【正文】 (7)采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，提供豐富的輸出規(guī)格，能廣泛滿足各種應用場合的需要，交貨迅速且維護方便 【 17】 。 變送器的選擇 變送器的作用是將各種上藝量 (如溫度、壓力、流量、液位 )和電、氣信號 (如 電壓、電流、頻率、氣壓信號等 )轉(zhuǎn)換成相應的統(tǒng)一的標準信號 (420Ma 或 15V)在對主蒸汽壓力、燃料流量和空氣流量進行測量時，所選用的變送器型號是 1 151系列電容式變送器，它的工作原理 :可將生產(chǎn)過程中的液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)的壓力、差壓、液位、流量等熱工參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換呈中間變量，即 △ C(差動電容的 26 變化 )，在把它轉(zhuǎn)換成 420mA 的直流電流輸出信號，送至有關(guān)單元進行顯示或控制 【 16】 。不過在放積分、微分之前，應將 δ 放在比計算值稍大 (約 20%)的數(shù)值上，待積分、微分放好后，再將 δ 放到計算機上。 由燃料流量與空氣流量構(gòu)成的是雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定，關(guān)鍵是先要明確整定要求。因此在整定時不必將過多的精力放在副環(huán)上，只要主變量達到規(guī)定的質(zhì)量指標要求即可。在防回火控制系統(tǒng)中，根據(jù)同樣的方法可得該控制器也為反作用控制器。 21 、反作用的選擇 在爐膛負壓控制系統(tǒng)中，當該系統(tǒng)處于危險狀況時，閥門應處于打開狀態(tài)，則閥門為氣閉閥，所以 Kv 為負 。 20 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中控制器的正、反作用的選擇 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)控制器正、反作用的選擇 主、副控制器正、反作用的選擇順序應該是先副后主。所以副控制器采用比例控制器。 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)控制器規(guī)律的選擇 在該控制系統(tǒng)中，蒸汽壓力和燃料流量構(gòu)成的是串級控制系統(tǒng) :在串級控制系統(tǒng)中，主、副控制器的類型是根據(jù)控制的要求進行選擇的。一旦燃料壓力下降到低于下限值， P3C 下限接點接通，電磁閥得電，于是便切斷了低選器 LS 至控制閥的通路，并使控制閥的膜頭與大氣相通，膜頭壓力將迅速降至零，于是控制閥將關(guān)閉，以防止 ―回火 ‖產(chǎn)生。而與此同時 P1C 的輸出信號相對來說則呈現(xiàn)為低信號。通常把爐膛負壓控制在 20Pa 左右。 對于煤粉燃料，最優(yōu)過剩空氣量約為 8%15%。為此，要有一個檢驗燃料與空氣適宜配比的指標，作為送風量的校正信號。先加大空氣量，使燃燒完全。在蒸汽量要求減小時，應先減燃料量，后減空氣量。在引風控制系統(tǒng)中，主要的目的是使爐膛負壓能夠保持在一定的范圍內(nèi)，從而保證鍋爐的安全運行，所以它的控制變量是爐膛負壓，操縱變量是引風量。 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中被控變量的選擇 被控變量的選擇是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心問題，選擇得正確與否，會直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定操作、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高以及生產(chǎn)安全與勞動條件的改善等。 6 運行中即使送、引風量保持不變，由于燃燒工況總有小量的變化，故爐膛壓力總是波動的。因此，監(jiān)視和控制爐膛壓力，對于保證爐內(nèi)燃燒工況的穩(wěn)定具有及其重要的意義。一次風量應已能滿足進入爐膛的分粉混合物揮發(fā)燃燒及固體焦炭的氧化需要為原則，二次風量不僅應滿足燃燒需要，而且還應起到補充一次風末段空氣量不足的作用。過大的過量空氣系數(shù)使煤粉爐受熱面管子和引風機葉片的磨損加劇，影響設(shè)備的使用壽命。 α一過量空氣系數(shù)。調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速的同時，應注意調(diào)整送、弓 }風量，保持汽壓和汽溫的穩(wěn)定。 鍋爐是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的復雜的控制系統(tǒng) , 調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間 , 存在著許多交叉的影響 , 調(diào)節(jié)難度非常大。 第二個任務(wù)是使燃料量與空氣量相協(xié)調(diào) (風煤比 ) ,保證燃燒的經(jīng)濟性 。燃燒過程的控制基本要求有三個： 第一、 保證出口蒸汽壓力穩(wěn)定，能按負荷要求自動增減燃料量； 第二、 燃燒良好，供氣適宜，既要防止由于空氣不足使煙囪冒黑煙，也不 因空氣過量而增加熱量； 第三、 保證鍋爐安全運行。 (3) 保持鍋爐負壓恒定。高溫煙氣與水冷壁進行強烈的輻射換熱，將熱量傳給管內(nèi)工質(zhì)水。鍋爐工作時氣鍋的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)的汽水混合物。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學能最有效的轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮堋? 空氣預熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個換熱器。同時，由于提高了進入汽包的給水溫度，減少了因溫差而引起汽包壁的熱適應力，從而延長了汽包的使用壽命。 爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達到規(guī)定的數(shù)值。 【 3】鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱交換設(shè)備。二要維持鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)和經(jīng)濟性。鍋爐燃燒過程自動控制主要包括三項控制內(nèi)容 : 控制燃料量、控制送風量、控制引風量。如我國開發(fā)的氧化鋯氧量計，一次風速監(jiān)測系統(tǒng)等都屬于早期的鍋爐燃燒優(yōu)化產(chǎn)品。為了提高熱量及效率，鍋爐向著高壓，高溫和大容量等方面發(fā)展。用于工業(yè)生產(chǎn)和生活的鍋爐數(shù)量大、分布廣。 論文詳細介紹了鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計，其中包括硬件結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)主要功能、系統(tǒng)硬件配置、軟件設(shè)計原則、主程序流程等。而鍋爐燃燒所用的煤炭、重油等又是極其重要的戰(zhàn)略資源 ,不可再生。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 畢業(yè)論文 鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱 和借閱。因此鍋爐的燃燒控制相當重要 ,控制不好將造成資源浪費、環(huán)境污染和效益低下。系統(tǒng)投入運行后，鍋爐的燃燒效率和穩(wěn)定運行情況都有了明顯改善，有利于鍋爐高效穩(wěn)定運行，實現(xiàn)增產(chǎn)降耗的目標。 隨著人們生活水平的提高，對能源的需求量 急劇增大，鍋爐的數(shù)量也就越來越多。供熱鍋爐除了生產(chǎn)工藝 有特殊需求外，所生產(chǎn)的熱水不需要過高的壓力和溫度，容量也無需很大。 20 世紀 80 年代末期和 90 年代初期 隨著我國電廠 ―節(jié)能降耗 ‖措施的推行，電廠開始普遍關(guān)注鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，通過燃燒優(yōu)化降低鍋爐煤耗 提高火電廠發(fā)電效率。為實現(xiàn)對燃料量、送風量和引風量的控制 , 相應的有三個控制系統(tǒng) , 即燃料量控制系統(tǒng)、送風量控制系統(tǒng)和引風量控制系統(tǒng)。三要維持爐膛負壓在一定范圍。它通過燃料的燃燒釋放大量熱能，并通過熱傳遞把能量傳遞給水，把水變成蒸汽或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)和生活中所需要的熱能。 鍋筒：使自然循環(huán)鍋爐個受熱面能適應負荷變化的設(shè)備。 燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預熱器后，可以進一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機組的效率。因此，近代鍋爐亦稱為蒸汽發(fā)生器。位于煙溫較低區(qū)段的對流管束，因受熱較弱，汽水工質(zhì)的容量較大，而位于煙溫較高區(qū)段的對流管束，因受熱強烈，相應的汽水工質(zhì)的容量較小，從而量大的工質(zhì)則向上流入下鍋筒，而容量小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒，形成了鍋水的自然循環(huán)。繼而煙氣受引風機和煙囪的引力而向爐膛上方流動。通常我們是路膛負壓保持在微負壓（ 10—80Pa）。在該控制系統(tǒng)中，可選用的操縱變量也由 3 個 : 料量、送風量和引風量。 第三個任務(wù)是使引風量與送風量相適應 , 維持爐膛壓在一定范圍內(nèi) 【 9】 。我們將系統(tǒng)控制分散成給煤控制 ,送風控制 , 汽包液位控制 , 爐膛負壓控制等一系列閉環(huán)控 【 11】 。增加負荷時，先增加風量，隨之增加給粉量 。 因此運行人員可直接根據(jù)氧量表的數(shù)值來控制送入爐膛內(nèi)空氣量，而不必換算過量空氣系數(shù)。此外，過量空氣系數(shù)增大時，由一于過剩氧的相應增加，將使燃料中的硫形成三氧化硫，煙氣露點也相應提高，從而使空氣預熱器發(fā)生腐蝕。此外，二次風應能與進入爐膛的可燃物 充分混合，這就需要較大的二次風速，對高溫火焰起到攪拌混合的作用，以強化燃燒。 爐膛負壓過大，將會增加爐膛和煙道的漏風，鍋爐在低負荷或燃燒 .工況不穩(wěn)的情況下運行時，便有可能由于漏入冷風而造成燃燒惡化，甚至發(fā)生鍋爐熄滅。當燃燒不穩(wěn)時，爐膛壓力將產(chǎn)生劇烈的波動，爐膛風壓表相應作大幅度的劇烈晃動。如果被控變量選擇不當，不論采用何種儀表，組成 什么樣的控制系統(tǒng)，都不能達到頂期的控制效果，滿足不了生產(chǎn)的技術(shù)要求。 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的控制方案 確定 蒸汽壓力的主要擾動是蒸汽負荷的變化與燃料量的波動。完成該邏輯提降量是依靠系統(tǒng)中設(shè)置的兩個選擇器 :高選擇器 HS，低選擇器 LS。整個提量過程直至 Ip=I1=I2 時，系統(tǒng)又恢復到正常工況時的穩(wěn)定狀態(tài)。通常用煙氣中的氧含量作為送風量的校正信號。過?？諝饬砍Ｓ眠^?？諝庀禂?shù) α來表示，即實際空氣量 QP 與理論空氣量 QT 之比 : TP /?? (32) 因此 ,α 為衡量經(jīng)濟燃燒的一種指標。 當爐膛負壓 太小，甚至為正時，會造成爐膛內(nèi)熱煙氣玩外冒出，影響設(shè)備和工作人員的安全 。這樣，低選器 LS 將選中 P1C的輸出 PA 送往控制閥，構(gòu)成蒸汽壓力控制系統(tǒng)。當燃料氣管線壓力慢慢上升到正常值時， P3C 接點又復斷開，電磁閥復 斷開，一于是低選器 LS 的輸出又能直通控制閥，恢復到正常的工作狀態(tài)。串級系統(tǒng)中主變量是生產(chǎn)上藝的主要操作指標，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的安全，工藝上對它的要求比較嚴格，一般來說，主變量不允許有余差。 燃料流量與空氣流量組成的是雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，在該閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，主流量是燃料流量，副流量是空氣流量。副控制器的正、反作用要根據(jù)副環(huán)的具體情況決定，而與主環(huán)無關(guān)。當閥門開度增加時，爐膛壓力降低，所以 KO 與為負 。 所謂控制系統(tǒng)的目的，就是對于一個已經(jīng)設(shè)計并安裝就緒的控制系統(tǒng)，通過控制器參數(shù) (δ、 Ti、 TD)的調(diào)整，使得系統(tǒng)的過渡過程達到最為滿意的質(zhì)量指標要求。此外，對一于鍋爐燃燒控制這樣一個具體的串級控制系統(tǒng)來說，在一定的范圍內(nèi)，主、副控制器的放大倍數(shù)是可以匹配的，只要主副控制器的放大倍數(shù)及 Kcl 與 Kc2 的乘積等于心 (Ks 為主變量呈 4:1 衰減振蕩時的控制器比例放大倍數(shù) )，系統(tǒng)就能產(chǎn)生 4:1 衰減過程。雙閉環(huán)比值的主流量回路為一般定值系統(tǒng)，可按常規(guī)的單回路系統(tǒng)進行整定，該設(shè)計所選的是衰減曲線法 :衰減曲線法是在系統(tǒng)閉環(huán)情況下將控制器的積分時間 Ti 放到最大，微分時間 TD 放到最小，比例度 δ放到適當數(shù)值 (一般為 100%)。放好控制器參數(shù)后可以再加一次干擾，驗證一下過渡過程是否呈 4:1 衰減振蕩。 控制器的選擇 控制器 (或稱調(diào)節(jié)器 )將來自變送器的測量值與給定值相比較后產(chǎn)生的偏差進行比例、積分、微分運算，井輸出統(tǒng)一標準信號，去控制執(zhí)行機構(gòu)的動作，以實現(xiàn)對溫度、壓力、液位及其他工藝 變量的自動控制。 27 在該設(shè)計中所選的型號是 AI808， AI808 型可替換原來的 DDZ II 、 III 型調(diào)節(jié)器 且精度高。 (6)采用先進的 AI 人工智能調(diào)節(jié)算法，無超調(diào)，具備自整定 (AT)功能 。 (3)適當放寬比例度，一般放大 20%左右，然后把積分時間慢慢減小，找到系統(tǒng) 處于振蕩與不振蕩的臨界過程或微震蕩的過程為止。 24 圖 4:1 衰減曲線 按表 經(jīng)驗公式算出控制器參數(shù)后，按照先比例、后積分、最后微分的程序，依次將控制器參數(shù)放好。 (4) 如果系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，只要加大主、副控制器的任一參數(shù)，就可消除，如 ―共 振 ‖劇烈，可先轉(zhuǎn)入手動，待穩(wěn)定后，再在比生產(chǎn) ―共振 ‖時略大的控制器參數(shù)下重新投運和整定，直到達 到滿意時為止。而副變量的設(shè)立主要是為了提高主變量的控制質(zhì)量，對副變量本身沒有很高的要求，允許它在一定的范圍內(nèi)變化。在非正常情況下，該系統(tǒng)構(gòu)成的是燃料氣壓力控制系統(tǒng)，當閥門開度增大時，燃料氣壓力升高，則 K01 為正，同理可得，燃料壓力控制器也為反作用控制器 。同理可知空氣流量控制器也為反作用控制器。如果在這種情況下它的輸出為低信號，則應選低選器。然而副環(huán)是一個隨動系統(tǒng)，它的給定值跟 19 隨主控制器的愉出的變化而變化，為了能快速跟蹤，副控制器不帶積分，因為積分會使跟蹤變的緩慢。 (4)對于比較重要的，控制精度要求比較高，希望動態(tài)偏差較小、控制對象的時間滯后比較大的參數(shù)，應當采用比例一 積分一微分控制器 【 14】 。當燃料壓力正常時， P3C 下限接點是斷開的，電磁閥是失電低選器 LS 輸出直通控制閥，此時系統(tǒng)的工作情況和以上防止脫火的工作情況相同。窄比例 )。為此用反映負荷變化的蒸汽壓力作為前饋信號， K 為靜態(tài)前饋放大系 15 數(shù)。因此，對不同的燃料，過?？諝饬慷加幸粋€最優(yōu)值，即所謂最經(jīng)濟燃燒，如圖 所示。另外，鍋爐負荷不同時，兩者的最優(yōu)比也應有所不同。這一過 程保證在增加燃料量前。通過上述分析，得到了燃燒 過程的基本控制控制方案如下 圖 燃燒過程的基本控制方案 10 圖 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方框圖 為了使鍋爐能夠充分且完全的燃燒 :在蒸汽量要求增加時，應先加