃料的流量增加，閥的開度為+，變送器為+，所以控制器也為+所以控制器選擇反作用2）副控制器：選擇反作用，因為當(dāng)閥的開度增大后，蒸汽的溫度升高壓力增大，閥的開度為

17、+，變送器為+，所以控制器也為+所以控制器選擇反作3）控制閥：氣開型 因為當(dāng)鍋爐出現(xiàn)事故時閥門一定得是關(guān)閉的，否則的話在事故出現(xiàn)后閥門是開的話使燃料流出。會加重事故。3.2基本控制方案二：燃燒過程中煙氣氧含量閉環(huán)控制 燃燒過程控制保證了燃料和空氣的比值關(guān)系，但并不能保證燃料的完全燃燒，讓了的完全燃燒與燃料的質(zhì)量（含水量、灰粉等）、熱值等因素有關(guān)。不同的鍋爐負(fù)荷下，燃料量和空氣量的最佳比值會不同，因此，需要有一個檢查燃料完全燃燒的控制指標(biāo)，并根據(jù)該指標(biāo)控制送風(fēng)量的大小。衡量燃燒過程是否完全燃燒的常用控制指標(biāo)是煙氣中的含氧量。 它在前述方案中基礎(chǔ)上,加入了煙道氣中氧含量的控制回路。 這是一個以煙道

18、氣中氧含量為控制目標(biāo)的燃料流量與空氣流量的變比值控制系統(tǒng),也稱煙氣氧含量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 此方案可以保證鍋爐的最經(jīng)濟(jì)燃燒。 前述方案一,雖然也考慮了燃料與空氣流量的比值控制,但它不能在整個生產(chǎn)過程中始終保證最經(jīng)濟(jì)燃燒。 因為其一,在不同的負(fù)荷下,兩流量的最優(yōu)比值是不同的;其二,燃料的成分有可能會變化;其三,流量的不準(zhǔn)確。 這些因素都會不同程度的影響到燃料的不完全燃燒或空氣的過量,造成爐子熱效率下降。 這就是燃料流量定比值控制系統(tǒng)的缺點。 為了改善這一情況,最好有一指標(biāo)來閉環(huán)修正兩流量的比值。 目前最常用的是煙氣中的氧含量。3.2.2 鍋爐的熱效率 鍋爐的熱效率主要反映在煙氣成分（主要是含氧量）

19、和煙氣溫度上。煙氣中各種成分例如：氧氣、二氧化碳、一氧化碳和未燃燒烴含量基本可反映燃料的燃燒情況。常用的含氧量用表示。理論空氣量是根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，計算出的完全燃燒時所需的空氣量。實際空氣量是實際燃燒過程的中所需的空氣量，。超過理論空氣量的這部分空氣量稱為過?？諝饬俊＿^?？諝饬吭龃螅瑺t膛溫度降低越多，煙氣中帶走的熱損失也越大。不同的空氣量有最佳值（對于液體，過?？諝饬考s為815），如下圖： 不完全燃燒的損失 總能量損失 最高效率區(qū) -20 過?？諝饬?過?？諝饬颗c能量損失的關(guān)系 過?？諝庀禂?shù)a表示過?？諝饬?，定義為：a=過?？諝庀禂?shù)很難直接測量，它與煙氣中氧量有關(guān)。 a= 過濾效率 過氧量

20、8 6 4 2 0 10 20 30 40 過剩空氣量過?？諝饬颗c煙氣含氧量、鍋爐效率的關(guān)系上圖顯示了過?？諝庀禂?shù)a與煙氣含氧量、鍋爐效率的關(guān)系。當(dāng)a在11、6范圍內(nèi)時，過剩空氣系數(shù)a與煙氣接近直線。當(dāng)a在1、081、15（最佳過?？諝饬?%15%）時，煙氣含氧量最優(yōu)值為1、6%3%。從上圖也可看到，約在過?？諝饬繛?5%18%時，鍋爐有最高效率。因此，用煙氣含氧量作為鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。以煙氣為被調(diào)節(jié)量，以燃料量為調(diào)節(jié)量的串級控制系統(tǒng)設(shè)計如圖所示?？諝庹{(diào)節(jié)器燃料控制器控制 閥副對 象主對 象送燃料量變送器煙氣含氧量變送器輸出量比值器送空氣量變送器輸入量 煙氣含氧的閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖煙氣含氧量

21、控制系統(tǒng)與鍋爐燃燒控制系統(tǒng)一起實現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒閉環(huán)控制系統(tǒng)如下圖：該系統(tǒng)采用變比值控制，變比值器的比值由含氧控制器AC輸出。當(dāng)煙氣中的含氧量變化時，表明燃燒過程中過?？諝獍l(fā)生變化，因此通過AC及時調(diào)節(jié)燃料和空氣的比值，使燃燒過程達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。實施時應(yīng)注意，快速反映煙氣含氧量，對煙氣含氧量的檢測變送系統(tǒng)應(yīng)選擇正確。目前，常選用氧化鋯氧量儀表檢測煙氣中的含氧量。F2FY3FC1FY1FY2PCAC 燃料量 蒸汽壓力 空氣量 煙氣含氧量PT2ATPT11FT1 燃料 空氣煙氣含氧的閉環(huán)控制系統(tǒng)反作用及控制閥的開閉形式選擇1）主控制器：選擇反作用，因為當(dāng)煙氣的含氧量增大后，空氣量應(yīng)減小，閥的開度為

22、+，變送器為+，所以控制器也為+所以控制器選擇反作用2）副控制器：選擇正作用，因為當(dāng)閥的開度增大后，燃料流量增大，閥的開度為+，變送器為+，所以控制器也為+所以控制器選擇正作3）控制閥：氣開型 因為當(dāng)鍋爐出現(xiàn)事故時閥門一定得是關(guān)閉的，否則的話在事故出現(xiàn)后閥門是開的話使燃料流出。會加重事故。上述兩方案的有缺點通過對上述兩種方案的詳細(xì)說明,從中可以看出各種方案都有其優(yōu)、 缺點:方案一: 主要優(yōu)點:燃料流量是隨蒸汽負(fù)荷而變化的,這樣可保持蒸汽出口壓力的穩(wěn)定,又可以保持蒸汽出口壓力的穩(wěn)定,又可使燃空比維持一定,系統(tǒng)控制簡單,使用儀表少。 主要缺點:燃料燃燒不能完全燃燒,當(dāng)燃料或空氣回路各自出現(xiàn)干擾時,

23、不能嚴(yán)格保持動態(tài)的燃料與空氣比的不變。方案二: 主要優(yōu)點:可以保證鍋爐燃燒過程的空氣與燃料比值最優(yōu)比,防止由于流量測量的誤差以及燃料的質(zhì)量的變化。 另外,鍋爐負(fù)荷不同時,可以保持兩者的最優(yōu)比有一定的不同。 主要缺點:雖然可以做到保證燃燒時刻處于最經(jīng)濟(jì)狀態(tài),但是其控制系統(tǒng)、 檢測設(shè)備相對來說都比較復(fù)雜,其中氧含量檢測設(shè)備以目前的技術(shù)來說還不能保證檢測結(jié)果十分精確,其總體控制效果不能達(dá)到理論上的水平系統(tǒng)控制較復(fù)雜,儀表多,容易出問題,而且儀表儀器價格昂貴。、控制系統(tǒng)參數(shù)整定控制系統(tǒng)中滯后產(chǎn)生的主要原因有：對系統(tǒng)變量的測量、系統(tǒng)中設(shè)備的物理性質(zhì)及物或信號的傳遞等。在實際工程控制問題中，有時因滯后系統(tǒng)

24、的影響不大而在系統(tǒng)的設(shè)計或模型中將滯后省略。但是在更多的實際工程中，滯后是不能省略的，而且有些控制過程中，滯后往往是時變的，即滯后是時間t的函數(shù)。所以這些對象的純滯后時間對控制系統(tǒng)的控制性能都極為不利，它使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，動態(tài)特性變壞。由于整個控制系統(tǒng)存在滯后，整個系統(tǒng)具有一階環(huán)節(jié)和二階環(huán)節(jié)來近似的等效一階滯后環(huán)節(jié) 二階滯后環(huán)節(jié) 在現(xiàn)場環(huán)境中，參數(shù)變化是時時刻刻的，很難用一個固定的數(shù)學(xué)公式將爐溫的變化規(guī)律總結(jié)出來。所以在規(guī)定的要求范圍內(nèi)，對一些情況進(jìn)行近似處理是很合理和必要的。在通常情況下，我們給定主控變量一個范圍，作為系統(tǒng)的給定，使可以達(dá)到個滿意的結(jié)果。對于火電廠鍋爐來說，爐體的容量、結(jié)構(gòu)

25、、檢測元件及其安放位置等都影響著滯后的大小。它不是一個單一的問題，是一個系統(tǒng)問題(容積滯后時間就是級聯(lián)的各個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)之和)。純滯后產(chǎn)生的根源也要從整個測量系統(tǒng)來考慮，并且與溫度的高低有關(guān)。解決滯后的辦法1）選擇惰性小的快速測量元件，以減小時間常數(shù)2)選擇合適的測量位置，以減小純滯后3)使用微分單元 加入D控制規(guī)律如 一階滯后 加入微分單元1+TDS,當(dāng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整TD后可以使TD=T.最后的傳遞函數(shù)就是K,這樣就減少了延遲。主回路：TC選擇PI控制，原因是主回路中所控制的參數(shù)為壓力，壓力這個參數(shù)滯后是比較小的，當(dāng)干擾到來的時候會比較快的反應(yīng)在輸出的變化上，所以不必加入微分環(huán)節(jié)就可以達(dá)到

26、很好的控制目的，也節(jié)省了成本。其中的I環(huán)節(jié)可以消除靜差，使系統(tǒng)的控制性能的到提高。副回路：選擇P控制。理由是副回路是粗調(diào)所以要求隨度要快，粗調(diào)也就是不要求一步到位，只是對余差進(jìn)行初步的處理，最后的工作是由主回路來完成的。微分最用也是不必要的，因為加入微分后系統(tǒng)過于敏感，稍有擾動就會動作，這不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，對于主參數(shù)的質(zhì)量指標(biāo)要求很高，而對副參數(shù)的質(zhì)量指標(biāo)沒有嚴(yán)格要求。通常設(shè)置副參數(shù)的目的是為了進(jìn)一步提高主參數(shù)的控制質(zhì)量。在副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好后，再整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。這樣，只要主參數(shù)的質(zhì)量通過主調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定得到保證，副參數(shù)的控制質(zhì)量可以允許犧牲一些。四、爐膛的負(fù)壓控制及

27、安全連鎖控制系統(tǒng)4.1爐膛負(fù)壓控制 在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。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)鍋爐負(fù)荷的變化。對鍋爐運行和控制系統(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)控制和鼓風(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（控制在負(fù)壓），操縱變量是引 風(fēng)量。當(dāng)鍋爐負(fù)荷

28、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)。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，如下圖(a)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，如下圖（b）所示的前饋-反饋控制系統(tǒng)。PY22PTPCPY1PCFT1PY1FY1 蒸汽 爐膛 送風(fēng)量 爐膛f(x) f(x) 壓力 負(fù)壓 變送器 負(fù)壓 (a)蒸汽壓力前饋 （b）送風(fēng)量前饋上圖PC是爐膛負(fù)壓控制器，PY

29、是加法器，PT是蒸汽壓力變送器，F(xiàn)T-1是燃燒用送風(fēng)變送器，PY和FY是前饋控制器。前饋信號與反饋信號相加。當(dāng)引風(fēng)系統(tǒng)有擾動時，也可將引風(fēng)量引入，組成以爐膛負(fù)壓為主控變量，引風(fēng)量為副被控變量的串級控制系統(tǒng)，與上述的前饋信號一起組成前饋-串級反饋控制系統(tǒng)。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)。防止回火的連鎖控制系統(tǒng) 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)。采用壓力開關(guān)PSA，當(dāng)壓力低

30、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。其中從安全考慮閥門選擇氣關(guān)閥。SPSAPT 氣源 燃料 控制閥 切斷閥 防止回火的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)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，設(shè)置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)，一旦燃料壓力過高，燃料壓力控制器PC-2的輸出減小，被低選器選中，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。< PC2PYPC1 燃料 蒸汽- 防止脫火的選擇控制系統(tǒng)將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合如下圖所示，并

31、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。> PY2<PC2PC1PY1蒸汽 燃料 防止脫火和回火的選擇控制系統(tǒng)五、控制系統(tǒng)單元元件的選擇5.1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：

32、主蒸汽壓力12-14MPa，溫度500-540。蒸汽壓力變送器的選用公司名稱：上海威野儀器儀表制造有限公司型 號：JF039001949 特點：不銹鋼一體化結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)惡劣環(huán)境，小體積，高精度，高穩(wěn)定性壓力00.110MPA。多種標(biāo)準(zhǔn)信號輸出選擇，用戶調(diào)試方便，防雷擊，抗電磁/射頻干擾。供電電源范圍寬（940V），具有零點，滿度可調(diào)。典型應(yīng)用：液壓氣壓控制鍋爐，蒸汽管道，真空設(shè)備石化管道測壓，自控系統(tǒng)和測試系統(tǒng)。技術(shù)性能及指標(biāo)           電源：24V  DC；無負(fù)載

33、時變送器可工作在12VDC最大為40V。         負(fù)載特性：輸出信號：420mA         負(fù)載特性：負(fù)載阻抗R與電源電壓V的關(guān)系：R50（V-12） 量程和零點：打開接線端側(cè)蓋后連續(xù)可調(diào)，零點調(diào)整范圍為最大量程的±5%，量程調(diào)整范圍為最大量程的40%100%。 安裝（1）壓力表應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。 （2）安裝地點應(yīng)力求避免振動和高溫影響。（3）測量蒸汽壓力時應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接和測壓元件接觸

34、；對于有腐蝕介質(zhì)時，應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離罐等?？傊?，針對具體情況（如高溫、低溫、腐蝕、結(jié)晶、沉淀、粘稠介質(zhì)等），采取相應(yīng)的防護(hù)措施。5.2 燃料流量變送器的選用LUGB-06型渦街流量計根據(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。廣泛用于各種行業(yè)氣體、液體、蒸汽流量的計量，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

35、溫度控制系統(tǒng)的精度要求。技術(shù)參數(shù)：儀表材質(zhì)：1Cr18Ni 9Ti 最高流速：25m/s被測介質(zhì)溫度（）：40250；40350 環(huán)境條件：溫度1055，相對濕度590，大氣壓力86106Kpa 精度等級：測量液體：示值的±0.5 測量氣體或蒸汽：示值的±1.0、±1.5 量程比：1：10；1：15 輸出信號：傳感器：脈沖頻率信號0.13000Hz 低電平1V 高電平6V 變送器：兩線制420mADC電流信號 供電電源：傳感器：12VDC、24VDC（可選） 變送器：24VDC 現(xiàn)場顯示型：儀表自帶3.2V鋰電池 信號傳輸線：STVPV3×0.3（三線制），2×0.3（二線制） 傳輸距離：500m 信號線接口：內(nèi)螺紋M20×1.5 防爆等級：ExdIIBT6 5.3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) · 堅固可靠，方便佩帶 · 數(shù)字顯示，一目