【正文】 熱等過程的熱源。其中燃燒控制系統(tǒng)在電廠鍋爐中是最主要的控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽要求的量增加時(shí)，即使蒸汽的提取量增加時(shí)，蒸汽的壓力降低，燃料要增加，為了保證燃料的完全燃燒，應(yīng)先加大空氣量，后加大燃料量。即保證鍋爐燃燒部分的自動運(yùn)行。 ； 對拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)鏈條爐來說，燃燒自動控制包括控制主蒸汽壓力和最佳的燃燒工況。另一種方 法為根據(jù)該爐實(shí)際燃燒的情況，找出煤量和風(fēng)量在不同負(fù)荷下的關(guān)系曲線，把它存在計(jì)算機(jī)中，按這一經(jīng)驗(yàn)曲線進(jìn)行燃燒自動控制，當(dāng)煤種或運(yùn)行工況有較大變化時(shí)，可重新設(shè)置這一曲線。 燃燒自動控制 系統(tǒng)組成 根據(jù)系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)擬采用 PLC 作控制器， 熱電偶 溫度傳感器 、 差壓傳感器 、采集數(shù)據(jù)信息， 經(jīng)過 溫度變送、壓力變送器將信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號后，傳送給 PLC 處理機(jī)。它是一個(gè)關(guān)系到鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 關(guān)鍵參數(shù)。在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)料層溫度發(fā)生變化時(shí)，可通過調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量及送回燃燒室的返料量，調(diào)整料層溫度在控制范圍之內(nèi)。在鍋爐運(yùn)行中， 床高 會直接影響鍋爐的流化質(zhì)量，如 床高 過大，有可能引起流化不好造成爐膛結(jié)焦或滅火。 3. 返料量 控制返料量是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行操作時(shí)不同于常規(guī)鍋爐之處，根據(jù)前面提到的循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱的特性，返 料量對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒起著舉足輕重的作用，因?yàn)樵跔t膛里，返料灰實(shí)質(zhì)上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場分布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進(jìn)行換熱，因此有較高的傳熱系數(shù)， (其傳熱效率約為煤粉爐的 46 倍 )通過調(diào)整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進(jìn)一步調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。因?yàn)橐淮物L(fēng)量的大小直接關(guān)系到流化質(zhì)量的好壞，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行前都要進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn)，并作出在不同料層厚度 (料層差壓 )下的臨界流化風(fēng)量曲線，在運(yùn)行時(shí)以此作為風(fēng)量調(diào)整的下限，如果風(fēng)量低于此值，料層就可能流化不好，時(shí)間稍長就會發(fā)生結(jié)焦。爐內(nèi)燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛負(fù)壓隨即發(fā)生相應(yīng)變化。 爐膛負(fù)壓太小，爐膛向外噴火和外泄漏高爐煤氣，危及設(shè)備與運(yùn)行人員的安全。 圖 硬件原理圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3章 PLC 型號及擴(kuò)展單元的選型 PLC 選型 PLC 的種類繁多，按 I/O 點(diǎn)數(shù)容量分類有小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。按結(jié)構(gòu)形式分可分為整體是結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 是由一些模塊單元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊如 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，將這些模塊插在框架上火基板上即可。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求， PLC 的選型需要滿足以下條件： 1. 具有模擬量的采集、處理過程及開關(guān)量的輸入 /輸出功能； 2. 具有簡單回路控制算法。 S7200 系列是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC，其許多功能達(dá)到大、中 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 型 PLC 水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 一樣。它可以用普通輸入端子捕捉比CPU 周期更快的脈沖信號，實(shí)現(xiàn)高速計(jì)數(shù)。參照西門子產(chǎn)品目錄及市場實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為 CPU224。 CPU 224 有 14 輸入 /10 輸出， I/O 共計(jì) 24 點(diǎn)，可以擴(kuò)展 7 個(gè)模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有很強(qiáng)的模擬力量和高速計(jì)數(shù)的處理能力。模塊下部左端 M、 L+兩端應(yīng)接入 DC24V 電源，右端分別是校準(zhǔn)電位器和配置設(shè)定開關(guān)。各模塊 連接形式如圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 表 ：各模塊編址 主機(jī)（ I/O） 模塊 1(I/O) EM235 模塊 2(I/O) EM235 模塊 3(I/O) EM232 AIW0 AQW0 AIW8 AQW4 AQW8 AIW2 AIW10 AQW12 AIW4 AIW12 AIW6 AIW14 表 輸入輸出點(diǎn)地址編碼 名稱 代碼 地址編號 輸入信號 停止按鈕 SB1 給風(fēng)機(jī)啟動按鈕 SB2 給風(fēng)機(jī)停止按鈕 SB3 給煤機(jī)啟動按鈕 SB4 給煤機(jī)停止按鈕 SB5 引風(fēng)機(jī)啟動按鈕 SB6 引風(fēng)機(jī)停止按鈕 SB7 模塊 1 EM235 AI4/AO1 12 位 主機(jī) CPU224 模塊 2 EM235 AI4/AO1 12 位 模塊 4 EM232 AO2 12 位 圖 各模塊連接方框 圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 爐床 溫度傳感器 SW1 AIW0 爐床 溫度傳感器 SW2 AIW2 料層差壓 傳感器 SD1 AIW4 爐膛微 負(fù)壓 傳感器 SD2 AIW6 出口氧氣含量 SY AIW8 輸出信號 床溫上限報(bào)警 HL0 床溫下限報(bào)警 HL1 床高上限報(bào)警 HL2 床高下限報(bào)警 HL3 給風(fēng)電機(jī)接觸器 KM1 引風(fēng)電機(jī)接觸器 KM1 給煤機(jī)接觸器 KM3 排渣管電磁閥 YV1 給煤電機(jī)頻率 Z1 AQW0 給風(fēng)電機(jī)頻率 Z2 AQW4 引風(fēng)電機(jī)頻率 Z3 AQW8 返料調(diào)節(jié)閥控制模擬電流 C1 AQW12 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 4章 輸出設(shè)備的選擇 現(xiàn)場儀表的選型 溫度 檢測儀表 的選型 方案一：采用 熱 電阻溫度傳感器。熱電阻和熱電偶一樣的區(qū)分類型，但是它卻不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，而且比熱點(diǎn)偶便宜。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。 目前國際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為 B、 R、 S、 K、 N、 E、 J 和 T，其測量溫度最低可測零下 270攝氏度，最高可達(dá) 1800 攝氏度，其中 B、 R、 S 屬于鉑系列的熱電偶，由 于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶。 但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 線。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。保護(hù)管材料硬度大，僅次于金剛石。在國內(nèi)多家循環(huán)流化床鍋爐上使用證明，最低可連續(xù)使用 2 年以上。 采用北京華德公司的 HD01 系列溫度變送器。 表： 型號 輸入信號 輸出信號 (mA) 測量范圍（ ℃ ） 精度 HD01K4 K 型熱 電偶 4～ 20 0～ 1200 177。矢量機(jī)構(gòu)將推力 F 分解成 F2 和 F3， F2 使矢量機(jī)構(gòu)的推板向上偏轉(zhuǎn)，并通過連接簧片帶動副杠桿以支點(diǎn) M 逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，這使固定在副杠桿的差動變壓器的銜鐵靠近差動變壓器，兩者之間距離的變化量再通過低落頻位移檢測放大器轉(zhuǎn)換并放大為 420mA 直流電流又流過電磁反饋裝置的反饋動圈產(chǎn)生的力矩 MM2 達(dá)到平衡時(shí)，變送器便達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。 在本設(shè)計(jì)中需要檢測爐膛負(fù)壓與料床差壓，變送器輸出信號與 PLC 的連接圖如圖 所示。即如果實(shí)際使用范圍為 0—75KPa，則儀表的最大測量范圍應(yīng)選在 0— 100KPa 為好。 設(shè)計(jì)采用 北京英泰德科技有限公司 生產(chǎn)的 B0600 系列 差壓傳感器。 技術(shù)性能 測量范圍： 0～ 177。% 輸出信號：二線制 420 mA 010 mA D. 05V 供電電源： 顯示方式： 1999～ 9999 LED 顯示或 LCD 顯示 使用環(huán)境溫度： 20~80℃ 儲存環(huán)境溫度： 40~125℃ 主體構(gòu) 件： LY11， PVC 電氣連接：三芯航空插頭、赫斯曼防水接頭 過程連接： φ8 倒刺接口、 φ8 快裝接口、多種連接螺紋可選 含氧量檢測儀表 的選型 氧化鋯型氧傳感器 ， 氧化鋯 (ZrO2)為固態(tài)電解質(zhì)的一種，它有一種特性就是在高溫時(shí)氧離子易于移動。 產(chǎn)品特性 ●氧化鋯固體電解質(zhì)管選用多元級配超細(xì)顆粒原料成型，壁薄、致密、本底電勢力。 ●氧量表精度高，操作簡單，便于現(xiàn)場安裝使用。 YFC 氧化鋯氧量分析儀是一種新穎的智能化工業(yè)自控儀表。選用三元級配同時(shí)添加適量昂貴的氧化 鈧，所以傳感器的響應(yīng)速度、本底電勢、檢測精度和比電陰性能明顯得到提高。氧表能對傳感器實(shí)行準(zhǔn)確可靠聽恒溫控制及溫度設(shè)定。 輸出設(shè)備的選擇 調(diào)節(jié)閥的選型 在 燃燒控制系統(tǒng)中 的控制中， 需要調(diào)節(jié)閥對 排渣管的排料量 的進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能（只在工作時(shí)才消耗電能），環(huán)保 （無碳排放），安裝快捷方便 ，設(shè)計(jì)采用電動調(diào)節(jié)閥。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 —直 —交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。 DIN1至 DIN6 為數(shù)字輸入端子，一般用于變頻器外部控制 ，其具體功能由相應(yīng)設(shè)置決定。 DIN DIN2 為模擬信號輸入端子，分別作為頻率給定信號和閉環(huán)時(shí)的 反饋信號輸入。 KAKA KA3 為繼電器輸出。通過此通信接口。 MM430 的內(nèi)置 PID 和 Bico 能夠?qū)崿F(xiàn)簡單反饋和邏輯控制 ， 避免在簡單任務(wù)中使用 PLC 或復(fù)雜的繼電控制 ， 從而給設(shè)計(jì)人員帶來極大的靈活性 ， 降低了系統(tǒng)的成本 ， 在變頻器單機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)了友好的操作界面和控制功能 ， 有效地降低了操作人員的勞動強(qiáng)度 ，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 如圖 3 所示由 PLC 提供給定電壓信號進(jìn)入模入通道 AN1 電壓表 V1 指示給定電壓，電壓表表盤標(biāo)定為風(fēng)量 0～ 80t ／ h 和轉(zhuǎn)速輸出頻率 0～ 50Hz 兩條刻度以方便操作，使用數(shù)字輸入通道 DI1 用于變頻器的啟動停機(jī)，當(dāng) KA 斷開時(shí)變頻器處于停止輸出 , 當(dāng) KA 接通時(shí)變頻器處于輸出狀態(tài)。 模出通道 AO1 設(shè)置為變頻器 輸出頻率指示，模出通道 AO2 設(shè)置為變頻器輸出電流指示，數(shù)字輸出 指示燈 用于變頻器故障或報(bào)警指示 ， HG2 用于當(dāng)變頻器輸出頻率低于 5Hz 超過 5s 指示 ,系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)輸出頻率一般在 8Hz～ 45Hz。 系統(tǒng)中用到了 3 個(gè)電機(jī) 分別來控制引風(fēng)電機(jī)的風(fēng)量、鼓風(fēng)電機(jī)的風(fēng)量、給煤電機(jī)的給煤量 ，所以要采用 3 個(gè)變頻器。在目前條件下，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量進(jìn)入爐膛中的燃料還 很困難，因此常采用比值信號、熱量信號、氧量信號控制燃燒過程， 采用熱量信號的燃燒過程自動控制系統(tǒng)中，燃燒的經(jīng)濟(jì)性要用兩個(gè)流量（燃料量與送風(fēng)量、熱量與送風(fēng)量，蒸汽流量與送風(fēng)量）的比值作間接指標(biāo)。 以前人們常在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)用 CO2 分析器，分析煙氣成分，判斷爐膛燃燒工況。 在送風(fēng)量變化的同時(shí)，爐膛負(fù)壓發(fā)生變化，引風(fēng)調(diào)節(jié)器去改變引風(fēng)量，以維持爐膛負(fù)壓。 爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構(gòu)成了循環(huán)流化床鍋爐的物料熱循環(huán)回路 ,煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應(yīng) ,產(chǎn)生的煙氣分別進(jìn)入四個(gè)分離器 ,進(jìn)行氣固兩相分離 ,經(jīng)過分離器凈化的煙氣進(jìn)入尾部煙道。 通過錐形閥的開度控制進(jìn)入外置式換熱器內(nèi)的熱物料量 ,提高過熱汽溫的同時(shí) ,降低熱物料的溫度。 料層差壓是一個(gè)反映燃燒室 床高 的參數(shù)。 床高 (即料層差壓 )可以通過爐底放渣管排放底料的方法來調(diào)節(jié)。 床高 越大，測得的差壓值亦越高。 對 爐溫的控制 采用最常規(guī)的 PID 控制算法，從控制原理的角度分析， 可采用反饋式 PID 控制 ，反式 PID 控制 是依據(jù)被控變量與設(shè)定值之差來決定控制行為的 ，可保證控制精度。在爐膛兩側(cè)下部對稱布置 4 個(gè)外置式換熱器 ,外置式換熱器外殼由鋼板制成 ,內(nèi)襯絕熱材料和耐磨耐火材料。 PID 圖 風(fēng)煤比控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 氧量 變送器 出口煙氣含量 給煤機(jī) PID 給風(fēng)機(jī) 出口 壓力 壓力變送器 PID 引風(fēng)機(jī) 爐膛負(fù)壓 壓力變送器 K 圖 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 設(shè)計(jì)中 鍋爐中引入了四個(gè)外置式換熱器 (英文簡稱 EHE),解決了尾部煙道受熱面多 ,不宜布置的難題 ,使?fàn)t膛溫度控制更為靈活。 當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)， ，煙氣中的含氧量發(fā)生變化，使燃料調(diào)節(jié)器去改變?nèi)剂狭恳跃S持煙氣中的含氧量。因此，測量煙氣的成分可以更正確地表示燃燒的經(jīng)濟(jì)性。 對給煤電機(jī)采用簡單的開環(huán)控制，幽PLC 來對給煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 HG3 指示變頻器出現(xiàn)故障。使用數(shù)字輸入通道 DI3。在對引風(fēng)電動機(jī)的控制中， 給定轉(zhuǎn)速信號 ， 引風(fēng)電機(jī)，電機(jī)壓力變送器組成一個(gè) PID 閉環(huán)控制系 統(tǒng) ， 給定信號為 PLC 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 輸出的頻率信號，變頻器