工業(yè)鍋爐的自動(dòng)化控制方案

工業(yè)鍋爐的自動(dòng)化控制方案工業(yè)鍋爐的自動(dòng)化控制方案PAGEPAGE23/23工業(yè)鍋爐的自動(dòng)化控制方案一、概述機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)30目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。深遠(yuǎn)意義的工作。優(yōu)勢(shì)直觀而集中的顯示鍋爐各運(yùn)行參數(shù)。能快速計(jì)算出機(jī)組在正常運(yùn)行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時(shí)顯示鍋爐運(yùn)行的水，防止事故的瞞報(bào)漏報(bào)現(xiàn)象；統(tǒng)的控制參數(shù)；（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報(bào)警器等），少了故障率；提高鍋爐的熱效率。從已在運(yùn)行的鍋爐來看，采用計(jì)算機(jī)控制后5-10%20T70%5%800噸，按每噸煤380304000元；鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電動(dòng)機(jī)，由30%-40%；鍋爐是一個(gè)多輸入多數(shù)出、非線性動(dòng)態(tài)對(duì)象，諸多調(diào)解量和被調(diào)化管理不可缺少的；經(jīng)濟(jì)中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光報(bào)警，和自動(dòng)連鎖停中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光報(bào)警，和自動(dòng)連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。綜合以上所述種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見采用計(jì)算機(jī)控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。下面我們來共同探討鍋爐控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)。三、鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)的組成鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一PLC分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一PLC分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故。四、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成PLC、手操器、報(bào)警對(duì)汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號(hào)，還可定時(shí)打印出十幾種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，有定時(shí)打印、隨機(jī)打印、自定義時(shí)間段打印等幾種方式。五、鍋爐控制系統(tǒng)的工藝流程和工作原理1、鍋爐控制系統(tǒng)硬件組成圖2、鍋爐的工作原理首先除氧水通過給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥，通過給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入省面因此水位要保持在鍋爐上汽包的中線位置，蒸汽通過主蒸汽閥輸六、鍋爐控制系統(tǒng)各個(gè)控制回路介紹鍋爐控制系統(tǒng)，一般有蒸汽壓力、汽包液位、爐膛負(fù)壓、除氧器鍋爐控制系統(tǒng)，一般有蒸汽壓力、汽包液位、爐膛負(fù)壓、除氧器調(diào)整燃料量與送風(fēng)量，同時(shí)保證燃料的充分燃燒及熱量的充分利用。鍋爐給水控制回路量。對(duì)汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的因素有蒸發(fā)量D（量M），給水量。①蒸發(fā)量D擾動(dòng)作用下水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性2(a)中的H1(t)所示，但由于蒸發(fā)量增加2(a)中的所示。H1(t)和H2(t)2(a)中的H(t)所示。②爐膛負(fù)荷擾動(dòng)（燃料量M擾動(dòng)）時(shí)水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性燃料量增加△M2(b)中所示。③給水流量（W）擾動(dòng)時(shí)的水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性2(c)2(c)中的H1(t)所示。而H2(t)反映了物質(zhì)不平衡引起的水位變化，H1(t)和H2(t)相加得到了總的給水量擾動(dòng)的階躍反應(yīng)曲線H(t)。統(tǒng)就是把給水流量，汽包水位HD三個(gè)變量通過運(yùn)算3所示。先通過蒸汽流量變送器和給水流量變送器取得各自的信號(hào)乘以相應(yīng)的比例系數(shù)，通過比例系數(shù)可以調(diào)節(jié)蒸汽流量或給水流量對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響力度。通過差壓變送器取得水位信號(hào)作為主調(diào)節(jié)信號(hào)H。如果水位設(shè)定值為G，那么在平衡條件下應(yīng)有D*Dk-W*Wk+H-G=0Dk為蒸汽流量系數(shù)Wk再設(shè)定時(shí)，保證在穩(wěn)態(tài)下D*Dk=W*Wk那么就可以得到H=G。此時(shí)PI除此之外鍋爐的供水系統(tǒng)中還包括除氧器壓力控制和除氧器水鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)①維持汽壓恒定。汽壓的變化表示鍋爐蒸汽量和負(fù)荷的耗汽量不相適應(yīng)，必須相應(yīng)地改變?nèi)剂狭?，以改變鍋爐的蒸汽量。②保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)燃料量改變時(shí)，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量，使它與燃料量相配合，保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性。③調(diào)節(jié)引風(fēng)量與送風(fēng)量相配合，以保證爐膛壓力不變。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般有三個(gè)被調(diào)參數(shù)，汽壓p、煙氣含氧量a和爐膛負(fù)壓pt3個(gè)調(diào)節(jié)量，他們是燃料量M，送風(fēng)量F和引風(fēng)量Y行機(jī)構(gòu)或變頻器。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)多參數(shù)變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常3個(gè)單變量系統(tǒng)來實(shí)，下面我們按3蒸汽壓力調(diào)節(jié)對(duì)象的特性動(dòng)態(tài)特性如下。①燃料量擾動(dòng)下的汽壓變化特性(B)發(fā)生△B的階躍擾動(dòng)，4(a)4(b)所示。②用汽負(fù)荷擾動(dòng)下的汽壓變化特性大的慣性，并有一個(gè)與閥門變化成比例的啟始飛躍，飛升曲線如圖4(c)4(d)所示，此時(shí)對(duì)將一直下降。送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)象的特性經(jīng)過輸送和燃燒過程而略有延遲。由于送風(fēng)系統(tǒng)幾乎沒有延遲和慣爐膛負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)象的特性爐膛負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性較好，但擾動(dòng)通道的飛升時(shí)間很短，飛升速度很快。根據(jù)以上對(duì)燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象的分析，下面我們針對(duì)燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)三個(gè)任務(wù)對(duì)控制采用的方案進(jìn)行分析。燃燒過程控制系統(tǒng)一般采用的控制流程圖如圖5（a）所示，先通過蒸汽壓力變送器經(jīng)濾波后取得信號(hào)，與設(shè)定蒸汽壓力進(jìn)行比較，判斷出鼓風(fēng)PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的方向和大小，通過鼓風(fēng)PI計(jì)算號(hào)送給爐排PI調(diào)節(jié)器，通過爐排PI調(diào)節(jié)單元計(jì)算出爐排變頻器的輸們往往把鼓風(fēng)PI調(diào)節(jié)中的比例系數(shù)設(shè)的比爐排PI單元的大，這樣可5（b）所示，調(diào)節(jié)原理比較簡單屬于單閉環(huán)調(diào)PLC輸出換，使系統(tǒng)平穩(wěn)的過渡到自動(dòng)狀態(tài)。七、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)荷變頻調(diào)速節(jié)能原理風(fēng)機(jī)是將電動(dòng)機(jī)的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的設(shè)備。過去很少采用轉(zhuǎn)Q與轉(zhuǎn)速n壓HnPnQ=Q

×（n/n）,H=H×（n/n）2,

×（n/ne）3e e e e e式中，Qe

為風(fēng)機(jī)的額定流量，He

為風(fēng)機(jī)的額定壓力，Pe

為風(fēng)機(jī)的額定功率，ne

為風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。此時(shí)風(fēng)機(jī)軸輸出功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。根據(jù)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)特性曲線（如圖1）加以分析。假定風(fēng)機(jī)最佳效率工作點(diǎn)是A點(diǎn)由ABA點(diǎn)轉(zhuǎn)移到CC電機(jī)轉(zhuǎn)速雖然降低了，但對(duì)風(fēng)機(jī)效率影響不大。根據(jù)上述原理，當(dāng)風(fēng)機(jī)流量在較大范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，采用變頻調(diào)速對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速加以控1八、鍋爐送風(fēng)引風(fēng)給水泵變頻控制系統(tǒng)1、送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)O2％，最佳含氧量O2％同樣也是負(fù)荷的函數(shù)，函數(shù)關(guān)系通過鍋爐熱效率試驗(yàn)確定。送風(fēng)機(jī)控制原理:反饋至內(nèi)置的PIDPID。再通過輸出不同的電壓及頻率來控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。器、鼓風(fēng)機(jī)組成的溫度閉環(huán)回路自動(dòng)控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。溫度設(shè)定

變頻器

溫度反饋

溫度變送器 出口溫度鼓風(fēng)機(jī)2、引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)這樣當(dāng)鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，給煤量改變導(dǎo)致送風(fēng)量相應(yīng)變化，引風(fēng)環(huán)節(jié)隨著前兩個(gè)環(huán)節(jié)的改變而先行改變引風(fēng)量，既抑制了強(qiáng)干擾的影響，又保證爐膛負(fù)壓維持在一定的范圍內(nèi)變化。的PID壓力設(shè)定

變頻器

壓力反饋

壓差變送器 爐膛負(fù)壓引風(fēng)機(jī)3、給水泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)九、鍋爐控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)上面我們針對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的各控制回路系統(tǒng)和變頻控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上我們采用集中控制分散驅(qū)動(dòng)（P—T方案）的集散控制思想，把控制系統(tǒng)分為三層：a）信息管理層：完成系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)的設(shè)定、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視與控制、歷史數(shù)據(jù)的查看、數(shù)據(jù)報(bào)表的記錄與打印、報(bào)警與故障的提示處理等功能；主要由上位工控機(jī)故障的提示處理等功能；主要由上位工控機(jī)、組態(tài)開發(fā)軟件、應(yīng)用程序、通訊模塊等組成；b）控制層：主要完成各種控制動(dòng)作命令、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采樣與處理、主要由可編程邏輯控制器（PLC）的開關(guān)量模塊、模擬量模塊、智能PID調(diào)節(jié)儀、變頻器、PLC應(yīng)用程序等組成；c）設(shè)備層：主要接受來自PLC的控制命令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作或提供相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)。主要由斷路器、交流接觸器、壓力變送器、溫度變送器、流量變送器、電動(dòng)開關(guān)閥、