【正文】 為被測(cè)量參數(shù)的4/3至3/2倍，LUGB99型渦街流量計(jì)可檢測(cè)流量范圍為8～80 m3/h，可以滿足本設(shè)計(jì)對(duì)蒸汽流量的檢測(cè)。該流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)如下：（1）測(cè)量介質(zhì)：液體、蒸汽、汽體（2）感應(yīng)元件不與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，具有可靠性高和性能穩(wěn)定等特點(diǎn)（3）傳感器結(jié)構(gòu)牢固而且簡(jiǎn)單，維擴(kuò)量小、壓損?。?）范圍度寬可達(dá)10：1至15：1（5）測(cè)量范圍：一般正常工況下，雷諾數(shù)為20，000至7，000，000；信號(hào)輸出不受液體粘度、溫度、壓力及組份影響（6）精度等級(jí)：如果是液體，精度可達(dá)指示值177。因此，在汽包水位控制系統(tǒng)中3種儀表同時(shí)被采用。這種儀表具有延遲小、誤差小的優(yōu)點(diǎn)，所以不需要對(duì)誤差進(jìn)行調(diào)整，檢修和校驗(yàn)比較方便。但是在實(shí)際應(yīng)用中存在一些缺點(diǎn)：水位和差壓的關(guān)系會(huì)受汽包壓力的變化的影響，存在較大的誤差，采用平衡容器測(cè)量方法可以使汽包壓力得到補(bǔ)償，但準(zhǔn)確度仍受到較大的限制。3．液位測(cè)量元件生產(chǎn)過程中為了實(shí)現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)，物位檢測(cè)十分重要，通過物位檢測(cè)可以了解它是否在工業(yè)要求允許范圍內(nèi)，另外物位檢測(cè)對(duì)連續(xù)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)核算也顯得十分的必要。應(yīng)用較為廣泛的節(jié)流裝置有噴嘴擋板、孔板及文丘里管。質(zhì)量流量檢測(cè)一般分為直接法和間接法，直接法是用儀表直接測(cè)得流量的質(zhì)量，間接法指測(cè)出流動(dòng)介質(zhì)的密度再乘以其體積最后得出質(zhì)量。適用于高粘度流體的測(cè)量及測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合。類型形式測(cè)溫范圍 ℃準(zhǔn)確度特點(diǎn)接觸式壓力式20~600~5速度慢、精度低、適于遠(yuǎn)距離傳送膨脹式200~650~5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適合就地測(cè)量熱電偶200~18002~10速度快、精度高，中高溫測(cè)量，遠(yuǎn)距離傳送熱電阻200~850~5速度快、精度高，適于低中溫度測(cè)量，遠(yuǎn)距離傳送非接觸式輻射式100~30001~20響應(yīng)速度快，測(cè)量精度一首環(huán)境影響本系統(tǒng)中的爐膛溫度變化范圍一般為900℃~1100℃，過熱器允許的溫度變化范圍一般為350℃~540℃，從檢測(cè)儀表的測(cè)量精度和測(cè)溫范圍角度考慮，我們選擇熱電偶（測(cè)溫范圍為200℃~1800℃）進(jìn)行溫度檢測(cè)，由于K型（鎳鉻一鎳硅）熱電偶具有測(cè)溫范圍寬（200℃~1300℃）、熱電動(dòng)勢(shì)大、線性好和價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，所以我們選擇K型熱電偶作為鍋爐的溫度檢測(cè)儀表。溫度是生產(chǎn)過程中較為常見的參數(shù)之一，保持溫度在一定范圍內(nèi)也是進(jìn)行安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)的重要任務(wù)之一，溫度檢測(cè)元件按照與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式可以分為接觸式和非接觸式。2．由于反饋回路的存在，降低了對(duì)前饋控制模型的要求，為工程上實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單的通用模型創(chuàng)造了條件。為了確保燃燒過程的順利、安全、經(jīng)濟(jì)、高效地進(jìn)行，必須對(duì)爐膛壓力進(jìn)行合理的控制，因?yàn)槿绻麪t膛壓力過高，不僅會(huì)產(chǎn)生向外噴火的現(xiàn)象，還會(huì)損壞鍋爐設(shè)備，可是如果爐膛壓力過低，就會(huì)吸入冷空氣，影響爐膛的溫度，造成燃料的浪費(fèi)，因此爐膛壓力需要維持在一定范圍內(nèi)。過熱器出口蒸汽溫度控制主要有兩種方法1：通過改變煙道溫度控制過熱器出口蒸汽溫度2：通過改變減溫水流量控制過熱器出口蒸汽溫度。因此不論是蒸汽還是給水信號(hào)變化時(shí)，都會(huì)破壞調(diào)節(jié)器的平衡，引起調(diào)節(jié)器的作用，減小干擾，提高液位的控制精度，為鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠地保障[6]。當(dāng)出現(xiàn)虛假水位時(shí)，蒸汽用量增加時(shí)，主調(diào)節(jié)器（正作用、選用氣閉閥）的輸出信號(hào)減小，而蒸汽流量信號(hào)不經(jīng)過主調(diào)節(jié)器，直接傳遞給副調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器的輸出減小，給水調(diào)節(jié)閥的開度增大，從而消除虛假水位?？墒沁@種假象仍會(huì)被簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)當(dāng)成真正的水位去處理，錯(cuò)誤地減小給水流量。汽包液位是鍋爐正常運(yùn)行的重要控制參數(shù)之一，也是生產(chǎn)過程的重要工藝指標(biāo)，汽包水位過高會(huì)導(dǎo)致汽包上部空間減小，影響其中的汽、水分離，蒸汽會(huì)出現(xiàn)帶液現(xiàn)象，這種情況不僅降低了蒸汽質(zhì)量和產(chǎn)量，還會(huì)導(dǎo)致蒸汽結(jié)垢或者損壞汽輪機(jī)葉片。過熱器溫度控制系統(tǒng)：使過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，滿足生產(chǎn)工藝的要求[3]。 基于PLC的鍋爐控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)的上位機(jī)是一臺(tái)工控計(jì)算機(jī)，下位機(jī)是西門子S7200可編程控制器，上位機(jī)通過傳感器獲得鍋爐各個(gè)參數(shù)的當(dāng)前值，通過組態(tài)王監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐當(dāng)前情況的監(jiān)控、報(bào)警等功能，下位機(jī)PLC通過控制變頻器或者閥門開度完成對(duì)控制變量煤粉流量、給水流量、給風(fēng)量、引風(fēng)量的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒過程、爐膛壓力、汽包水位和過熱器溫度的控制。第三章 火電廠鍋爐控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 控制方案的選擇火電廠鍋爐的控制系統(tǒng)有三種方案（1）基于單片機(jī)的控制系統(tǒng) （2）基于Labview的控制系統(tǒng) （3）基于PLC和組態(tài)王的控制系統(tǒng)單片機(jī)偏電子，適用于無線控制領(lǐng)域和中小型控制領(lǐng)域，以其重量輕、功能強(qiáng)、功耗小和安全性高等特點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，但是由于其可靠性和自身保護(hù)性較PLC差，而且抗干擾能力及穩(wěn)定性都不及PLC,所以單片機(jī)一般只適合應(yīng)用在控制要求不高的場(chǎng)合。鍋爐的效率：用于產(chǎn)生加熱水和蒸汽所用的熱量Q1與每小時(shí)送入爐膛燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量Qr之比，用符號(hào)%表示。而燃燒產(chǎn)生的灰粒沉落到爐膛底部冷灰斗中，經(jīng)冷卻凝固后排出。水的加熱和蒸發(fā)過程包括給水、水循環(huán)和汽水分離三個(gè)步驟。蒸汽鍋爐一般分為：燃煤蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃?xì)庹羝仩t及點(diǎn)蒸汽鍋爐[1]。室燃爐所用的燃料可是固體燃料、液體燃料和氣體燃料。輔助設(shè)備包括給水泵、磨煤機(jī)、給煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、除塵器和碎渣機(jī)等。（3）空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器有回旋式和管式兩種結(jié)構(gòu)。自然通風(fēng)指利用煙道中的熱煙氣與外界的冷空氣的密度差形成的通風(fēng)力進(jìn)行通風(fēng)。點(diǎn)火裝置：在鍋爐啟動(dòng)后點(diǎn)燃煤粉氣流，當(dāng)燃燒劣質(zhì)煤粉或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，使系統(tǒng)穩(wěn)定燃燒或作為燃燒的輔助設(shè)備。包括燃燒設(shè)備（爐膛、點(diǎn)火裝置和燃燒器組成）、空氣預(yù)熱器和煙道。省煤器作用：吸收煙氣熱量、節(jié)約燃料，預(yù)熱給水、減少給水在水冷壁上的吸熱量，提高給水溫度、減小與汽包壁的溫差?；痣姀S發(fā)電實(shí)質(zhì)就是能量的轉(zhuǎn)換，燃料的化學(xué)能→蒸汽熱能→機(jī)械能→電能，由鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)三大主機(jī)控制。PLC漸漸進(jìn)入到過程控制領(lǐng)域，在一定程度上取代了DCS系統(tǒng)在過控領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。它不僅能通過自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，還能節(jié)煤節(jié)電并使排放更環(huán)保，總之鍋爐的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制是鍋爐發(fā)展的大趨勢(shì)，也是利國(guó)利民的發(fā)展方向。缺乏熟練的操作人員。問題主要表現(xiàn)在以幾個(gè)方面熱效率低，能源得不到有效利用。另外，倘若鍋爐達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒狀態(tài)，還能夠減少煙氣中的含塵量，減少污染。受各種因素的影響，十年來鍋爐產(chǎn)品出現(xiàn)了一些新的變化，小容量鍋爐的數(shù)量減少了1/2，大容量鍋爐增加了1倍多，且燃煤鍋爐占的比例開始下降。 the coal quality is not stable, exhaust temperature is higher, so the boiler process control is an important research field of thermal power plant boiler control using PLC.Through the analysis of the furnace temperature, furnace pressure, drum level and superheater temperature, the design takes PLC as controller, and uses PID algorithm, pletes programming through STEP7 Micro/WIN ladder diagram. the temperature cascade control scheme, the pressure feedforward—feedback control scheme and the ratio control scheme of the furnace are designed , three impulses control scheme of the drum level and cascade control scheme of superheater are designed too, finally each control system can be run automatically . The interactive interface is designed using the King view software, finally using a password to land is achieved, screen can show ceaselessly, data report preview, print, save, refresh and transferred to the query is pleted ,the curve and alarm screen etc can be updated timely. Finally boiler control system can achieve security, stability and efficient operation.Keywords : Boiler ；PLC；Kingview目 錄摘 要 IIAbstract III第一章 緒 論 1 1 1第二章 火電廠鍋爐生產(chǎn)工藝 3 3 4第三章 火電廠鍋爐控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 7 控制方案的選擇 7 基于PLC的鍋爐控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 7 8 9 9 11 12 14 17 18第五章 控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì) 20 20 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 21 22 I/0分配 22 硬件配置及連接圖 23 STEP7概述及S7200程序流程設(shè)計(jì) 24 31第六章 控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì) 33 組態(tài)王軟件概述 33 33 定義外部設(shè)備和變量 33 34 動(dòng)畫連接 35 組態(tài)畫面顯示 36 初始值設(shè)定 36 實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線顯示 37 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表和實(shí)時(shí)報(bào)表查詢 38 40 40 41總 結(jié) 43參考文獻(xiàn) 44附錄A：組態(tài)王命令語言 46附錄B：PLC控制程序 50附錄C：鍋爐控制系統(tǒng)流程圖 63致 謝 6465第一章 緒 論我國(guó)是目前世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，采用清潔燃料和潔凈燃燒技術(shù)的高效、低污染、節(jié)能工業(yè)鍋爐必將成為鍋爐發(fā)展的大趨勢(shì)。鍋爐存在熱效率低，燃煤質(zhì)量不穩(wěn)定，排煙溫度高等問題，利用PLC對(duì)鍋爐進(jìn)行過程控制是火電廠鍋爐控制領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 作者簽名: 二〇一〇年九月二十日作者簽名: 二〇一〇年九月二十日基于PLC的火電廠鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要火電廠鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)過程的必要?jiǎng)恿υO(shè)備，鍋爐系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行是火電廠的重要任務(wù)。關(guān)鍵詞：鍋爐；PLC；組態(tài)王The Boiler Control System of Thermal Power Plant Based on PLCAbstractThe boiler of thermal powe