【正文】 視。一般在室外氣溫接近設(shè)計溫度時采用間歇運行調(diào)節(jié)，在室外氣溫回升時，采用供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)。（2） 量調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)的運行調(diào)整由集中調(diào)整和局部調(diào)節(jié)兩部分組成。(2) 所有安全閥經(jīng)校正鉛封后不能亂動。6．升火時溫度不宜太快，避免各部分因受熱不同而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，影響鍋爐壽命，防止水溫過高發(fā)生汽化。4．將已處理的水通過省煤器緩慢地注入鍋爐內(nèi)，進(jìn)水溫度應(yīng)低于40攝氏度。煙氣混合沖刷，對流管束區(qū)不積灰，能一直保持較好的傳熱狀態(tài)，尾部布置了省煤器和空氣預(yù)熱器。第二章 工藝介紹及流程簡述2．1 鍋爐系統(tǒng)簡述 型號：——AIII,有濰坊生建鍋爐廠生產(chǎn)。該裝置是比較成熟的產(chǎn)品，故很多公司采用，并取得較好的業(yè)績?？刂葡到y(tǒng)軟件的可維護性要好，同時也保證設(shè)備故障的在線排除，從而消除事故隱患?？刂破鞯倪\算和存儲能力要足夠，IO卡件具有很強的抗干擾能力。選擇DCS機種主要考慮以下方面；選擇工程實力較強的知名公司，選擇符合有經(jīng)驗的專家推薦的主流機型，首先考慮DCS系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性和可操作性其次考慮DCS功能應(yīng)滿足“功能需要”的要求，具有國際先進(jìn)水平（但不一定是最先進(jìn)的）系統(tǒng)應(yīng)具有開放式的結(jié)構(gòu)，有靈活的系統(tǒng)可擴展性；制造廠家的后備支持系統(tǒng)完備，有工程經(jīng)驗和實踐能力，服務(wù)良好，性價比最好，備件供應(yīng)和及時響應(yīng)。該裝置2007年6月順利運行，目前運行良好，各項指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。本文對目前國內(nèi)外DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)地分析研究；確定DCS應(yīng)用中的選型原則；本系統(tǒng)對擴展能力(I／0點數(shù))要求不高，適宜選用小型的DCS控制系統(tǒng)，最終采用了浙大中自有限公司的SunyPCC800DCS控制系統(tǒng)。 編號 畢 業(yè) 設(shè) 計 技 術(shù) 報 告 課題名稱： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 專 業(yè): 班 級: 指導(dǎo)教師: 2012 年 5 月 燃煤熱水鍋爐DCS系統(tǒng)監(jiān)控及應(yīng)用目 錄目 錄 2摘 要 6第一章 前 言 7第二章 工藝介紹及流程簡述 82．1 鍋爐系統(tǒng)簡述 82. 2鍋爐主要技術(shù)指標(biāo) 82. 3系統(tǒng)運行 82．3．1 升火及控制 8 運行操作 92．3. 3鍋爐停爐 10第三章儀表選型及設(shè)計 103．1儀表選型原則 103．1．1溫度儀表 113．1．2壓力儀表 113 . 1．3流量儀表 113．1．4液位儀表 113．1．5分析儀表 113．1．6執(zhí)行機構(gòu) 113．2控制點和控制參數(shù) 11第四章鍋爐燃燒系統(tǒng)控制方案 124．1鍋爐燃燒過程和控制任務(wù) 124．1．1工業(yè)鍋爐燃燒過程分析 134．1．2鍋爐燃燒過程的動態(tài)特性 174．1．3工業(yè)鍋爐燃燒控制的任務(wù) 194．2鍋爐優(yōu)化控制的理論基礎(chǔ)及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 194．2．1鍋爐優(yōu)化控制的理論基礎(chǔ) 194．2．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 224．3控制方案設(shè)計與研究 224．3．1 燃煤熱水鍋爐燃燒過程對象的實測特性 234．3．2控制方案的選取 234．4“爐溫尋優(yōu)”思想的提出及實驗驗證 254．4 .1“爐溫尋優(yōu)”思想的提出 254．4．2爐膛溫度和熱效率的關(guān)系 254 .4．3爐溫相對于風(fēng)量的極值點 264．4. 4 “爐溫尋優(yōu)”思想的實驗驗證 274．5優(yōu)化控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 284．5．1“爐溫尋優(yōu)”應(yīng)滿足的條件 284．5．2尋優(yōu)算法 284．5．3重新啟動尋優(yōu)的條件 30第五章DCS系統(tǒng)選型及其軟硬件設(shè)計開發(fā) 305．1 DCS系統(tǒng)概述 305．1．1國內(nèi)外DCS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 305．1．2 DOS系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢 315．1．3 DCS系統(tǒng)選型原則 325．2 SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)簡介 335．3硬件體系設(shè)計 345．3．1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 345．3．2現(xiàn)場控制站 365．3．3操作站／工程師站 365．3．4采用一體化SunyTDCS800系統(tǒng) 365．4軟件體系設(shè)計 375．4．1實時數(shù)據(jù)庫 385．4．2硬件配置軟件SunyCfg 385．4．3算法編輯器SunyIEC 385．4．4實時運行軟件SunyRTM 385．4．5人機界面設(shè)計 385．4．6顯示功能設(shè)計 405．4．7報警功能設(shè)計 405．4．8報表打印功能 405．4．9系統(tǒng)生成及數(shù)據(jù)通信 415．5系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格設(shè)計 415．5．1系統(tǒng)構(gòu)成 415．5. 2系統(tǒng)供電 415．5．3可靠性和冗余措施 42第六章DCS系統(tǒng)可靠性設(shè)計 426．1 DCS系統(tǒng)的抗干擾問題 426．1．1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾 426．1．2 DCS控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計 446．1．3主要抗干擾措施 446．2 DCS系統(tǒng)冗余技術(shù) 456．2．1冗余技術(shù) 456．2．2控制系統(tǒng)冗余的關(guān)鍵技術(shù) 456 .2．3冗余技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實現(xiàn)分析 46第七章效果及結(jié)論 477．1實施效果 47參考文獻(xiàn) 48摘 要本文介紹了浙大中自公司的SunyPCC800，3*17．5MW 燃煤鍋爐系統(tǒng)的工藝原理、工藝流程。對浙大中自有限公司的unyPCC800 DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，進(jìn)行了硬件選型及設(shè)計，進(jìn)行了軟件設(shè)計，進(jìn)行了系統(tǒng)整體技術(shù)規(guī)格設(shè)計。關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；儀表選型：DCS；參數(shù)優(yōu)化；系統(tǒng)冗余第一章 前 言隨著我國生產(chǎn)力的不斷發(fā)展以及我國在生產(chǎn)過程自動化方面科技水平的不斷提高，目前我國建設(shè)的鍋爐控制系統(tǒng)普遍采用了DCS控制系統(tǒng)，以前采用常規(guī)控制的鍋爐系統(tǒng)也基本進(jìn)行了DCS改造。 對于鍋爐系統(tǒng)來說，控制系統(tǒng)可靠性是至關(guān)重要的，如何盡可能的提高DCS的可靠性，從而保證安全生產(chǎn)是一項非常重要的工作，從提高可靠性的角度考慮，在DCS選型和設(shè)計上要注意幾個方面的問題?？刂葡到y(tǒng)從結(jié)構(gòu)上要充分地采用冗余技術(shù)。控制系統(tǒng)軟件的可維護性要好。該裝置的獨立性較強。鍋爐室內(nèi)雙層布置，鍋爐呈凸骨形。 額定熱功率 額定出水壓力 最大熱功率 額定出口水溫 125℃ 額定進(jìn)口水溫 70℃ 使用燃料 III類煙煤 設(shè)計效率 % 燃料的顆粒度要求 0～3mm 燃煤外水分13% 爐排有效面積 ㎡ 耗煤量 額定工況下循環(huán)水量 ℃ 受熱面積： 爐膛107㎡2．3．1 升火及控制1．熱水采暖系統(tǒng)投入運行前，為了預(yù)防熱水系統(tǒng)中的雜物在運行中造成堵塞現(xiàn)象，系統(tǒng)投入使用前必須進(jìn)行沖洗，沖洗結(jié)束后應(yīng)將除污器清洗干凈。鍋爐升火前應(yīng)先開啟循環(huán)水泵，待網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的水循環(huán)起來以后，才能點火。7．加強監(jiān)視循環(huán)泵壓力表的指示情況，當(dāng)鍋爐進(jìn)水時先關(guān)閉省煤器再循環(huán)管上的閥門。(3) 切勿敲擊安全閥上的任何部分，開啟安全閥只能用閥上的控制桿。集中調(diào)節(jié)是為了滿足供熱負(fù)荷的需要，對鍋爐出水口水溫和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；局部調(diào)節(jié)是通過支管路上的閥門改變熱水流量，以調(diào)節(jié)其供熱量。在供水溫度不變的情況下，改變向網(wǎng)絡(luò)供水的流量即加減循環(huán)水的流量。2．運行參數(shù)控制（1）保持壓力穩(wěn)定。如壓力較大變化，應(yīng)通過閥門作相應(yīng)調(diào)整，確?？偟倪\行網(wǎng)絡(luò)壓力不變。如對外循環(huán)回路加以調(diào)節(jié)，要注意調(diào)整使其溫度偏差不超10℃。4．合理分配配水量。5．防止汽化。如果自來水壓力高于鍋爐靜壓力時，應(yīng)用自來水向鍋爐進(jìn)水，并開啟鍋爐的放氣閥。排污器一般每周排污一次，如果系統(tǒng)新投入運行或者水質(zhì)情況較差時，可適當(dāng)增加排污次數(shù)。停泵時，為了防止產(chǎn)生水擊，應(yīng)先逐漸關(guān)閉水泵出口閥門，待出口閥門基本關(guān)閉后再停泵。緊急停爐3. 緊急停爐鍋爐運行中，有下列情況之一時，應(yīng)緊急停爐。（5） 鍋爐雖補給水泵不斷補水，但鍋爐壓力仍然繼續(xù)下降。緊急停爐時，應(yīng)立即停止供給燃料，必要時扒出爐內(nèi)燃煤或用濕爐灰將火壓滅，其他操作與正常停爐相同。管道及設(shè)備上安裝均采用DN40法蘭連接”。3．1．2．2遠(yuǎn)傳壓力測量儀表(1)一般壓力測量選用智能壓力變送器。(2)就地粘稠介質(zhì)液位測量選用磁浮子液位計。3．2控制點和控制參數(shù)鍋爐房3臺鍋爐共設(shè)計76個控制點，輸入點67個，輸出點9個。它主要包括煤的燃燒氧化釋熱和換熱兩大歷程，二者均存在多相化學(xué)和物理反應(yīng)過程，這些反應(yīng)過程的宏觀時滯性和非線性是影響鍋爐燃燒過程控制穩(wěn)定性的主要問題。鍋爐內(nèi)部的各種過程往往同時進(jìn)行，交叉影響。工業(yè)分析煤的成分百分含量可表示為 (42)其 、 、 分別為固定碳、揮發(fā)分、灰分和水分含量的百分?jǐn)?shù)。2．熱平衡特性分析鍋爐燃燒的熱平衡可用下式表示 （45）其中為輸入熱量；為有效利用熱；為排煙損失熱；為化學(xué)不完全燃燒熱損失；為機械不燃燒損失R熱；為鍋爐散熱；為灰渣物理熱損失。當(dāng)用外熱源加熱燃料(蒸汽干燥器等)及系統(tǒng)使燃料干燥時應(yīng)計算此項，并根據(jù)爐前燃料狀態(tài)取用和燃燒水分?！?；褐煤=1．13 kJ／(kg(3)排煙熱損失排煙熱損失是指鍋爐排煙物理熱造成的熱損失，它等于排煙焓與冷空氣焓的焓差。(5)機械不完全燃燒熱損失對于層或室燃燒，此項損失是指飛灰、落灰和灰渣中未燃盡可燃物造成的熱損失。影響的主要因素有：燃料性質(zhì)、燃燒器設(shè)計、爐膛溫度、爐膛設(shè)計和爐膛過量空氣系數(shù)等。分析爐內(nèi)換熱的特點，輻射換熱是鍋爐燃燒過程換熱的主要方面，火焰輻射包括原子氣體輻射、火焰中灰粒輻射、火焰中焦炭粒子輻射和碳黑粒子輻射，但工程上通常把爐內(nèi)火焰看作為均勻輻射體，輻射換熱可用下式計算： （416）其中為爐膛黑度；為絕對黑體的輻射系數(shù)；為火焰的絕對平均溫度；為受熱面外壁的絕對溫度；為爐膛內(nèi)有效輻射受熱面積。(1)煤的燃燒過程時滯特性與輻射換熱的非線性煤的燃燒是兩相燃燒，多相反應(yīng)過程。隨著揮發(fā)分燃盡，碳進(jìn)行兩相燃燒，即碳和一氧化碳燃燒，燃燒速度與碳表面覆蓋的灰層厚度有關(guān)。結(jié)垢的熱傳導(dǎo)時滯常數(shù)可用來描述，為結(jié)垢厚度。這種變化容易引起風(fēng)/煤的配比失調(diào)，造成排煙損失或不完全燃燒損失。把代入上式得到 （418）由于積灰流通面積是個不確定的時變因素，這個因素將嚴(yán)重影響風(fēng)量控制，使燃燒較難工作在最佳區(qū)。所以，煤粉傳送過程的傳遞函數(shù)為 （419）其中為放大系數(shù)：為時間常數(shù)，S；為煤傳送滯后時間，s；2．燃料燃燒過程燃料燃燒過程的輸入?yún)?shù)是給煤量，輸出參數(shù)是燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，可以用一階慣性環(huán)節(jié)來近似描述其動態(tài)特性： （420）其中為燃燒過程的放大系數(shù)；為燃燒過程的時間常數(shù)。其傳遞函數(shù)可表示為省煤器省煤段的傳遞函數(shù)可表示為其中為循環(huán)系統(tǒng)蓄熱過程的時間常數(shù)，；為循環(huán)系統(tǒng)蓄熱過程的放大系數(shù)；為省煤器省煤段的停留時間，；為省煤器省煤段的放大系數(shù)。這項控制任務(wù)就稱為熱負(fù)荷控制。如果能夠恰當(dāng)?shù)乇３秩剂狭颗c空氣量的正確比值，就能達(dá)到最小的熱量損失和最大的燃燒效率。3．維持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)爐膛負(fù)壓的變化，反映了引風(fēng)量與給風(fēng)量的不相適應(yīng)。爐膛負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。這些內(nèi)部擾動包括燃料的質(zhì)量變化，給風(fēng)量和引風(fēng)量的變化等。其關(guān)系如圖42所示。圖4．3熱效率與Ⅱ的關(guān)系從煙氣化學(xué)成分分析可知，空氣過剩系數(shù)和煙氣中的殘氧的含量有近似對應(yīng)關(guān)系：通過測量煙氣中的氧含量就可近似獲得空氣過剩系數(shù)，所以現(xiàn)在的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中，普遍采用測量煙氣中過剩氧含量來控制風(fēng)量，保證空氣量和燃料量保持一定的比值關(guān)系。4．2．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀針對最佳空氣過剩率隨負(fù)荷變化的情況，很多學(xué)者展開了研究，并產(chǎn)生了很多的處理方法。這種方法的優(yōu)點是，模型是離線計算好的，所以尋找最優(yōu)值速度快，而且對工況沒有干擾；缺點是所采集的數(shù)據(jù)量有限，還摻雜人的經(jīng)驗，模型精度難免受影響。但是，對于滯后大的對象如燃煤鍋爐，或由于算法本身收斂速度慢使尋優(yōu)步數(shù)增加，會導(dǎo)致尋優(yōu)周期長。因此，鍋爐的被控變量可以確定為：鍋爐水流量、省煤器水流量、出口水溫、爐膛負(fù)壓和煙氣氧含量。其輸入輸出變量之間的關(guān)系可近似用(4．28)式表示。另外，各輸入輸出變量間存在強耦合。所以，這些先進(jìn)的控制算法對本系統(tǒng)的小型下位機未必適用。1℃左右的偏差是允許的；而且，主要的干擾如入口溫度的變化是緩慢進(jìn)行的，沒有大的頻繁的干擾，所以“等等看”控制算法是適用的。如果入口溫度沒有大的變化，長時間內(nèi)無須改變煤量，從而保證爐排上煤層厚度均勻?？刂扑闶娇蓪憺椋?)偏差時，實現(xiàn)PD控制；2)偏差時，實現(xiàn)PID控制。所以，把煤量信號作為前饋引入到風(fēng)量調(diào)節(jié)回路中，當(dāng)煤量發(fā)生變化時，及時改變風(fēng)量進(jìn)行粗調(diào)，然后再由PID進(jìn)行細(xì)調(diào)來消除余差。(3)爐膛負(fù)壓控制方案設(shè)計由于燃燒狀態(tài)的不穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓大范圍、無規(guī)律地波動，波動范圍約是O～100Pa，有時還瞬時出現(xiàn)微正壓，如果我們拿測量的信號直接用于控制，會造成閥門頻繁動作，有時可能是誤動作。從投運效果來看，在鼓風(fēng)量或煤量變化后，能通過調(diào)節(jié)引風(fēng)閥，將負(fù)壓的均值控制在給定值的177。4．4 .1“爐溫尋優(yōu)