鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計課件

某工廠鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計1、對工廠鍋爐的介紹及設(shè)計構(gòu)想

據(jù)了解，該工廠鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽有兩部分用途：一部分作為汽輪機(jī)的動力源，蒸汽推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動生產(chǎn)線上的其他生產(chǎn)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，使生產(chǎn)順利進(jìn)行；另一部分蒸汽用作熱源，供其他車間生產(chǎn)線提供熱源，如原料加熱車間、脫水車間、烘烤車間等。此外，在天氣嚴(yán)寒的季節(jié)里，該鍋爐生產(chǎn)的蒸汽還要為整個工廠和企業(yè)的所有辦公室、車間、職工宿舍等提供熱源暖氣，供御寒之用。因此，過路的安全、可靠、穩(wěn)定運行，對工廠、企業(yè)的正常運行和員工的生活、工作、學(xué)習(xí)等具有重大意義。A、鍋爐給煤介紹：燃料煤來源于工廠的儲煤倉，由于工廠效益、工廠生產(chǎn)規(guī)模等因素的限制，該工廠所用做燃料的煤，煤質(zhì)不是太好，燃燒時產(chǎn)生的熱量變化也就很頻繁。因此設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng)要能及時地消除由于煤質(zhì)變化不均、煤層厚度不均勻等因素所引起的燃料方面的擾動，而應(yīng)用所學(xué)知識，采用熱量信號的燃燒控制系統(tǒng)可以有效滿足上述要求。某工廠鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計1、對工廠鍋爐的介紹及設(shè)計構(gòu)想1B、鍋爐給水介紹：該工廠的給水來自于工廠的自備水庫，通過給水泵將水從水庫里抽出，由給水管道，經(jīng)給水閥門沿給水管道進(jìn)入鍋爐的汽包中。由于給水泵是三相電動機(jī)拖動水泵運行，而工廠一帶的電網(wǎng)電壓、頻率波動較大，為了維持汽包水位穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)，需對汽包水位控制系統(tǒng)進(jìn)行精密設(shè)計，使控制信號驅(qū)動給水電磁閥門和給水泵，使二者協(xié)調(diào)工作，維持正常的安全水位。C、鍋爐減溫水介紹：用作鍋爐過熱蒸汽的減溫水來自于該工廠的某一生產(chǎn)線產(chǎn)生的清潔溫水，約20℃左右，由于生產(chǎn)線溫水儲備箱中的溫水由減溫水泵抽出，通過減溫水電磁閥門，沿減溫水管道進(jìn)入減溫器，對過熱蒸汽減溫。同樣，由于工廠附近的電壓、頻率擾動，對減溫水的流量造成擾動，另外，由于蒸汽經(jīng)過過熱器會造成時間上的延遲，因此要及時有效的控制蒸汽溫度，必須克服減溫水泵的轉(zhuǎn)速擾動和過熱器的時間延遲。結(jié)合所學(xué)理論知識，經(jīng)過分析，用串級控制系統(tǒng)對蒸汽溫度進(jìn)行控制能滿足要求。D、本鍋爐控制系統(tǒng)的控制任務(wù)：穩(wěn)定過熱蒸汽的溫度、維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)、穩(wěn)定爐膛壓力、維持經(jīng)濟(jì)燃燒。B、鍋爐給水介紹：該工廠的給水來自于工廠的自備水庫，通過給水22、鍋爐水位控制系統(tǒng)設(shè)計A、1）鍋爐汽包水位系統(tǒng)示意圖

2、鍋爐水位控制系統(tǒng)設(shè)計32）汽包三沖量水位控制系統(tǒng)原理圖及框圖

2）汽包三沖量水位控制系統(tǒng)原理圖及框圖4B、選用本方案原因：用三沖量控制系統(tǒng)的原因：單沖量控制系統(tǒng)是以汽包水位測量信號為唯一的控制信號，該方法結(jié)構(gòu)簡單，但克服不了“虛假水位”的影響;雙沖量控制系統(tǒng)引入蒸汽流量作為前饋信號，減少了由于“虛假水位”帶來的變化影響，但控制作用不能及時克服給水流量的擾動，當(dāng)給水發(fā)生擾動時，要等到汽包水位信號變化時才能調(diào)節(jié)執(zhí)行器，滯后時間較長。因此本設(shè)計中的鍋爐采用三沖量控制系統(tǒng)，即調(diào)節(jié)系統(tǒng)接受三個調(diào)節(jié)信號:水位H、蒸汽流量D和給水流量G，三沖量控制是在傳統(tǒng)的PID串級控制上，引入了前饋控制，構(gòu)成串級—前饋復(fù)合控制系統(tǒng)。鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計ppt課件5

3、蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計A、1）鍋爐汽水系統(tǒng)流程示意圖

3、蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計62）過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)及框圖

2）過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)及框圖7B、根據(jù)過熱蒸汽溫度θ來控制減溫水流量QW。當(dāng)過熱蒸汽入口蒸汽溫度或減溫水出現(xiàn)擾動時，要等到出口過熱蒸汽溫度θ發(fā)生變化后，調(diào)節(jié)器能及時發(fā)現(xiàn)并使執(zhí)行器動作，控制減溫水流量QW；而當(dāng)QW改變后，能影響過熱蒸汽溫度θ。

鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計ppt課件84、鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計A、燃燒系統(tǒng)是一個燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量、主蒸汽煙氣含氧量、爐膛負(fù)壓以及燃料的質(zhì)量和空氣含氧量等干擾因素對燃燒系影響，而且存在很強的耦合性?？梢詫㈠仩t燃燒系統(tǒng)視為三輸入三輸出系入量為燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量;輸出量為主蒸汽壓力、煙氣含氧量和爐膛。采用熱量信號的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)原因：該工廠采用煤作為鍋爐的燃料，通過給煤機(jī)、爐排把煤粉送進(jìn)爐膛燃燒。而燃料煤來源于工廠的儲煤倉，由于工廠效益、工廠生產(chǎn)規(guī)模等因素的限制，該工廠所用做燃料的煤，煤質(zhì)不是太好，煤質(zhì)變化不均、煤層厚度不均勻，所以煤燃燒時產(chǎn)生的熱量變化也就很頻繁，這對燃燒系統(tǒng)的擾動是很大的。這就要求我設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng)要能及時地消除由于煤質(zhì)變化不均、煤層厚度不均勻等因素所引起的燃料方面的擾動，而應(yīng)用所學(xué)知識，用采用熱量信號的燃燒控制系統(tǒng)可以有效滿足上述要求。

4、鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計9B、采用熱量信號的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖

B、采用熱量信號的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖10C、在鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，熱量信號要用蒸汽流量D加上汽包壓力的變化率來代表燃料量的測量信號。熱量信號只反映燃料量的變化不反映用蒸汽的變化，而當(dāng)蒸汽負(fù)荷變化時，只要進(jìn)入爐膛的燃料量不變，熱量信號就應(yīng)該沒有變化。實際應(yīng)用熱量信號時，使蒸汽流量信號D和汽包壓力的變化率這個信號恰當(dāng)配合，使二者之和只反映燃料量的變化。汽包壓力變化速度，采用微積分器，微分器輸出的信號就是汽包壓力變化速度。蒸汽流量D與汽包壓力蒸汽變化速度通過加法器∑組合起來成為熱量信號，送入燃料調(diào)節(jié)器。當(dāng)鍋爐發(fā)生燃料內(nèi)部擾動時，汽包蒸汽壓力立即隨之變化，使燃料調(diào)節(jié)器及時調(diào)整爐排轉(zhuǎn)速，改變給煤量，迅速克服燃料內(nèi)部擾動，使汽包壓力變化穩(wěn)定，同時送風(fēng)量調(diào)節(jié)器隨之動作，主調(diào)節(jié)器也隨之動作，使燃料量與送風(fēng)量相匹配。負(fù)荷蒸汽變化時，主調(diào)節(jié)器接受蒸汽壓力信號P，輸入燃料調(diào)節(jié)器，及時調(diào)節(jié)燃煤量以適應(yīng)負(fù)荷變化。同時，燃料調(diào)節(jié)器將負(fù)荷變化的信號輸入風(fēng)量調(diào)節(jié)器，以保證適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤比例。當(dāng)由于風(fēng)量調(diào)節(jié)器與負(fù)壓調(diào)節(jié)器之間有動態(tài)補償信號，此時負(fù)壓調(diào)節(jié)器也同時動作，這樣就保證了燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作，保證了正確的風(fēng)煤比和適合的爐膛負(fù)壓。風(fēng)量調(diào)節(jié)器又接收煙氣中含氧信號O2，作為維持風(fēng)煤每比的校正信號。負(fù)壓調(diào)節(jié)器也接受爐膛負(fù)壓信號ST，作為時對爐膛負(fù)壓的校矯正作用。C、在鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，熱量信號要用蒸汽流量D加上汽包壓力11D、原電池式氧傳感器：

原電池的正極采用鉛等普通易氧化金屬，負(fù)極采用金鉑等貴重金屬，隔膜選用氧氣穿投型號的聚乙烯或氟烯脂薄膜，其厚度為10—20mm，電解液為過氟HCL04、四氟乙樹硅酸H2SiF4或六氟代硅酸等電解液，原電池的正負(fù)極、隔膜、檢知部分及電解液一起封裝在外殼內(nèi)。當(dāng)氧氣穿過隔膜時就被融解在隔膜與負(fù)極之間的電解液層中，然后達(dá)到負(fù)極表面，在負(fù)極表面被還原，同時正極的鉛又被氧化，這時流過電池的電流與氧氣的濃度成正比。利用這一特性，可通過檢測這種電流來檢測氧氣的濃度。原電池式氧傳感器的輸出特性線度性很好，可以從0—100%的氧氣濃度范圍內(nèi)都成直線關(guān)系，當(dāng)接觸傳感器周圍的氧氣濃度發(fā)生變化的時候，從傳感器輸出開始變化到最終輸出90%所需要的時間不大于10秒。原電池式氧傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕等優(yōu)點，不但可以在常溫下使用，而且能在0—100%的氧氣濃度范圍內(nèi)精確的測定氧氣的濃度，所以它適用于多種場合，如測定燃燒廢氣中的氧氣及檢測氧氣的泄漏。而氧化鋯氧量計測出的氧濃度差電動勢與煙氣含氧量成非線性關(guān)系，必須經(jīng)過線性化處理才能得到標(biāo)準(zhǔn)信號。D、原電池式氧傳感器：12

5、報警系統(tǒng)設(shè)計本報警系統(tǒng)由檢出元件、信號報警器、音響器、按鈕等組成。主要的控制參數(shù)有汽包水位、蒸汽壓力、蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓等，本設(shè)計所設(shè)計的是具有聲音和閃光的報警系統(tǒng)。當(dāng)汽包水位、蒸汽壓力、蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓等過程參數(shù)發(fā)生越限時，檢測元件檢測到這個信號后，就會發(fā)出信號，并將其送到信號報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)發(fā)出聲音和閃光信號，以便現(xiàn)場操作人員及時得知后報警信號，及時按下消音按鈕，并采取一定的措施之后，使鍋爐過程參數(shù)恢復(fù)到安全范圍之內(nèi)，燈光熄滅.另外還設(shè)置了故障報警：送風(fēng)機(jī)故障報警、引風(fēng)機(jī)故障報警、給水泵故障報警、循環(huán)泵故障報警、減溫水泵故障報警、送燃料機(jī)故障報警等。聲光報警裝置由揚聲器和指示燈組成。其中，揚聲器1個;報警指示燈16個:1個電源指示燈；1報警裝置正常工作指示燈；每個過程參數(shù)對應(yīng)2報警指示燈：越上限報警指示指示燈和越下限報警指示燈；6個故障報警指示燈；4檢測參數(shù)和6路故障報警信號共用一個揚聲器，因為只要有參數(shù)越限，或設(shè)備出現(xiàn)故障揚聲器就會發(fā)出聲音，同時相應(yīng)的報警指示燈亮就會亮起。5、報警系統(tǒng)設(shè)計13

6、鍋爐PLC控制系統(tǒng)設(shè)計A、控制系統(tǒng)設(shè)備選型：PLC：選擇日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N—系列的PLC，其型號為FX2N—64MR。輸入：18路，其中故障報警6路，鍋爐過程參數(shù)變送器信號11路。輸出：19路，其中越限報警輸出8路，故障報警輸出6路，電磁線圈或調(diào)節(jié)閥門或者電動機(jī)控制信號5路。輸入/出電壓范圍：0~5V，輸出電流范圍：0~10mA。DL-5型電源濾波器1臺；PS-2型電源2臺；A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、信號放大器若干。B、PLC梯形圖說明：首先要對鍋爐工藝參數(shù)原值和上下限值（水位、溫度、壓力、爐膛負(fù)壓).然后是對水位測量信息采集，之后調(diào)用水位控制模塊P0，調(diào)用之后返回主程序，輸出給水閥控制信號。接下來，采集蒸汽溫度測量信息、調(diào)用溫度控制模塊P1，調(diào)子程序返回后輸出減溫水閥門控制信號；然后是燃燒控制系統(tǒng)測量信息采集，之后調(diào)用送風(fēng)控制模塊P2，輸出送風(fēng)機(jī)控制信號；再調(diào)用引風(fēng)控制模塊P3，輸出引風(fēng)機(jī)控制信號；然后再調(diào)用給煤控制模塊P4，輸出給煤機(jī)控制信號。6、鍋爐PLC控14最后計入故障報警系統(tǒng)測量信息采集，輸出故障報警信號。關(guān)于每個子程序模塊，都設(shè)有越限報警輸出，調(diào)節(jié)規(guī)律參數(shù)設(shè)定，然后調(diào)用P或PID算法模塊，進(jìn)行計算之后得到控制量。C、本論文的不足之處：本論文所用的控制方案大都是基于比較傳統(tǒng)、常規(guī)的控制控制理論，而許多先進(jìn)的控制理論和方案沒有涉及；關(guān)于論文中的三相電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，沒有給予重點研究；關(guān)于PLC控制系統(tǒng)的選型，現(xiàn)在市場上有專門與之配套的A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器，而自己設(shè)計時，卻沒有用到這些器件；關(guān)于設(shè)計中的參數(shù)整定問題，由于自己操作不熟練、試驗設(shè)備的精度、不能到工業(yè)現(xiàn)場調(diào)試等原因，整定的參數(shù)可能會不很準(zhǔn)確；對于變送器、傳感器、執(zhí)行器的選擇，本人對此知之甚少，不太了解，因此所選設(shè)備可能會對控制效果造成一定的影響；關(guān)于本設(shè)計中的軟件設(shè)計，由于本人知識和能力有限，也有不妥之處，也沒有設(shè)計鍋爐的實時自動監(jiān)控系統(tǒng)和自動記錄系統(tǒng)。這些不妥之處當(dāng)然是可以通再努力來改善解決的。通過仔細(xì)而有計劃的市場調(diào)查，多與有經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員交流，多多了解鍋爐行業(yè)的有關(guān)業(yè)內(nèi)動態(tài)和先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展，積極主動地學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)，多在工業(yè)現(xiàn)場鍛煉自己，積累經(jīng)驗，在現(xiàn)實條件下，以節(jié)能、降耗、環(huán)保為設(shè)計原則，設(shè)計出實用、可靠、而投資又少的控制方案是條很好的途徑。最后計入故障報警系統(tǒng)測量信息采集，輸出故障報警信號。157、畢業(yè)設(shè)計總結(jié)

本設(shè)計是在結(jié)合使所學(xué)的過程控制系統(tǒng)與自動化儀表技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)，聯(lián)系工廠實際客觀情況的基礎(chǔ)上，對該工廠的鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計。設(shè)計中把整個鍋爐控制系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng)分別設(shè)計：汽包水位控制系統(tǒng)、蒸汽溫度控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)。本論文設(shè)計的鍋爐控制系統(tǒng)是以可編程邏輯控制器（PLC）為核心的控制系統(tǒng)，把傳統(tǒng)的模擬調(diào)節(jié)器改進(jìn)成為數(shù)字調(diào)節(jié)器，通過軟件來實現(xiàn)各種控制算法。在對鍋爐設(shè)備充分了解的基礎(chǔ)上包括對鍋爐的結(jié)構(gòu)、組成、工作過程以及鍋爐性能參數(shù)等，對各個子系統(tǒng)被控對象正確確定和合理分析之后，提出了自己的設(shè)計方案，進(jìn)而確定控制規(guī)律、傳感器、變送器、執(zhí)行器的選擇，最后還對調(diào)節(jié)器進(jìn)行了參數(shù)整定。整體上看，