典型過程控制系統(tǒng)設(shè)計(1)(已修改)
2025-01-19 03:32 本頁面
【正文】 第 10章 典型生產(chǎn)過程控制 與工程設(shè)計 本章要點 1） 了解電廠鍋爐的各種控制要求，熟悉它們的控制方案； 2） 掌握鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)的設(shè)計方法； 3） 了解精餾塔的控制任務(wù) , 熟悉各變量之間的關(guān)系； 4） 掌握精餾過程控制系統(tǒng)的設(shè)計方法； 一、火力發(fā)電廠的生產(chǎn)流程 火力發(fā)電廠外觀 在火力發(fā)電廠，最基本的工藝過程是用鍋爐生產(chǎn)蒸汽，使汽輪機運轉(zhuǎn)，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。 汽輪發(fā)電機組 鍋爐控制是火力發(fā)電生產(chǎn)過程自動化的重要組成部分。它的主要任務(wù)是根據(jù)負荷設(shè)備（汽輪機）的需要，供應(yīng)一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和純度）的蒸汽。 二、單元機組生產(chǎn)流程示意圖（各單元說明。） 重點以 鍋爐汽包水位控制 、 過熱蒸汽溫度控制 、 鍋爐燃燒控制 為例討論它們的控制方案。 1－汽輪機高壓缸；2－汽輪機中、低壓缸； 3－汽包； 4－爐膛； 5－煙道； 6－發(fā)電機； 7－冷凝器； 8－補充水； 9－凝結(jié)水泵； 10－循環(huán)水泵； 11－低壓加熱器； 12－除氧器； 13－給水泵；14－高壓加熱器；15－給水調(diào)節(jié)機構(gòu)；16－省媒器； 17－過熱器； 18－減溫器； 19－汽機高壓調(diào)汽門； 20－再熱器； 21－再熱器減溫器； 22－汽機中壓調(diào)汽門； 23－媒粉倉； 24－燃料量控制機構(gòu)； 25－噴燃器； 26－送風(fēng)機； 27－空氣預(yù)熱器； 28－調(diào)風(fēng)門； 29－水冷壁管； 30－引風(fēng)機； 31－煙道擋板 。 汽包水位控制 將鍋爐的汽包水位控制在一個允許范圍內(nèi)，是鍋爐運行的 主要指標 ，也是鍋爐能提供符合質(zhì)量要求的蒸汽負荷的 必要條件 。 的 控制方案 一種可行的控制方案是 以汽包水位為主被控參數(shù)、給水流量為副被控參數(shù)、蒸汽流量為前饋信號 的三沖量前饋－反饋串級控制系統(tǒng)。 采用這種控制方案的理由分析如下： （ 1）單沖量水位控制方案 以 汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù) 構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)稱為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便，缺點是克服給水自發(fā)性干擾和負荷干擾的能力差（ 虛假水位問題。 ）。 （ 2）雙沖量水位控制方案 如果根據(jù)蒸汽流量的變化來校正 虛假水位 的誤動作，就能使調(diào)節(jié)閥動作準確及時，減少水位的波動，改善控制質(zhì)量。也就是說，若 將蒸汽流量作為前饋信號 ，就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)。 圖 10－ 1 雙沖量控制系統(tǒng)流程圖及方框圖 顯而易見 ，該控制方案與單沖量水位控制相比，控制質(zhì)量已有明顯改善，但它對于給水系統(tǒng)的干擾仍不能有效克服，需要再引入給水流量信號構(gòu)成三沖量串級控制系統(tǒng)。 （ 3） 三沖量串級控制方案 該控制系統(tǒng)由主、副兩個調(diào)節(jié)器和三個沖量（ 汽包水位、蒸汽流量、給水流量 ）構(gòu)成。其中，主調(diào)節(jié)器為水位調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器為給水流量調(diào)節(jié)器，蒸汽流量為前饋信號。 圖 10－ 2 汽包水位三沖量串級控制系統(tǒng)流程圖 三沖量前饋－反饋串級控制系統(tǒng)在克服虛假水位的影響、維持水位穩(wěn)定、提高給水控制質(zhì)量等多方面都優(yōu)于前述兩種控制系統(tǒng)，是現(xiàn)場廣泛采用的汽包水位控制方案。 過熱蒸汽溫度控制 1．控制要求與過程特性 過熱蒸汽溫度是影響安全和經(jīng)濟的重要參數(shù)，要求保持在 177。 5℃ 的范圍內(nèi)。 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的 控制任務(wù) 是使過熱器出口溫度維持在允許范圍內(nèi)。 影響過熱蒸汽溫度的 外界因素 很多，例如蒸汽流量、減溫水量、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度和流速等的變化都會影響過熱蒸汽的溫度。各種階躍干擾對過熱蒸汽溫度的階躍響應(yīng)曲線如左圖所示。 圖 10－ 3 不同干擾對過熱蒸汽溫度對象的階躍響應(yīng)曲線 由左圖可知，在各種階躍干擾作用下，其動態(tài)特性都有時延 和 慣性 ，只是時延和慣性的大小不同而已。 2．控制變量的選擇與控制方案的確定 由于 蒸汽流量 的變化是負荷干擾，因而不能作為控制變量； 若采用 煙氣 側(cè)干擾作為控制變量，則會使鍋爐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給設(shè)計制造帶來困難，也不宜作為控制變量； 若采用 減溫水流量 作為控制變量則既簡單又易行。但存在的問題是： ①減溫水流量與過熱蒸汽溫度之間存在較大的時延和慣性； ② 在工藝上，鍋爐給水與減溫水常常合用一根總管，這樣會導(dǎo)致減溫水自身波動頻繁。 針對上述存在的問題，如果設(shè)計簡單控制系統(tǒng)則無法滿足生產(chǎn)工藝的要求。為此，需要設(shè)計較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。 一種可行的控制方案是設(shè)計串級控制系統(tǒng)，如下圖所示。 圖 10－ 4 過熱蒸汽溫度
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