【正文】 .......................................... 45 MCGS 腳本程序 ............................................................................................. 46 腳本語言編輯環(huán)境 ........................................................................................ 46 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)圖 .................................................................................................... 47 全文總結(jié) .......................................................................................................................... 50 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 51 附錄 儀表選型 .................................................................................................................. 52 致謝 .................................................................................................................................. 53 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1 第一章 引言 火力發(fā)電概述 火力發(fā)電廠是利用化石燃料燃燒釋放的熱能發(fā)電的動力設(shè)施，包括燃料燃燒釋熱和熱能、電能轉(zhuǎn)換以及電能輸出的所有設(shè)備、裝置、儀表器件，以及為此目的設(shè)置在特定場所的建筑物、構(gòu)筑物和所有有關(guān)生產(chǎn)和生活的附屬設(shè)施。 同時(shí)利用 MCGS 組態(tài)軟件對自動控制系統(tǒng) 進(jìn) 行監(jiān)控。因此發(fā)展新型燃燒技術(shù)，提高用能設(shè)備的運(yùn)行效率具有十分重要的意義。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 （ 畢業(yè) 論文） 題 目： 基于 MCGS 的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng) 組態(tài) 燃燒控制系統(tǒng) 學(xué)生 姓名： 繆衛(wèi)東 學(xué) 號： 202040503122 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 測控 041 班 指導(dǎo)教師： 左鴻飛 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） I 基于 MCGS 的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)組態(tài) —— 燃燒控制系統(tǒng) 摘 要 燃料燃燒技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其在能源工程中起著十分重要的作用。造成這種情況的原因是多方面的，燃燒設(shè)備的低效率是其中一個(gè)重要的因素。 本設(shè)計(jì) 以循環(huán)流 化床鍋爐燃燒 控制 系統(tǒng)為 研究對象 ， 對燃燒過程采用 交叉限幅 燃燒控制 系統(tǒng) ，應(yīng)用 集散控制系統(tǒng)（ DCS） 對燃燒控制進(jìn)行 研究與 設(shè)計(jì) ，對提高循環(huán)流化床鍋爐自動化水平做了有益的嘗試。 MCGS。隨后，美國、俄國、英國也相繼建成火電廠。進(jìn)入 20 世紀(jì)，隨著電照明和電力傳動等推廣，社會對電能的需要促進(jìn)了火力發(fā)電的迅速發(fā)展，表現(xiàn)為火電機(jī)組的容量不斷增大。到 80 年代后期，世界最大火電 廠是日本的鹿兒島電廠 ,容量為 440 萬千瓦。全世界火電裝機(jī)容量約占總裝機(jī)容量的 ％。煤粉送至分離器進(jìn)行分離 ,合格的煤粉送到煤粉倉儲存。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2 過熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)作功推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn) ,汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電 ,發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電通過發(fā)電機(jī)端部的引線經(jīng)變壓器升 壓后引出送到電網(wǎng)。它的任務(wù)是使燃料通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并且以此熱能加熱水，使其成為一定?shù)量和質(zhì)量（壓力 和溫度）的蒸汽。 按鍋爐的整體布置分類：∏型結(jié)構(gòu)鍋爐、箱型結(jié)構(gòu)鍋爐、塔型結(jié)構(gòu)鍋爐 火力發(fā)電廠中的鍋爐按水循環(huán)方式可分為自然循環(huán) ,強(qiáng)制循環(huán) ,直流鍋爐三種類型。 磨煤機(jī)：將原煤磨成需要細(xì)度的煤粉，完成粗細(xì)粉分離及干燥。 爐水循環(huán)泵：建立和維持鍋爐內(nèi)部介質(zhì)的循環(huán)，完成介質(zhì)循環(huán)加熱的過程。它與回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備共同組成汽輪機(jī)組。固定部分的噴嘴、隔板與轉(zhuǎn)動部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的通流部分。分沖動式和反動式汽輪機(jī)。 凝汽器：使汽輪機(jī)排汽口形成最佳真空，使工質(zhì)膨脹到最低壓力，盡可能多地將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，將乏汽凝結(jié)成水。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 在發(fā)電廠中，同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的唯一電氣設(shè)備。同步發(fā)電機(jī)由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩部分組成。 主變壓器：利用電磁 感應(yīng)原理，可以把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電的一種設(shè)備。在供電系統(tǒng)中，過去多用鉛酸蓄電池，現(xiàn)多采用鎘鎳蓄電池 控制盤：有獨(dú)立的支架，支架上有金屬或絕緣底板或橫梁，各種電子器件和電器元件安裝在底板或橫梁上的一種屏式的電控設(shè)備。對燃燒系統(tǒng)的基本要求是 : （ 1） 保證 主蒸汽的壓力恒定，以便滿足 “負(fù)荷流量 ”所需的壓力。 （ 3） 使 爐膛負(fù)壓在 一定范圍，保證安全生產(chǎn)。 煙風(fēng)系統(tǒng)：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動干燥的燃料進(jìn)入爐膛，維持爐膛風(fēng)壓以穩(wěn)定燃燒。 汽機(jī)主要系統(tǒng) ： 主蒸汽系統(tǒng)：吹動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)做功，是發(fā)電廠主要的做功介質(zhì)通過的系統(tǒng)。 真空系統(tǒng)：維持汽輪機(jī)的低背壓和凝汽器真空。 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)：協(xié)調(diào)各系統(tǒng)同步地按照要求進(jìn)行工作。 工業(yè)水系統(tǒng)：提供冷卻介質(zhì)， 冷卻各種輔助設(shè)備。 化 學(xué)水系統(tǒng)：將天然水在進(jìn)入汽水系統(tǒng)前先除去雜質(zhì)?；瘜W(xué)除鹽是使用混床除去金屬離子和酸內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 6 根，常使用樹脂除鹽。當(dāng)不具備直流冷卻條件時(shí)，則需要用冷卻塔來冷卻。在此基礎(chǔ)上，對節(jié)能影響很大的鍋爐燃燒系 統(tǒng)建立穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化模型，并求得鍋爐燃燒穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型參數(shù)。其研究任務(wù)是對過程控制系統(tǒng)進(jìn)行分析 所示系統(tǒng)的方與綜合，解決如圖 案設(shè)計(jì)問題。 單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)主要指單輸入一單輸出 （ SISO） 的線性控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的基本形式。把它們適當(dāng)?shù)亟M合起來，也可提出綜合性指標(biāo)。 整個(gè)控制系統(tǒng)的品質(zhì)取決于各個(gè)環(huán)節(jié)。多數(shù)工業(yè)過程的特性分屬下列四種類型： （ 1） 自衡的非振蕩過程。 （ 2） 無自衡的非振蕩過程。在階躍作用下， C（ t） 會上下振蕩。在階躍作用下， C（ t） 先降后升，或是先升后降。對于具有反向特性等的過程，往往需要用較復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或采用特殊控制規(guī)律。 實(shí)際應(yīng)用中必須掌握和合理應(yīng)用算法參數(shù)的多種工程整 定方法。在鍋爐汽溫調(diào)節(jié)中，常采用這種系統(tǒng)。與單回路控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)復(fù)雜程度有所增加，但有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 迅速克服進(jìn)入副回路的擾動。副回路把整個(gè)廣義對象的一部分分割開來，構(gòu)成一個(gè)隨動的反饋控制系統(tǒng)，其調(diào)整后的特性影響廣義對象的特性。 比值控制系統(tǒng) 在比值控制系統(tǒng)中，要控制的是兩個(gè)變量的比值，通常指的是兩個(gè)流量的比值。在比較簡單的情況下，它在結(jié)構(gòu)上與簡單控制系統(tǒng)一樣。如果分隔開來看，結(jié)構(gòu)上仍是兩個(gè)簡單控制系統(tǒng)。 前饋控制系統(tǒng) 一般控制系統(tǒng)是基于反饋 原理，采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，按偏差而調(diào)節(jié)的，屬于被動性控制，對于大擾動或時(shí)滯大的過程，控制品質(zhì)往往不能令人滿意。這種系統(tǒng)即使在大而頻繁的擾動下，依舊可以獲得優(yōu)良的控制品質(zhì)。過程的擾動往往不止一個(gè)。通過對控制系統(tǒng)的補(bǔ)償，則可大大提高系統(tǒng)的性能。總的后果是最大偏差很大，調(diào)節(jié)過程變慢?，F(xiàn)在用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)施時(shí)滯 算法已變得十分方便，這樣就擺脫 了 技術(shù)工具的制約，大大方便了該種補(bǔ)償器的開發(fā)與應(yīng)用。 選擇性控制系統(tǒng) 一般地說，凡是在控制回路中引入選擇器的系統(tǒng)都稱為選擇性控制系統(tǒng)。 選擇性控制系統(tǒng)依據(jù)選擇器所在的位置不同，可分為三種基本類型： （ 1）選擇器裝在幾個(gè)檢測元件（或變送器）與控制器之間。超馳（ override）控制系統(tǒng)是選擇性控制系統(tǒng)中很常用的類型。即使在失電或其他故障情況下，輸出值為零也能滿足安全需要。 在超馳 控制系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)入或超出安全 極 限時(shí)，控制器應(yīng)立即進(jìn)行切換。 人工智能的內(nèi)容很廣泛，如知識表示、問題求解、 語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、定理證明、機(jī)器視覺、邏輯推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、智能控制、智能調(diào)度和決策、自動程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)等都是人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。模糊集合理論 是美國的 教授于 1965 年提出的，三十多年來，模糊集合理論已在自然科學(xué)技術(shù)和社會科學(xué)的很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，模糊邏輯控制（ FLC）即為其中之一。當(dāng)然，也可考慮參照二階 或更高階次的導(dǎo)數(shù)，但由于噪聲的存在，引入高階導(dǎo)數(shù)并不相宜。模糊控制律往往具有飽和特性，有利于系統(tǒng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 的穩(wěn)定。美國的 Salldis 教授曾指出，在遞階控制的結(jié)構(gòu)上，越往上的層次越需要智能。專家規(guī)則控制可在三個(gè)層次進(jìn)行，一是直接用在基本控制層，用一組控制規(guī)則作為控制律，人們依據(jù)工況的不同，選用不同的規(guī)則；二是用在特性監(jiān)測控制層，例如依據(jù)控制過程情況，選用不同的控制器參數(shù)，這時(shí)候仍采用傳統(tǒng)的控制器；三是用在監(jiān)督層，用以進(jìn)行有效的決策或選擇適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)等。在國內(nèi)，有些人稱之為“仿人”智能控制。人們開發(fā)成功了一批專家系統(tǒng)以后，接著從中總結(jié)出一般原理和內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 技術(shù)，開發(fā)了通用的專家系統(tǒng)，用戶只要把具體的專業(yè)領(lǐng)域知識輸入，就可以成為該專業(yè)的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于知識庫中知識的完備性和知識表示的正確性、一致性和獨(dú)立性。 （ 3） 知識獲?。阂ＷC知識庫能對應(yīng)用對象所有狀態(tài)的描述具有完備性和正確性，往往需要新知識的獲取。 （ 6） 推理機(jī)：承擔(dān)控制并執(zhí)行專家推理的過程。鏈?zhǔn)竭壿嬐评砭唧w又分正向推理（數(shù)據(jù)驅(qū)動策略）、逆向 正反向混合推理三類方式。 專家系統(tǒng)在自動化中的應(yīng)用至少有三大方面： （ 1） 用于控制依據(jù)負(fù)荷、進(jìn)料情況、環(huán)境條件和系統(tǒng)工作情況等因素，決定控制作用 U、 控制器參數(shù)、控制系統(tǒng)類型或結(jié)構(gòu)等。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 人們一開始進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，是想通過微電子技術(shù)來模擬人腦。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工程上的應(yīng)用，似乎已與 人腦 的設(shè)想 模擬 逐漸遠(yuǎn)離，而是作為強(qiáng)有力的非線性函數(shù)轉(zhuǎn)換器來使用 。常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有反向傳播網(wǎng)絡(luò)（ BP）、 徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)（ RBF）、具有 RC 環(huán)節(jié)的 Hopfield 反饋網(wǎng)絡(luò)、動態(tài) 速歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ FNN）等。不同的故障情況，會產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。它們在處理線性系統(tǒng)時(shí)，獲得了滿意的效果，但遇到非線性過程時(shí)，設(shè)計(jì)比較困難。隨著各國對環(huán)境污染控制要求越來越嚴(yán)格，尋找新型的燃燒技術(shù)已經(jīng)為人們所廣泛關(guān)注。 我國從七十年代開始一些大專院校和企業(yè)就研制出小容量的循環(huán)流化床鍋爐。對于循環(huán)流化床的概念，可以把它的名稱分開來解釋，循環(huán)的意思是當(dāng)鍋爐燃燒時(shí)， 物料在燃燒結(jié)束后，隨著尾部煙氣通過煙道進(jìn)入旋風(fēng)分離器，沒有得到充分燃燒的物料會通過回料系統(tǒng)回到爐膛繼續(xù)參加燃燒。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 流化床燃燒方式的特點(diǎn)是： 1．清潔燃燒，脫硫率可達(dá) 80％～ 95％， XNO 排放可減少 50％； 2．燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中、低硫煤； ，可達(dá) 95％～ 99％； 4．負(fù)荷適應(yīng)性好 ， 負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍 30％～ 100％。由于尾部煙氣含有大量的余熱，因此在尾部煙道中設(shè)置過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器，來利用尾煙中的余熱分別加熱 過熱蒸汽、給水、一次風(fēng)以及二次風(fēng)，從而達(dá)到進(jìn)一步降低熱損失的功效。蒸汽的高溫和高壓是為了提高單元機(jī)組的熱效率。同時(shí)， Gibb 也提出了一個(gè)物理模型，用來預(yù)計(jì)流化床的燃燒工況。從最初的邊界層理論，到后來的 表面更新 — 穿透理論及二相流化理論，都有一些不能使人完全信服之處，都還不能應(yīng)用于實(shí)踐。是循環(huán)流化床運(yùn)行的關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。在考慮床層換熱時(shí)，人們通過機(jī)理性研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速對傳熱系數(shù)的影響不是決定性的。 在正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)量變化可起到調(diào)節(jié)床溫的作用，這種調(diào)節(jié)手段是有一定限制的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有超溫趨勢時(shí)，可開大送風(fēng)量，多帶走熱量，使床溫下降，能有效地防止循環(huán)流化床結(jié)焦。 給煤 送進(jìn)床料的熱量有兩部分：熱風(fēng)攜帶熱量和煤的燃燒放熱。 通常所說給煤量來適應(yīng)鍋爐負(fù)荷（即沉浸受熱面內(nèi)工質(zhì)吸 熱 量）的變化，在循環(huán)流化床中就是通過給煤量變化→床溫變化→床溫與工質(zhì)溫度差變化（同時(shí)傳熱系數(shù)變化）→受熱面內(nèi)工質(zhì)吸熱量變化來達(dá)到。提高燃燒效率的關(guān)鍵在于提高那些一次通過爐膛時(shí)沒有燒盡，而循環(huán)次數(shù)又不多的顆粒的燃盡度。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 床料高度 循環(huán)流化床運(yùn)行中要維持床料高度在適當(dāng)?shù)臄?shù)值