【正文】 顯而易見，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，鍋爐開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。在我國社會(huì)主義現(xiàn)代化的建設(shè)中能源的增長大大落后于生產(chǎn)的增長。 通過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)回路參照各自對應(yīng)的實(shí)測流量，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） 過熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。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)通過變速齒輪箱減速后由鏈輪來帶動(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。 蒸汽所產(chǎn)生的過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)和蒸汽過熱可靠工作的必要的 設(shè)備。煙氣出煙窗爐膛出口）并略過防渣管后，就沖刷蒸汽過熱 — 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熱。 以上就是一般鍋爐工水的過程，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)字說明，還可對汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號，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)場人員的技術(shù)水平，對開機(jī)操作，控制目標(biāo)，控制參數(shù)的修改，手東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 /自動(dòng)切換等設(shè)置了最簡便的操作 。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)、串級控制系統(tǒng)等幾種方式。 一個(gè)簡單控制系統(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， F1（ S） ?? 。 圖 32 多回路控制系統(tǒng) 方框圖 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 在串級控制系統(tǒng)中，對象被分為主對象 GP1 與副對象 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 通過改變單個(gè)操縱變量 Q 來滿足對主，副被控變量的某種組合所提出的要求。 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 與簡單控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(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)行的開環(huán)控制系統(tǒng)方式，它通過前饋調(diào)節(jié)器來補(bǔ)償擾動(dòng)對被控參數(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，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，可以大大簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對影響被控參數(shù)最顯著的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而對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，這樣便降低了對閥門特性的要求。 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 到工作人員的人身安全 .所以我們就想用一套有著精確控制功能的控制系統(tǒng) ,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)控制系統(tǒng)中用得做廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式 .這類系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)除了經(jīng)過輸入通道對多個(gè)工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行檢測采集外 ,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)果通過過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)換器的字長是提高系統(tǒng)控制精確 ,減少轉(zhuǎn)換誤差的關(guān)鍵。對工業(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。 對空氣和燃料的控制 : 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到流量信號后 ,經(jīng)流量變松器把流量信號這一物理量變換成相 應(yīng)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 ,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同流量信號呈線形關(guān)系 ,我們在中間加入一個(gè)開方器 ,同時(shí) ,在進(jìn)水端檢測出它的進(jìn)水溫度 (預(yù)熱后 ),送給調(diào)節(jié)器 ,然后 ,再從出水端檢測出出水溫度 ,也送給調(diào)節(jié)器 .在這一調(diào)節(jié)器中 ,用一減法器計(jì)算出溫度 ,將前面所測得的流量乘以 (乘法器 )溫差 ,即可求得進(jìn)水管道中所注入的水所需的熱量 .而出口測的熱水溫度信號送給溫度調(diào)節(jié)電路 ,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?？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 I0 通過高、低限模塊 HLM、 LLM后，又分別通過燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高、低選模塊 HSE LSE1 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/K6K5+K1）， LSE1 讓信號 I0′通過，I0′加到 FIC1 之后，燃 料流量才提量。 2） 當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，爐溫上升， I0 減少（記為 I0″），此時(shí) I0″通過 LSE2，但暫時(shí)不通過 HSE2，因?yàn)?I0″剛減少瞬間，燃料流量 FF 尚未減少，所以