【正文】 沖量液位控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，適用于大﹑中型中壓鍋爐。 鍋爐生產(chǎn)的測量 溫度的測量 溫度是表示物體冷熱程度的參數(shù)。小型鍋爐，由于對爐膛溫度檢測要求不高，所以，選一兩個溫度檢測點(diǎn)即可。對鍋爐給水溫度（省煤器出口溫度）進(jìn)行檢測指示，是為了更好的了解省煤器的工作情況，防止省煤器管道結(jié)垢，發(fā)生堵塞現(xiàn)象和其他事故。檢測排煙溫度，目的是根據(jù)排煙溫度的高低，合理地布置和裝設(shè)省煤器及空氣預(yù)熱器的設(shè)備，調(diào)節(jié)送風(fēng)和引風(fēng)之間的關(guān)系，使排煙溫 設(shè)計（論文）專用紙 度達(dá)到規(guī)定要求。汽包壓力降低，說明負(fù)荷蒸汽的消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量，標(biāo)志著燃料量供給不足；汽包壓力升高，說明鍋爐的蒸發(fā)量大于負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量，這要影響鍋爐和蒸汽管道的安全，必須減少燃料量和采取降壓措施。 鍋爐排煙溫度的檢測指示 鍋爐排煙溫度的高低衡量一臺鍋爐熱效率的一項主要指標(biāo)。省煤器的作用使利用鍋爐尾部的低溫 煙氣熱量加熱鍋爐給水。由于爐膛中的燃燒分布情況是不均勻的，所以爐膛中各處的溫度高低也有差別，一般情況，爐膛前部溫度最高，其他位置都要低一點(diǎn)。 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)過程熱工檢測的主要內(nèi)容為對溫度、壓力、流量、液位等熱工參數(shù)的測量。 當(dāng)給水壓力經(jīng)常有波動，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時，不宜采用雙沖量控制；另外在大型鍋爐的控制中，鍋爐容量越大，壓力越來越高，汽 包的相對容 設(shè)計（論文）專用紙 水量就越小，允許波動的儲水量就更少。故主調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。但是，系統(tǒng)的靜態(tài)特性主要決定于主調(diào)節(jié)器，就不一定要求 aD和 aw非相等不可， aD可以根據(jù)“虛假水位”的具體情況來選定。 三沖量給水單級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：控制系統(tǒng)所用的設(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡單，給水流 設(shè)計（論文）專用紙 量調(diào)節(jié)動作平穩(wěn)，整定方法易于掌握，一般情況下能滿足鍋爐生產(chǎn)控制的要求。 圖 三沖量水位單回路控制系統(tǒng)原理圖 設(shè)計（論文）專用紙 三沖量汽包給水控制系統(tǒng)，采用蒸汽流量信號對給水流量進(jìn)行前饋控制，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向移動，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動作，因而減小了水位和給水流量的波動幅度。三個經(jīng)壓力校正后的汽包水位信號取中間值，作為控制系統(tǒng)的被調(diào)量，當(dāng)水位測量信號平均值超過177。當(dāng)給水量擾動時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)等于單沖量調(diào)節(jié)。所謂前饋調(diào)節(jié)就是按擾動變化的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)作用在擾動發(fā)生的同時就發(fā)生，而不是等到擾動引起被調(diào)量發(fā)生變化后才產(chǎn)生，這就是前饋調(diào)節(jié)的主要特點(diǎn)。它是連續(xù)給水自動調(diào)節(jié)中最簡單的一種型式。但在蒸汽流量未達(dá)到滿負(fù)荷時，對給水流量的要求也不高。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時，在較長一段時間里，汽包水位并不增加，有一較長的起始慣性段，對于這種鍋爐用式（ 3－ 9）描寫它的動態(tài)特性，誤差較大，這時可選用下面近似計算公式： （ 3－ 10） 式中 τ —— 給水流量擾動下的純滯后時間，它的數(shù)值對于不同結(jié)構(gòu)的鍋爐都有 差別。圖中的 τ D是由 “虛假水位”所造成的遲延，其大小決定于鍋爐的特性。在控制回路中被調(diào)參數(shù)是汽包水位（ H），調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是給水調(diào) 節(jié) 閥，調(diào)節(jié)量是給水流量（ W）。 PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。控制原理為：根據(jù)工藝指標(biāo)，給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測量的 設(shè)計（論文）專用紙 水位高于設(shè)定值時， 將偏差信號送入調(diào)節(jié)器進(jìn)行 PID 參數(shù) 進(jìn)行運(yùn)算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此，進(jìn)水流量減小，水位降低，接近設(shè)定值 ， 反之亦然 。 這時除氧器的空間充滿著水蒸汽 ,而氧氣的分壓力逐漸降低為零 ,溶解于水 設(shè)計（論文）專用紙 的氧氣將全部逸出 ,以保證給水含氧量合格。 氣體的溶解度就是表示氣體溶解于水中的數(shù)量 ,以毫克 /升計值 ,它和氣體的種類以及它在水面的分壓力、和水的溫度有關(guān)。對于煙廠的節(jié)能與設(shè)備管理達(dá)標(biāo)與否，也產(chǎn)生很大的影響。但僅僅是鍋外水處理還不夠，在鍋外水處理的同時還需進(jìn)行鍋內(nèi)水的處理。 上面我們對鍋爐的三大任務(wù)進(jìn)行了簡單的介紹和認(rèn)識，現(xiàn)在來具體談?wù)勫仩t的汽水控制系統(tǒng)。 蒸汽側(cè)的主要影響有：鍋爐負(fù)荷的變化，實(shí)際鍋爐中，聯(lián)合過熱器的負(fù)荷特性通常是呈對流式的，即過熱器出口汽溫隨鍋爐負(fù)荷增加而升高； 但是 ，當(dāng)負(fù)荷突然增加燃燒工況來不及改變，在汽壓未恢復(fù)前，由于過熱器的加熱條件沒有改變而流經(jīng)過 熱器的蒸汽流量變大了，因此這時的汽溫降低。 汽－氣熱交換器；蒸汽旁通法；煙氣再循環(huán)；分隔煙道擋板調(diào)溫法，當(dāng)再熱器布 置在鍋爐尾部煙道內(nèi)時，為了調(diào)節(jié)再熱氣溫，有時把尾部煙道用隔墻分開，分別將再熱器和低溫過熱器布置在兩個并聯(lián)的煙道中，在它們后面布置省煤器，在出口處設(shè)有可調(diào)煙氣擋板，調(diào)節(jié)煙氣擋板，可以改變流經(jīng)兩個煙道的煙氣流量，從而調(diào)節(jié)再熱汽溫 。汽輪機(jī)高壓缸的排汽先送到鍋爐的再熱器中，經(jīng)過再一次加熱升溫到一定的溫度后，返回到汽輪機(jī)的中低壓缸和低壓缸中繼續(xù)膨脹 做 功。汽壓下降的結(jié)果，一方面造成汽水混合物比容增大，水位上升；另一方面使飽和溫度降低，造成金屬和爐水放出部分熱量用來蒸發(fā)爐水，因此爐水內(nèi)的蒸汽數(shù)量大大增加，汽水混合物體積膨脹，促使水位很快上升，形成虛假水位。鍋爐負(fù)荷發(fā)生改變而需要調(diào)節(jié)進(jìn)入爐內(nèi)的 燃料 量時，通過增加或者 減少 送煤量的多少來 實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計（論文）專用紙 （ 2） 著火 穩(wěn)定，燃燒中心適當(dāng)，火焰 分布 均勻，不燒毀噴燃器過熱器等設(shè)備，避免結(jié)渣 。 汽壓變化反應(yīng)了鍋爐蒸發(fā)量與外界負(fù)荷之間的平衡，由于外界負(fù)荷、爐內(nèi)燃燒工況、換熱情況以及鍋爐內(nèi)工作情況經(jīng)常變化，引起鍋爐蒸發(fā) 量的不斷變化，所以汽壓的變化與波動是必然的，汽壓穩(wěn)定只是相對的 。如果蒸汽壓力降低過多會使汽 輪機(jī)被迫不能保持額定負(fù)荷。 鍋爐的工作情況如下： 給水在除氧器被高溫蒸汽除氧并加熱，由給水管道將水送至省煤器，在其中被加熱到某一溫度后，進(jìn)入鍋筒，然后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。 鍋爐 通過燃煤燃燒釋放熱量，使水變成蒸汽，以供生產(chǎn)需要。 金屬耗量和體積大。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤； 2．可以按需要隨時打印或定時打印，能對運(yùn)行狀況 進(jìn)行準(zhǔn)確地記錄，便于事故追查和 分析 ，防止事故的瞞報漏報現(xiàn)象； 3．在運(yùn)行中可以隨時方便的修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)； 4．減少了顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報警器等），從而減少了投資也減少了故障率； 5．提高鍋爐的熱效率。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。工業(yè)燃煤鍋爐 DCS 控制系統(tǒng)設(shè)計 （子課題：控制方案的組態(tài)及監(jiān)控畫面的制作） 摘要： 本文敘述了工業(yè)燃煤鍋爐的工作原理，具體闡述了鍋爐控制中對汽水控制系統(tǒng)方案和自動檢測的設(shè)計，利用了 Control Builder 軟件、 UMC800控制器和 FIX 軟件進(jìn)行 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的自動檢測與控制回路的組態(tài)， 并設(shè)計了友好的監(jiān)控畫面。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。能快速計算出機(jī)組在正常運(yùn)行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時顯示鍋爐運(yùn)行的水位、壓力、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、測點(diǎn)溫度、燃煤量等數(shù)十個運(yùn)行參量的瞬時值、累計值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫面的相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。在采用計算機(jī) 控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光報警，和自動連鎖停爐。它通過煤、油或天然 氣等燃料的燃燒釋放出化學(xué)能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，使水 轉(zhuǎn)變成蒸汽，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動力機(jī)械轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。此外，鍋爐還和其他工業(yè)部門的發(fā)展有著十分密切的關(guān)系，如石油化工企業(yè)中的廢熱鍋爐，蒸汽燃?xì)饴?lián)合動力裝置中的壓力燃燒鍋爐及核反應(yīng)堆工程中的蒸汽發(fā)生器等等。如圖 所示。另一尾部受熱面，即空氣預(yù)熱器，它的作用是使空氣在進(jìn)入爐膛以前 被加熱到一定溫度，以改善爐內(nèi)燃燒過程、降低排煙溫度、提高鍋爐效率。 鍋爐在運(yùn)行時，汽壓總是被作為被監(jiān)視和控制的主要參數(shù)之一，汽壓降低會減少蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功的焓降，使蒸汽作功能力降低，在外界負(fù)荷不變情況下，汽耗量也隨之增大，從而降低發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性；同時汽輪機(jī)的軸向推力增加容易發(fā)生推力軸瓦燒壞等事故。燃燒設(shè)備的慣性是指從燃料量開始變化到爐內(nèi)建立新的熱負(fù)荷所需要 的時間，在鍋爐運(yùn)行時，燃燒設(shè)備慣性越大，負(fù)荷變化時，汽壓變化的速度就越慢。 鍋爐 燃燒的調(diào)整 爐內(nèi)燃燒調(diào)節(jié)的具體任務(wù)歸納為 四 點(diǎn)： （ 1） 保證產(chǎn)汽量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要，汽壓汽溫和汽包水位穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。 燃料 量的調(diào)節(jié)和燃燒調(diào)節(jié)等。鍋爐負(fù)荷突然增加時，在給水量和燃燒未 做 相應(yīng)的調(diào)整之前，汽包水位先升高，而后再逐漸降低；而汽壓則很快下降。 2． 3 汽溫 控制 過熱器和再熱器 蒸汽過熱器 是 鍋爐的重要組成部分，它的作用是把從汽包出來的飽和蒸汽加熱到具有一定過熱度的合格蒸汽，并要求在鍋爐變工況運(yùn)行時，保證過熱蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)。 通常采用的汽溫調(diào)節(jié)方法有：使用噴水減溫器，噴水減溫是將水直接噴入過熱蒸汽中，水被加熱、汽化和過熱，吸收蒸汽中的熱量，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的 。 風(fēng)量及其分配的變化，由于送風(fēng)量或者漏風(fēng)量增加而使?fàn)t內(nèi)過量空氣系數(shù)增加時，燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速提高，導(dǎo)致對流過熱器汽溫升高，但是， 如果風(fēng)量不足，燃燒不好而在煙道再燃燒時，會使煙氣對流過熱器的升高，而且可能造成過熱器超溫?fù)p壞。由于一般聯(lián)合過熱器的運(yùn)行特性都偏向于對流特性， 所以當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時，汽溫也將下降，這時減溫水就應(yīng)關(guān)小，直至減溫器解列為止，如果此后負(fù)荷再降低，由于過熱蒸汽失去汽溫調(diào)節(jié)手段，主汽溫度就不能保持額定值，故鍋爐一般不宜在這樣低的負(fù)荷下運(yùn)行。 通過對原水進(jìn)行過濾、離子交換、除氧就可以得到符合水質(zhì)指標(biāo)的給水。 設(shè)計（論文）專用紙 除氧控制 鍋爐是企業(yè)的主要動力設(shè)備，鍋爐設(shè)備運(yùn)行狀況的好壞直接影響到全廠的產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。 當(dāng)水和某種氣體混合物接觸時 ,就會有一部分氣體融解到水中去。 除氧器的工作原理即利用蒸汽對水進(jìn)行加熱 ,使水達(dá)到一定壓力下的飽和溫度 ,即沸點(diǎn)。（見圖 所示 ） 圖 除氧器液位控制圖 除氧器水位由差壓變送器進(jìn)行測量，輸出標(biāo)準(zhǔn) 4— 20 mADC 信號至 調(diào)節(jié)器， PID調(diào)節(jié)器 輸出控制調(diào)節(jié)閥。當(dāng)給水流量增加，除氧箱內(nèi)吸熱加強(qiáng)，此時要增大進(jìn)汽量，否則壓力會拉跨，特別在鍋爐給水負(fù)荷變動大時。在整個控制回路中要全面考慮這兩方面的任務(wù)。當(dāng)汽水混合物中氣泡容積已與負(fù)荷相適應(yīng)時達(dá)到穩(wěn)定，水位就主要決定于物質(zhì)平衡，因給水量小于蒸發(fā)量，此時水位開始下降。 Vw —— 蒸發(fā)面以下的水容積 （ m3） ； WWW vKdtdvTwdtdhTdt hd ??? 12221 TT)1()( )()( 2110 ???? STST KSTSV SHSW WWW201 )1()()()( TSSSV SHSWW ???? 設(shè)計（論文）專用紙 從式（ 3－ 9）可知，汽包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性由一個積分環(huán)節(jié)和一個一階慣性環(huán)節(jié)所組成， ∑ 、 T2的數(shù)值可通過實(shí)驗測試求得，數(shù)值的大小同鍋爐的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 給水壓力控制 鍋爐給水系統(tǒng)中還有一個比較重要的控制回路是給水壓力回路，因為汽包內(nèi)壓力較高，要給鍋爐補(bǔ)水必須提供更高的壓力，給水壓力回路的作用是提高水壓，