【正文】 風(fēng)將煤粉直接吹入爐膛燃燒，這叫直吹式鍋爐。 鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備，它通過煤油或天然氣等燃料 的燃料釋放出化學(xué)能，并通過傳熱程把能量傳給水，或再把水變成蒸汽。 鍋爐的基本工作過程 熱水鍋爐的工作過程概括起來應(yīng)包括三個同時進行的過程：燃料的燃燒過程、煙氣向水的傳熱過程。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過 除渣板后排入灰斗，這整個過程稱為燃燒過程。⑷焦碳燃燒和形成灰渣階段：揮發(fā)物接近完全燃燒時，焦碳開始燃燒，它是固體燃料和空氣的氧之燃燒化學(xué)反應(yīng)，焦碳燃燒速度緩 慢，約占全部燃燒時間的 90%，燃燒終止時，形成灰渣。繼而煙氣受引風(fēng)機，煙囪的引力而向爐膛上方流動。 鍋爐是一個多輸入，多輸出的復(fù)雜調(diào)節(jié)對象，主要輸入變量是：負荷、燃料量、給水、送風(fēng)和引風(fēng)。根據(jù)鍋爐的運行經(jīng)驗，主要控制環(huán)節(jié) 有： 水溫度的自動控制 當(dāng)負荷變化時，出水溫度改變，控制鍋爐的出水溫度，實際上也取決于對燃燒的調(diào)節(jié)，自動控制系統(tǒng)監(jiān)測出水溫度變化情況并進行計算、判斷、分析，按合適的燃料量、進風(fēng)量比值（或監(jiān)測氧含量），相應(yīng)地改變?nèi)剂狭亢瓦M風(fēng)量（通過調(diào)節(jié)給料機、鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速或調(diào)節(jié)相應(yīng)閥門來實現(xiàn)），調(diào)節(jié)燃燒，穩(wěn)定出水溫度。控制系統(tǒng)對給水量、爐排走速、鼓風(fēng)和引風(fēng)進行控制，以實現(xiàn)鍋爐的高熱效率運行。 影響水溫波動的主要擾動是水溫負荷的變化和燃料量的波動。為了保證經(jīng)濟燃燒，亦可以煙道氣中氧含量來校正燃料流量與空氣流量的比值，組成變比值控制系統(tǒng)。其方框圖如 下圖示： 副測量變送器主測量變送器主回路副回路副調(diào)節(jié)器T2主調(diào)節(jié)器T1 調(diào)節(jié)閥 副對象 主對象串級控制系統(tǒng)方框圖 整個串級控制系統(tǒng)包括兩個回路，即主回路和副回路。 ③對負荷操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力。 ① 于克服變化劇烈和幅值大的干擾 10 ② 于時滯較大的對象 ③ 用語容量滯后較大的對象 ④ 用于克服對象的非線性 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 串級控制系統(tǒng)的方案設(shè)計完成后，需要進行參數(shù)的整定，即通過改變主、副控制器的參數(shù)，來改變控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性，以求的最佳的控制過程。常有的工程整定法有： ①步逼近法 當(dāng)串級控制系統(tǒng)主副對象的時間常數(shù)相差不大，主、副回路動態(tài)聯(lián)系密切時，系統(tǒng)可采用此法。 什么是前饋控制 前饋控制系統(tǒng)就是一種直接根據(jù)所產(chǎn)生被控變量參數(shù)變化的原因進行控制的系統(tǒng)，其實質(zhì)上是一種抗擾動進行的開環(huán)控制系統(tǒng)方式，它通過前饋調(diào)節(jié)器來補償擾動對被控參數(shù)的影響。 ③謂頻繁 ，是指擾動出現(xiàn)的次數(shù)較多。 ④饋控制只能克服那個可測而不可控的擾動量 。（代數(shù)和） 前饋加反饋的優(yōu)點 我們通常將前饋控制與反饋控制相結(jié)合起來，這樣的優(yōu)點在于： ①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)最顯著的干擾進行補償，而對其它許多次要的干擾，可依靠反饋予以克服，這樣既保證了精度，有簡化了系統(tǒng)。而前饋 反饋控制則能實現(xiàn)高精度的控制、穩(wěn)定性好和控制及時的作用。 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。比值過高，會使噴嘴、耐火磚燒壞，甚至?xí)?dǎo)致爐子爆炸；比值過低，會因碳黑增多，堵塞管道，污染環(huán)境，增加能耗。在 穩(wěn)態(tài)時，兩物料的關(guān)系是2G =K 1G 的要求。它 不但能使從動量跟隨主動量的變化而變化， 而且能克服從動量本身擾動對比值的影響，從而實現(xiàn)主動量從動量的精確比值。雙閉環(huán)的另一個優(yōu)點是升降負荷比較方便。因此，出 14 現(xiàn)了自動修正比值系數(shù)的變比值控制系統(tǒng)。 串級比值控制系統(tǒng)方框圖 控制系統(tǒng)的投運過程實現(xiàn)無擾動切換。輸入變量發(fā)生變化影響蒸汽壓力、汽包水位、出水溫度等參數(shù)的穩(wěn)定，導(dǎo)致鍋爐不能正常生產(chǎn)。 因此，當(dāng)負荷擾動而使出水溫度變化時，通過控制燃料量（或送風(fēng)量）使之穩(wěn)定。 通常用引風(fēng)量來使爐膛負壓保持在微負壓（ 20～80Pa）。 鍋爐自動控制系統(tǒng)就是通過監(jiān)測鍋爐運行參數(shù)的變化，來調(diào)節(jié)燃料量、進風(fēng)量、排風(fēng)量、給水量，控制鍋爐運行在較佳狀態(tài)。 16 ③自平衡無擾動切換功能 控制系統(tǒng)設(shè)置了后備賄賂操作器，自動控制和手動控制之間應(yīng)該能實現(xiàn)自平衡的雙向無擾動切換。畫面有表格方式和直方圖方式兩種，均采用漢字顯示。 雙交叉燃燒控制與熱效率控制的目的是相同的，但手段不同，后者采用的是測量煙氣含量和煙氣溫度為手段，從而保證較高的燃燒效率；而雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃料的比值為手段，達到燃燒時始終維持低過?？諝庀禂?shù)，從而保證較 高的熱率，同時減少了排煙對環(huán)境的污染。 第四章 鍋爐節(jié)能控制系統(tǒng) — 雙交叉燃燒控制系統(tǒng) 17 鼓風(fēng)機爐排電機煤空氣水鍋爐測速發(fā)電機 圖 工業(yè)鍋爐雙交叉燃燒 控制系統(tǒng)圖 下面分三種情況進行討論。所以 0I? 先加到 FIC2 上，使空氣流量先行 提量。設(shè)置 HSE1 對負荷正常波動范圍不起限制作用 。當(dāng)燃料量減少之后，（此時燃料量記為 ?F ），使（ ?F － 3K ）＜ 0I? ， 0I? 通過 HSE2加到 FIC2 上，此時才使空氣流量相應(yīng)的減少。 當(dāng)負荷大增時，不允許空氣先行提量過度。 ①燃燒流量調(diào)節(jié)回路 第四章 鍋爐節(jié)能控制系統(tǒng) — 雙交叉燃燒控制系統(tǒng) 19 負荷急增 負荷急減 見圖 ()左半部分。A和 B 經(jīng)過高值選擇器得出信號 C， C 和 D 再經(jīng)過低值選擇器，得出信號 E，這就是對應(yīng)于要求的燃料流量信號 A。下面說明這兩個信號間相互關(guān)系。在低值選擇器的選擇下，燃料流量的設(shè)定值 E 按不出現(xiàn)缺氧燃燒時燃料流量的上限值 D而緩緩上升，見圖中 0t ～ 1t 段，從而維持了適當(dāng)?shù)目杖急? 當(dāng)負荷穩(wěn)定時，空氣流量重新適應(yīng)，于是又恢復(fù)了正常狀態(tài)： B＜ A＜D,E=A,見圖中 1t ～ 2t 段 . 假如負荷又急減 ,要求燃料流量信號 A立即下降 ,仍由于空氣流量信號響應(yīng)遲緩 ,使 A＜ B。而且，一旦發(fā)生擾動，由于高低值選擇器的限幅作用，就使得系統(tǒng)的能在一定范圍內(nèi)維持空燃比。在常規(guī)的比值調(diào)節(jié)中，空氣流量僅僅是被動的跟隨燃料流量而變化，不可能依據(jù)當(dāng)時的空氣流量對燃料流量進行限制。 該系統(tǒng)的工作原理與燃料流量調(diào)節(jié)回路是相同的。 應(yīng)當(dāng)指出的是，在燃料流量的控制回路中，低值選擇器的比較量 —— 換算的燃料流量再加上一個正值偏移含量，就是不出現(xiàn)缺氧燃燒時燃料流量的上限值。為了簡化控制系統(tǒng)，可以只選取一個主要的比較選擇器。這樣，當(dāng)負荷急劇增減時，在燃料急劇增減的過渡狀態(tài)期間可防止因空氣不足而產(chǎn)生黑煙。 第五章 鍋爐控制系統(tǒng)的選型及軟硬件配置 23 第五章 鍋爐控制系統(tǒng)的選型及軟硬 件配置 一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常市由傳感器、檢測電路和顯示記錄裝置等幾部分組成。 傳感器的主要類型 檢測技術(shù)中使用的傳感器種類繁多 ，分類的方法也各不相同。 在本鍋爐控制系統(tǒng)中，需要用到熱電阻式傳感器及熱電偶式傳感器，下面就介紹一下這兩種傳感器。 ，熱容量小，反應(yīng)速度快。 2)熱電阻式傳感器的應(yīng)用 熱電偶傳感器 ①熱電偶 將兩種不同成分的導(dǎo)體組成一個閉合回路，當(dāng)閉合回路的兩個接點分別置于時路將產(chǎn)生一個電動勢。 電偶結(jié)構(gòu) : 熱電偶通常是由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等幾部分組成 鎧裝熱電偶 是將熱電極、絕緣材料和保護套管一起拉制后加工而成的堅實纜狀組合體。測溫范圍為 0～ 1700℃。測溫范圍為 0～ 1600℃。測溫范圍為 200～ 1200℃。測溫范圍為 200～ 900℃。測溫范圍為 200～ 350℃。測溫范圍為 0～ 200℃。 非標準型熱電偶包括鉑銠系、銥銠系及鎢錸系熱電偶等。不少檢測儀表雖然習(xí)慣上不叫變送器，其檢測部件和轉(zhuǎn)換部件也不制作在一起，但就其功能來說，他們也是將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號，也具有變送功能。中間模擬量 Zi可以是電壓、電流、位移和作用力 26 等物理量。 當(dāng)滿足 Kβ》 1 的條件時， Dxy ??? 在滿足 Kβ》 1 的條件時，變送器的輸出與輸入關(guān)系僅取決于輸入轉(zhuǎn)換部分的特性和反饋部分的特性。由 該圖可見，量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號 y 與輸入信號 x 之間的比例系數(shù)。也就是說，零點 調(diào)整使變送器的測量起始點 為零，而零點遷移是把測量的起始點由零遷移到某一正值，稱為正遷移；反之，當(dāng)測量的起始點由零變?yōu)槟骋回撝?，稱為負遷移。 零點調(diào)整的調(diào)整通常比較小，而零點遷移的調(diào)整量比較大，可大量程的一倍或數(shù)倍，各種變送器對其零點遷移的范圍都有明確規(guī)定。 輸入轉(zhuǎn)換部分具有與敏感元件相對應(yīng)的非線性特性，即 Zi與之 x間呈與敏感元件相同的非線性關(guān)系。四線制變送器與電源、負載的接線方式。這種接線方式中，同變送器連接的導(dǎo)線只有兩根，這兩根導(dǎo)線同時傳送變送器所需的電源電壓和 4～ 20mACD 輸出電流，稱為兩線制。敏感元件把被測溫度 Ti或其他工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)大小的輸入信號 Xi（ Et、 Rt或Ei），送入變送器。 ① 技術(shù)性能的選擇 基本誤差和綜合誤差 儀表精度的提高，對于在條件比較惡劣，測量精度要求高的場合 ,例如要精確測量靜壓和溫度都會有較大變化的流體流量，或要精確測量計量容器的液位 ,無疑是有好處的。 其次，過程測量的精度與否，不是由一塊儀表、一個環(huán)節(jié)所決定的，而是有整個測量系統(tǒng)，多個環(huán)節(jié)所決定 。 在選擇變送器的精度時，往往只注重它的基本精度，即在常溫、常壓下的精度，而在實際使用時，這樣情況是很少的。 ②量稱的選擇 變送器的使用量程應(yīng)選最大量程的多少為宜，需要作具體分析。但如前所述，變送器第五章 鍋爐控制系統(tǒng)的選型及軟硬件配置 29 的實際使用范圍越小，它的性能越差，所以如果能預(yù)先 確定儀表量程，或如溶液液位那樣，量程不大可能改變的情況下，儀表使用范圍應(yīng)盡量可能選在接近它的最大量程，這樣才能發(fā)揮儀表的各項技術(shù)性能。變頻器與電動機完美的控制構(gòu)成了性能優(yōu)良的變頻調(diào)速系統(tǒng)。 ②各回路的作用 1)主回路： 直接給異步電動機提供調(diào)頻調(diào)壓電；控制回路的作用是根據(jù)預(yù)先設(shè)定或由閉環(huán)反饋信號 (輸出量向輸入端饋送運行信號作為比較或控制信號 )來控制主回路，使主回路按一定的規(guī)律調(diào)節(jié)電壓與頻率并輸；保護回路則為逆變器的各個部分提供完善的保護，如過流，過過載。閉環(huán)控制可進行精確的控制，如精確的速度控制等。 變頻調(diào)速工作原理 ①由電機分式 ： 式中電動機定子繞組的磁極對數(shù) P 一定，改變電源頻率 F，既可改變電動機同步轉(zhuǎn)速。主要用途：較 大幅度地節(jié)約電能；使控制傳動系統(tǒng)自動化、高性能化提高生產(chǎn)效率，嗇產(chǎn)量改進產(chǎn)品質(zhì)量等。 ，過電流抑制能力小。 U｜ F 控制方式強。 。 1)容量選擇 通常變頻器主要技術(shù)指標以適用電機功率，輸出容量，額定輸出電流表第五章 鍋爐控制系統(tǒng)的選型及軟硬件配置 31 示。對于高壓電機，如 3KV 級的高壓電機配用變頻器時，可選用變壓器進行電壓匹配。 進行頻率選擇時，根據(jù)逆變器的使用目的來確定最高輸出頻率，選擇機種時，可將此作為一個選擇根據(jù)。 2） 交 交變頻器 把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)變成任意可調(diào)的交流電。 32 ③根據(jù)電壓的調(diào)節(jié)方式分類 1） 正弦脈寬調(diào)制變頻器 電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖寬度與脈 沖占空比來實現(xiàn)的。絕大多數(shù)變頻器都屬于此類。 硬件配置表 名稱 技術(shù)參數(shù) 型號 全長 CPU卡 CPU Pentium 4 以上，512M內(nèi)存 PCA6186 工控機機箱 高度 6U, 最多槽數(shù) 20,重量30Kg IPC622 鍵盤 KBD6307 鼠標 3D SWW26 網(wǎng)卡 CPU卡集成，雙 10/100Base網(wǎng)絡(luò)控制器 3C905B 無源底版 槽數(shù)： 8 ISA/12PCI/1CPU PCA6120P120A1 硬盤 IBM ＂軟盤、 80G硬盤 120GXP 電源模塊 余 400W ATX電源 RPS400HZ 手 操模塊 手動 /自動無擾動切換 SDLD549 顯示器 工業(yè)級 21＂平板顯示器 軟件 美國研華 GENIE 工業(yè)控制軟件。因此，采樣是計算機控制系統(tǒng)的一個基本特點。數(shù)字濾波還可以對信號進行平滑加工，以減少干擾（噪聲和摻雜在有用信號中的干擾，分周期性和脈沖性兩種）在有用信號中的比重，使得送進計算機進行處理的信號盡量合符我們的要求，從而保證計算機控制系統(tǒng)可靠運行。 n取得過大，雖然平均后的輸出平滑，濾波效果好，但占用機器內(nèi)存過大，運算時間較長，參數(shù)變化反應(yīng)不及時，滯后嚴重，使得控制作用不及時。如果系統(tǒng)中有多種干擾存在，一般算術(shù)平均值濾波應(yīng)在程序限幅濾波之后。 DC DFPX2100 控制柜后架裝 PN103/PN104 配電器 雙回路供電： 24V183