【正文】 要求。于是在圓筒型鍋爐的基礎(chǔ)上，從增加受熱面積入手，對(duì)鍋爐驚醒了一系列的研究和技術(shù)改造，從而使鍋爐得到迅速的發(fā)展。 本課題的提出與課題任務(wù)正是由于鍋爐應(yīng)用日益廣泛，所以我們這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題就定為設(shè)計(jì)一套完善的模擬鍋爐控制系統(tǒng)，即：工業(yè)鍋爐的微機(jī) DDC 控制系統(tǒng)。（4）具有主要設(shè)備動(dòng)態(tài)畫面顯示及報(bào)警功能。煤在火筒內(nèi)燃燒放熱。顯而易見(jiàn)，這類鍋爐的爐膛一般都較小。此外爐筒直徑大，既不易提高氣壓油增加鋼耗量，蒸發(fā)量也受到限制。第二個(gè)方向，實(shí)在鍋筒外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列，大約到了 19 世紀(jì)中頁(yè)，鍋爐開(kāi)始在爐筒外面在整設(shè)計(jì)各正經(jīng)較小的圓筒受熱面。水管鍋爐的出現(xiàn)，是鍋爐發(fā)展的一大飛躍，它擺脫了火筒，煙管鍋爐受熱筒尺寸的制約，無(wú)論在燃燃燒條件，傳熱效果和受熱面的布置等方面都得到了根本性的改善，為提高鍋爐的容量，參數(shù)和熱效率創(chuàng)造了良好的條件，金屬耗量也大為下降。電力，機(jī)械，冶金，化工，紡織，造紙，食品等工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的蒸汽。為了提高熱及效率，動(dòng)力鍋爐向著高壓，高溫和大容量方向發(fā)展。在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化的建設(shè)中能源的增長(zhǎng)大大落后于生產(chǎn)的增長(zhǎng)。通過(guò)加熱爐熱效率控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，是燃料流量與空氣流量調(diào)節(jié)回路參照各自對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)流量，在允許范圍內(nèi)變化，達(dá)到動(dòng)態(tài)時(shí)，能維持燃料流量與空氣流量恰當(dāng)?shù)年P(guān)系，從而提高燃燒效率、節(jié)省燃料、起到節(jié)能、環(huán)保作用。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。（3）爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。（6）過(guò)熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。同時(shí)，由于提高了進(jìn)入氣包的給水溫度，所以減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長(zhǎng)了氣包的使用壽命。（10）送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。此外，除了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥，水位表，高低水位報(bào)警器，壓力表，主氣閥，排污閥，止污閥等。 燃料的燃燒過(guò)程首先將燃料（這里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在爐排面上，爐排接電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速齒輪箱減速后由鏈輪來(lái)帶動(dòng)，將燃料煤帶入爐內(nèi)。經(jīng)處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入氣鍋。東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)6蒸汽所產(chǎn)生的過(guò)程是借助于上鍋筒內(nèi)設(shè)的汽水分離裝置。而汽水混合物的分離設(shè)備則是保證蒸汽品質(zhì)和蒸汽過(guò)熱可靠工作的必要的設(shè)備。煙氣出煙窗爐膛出口）并略過(guò)防渣管后，就沖刷蒸汽過(guò)熱—一組垂直放置的蛇型管受熱面，使氣鍋中產(chǎn)生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而得到的過(guò)熱。以上就是一般鍋爐工水的過(guò)程，一個(gè)鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是：（1）要是鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。為了完成上述三項(xiàng)任務(wù)，我們對(duì)三個(gè)量進(jìn)行控制：燃料量，送風(fēng)量，引風(fēng)量。作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。微機(jī)控制系統(tǒng)由機(jī)箱、通道箱、CRT 顯示器、打印機(jī)、鍵盤、報(bào)警裝置、低通濾波器及 I/V 轉(zhuǎn)換板等組成，能完成對(duì)給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動(dòng)控制，使鍋爐的汽包水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全運(yùn)行，平穩(wěn)操作，達(dá)到降低煤耗、提高供汽質(zhì)量的目的，同時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動(dòng)態(tài)模擬圖、光柱模擬圖等多幅畫面并配有數(shù)字說(shuō)明，還可對(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)。第二種是 16 位 STD 總線工業(yè)控制機(jī)為主機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，由于其性能價(jià)格比較高，所以國(guó)內(nèi)用的較多，微機(jī)內(nèi)部一般采用總線式模塊結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，維修方便，STD總線結(jié)構(gòu)很適于工業(yè)環(huán)境，按測(cè)量參數(shù)的多少和控制回路的數(shù)目選配相應(yīng)的模板，在操作上，考慮到現(xiàn)場(chǎng)人員的技術(shù)水平，對(duì)開(kāi)機(jī)操作，控制目標(biāo)，控制參數(shù)的修改，手/自動(dòng)切換等設(shè)置了最簡(jiǎn)便的操作。燃燒控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，它以蒸汽壓力作為能量平衡指標(biāo)，量出而入不斷根據(jù)用汽量與壓力的變化成比例地調(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，其中保持合適的“空燃比”是一個(gè)重要因素。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)有自平衡能力的被控對(duì)象，運(yùn)行中存在虛假水位現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況采用水位單沖量、水位蒸汽量雙重量和水位、蒸汽量、給水量三沖量的控制系統(tǒng)。在供水鍋爐控制的過(guò)程中，我們用的了幾種基本的控制方式，有單回路的控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)等幾種方式。一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方案的分析設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。圖 31 單回路控制系統(tǒng)方框圖其中 Y（S）為被控變量， Q（S）為操縱變量，F(xiàn)1 （S）……。東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖 32 多回路控制系統(tǒng)方框圖在串級(jí)控制系統(tǒng)中，對(duì)象被分為主對(duì)象 GP1 與副對(duì)象 GP2 兩部分。副控制器的設(shè)定值值 R2 就是主控制器的輸出 U1，顯然副控制器是在外設(shè)定情況下工作的，它的輸出 U2 操縱執(zhí)行器 GV通過(guò)改變單個(gè)操縱變量 Q 來(lái)滿足對(duì)主，副被控變量的某種組合所提出的要求。 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè)副回路，所以具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)。（2）副回路可以按照主回路的需要更精確控制操縱變量的質(zhì)量流和能量流。（3）用于克服對(duì)象的非線性。（2）主 副控制器控制規(guī)律的選擇。 前饋控系統(tǒng) 前饋控制系統(tǒng)的概念 前饋控制系統(tǒng)就是一種直接根據(jù)所生產(chǎn)被控變量參數(shù)變化的原因進(jìn)行控制的系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)上是一種抗擾動(dòng)進(jìn)行的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)方式，它通過(guò)前饋調(diào)節(jié)器來(lái)補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。所謂頻繁，是指擾動(dòng)出現(xiàn)的次數(shù)較多。（4）前饋控制只能克服那個(gè)可測(cè)而不可控的擾動(dòng)量。 （代數(shù)和）我們通常將前饋控制與反饋控制（如圖 33）相結(jié)合起來(lái)，其優(yōu)點(diǎn)如下：a. 在前饋控制的基礎(chǔ)上設(shè)置反饋控制，可以大大簡(jiǎn)化前饋控制系統(tǒng)，只須對(duì)影響被控參數(shù)最顯著的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)其他許多次要的干擾，可依靠反饋予以克服，這樣既保證了精度，又簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。而前饋—反饋控制則能實(shí)現(xiàn)高精度的控制，穩(wěn)定性好和控制及時(shí)的作用。此外，由于前饋算式的輸出不直接加在調(diào)節(jié)閥上而作為副控制器的給定值，這樣便降低了對(duì)閥門特性的要求。圖 前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償曲線東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)14第 4 章 工業(yè)鍋爐的微機(jī) DDC 系統(tǒng)的控制在鍋爐的燃燒過(guò)程中,由于空氣和燃燒之間有著一定的比值關(guān)系,既有一定的燃燒則就需要一定的空氣,還有煙道中空氣過(guò)剩系統(tǒng),即空氣(煙囪中)氧氣的含量等等,都影響著鍋爐的燃燒,如果燃燒不當(dāng),不但會(huì)污染空氣,而且會(huì)可能危及到工作人員的,因此便有了工作鍋爐的微機(jī) DDC 控制系統(tǒng). 直接數(shù)字控制 DDC 系統(tǒng) 直接數(shù)字控制 DDC 系統(tǒng)（Direct Digigtal Control）是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系工業(yè)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)采集外,它不容代替模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器,按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)定進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算,然后將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)過(guò)程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此,確定合適的采樣周期和 A/D、D/A、轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)是提高系統(tǒng)控制精確,減少轉(zhuǎn)換誤差的關(guān)鍵。對(duì)工業(yè)鍋爐主要參數(shù)進(jìn)行直接控制是微機(jī) DDC 控制的主要功能之一。 對(duì)空氣和燃料的控制:東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)17鍋爐用水經(jīng)省煤器預(yù)熱后,注入鍋爐內(nèi),在進(jìn)水管道內(nèi),用一流量傳感器檢測(cè)到流量信號(hào)后,經(jīng)流量變松器把流量信號(hào)這一物理量變換成相應(yīng)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),送入儀表、運(yùn)算器、調(diào)節(jié)器中,其中為了使儀表的輸出信號(hào)同流量信號(hào)呈線形關(guān)系,我們?cè)谥虚g加入一個(gè)開(kāi)方器,同時(shí),在進(jìn)水端檢測(cè)出它的進(jìn)水溫度(預(yù)熱后),送給調(diào)節(jié)器,然后,再?gòu)某鏊藱z測(cè)出出水溫度,用一減法器計(jì)算出溫度,將前面所測(cè)得的流量乘以(乘法器)溫差,即可求得進(jìn)水管道中所注入的水所,溫度調(diào)節(jié)電路將它在與人工設(shè)定值水平 SP 之間進(jìn)行控制計(jì)算,將輸出信號(hào)作為結(jié)果輸出,將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出信號(hào)中,作為燃料流量的設(shè)定值,與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測(cè)出此時(shí)燃料的流量值,做一差值計(jì)算,從而調(diào)節(jié)燃料控制閥的大小,進(jìn)而進(jìn)行熱量控制. 燃燒雙交叉控制工業(yè)鍋爐的微機(jī) DDC 控制系統(tǒng)的雙交叉控制原理圖如附圖（二）所示雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達(dá)到燃燒時(shí)始終維持低過(guò)?？諝庀禂?shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時(shí)減少了排煙對(duì)環(huán)境的污染。（1）穩(wěn)定工況時(shí)：爐溫穩(wěn)定在給定值上，爐溫調(diào)節(jié)器 TIC 的輸出信號(hào) I0 通過(guò)高、低限模塊HLM、LLM 后，又分別通過(guò)燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高、低選模塊 HSELSE1 和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 HSELSE2，相應(yīng)地加到燃料流量調(diào)節(jié)器 FIC1 和空氣流量調(diào)節(jié)器 FIC2 作為它們的給定值，使燃料流量和空氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)到正常數(shù)值上，從而保證爐溫維持在給定值上。空氣提量后， （FA/F6K5）值增加，使 I0′小于（FA