鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 圖 鍋爐設(shè)備主要工藝流程 蒸汽發(fā)生系統(tǒng)由給水泵、給水調(diào)節(jié)閥、省煤器、汽包及循環(huán)管組成。 鍋爐設(shè) 備的控制任務(wù)：根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的要求，供應(yīng)一定壓力或溫度的蒸汽，同時(shí)要使鍋爐在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。中壓鍋爐多為燒煤粉或重油的室燃爐，其過熱氣溫為 450℃，這時(shí)的爐膛輻射傳熱的煙溫可達(dá) 1000℃左右 [3]。但蒸汽溫度的增高要受到過熱器鋼材高濕強(qiáng)度性能的限制，因而采用了中間再熱，即高壓高溫蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹至某一中間壓力后，引到布置在鍋爐煙道內(nèi)的再熱器，再一次加熱升溫，然后又回到汽輪機(jī)的中、低壓缸， 繼續(xù)膨脹至凝汽器壓力，這樣蒸汽膨脹終了的濕度可控制在允許范圍內(nèi)。 由于過熱器管壁金屬在鍋爐受壓部件中承受的溫度最高，因此必須采用耐高溫的優(yōu)質(zhì)低碳鋼和各種鉻鉬合金鋼等，在最高的溫度部分有時(shí)還要用奧氏體鉻鎳不銹鋼 。過熱器采用的是耐高溫高壓的合金剛材料，過熱器正常運(yùn)行的溫度已接近材料所允許的最高溫度。所以，過熱蒸汽溫度過高或過低都是生產(chǎn)過程所不允許的。如果兩種過熱器串聯(lián)配合，可以取得較平坦的汽溫特性，但一 般在采用這兩種過熱器串聯(lián)的鍋爐中，過熱器出口蒸汽溫度在某個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，仍隨鍋爐負(fù)荷的增加有所升高。也可以認(rèn)為：提高給水溫度后，在相同燃料下，鍋爐的蒸發(fā)量增加了，因此過熱汽溫 將下降。影響汽溫變化的因素很多，但主要有蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水量等。然而，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，爐膛溫度升高的并不明顯，由爐膛輻射傳給過熱器的熱量比鍋爐蒸汽量增加所需熱量少，因此使輻射式過熱器出口溫度下降。 蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，沿過熱器長(zhǎng)度上各點(diǎn)的溫度幾乎是同時(shí)變化的，延遲時(shí)間較小，約為 15s 左右。它與蒸汽量擾動(dòng)下的情況類似。 綜上所述 ，可歸納出以下幾點(diǎn)： （ 1）過熱器出口蒸汽溫度對(duì)象不管在哪一種擾動(dòng)下都有延遲和慣性，有自平衡能力。 三． 過熱蒸汽溫度控制原理簡(jiǎn)介 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)采用兩級(jí)噴水減溫，這樣做的目的有兩 個(gè)，一是為了使汽溫調(diào)節(jié)更靈敏，減小熱慣性，二是為了保護(hù)過熱器。減溫器共有四只，每級(jí)安裝兩只，每只噴水量為每級(jí)噴水量的一半。 單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)是各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由于其控制簡(jiǎn)單而得到廣泛應(yīng)用。這樣的控制方案會(huì)影響到鍋爐生產(chǎn)的安全，而且還不夠經(jīng)濟(jì)。 圖 過熱蒸汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)原理圖 串級(jí)控制系統(tǒng)的原理方框圖如圖 所示，具有內(nèi)外兩個(gè)回路。而副回路的給定值是由主調(diào)節(jié)器的輸出給定的，所以它隨主調(diào)節(jié)器輸出的變化而變化，為一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和實(shí)用性。 綜上所述，串級(jí)控制系統(tǒng)更適應(yīng)鍋爐蒸汽溫度的控制。 副變量的選擇 副回路應(yīng)該把生產(chǎn)系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)，應(yīng)力求把變化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，以充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定，為發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，副參數(shù)的選擇應(yīng)使得副回路盡可能多的包括一些擾動(dòng)。 操縱變量的選擇 控制變量和擾動(dòng)變量是工業(yè)過程的 兩大輸入變量。 調(diào)節(jié)閥的口徑大小，直接決定著控制介質(zhì)流過它的能力。 此設(shè)計(jì)中 的串級(jí)控制系統(tǒng)主要是通過換熱來達(dá)到控制的目的，過熱蒸汽在過熱器內(nèi)與減溫水進(jìn)行熱交換被冷卻，調(diào)節(jié)閥安裝在減溫水的管道上，用換熱后的蒸汽溫度來控制減溫水的水量，在氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開啟位置更安全些，宜選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。具體表現(xiàn)在：電動(dòng)Ⅱ型的典型控制信號(hào)為 0~10mADC,電動(dòng)Ⅲ型的典型控制信號(hào)時(shí) 4~20mADC。在本設(shè)計(jì)中，最好選用熱電偶溫度傳感器。熱電阻分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用如圖 所示。為了消除導(dǎo)線電阻帶來的測(cè)量誤差，不管熱電阻和測(cè)量一邊之間的距 離遠(yuǎn)近，必須使導(dǎo)線電阻的阻值符合規(guī)定的數(shù)值，如果不足，用錳銅電阻絲湊足。 ⑵ K 型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性 較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用于氧化性惰性氣氛中。因此主調(diào)節(jié)器必須具有積分作用，一般都采用 PI 調(diào)節(jié)器。 副回路的正、反作用的選擇：副回路的具體情況決定了副控制器的正、反作用，而與主回路無關(guān)。 主回路的正、反作用的選擇：與副回路相同，主回路中主控制器的正、反作用要根據(jù)主回路所包括的各個(gè)環(huán)節(jié)的情況來確定，同時(shí)由于副回路是一隨動(dòng)系統(tǒng)，所以可將整個(gè)副回路視為一放大系數(shù)為負(fù)的環(huán)節(jié)來對(duì)待。 五． MATLAB simulink 仿真 以某 300MW 機(jī)組過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)為例，由資料 【 7】 可得出過熱蒸汽溫度控制對(duì)象的的傳遞函數(shù)為： 其中減溫 器與過熱器之間的控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為： 過熱蒸汽出口控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為： 則采用串級(jí)控制時(shí)的系統(tǒng)框圖建立與仿真結(jié)果 當(dāng)階躍輸入為 1 時(shí)，過熱器與減溫器之間的溫度輸出曲線為： 當(dāng)階躍輸入為 1 時(shí)，過熱蒸汽出口溫度輸出曲線為： 由兩曲線課看出，輸出的穩(wěn)態(tài)誤差較大，并且調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，不能達(dá)到理想的控制效果。我個(gè)人設(shè)計(jì)沒有太多的改變書中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，幾乎按照課本《過程控制系統(tǒng)》提供的步驟進(jìn)行，這使我，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)從方案到各種變量的選擇、再到各個(gè)環(huán)節(jié)的選擇及參數(shù)確定、最后到參數(shù)整定，整個(gè)過程有了更清晰的把握，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了一個(gè)比較清晰的輪廓，這對(duì)于我以后的工作將有很大的影響。 并且在自己建立仿真圖時(shí)，平時(shí)用 PID 控制器調(diào)節(jié)時(shí)，基本每次都能調(diào)節(jié)到自己預(yù)期的理想效果，但在本次鍋爐過熱蒸汽的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡管嘗試好多次來調(diào)節(jié) pid參數(shù)，但由于系統(tǒng)復(fù)雜還是未能調(diào)節(jié)到自己預(yù)期的理想效果。 重復(fù)性：≤跨度的177。 7 主副回路處 調(diào)節(jié)器 XMTG8038C2 2 控制室 抗震性強(qiáng)、可靠性好、安裝方便、讀數(shù)清晰、無視差、可遠(yuǎn)距離觀察等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) 儀表內(nèi)置 PID功能與位式控制功能
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1