【正文】 ，以平均熱效率提高 5%計(jì)，全年節(jié)煤 800 噸，按每噸煤 380 元計(jì)算每年節(jié)約 304000 元； 6．鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電動(dòng)機(jī)，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間里是不會(huì)滿負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門(mén)和擋板控制流量，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。而建立解偶模型和算法通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí) 現(xiàn)比較方便； 8．鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)展后可構(gòu)成分級(jí)控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。 綜合以上所述種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見(jiàn)采用計(jì)算機(jī)控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。 由于時(shí)間倉(cāng)促，加之作者的水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，并提出寶貴的意見(jiàn)。因此，近代鍋爐亦稱作蒸汽發(fā)生器。 綜合性強(qiáng)。以一臺(tái)配 30 萬(wàn)千瓦機(jī)組的電站鍋爐為例，金屬耗量達(dá)四千多頓，體積達(dá)二萬(wàn)多立方米。除小容量工業(yè)鍋爐外，不可能把鍋爐在制造廠內(nèi)全部組裝好并投入試運(yùn)行，這給鑒定和提高產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)不少困難。該鍋爐通過(guò)鏈條爐排把煤送入爐膛中燃燒，鍋爐的蒸發(fā)受熱面都在爐子內(nèi)壁上，組成水冷壁，充分利用爐膛中的高溫?zé)煔廨椛涑龅臒崃?，使燃燒產(chǎn)物在進(jìn)入以后的對(duì)流受熱面時(shí)，可以達(dá)到必須的冷卻，同時(shí)也起到了保護(hù)爐墻的作用。 煙氣經(jīng)過(guò)過(guò)熱器后溫度降低，然后轉(zhuǎn)彎至尾部受熱面尾部受熱面之一的省煤器（ 位于尾部豎井的上方 ） 。水在水冷壁內(nèi)吸收爐膛內(nèi)的輻射熱而形成汽水混合物上升到鍋筒中，蒸汽經(jīng)過(guò)汽水分離裝置，由鍋筒上部離開(kāi)，流到過(guò)熱器中。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 2 章 鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路的介紹 鍋爐控制系統(tǒng)，一般有 燃燒控制、汽水控制、氣溫控制三大任務(wù)， 鍋爐的燃燒控制實(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)，不斷根據(jù)用汽量與壓力的變化調(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 ；汽水控制主要就是對(duì)鍋爐汽包的水位進(jìn)行控制；氣溫控制則是對(duì)鍋爐中蒸汽溫度的調(diào)節(jié)及控制，下面就簡(jiǎn)單的介紹一下各控制系統(tǒng)的控制方法。汽壓過(guò)高，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以及汽缸、鍋爐承壓管道那機(jī)械應(yīng)力過(guò)大，將危及機(jī)爐和蒸汽管道的安全。負(fù)荷變化是主動(dòng)也是影響最大的因素，負(fù)荷變化速度越快，引起汽壓變化的速度也越快，對(duì)于單元制機(jī)組而言，汽輪機(jī)負(fù)荷的變化幅度將直接影響鍋爐主蒸汽壓力的變化。 引起鍋爐汽壓的變化原因很多，主要有兩方面：一是鍋爐內(nèi)部因素 ， 一是鍋爐外部因素 。對(duì)于判斷汽壓變化的原因主要可以考慮：當(dāng)蒸汽壓力與蒸汽流量的變化方向相反時(shí)， 是由 外部因素造成的；若汽壓與蒸汽流量的變化一致時(shí)，通常是由于內(nèi)部擾動(dòng)的影響。 （ 3） 燃燒完全，使機(jī)組處于最佳經(jīng)濟(jì)狀況 。鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，燃燒弱，爐膛溫度低，火焰充滿度差，燃燒不穩(wěn)定，可以將爐膛負(fù)壓適當(dāng)減小，以減少漏風(fēng)，提高爐膛溫度。鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，送入爐內(nèi)的風(fēng)量必 須與送入爐內(nèi)的燃料量相適應(yīng)，同時(shí)也必須對(duì)引風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整， 通常采用送引風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)進(jìn)行爐內(nèi)風(fēng)量調(diào)節(jié)，目前大型鍋爐多采用軸流式風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)送引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的角度來(lái)改變送引風(fēng)量的大小。 汽包水位過(guò)低則可能破壞水循環(huán)，使水冷壁管的安全受到威脅，如果出現(xiàn)嚴(yán)重缺水而又處理不當(dāng)時(shí)，則可能造成水冷壁爆管。因此，在負(fù)荷突然增加時(shí)，水位暫時(shí)很快上升，從物質(zhì)不平衡的情況看，蒸發(fā)量大于給水量，爐水不是多了而是少了，水位會(huì)很快下降。燃燒減弱時(shí)，情況與之相反。通常，再熱蒸汽壓力為過(guò)熱蒸汽壓力的 20%左右，再熱蒸汽溫度與過(guò)熱蒸汽溫度相近。再熱器與過(guò)熱器相比，有以下幾個(gè)特點(diǎn)。 蒸汽溫度的調(diào)整及控制 過(guò)熱器出口汽溫是蒸汽質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過(guò)熱蒸汽汽溫過(guò)高，會(huì)加快金屬材料的蠕變，還會(huì)使過(guò)熱器蒸汽管道汽輪機(jī)高壓部分產(chǎn)生額外的熱應(yīng)力，從而縮短設(shè)備 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 的使用壽命。 影響汽溫變化的主要因素是多種多樣的，這些因素還可以同時(shí)發(fā)生 。 給水溫度變化時(shí)，為適應(yīng)加熱給水量的變化，導(dǎo)致汽溫改變。為此需要設(shè)置減溫器，它是將給水之惡疾呈霧狀噴射到過(guò)熱蒸汽中去與之混合，吸收蒸汽的熱量使本身加熱蒸發(fā)過(guò)熱，并成為過(guò)熱蒸汽的一部分。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 3 章 鍋爐 汽水控制系統(tǒng)各控制回路 鍋爐水處理系統(tǒng) 除氧的目的和原理 鍋爐給水中含有大量的氧就會(huì)引起鍋爐氧腐蝕。即水中的溫度越高，水中氣體的溶解度就越小。通常情況下向鍋內(nèi)投加藥劑（如 Na3PO NaOH），使進(jìn)入鍋內(nèi)的雜質(zhì) 沉淀物形成水渣，或是使水垢轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，通過(guò)定期排污或連續(xù)排污排出。如果水質(zhì)不良，會(huì)造成鍋爐受熱面上結(jié)垢和金屬腐蝕。而鍋爐設(shè)備的使用要達(dá)到高效率，最為關(guān)鍵的便是工藝指標(biāo)的嚴(yán)格控制。 因此水中溶解有任何氣體都是不利的 ,尤其是氧氣 ,它將直接威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。 在一定的壓力下 ,水的溫度越高 ,氣體的溶解度就越??；反之 ,氣體的溶解度 就越大。 液面上氣體混合物的全壓力中 ,包括有液體蒸汽的分壓力 . 將水加熱時(shí) ,液面附近水蒸氣的分壓力就會(huì)增加 ,相應(yīng)的液面附近其他氣體的分壓力就會(huì)降低 . 當(dāng)水加熱到沸點(diǎn)時(shí) ,蒸汽的分壓力就會(huì)接近液面上的全壓力 ,此時(shí)液面上其他氣體的分壓力幾乎接近于零 ,于是這些氣體將完全 自水中清除出去。 鍋爐用水的除氧是工藝指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)之一。 除氧器液位控制 除氧器水位控制對(duì)除氧效果而言是非常重要的，如水位過(guò)高，將導(dǎo)致進(jìn)入除氧器的水霧化空間不夠，直接影響除氧效果，如水位過(guò)低，又會(huì)直接威脅除氧器的正常工作，甚至影響到鍋爐的正常給水。 PID 調(diào)節(jié)器 應(yīng)選用“反作用”方式。如圖 所示， 控制原理為：根據(jù)工藝指標(biāo)， 調(diào)節(jié)器 給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測(cè)量的壓力高于設(shè)定值時(shí)， 調(diào)節(jié)器根據(jù) PID 參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開(kāi)度，因此，進(jìn)氣流量減小，壓力降低，接近設(shè)定值。 （如圖 ） 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 鍋爐給水控制 圖 鍋爐的汽水系統(tǒng) 工業(yè)鍋爐汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 汽包水位控制對(duì)象特性 給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水流量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。 對(duì)汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的因素有蒸發(fā)量 D、爐膛熱負(fù)荷（燃料量 M），給水量（ W） 。實(shí)際水位的變化曲線為H1(t)和 H2(t)的合成 H(t)。 二、 爐膛負(fù)荷擾動(dòng)（燃料量 M 擾動(dòng)）時(shí)水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 當(dāng) 燃料量增加 △ M 時(shí)， 鍋爐將吸收更多的燃量，蒸 汽量增加，如果主汽閥門(mén)開(kāi)度不變，鍋爐出口汽壓將提高，蒸汽輸出量也將增加。 τ M 可達(dá) 3～ 4分鐘。 給水量增加 △ W 水位的反應(yīng)曲線如圖 （ c） 所示。 τ w1 約為 100～ 200 秒。在老式的鍋爐系統(tǒng)中一般采用給水泵一直以工頻方式運(yùn)轉(zhuǎn)，用回流閥降低水壓防止爆管，現(xiàn)在一般采用通過(guò)變頻器恒壓供水的方式控制水壓，具體實(shí)現(xiàn)方式是 ： ???? eSTSV SHSWaW1)( )()(01 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 系統(tǒng)下達(dá)指令由變頻器自動(dòng)啟動(dòng)第一臺(tái)泵運(yùn)行，系統(tǒng)檢測(cè)給水管的水壓，當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時(shí)，如水壓未達(dá)到設(shè)定 的壓力值，系統(tǒng)自動(dòng)將第一臺(tái)電機(jī)切換至工頻直供電，并由變頻器拖動(dòng)第二臺(tái)水泵運(yùn)行，如變頻器運(yùn)行到工頻狀態(tài)時(shí)供水母管壓力仍未達(dá)到設(shè)定壓力值系統(tǒng)自動(dòng)將第二臺(tái)水泵切換至工頻直供電，再由變頻器拖動(dòng)第三臺(tái)運(yùn)行，依次類推，直至壓力達(dá)到設(shè)定值。 除此之外鍋爐的供水系統(tǒng)中還包括除氧器壓力控制和除氧器水位控制，除氧器壓力控制主要是為了保證除氧器口有足夠的蒸汽壓力用于將軟化水除氧，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路，輸入?yún)?shù)是除氧器壓力輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)汽閥。水位測(cè)量信號(hào)經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)水位測(cè)量值與給定值的偏差去控制給水調(diào)節(jié)閥，改變給水量來(lái)保持鍋筒水位在允許值范圍內(nèi)，因?yàn)橹徊捎盟蛔稣{(diào)節(jié)器的信號(hào)，故叫單沖量，對(duì)于低參數(shù)小容量的工業(yè)鍋爐，因?yàn)橄鄬?duì)于負(fù)荷來(lái)說(shuō)水容較大，所以虛假水位現(xiàn)象不嚴(yán)重，對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求又不太高，可以采用單沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠滿足生產(chǎn)上的要求。其特點(diǎn)如下： （ 1） 在負(fù)荷變化時(shí)，由于虛假水位現(xiàn)象，在調(diào)節(jié)過(guò)程一開(kāi)始，給水量的變化將與負(fù)荷變化的方向相反，擴(kuò)大了進(jìn)出流量的不平衡。所以引入蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除虛假水位對(duì)調(diào)節(jié)的不良影響。（如圖 ） 以上的分析可見(jiàn)，雙水量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)能在負(fù)荷變化頻繁的情況下較好的完成水位調(diào)節(jié)任務(wù)。因此，給水母管壓力經(jīng)常有波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時(shí)，不宜采用雙沖量調(diào)節(jié)。蒸汽流量和給水流量是引起水位變化的原因，蒸汽流量作為水位調(diào)節(jié)的前饋信號(hào)，當(dāng)蒸汽流量改變時(shí)，調(diào)節(jié)器立即動(dòng)作，相應(yīng)地改變給水流量，而當(dāng)給水流量自發(fā)地變化時(shí)，調(diào)節(jié)器也立 即動(dòng)作，使給水流量恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值，這樣就有效控制了虛假水位的影響。 300mm，而且任意兩個(gè)水位測(cè)量信號(hào)越限177。如果采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測(cè)量蒸汽流量，一方面在高溫高壓下節(jié)流噴嘴容易磨損，檢修維護(hù)也困難，測(cè)量誤差較大，另一方面節(jié)流損失也大，一般不采用此種方法。當(dāng)由于 水壓干擾使給水流量改變時(shí)，調(diào)節(jié)器能迅速消除干擾。 圖 三沖量水位單回路控制系統(tǒng)方框圖 Ho—— 給定值 ； H—— 水位輸出信號(hào)； fD—— 蒸汽擾動(dòng)信號(hào)； fW—— 給水?dāng)_動(dòng)信號(hào) 從系統(tǒng)組成方框圖可以看出，三沖量水位控制 系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路： （ 1）是由給水流量 W、給水分流器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥組成的內(nèi)回路； （ 2）由汽包水位對(duì)象和內(nèi)回路構(gòu)成的主回路。但是，三沖量給水單級(jí)控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性不僅和調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律有關(guān)，還取決于信號(hào)之間的靜態(tài)配合關(guān)系，當(dāng) aD不等于 aW時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)有靜差存在，為了克服這一缺點(diǎn)，常采用三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)。 三沖量控制方案Ⅱ —— 蒸汽流量前饋 給水流量串級(jí)控制系統(tǒng) 三沖量給水串級(jí)控制系統(tǒng)如圖 所示，它相當(dāng)于前饋加串級(jí)的控制系統(tǒng)。 )()( SWaaSW wWDD ?)( )(SW SWaa wDWD ? 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 圖 三沖量給水串級(jí)控制系統(tǒng)示意圖 DBC—— 差壓變送器； DJK—— 開(kāi)方器； aD、 aW —— 分流器； PI*—— 主調(diào)節(jié)器； PI—— 副調(diào)節(jié)器； CF—— 伺服放大器； SD—— 執(zhí)行器 給水串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：汽包水位偏差△ H 可以由主調(diào)節(jié)器來(lái)校正。 控制原理為：當(dāng)給水流量由于擾動(dòng)而增加時(shí)，副調(diào)節(jié)器根據(jù) PID參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，應(yīng)增大輸出，使調(diào)節(jié)閥開(kāi)度減少，克服干擾，所以副控制器應(yīng)選擇正作用方式。主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)作為副調(diào)節(jié)器的給定值，蒸汽流量作為前饋信號(hào)輸入，給水流量作為反饋信號(hào)。因而大大減小了給水量與液位的波動(dòng)，縮短調(diào)節(jié)的時(shí)間。為了把液位控制平穩(wěn)，在雙沖量液位調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上引入了給水流量信號(hào)，由液位﹑蒸汽流量和給水流量就構(gòu)成了三沖量液位控制系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)里，汽包液位是被控變量，是主沖量信號(hào)，蒸汽流量﹑給水流量是兩個(gè)輔助沖量信號(hào)。 所以，綜上所述，選擇三沖量給水串級(jí)控制系統(tǒng)雖然有些復(fù)雜，但是它能夠適用以對(duì)汽包水位要求嚴(yán)格或負(fù)荷變化頻繁，虛假水位較為嚴(yán)重的鍋爐使用。檢測(cè)點(diǎn)的選取是依據(jù)工業(yè)鍋爐生產(chǎn)工藝要求設(shè)計(jì)的。因此，溫度測(cè)量在工業(yè)鍋爐生產(chǎn)中占有很重要的地位。對(duì)于爐膛溫度的檢測(cè)，中、大型鍋爐應(yīng)在不同的位置多設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，以便全面了解爐膛中的燃燒情況。蒸汽溫度過(guò)低會(huì)直接影響負(fù)荷設(shè)備的使用，對(duì)汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，會(huì)影響它的效率，一般情況，進(jìn)氣溫度每降低 5 攝氏度，效率降低 1％，因此，從安全生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，必須對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行檢測(cè)顯示。它是由許多蛇形管組成，管外流動(dòng)的是煙氣，管內(nèi)流動(dòng)的是水，這樣使水加熱升溫。 空氣預(yù)熱器出口空氣溫度、空氣預(yù)熱器入 口處煙氣溫度的檢測(cè)指示 空氣預(yù)熱器是利于鍋爐尾部的煙氣熱量加熱爐膛燃料燃燒所用空氣的一種對(duì)流熱交換裝置。排煙溫度過(guò)高，散失熱量過(guò)多，鍋爐的熱效率就會(huì) 降低。為了保證鍋爐的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)鍋爐的汽包壓力、蒸汽母管壓力、給水管道壓力、送風(fēng)壓力和爐膛負(fù)壓力進(jìn)行檢測(cè)指示。汽包壓力的波動(dòng)還會(huì)造成“假液位”