鍋爐煙氣含氧量控制

1、鍋爐煙氣含氧量控制第1頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三實(shí)驗(yàn)?zāi)康撵柟蘌ID控制器的使用鞏固經(jīng)驗(yàn)整定法、衰減振蕩法的使用了解組分對(duì)象的特點(diǎn)和控制方法第2頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三目錄一、基礎(chǔ)知識(shí)二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)三、實(shí)驗(yàn)步驟四、總結(jié)第3頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三一、基礎(chǔ)知識(shí)1、控制規(guī)律的選擇2、控制規(guī)律的選擇原則3、PID控制器參數(shù)整定方法4、質(zhì)量指標(biāo)控制5、成分與物性參數(shù)測(cè)量的問(wèn)題6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖7、小鍋硬件和儀器儀表的說(shuō)明第4頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，

2、星期三1、控制規(guī)律的選擇工業(yè)控制器常見(jiàn)到有開(kāi)關(guān)控制、比例控制器、比例積分控制器、比例微分控制器、比例積分微分控制器。過(guò)程工業(yè)中常見(jiàn)的參數(shù)有液位、流量、壓力、溫度和成分第5頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三2、控制規(guī)律的選擇原則對(duì)控制要求不高的參數(shù)，可采用比例控制器，甚至開(kāi)關(guān)控制對(duì)控制要求不高，且慣性較大的參數(shù)，可采用比例微分控制器，但對(duì)于噪聲較大的參數(shù)，如流量，則不能選用比例微分控制器對(duì)于精度要求高的，要加入積分規(guī)律，可選用比例積分控制器較重要的、控制精度要求較高的、希望動(dòng)態(tài)偏差小的、被控對(duì)象滯后時(shí)間較大的，可選用比例積分微分控制器第6頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20

3、日，23點(diǎn)45分，星期三3、PID控制器參數(shù)整定方法PID控制器參數(shù)整定方法有：理論整定法、工程整定法理論整定法： 需求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，實(shí)際問(wèn)題難以滿足，理論計(jì)算較繁瑣，工程上一般不采用。工程整定法 直接在閉合的控制回路中進(jìn)行整定。是一種經(jīng)驗(yàn)方法，簡(jiǎn)單、方便、易于掌握，工程中廣泛采用。 主要包括：經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減振蕩法、響應(yīng)曲線法。 第7頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三4、質(zhì)量指標(biāo)控制選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)首先要考慮的。當(dāng)直接選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量比較困難或不可能時(shí)，可以選擇一種間接的指標(biāo)作為被控變量。但是必須注意，所選用的間接指

4、標(biāo)必須與直接指標(biāo)有單值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且還需要具有一定的變化靈敏度。第8頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三5、成分與物性參數(shù)測(cè)量的問(wèn)題并不是所有這類(lèi)參數(shù)都有行之有效的測(cè)量方法，有些成分或物性參數(shù)目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量和變送； 成分分析儀表普遍具有比較大的測(cè)量滯后，不能及時(shí)地反映產(chǎn)品質(zhì)量變化的情況； 成分分析儀表的工作環(huán)境要求都比較高，較差的工作環(huán)境可能會(huì)帶來(lái)比較大的測(cè)量誤差。第9頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖第10頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三7、小鍋硬件和儀器儀表的說(shuō)明省煤器實(shí)質(zhì)上也是換

5、熱器，殼程中是爐膛燃燒產(chǎn)生的煙氣，管程中是鍋爐上水。鍋爐上水經(jīng)由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盤(pán)管組成，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾陨隙峦ㄟ^(guò)管間，與管內(nèi)的鍋爐上水換熱，回收煙氣中的余熱并使鍋爐上水進(jìn)一步預(yù)熱。 被煙氣加熱成飽和水的鍋爐上水全部進(jìn)入汽包V1102。第11頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三燃料經(jīng)由燃料泵P1102泵入爐膛F1101的燃燒器；空氣經(jīng)由變頻鼓風(fēng)機(jī)K1101送入燃燒器。變頻器頻率為S1101（被歸一化到0100%之間），空氣量為FT1104。燃料與空氣在燃燒器混合燃燒，產(chǎn)生熱量使鍋爐水汽化。燃燒產(chǎn)生的煙氣帶有大量余熱，對(duì)省煤器E1102中的鍋

6、爐上水進(jìn)行預(yù)熱。省煤器煙氣出口處的煙氣流量為FT1107，溫度為T(mén)T1105。煙氣含氧量AI1101設(shè)有在線分析檢測(cè)儀表。煙道內(nèi)設(shè)有擋板DO1101。第12頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速旋鈕S1101和煙道擋板開(kāi)度調(diào)節(jié)旋鈕DO1101均位于輔助操作臺(tái)上，它們的用途和立體流程設(shè)備盤(pán)臺(tái)上的雙效閥類(lèi)似，可以內(nèi)控或外控。輔助操作臺(tái)位于鋼制盤(pán)臺(tái)正面的右上方，可伸縮。 檢測(cè)儀表說(shuō)明 執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明位號(hào)檢測(cè)點(diǎn)說(shuō)明單位AI1101煙氣含氧量%位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明S1101鼓風(fēng)機(jī)變頻DO1101煙道擋板煙道擋板開(kāi)度調(diào)節(jié)旋鈕風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速旋鈕第13頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月2

7、0日，23點(diǎn)45分，星期三二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、認(rèn)識(shí)煙氣含氧量2、煙氣含氧量控制方案3、煙氣含氧量控制方案選擇4、煙氣含氧量控制方案第14頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三1、認(rèn)識(shí)煙氣含氧量煙氣含氧量是指燃料燃燒之后排出的煙氣中氧氣的含量，它是鍋爐燃燒的一個(gè)重要的指標(biāo)，它與鍋爐燃燒效率、排煙熱損失等有很大的關(guān)系 影響煙氣含氧量的因素主要有燃料量、燃料成分、空氣量等，簡(jiǎn)單而言，煙氣含氧量的影響因素就是燃燒工況（燃料量和空氣量的比值）。 第15頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三認(rèn)識(shí)煙氣含氧量：燃燒工況的影響燃料一定，空氣量增加：煙氣含

8、氧量將增大，多余的空氣會(huì)吸收一定的能量，經(jīng)過(guò)煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費(fèi) 空氣量一定，燃料量增加：煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費(fèi)的同時(shí)還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染?？諝饬恳欢?，燃料中可燃成分增加 ： 煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費(fèi)的同時(shí)還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染?？諝饬恳欢?，燃料中可燃成分減少：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會(huì)吸收一定的能量，經(jīng)過(guò)煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費(fèi) 第16頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三2、煙氣含氧量控制方案被控對(duì)象：煙氣 被控變量：煙氣含氧量 操

9、縱變量：風(fēng)機(jī)頻率 干擾變量：擋板開(kāi)度 第17頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三被控對(duì)象：煙氣被控變量：煙氣含氧量 操縱變量：擋板開(kāi)度干擾變量：空氣量第18頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三3、煙氣含氧量控制方案選擇進(jìn)風(fēng)量和出風(fēng)量都對(duì)煙氣含氧量有顯著的影響，那么選擇哪一個(gè)做操縱變量更好呢？經(jīng)過(guò)分析，對(duì)煙氣含氧量起到實(shí)質(zhì)性影響的應(yīng)當(dāng)是進(jìn)風(fēng)量，也就是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。煙道擋板作為一種可以調(diào)節(jié)和對(duì)煙氣含氧量有影響的因素，更適合于在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)法調(diào)節(jié)時(shí)進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢似的控制。因此，我們選擇方案一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)煙氣含氧量。第19頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日

10、，23點(diǎn)45分，星期三4、煙氣含氧量控制方案控制器正反作用：反作用控制規(guī)律：比例積分作用第20頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三三、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)鍋爐工程。2、確認(rèn)S1101為內(nèi)控狀態(tài)。3、進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。設(shè)置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，采集煙氣含氧量AI1101實(shí)測(cè)值作控制器輸入。PID控制器組態(tài)（具體配置見(jiàn)下頁(yè)）。設(shè)置執(zhí)行單元，閥門(mén)位號(hào)S1101，數(shù)據(jù)輸出類(lèi)型為“絕對(duì)量”。進(jìn)行信號(hào)連接。第21頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三模塊參數(shù)取值說(shuō)明PID控制器位號(hào)AIC1101煙氣含氧量控制器狀態(tài)手動(dòng)正反作用反作用參數(shù)Kc1參數(shù)Ti99999參數(shù)Td0不使用此

11、參數(shù)第22頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三4、在趨勢(shì)曲線畫(huà)面添加AI1101、S1101、PI1102曲線。5、確認(rèn)擋板DO1101開(kāi)度為19.13，運(yùn)行鍋爐工程。6、控制系統(tǒng)投運(yùn)?？刂葡到y(tǒng)投運(yùn)原則：無(wú)平衡、無(wú)擾動(dòng)切換AIC1101投運(yùn)過(guò)程：在控制器手動(dòng)狀態(tài)下，不斷修改控制器輸出OP，觀察控制器輸入PV的變化（SP隨之變化），當(dāng)PV達(dá)到2%時(shí)，將控制器投自動(dòng)第23頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三7、施加擾動(dòng)測(cè)試控制器性能。將AI1101設(shè)定值從2變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線。待AI1101穩(wěn)定后，將AI1101設(shè)定值從3再變?yōu)?，記錄A

12、I1101的響應(yīng)曲線。待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，手工將DO1101開(kāi)度設(shè)置為25，觀察AI1101曲線的變化趨勢(shì)。當(dāng)AI1101穩(wěn)定后，再將DO1101開(kāi)度設(shè)置為15，等待AI1101穩(wěn)定。將DO1101開(kāi)度調(diào)回到19，等待AI1101穩(wěn)定。第24頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三8、使用經(jīng)驗(yàn)整定法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=5、Ti=3時(shí)，施加擾動(dòng)得到的響應(yīng)曲線。 第25頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三9、使用衰減振蕩法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=6.0756、Ti=0.95時(shí)，施加擾動(dòng)得到的AI1101響應(yīng)曲線。第26頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三10、使用DO1101控制AI1101，經(jīng)驗(yàn)法整定控制器參數(shù)。第27頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三11、使用DO1101控制AI1101，經(jīng)驗(yàn)法整定控制器參數(shù)。第28頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三12、取Kc=1、Ti=0.8時(shí)，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速S1101 。第29頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)45分，星期三四、總結(jié)PID參數(shù)整定方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)整定法簡(jiǎn)單方便，適用于記錄曲線不規(guī)則、外界干擾頻繁的控制系統(tǒng)參數(shù)整定花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)整定結(jié)果因人而異，沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)理論整定