【正文】 在 ，溫度即為 104℃，此時的除氧效果最佳，因此，穩(wěn)定除氧器的壓力，其重要性是不言而喻的。引起水位變化的主要擾動是蒸汽流量的變化和給水量的變化。圖中 H1(t)直線下降，因為給水量小于蒸發(fā)量，使鍋爐中的蓄水量不斷減少，故水位不斷下降。但是由于汽水混合物中氣泡體積增大，因此也出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，水位開始上升，然后下降，如圖 （ b）所示。圖中曲線 1 是鍋爐采用沸騰式省煤器情 況下的水位特性，曲線 2 是鍋爐采用非沸騰式省煤器情況下的水 24 位特性。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統(tǒng)可自動降低變頻器的運行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿足要求，則變頻器自動切換至前一臺水泵進行變頻運行，依次類推。調節(jié)器應采用比例積分調節(jié)規(guī)律，因單純比例調節(jié)規(guī)律易從產生水位余差。當蒸汽量變化時，就有一個使給水量與蒸汽量同方向變化的信號，可以減小或抵消由于虛假水位現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的誤動作，使調節(jié)閥一開始就向正確的方向移動。 、 圖 雙沖量給水控制系統(tǒng)原理圖 圖 雙沖量給水調節(jié)系統(tǒng)方框圖 三沖量給水自動調節(jié)系統(tǒng) 雙沖量控制系統(tǒng)有兩個缺點： (1)調節(jié)閥的工作特性不一定完全是線性，這樣要做到靜態(tài)補償就比較困難； (2)對于給水系統(tǒng)的擾動不能直接補償。 280mm 時，發(fā)出汽包水位 MFT信號。如給水流量減少，調節(jié)立即根據給水流量減少的信號，開大給水閥門，使給水量保持不變。關于蒸汽流量分流系數(shù) aD 的選擇問題：蒸汽流量信號不在控制系統(tǒng)閉合回路之內，因此它的大小不影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。理論上講，由于主調節(jié)器是 PI*調節(jié)器，所以汽包水位 H 可實現(xiàn)無差調節(jié)。 幾種控制系統(tǒng)的比較幾種控制系統(tǒng)的比較系統(tǒng) 單沖量液位控制是汽包液位自動控制中最簡單﹑最基本的一種形式，是典型的單回路定值控制系統(tǒng)，但它不能克服“虛假液位”的影響，而且沒有給水流量信號的反饋，所以液位波動較大。三沖量液位控制系統(tǒng)抗干擾能力強，適用于大﹑中型中壓鍋爐。 鍋爐生產的測量 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即可。對鍋爐給水溫度（省煤器出口溫度）進行檢測指示，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，目的是根據排煙溫度的高低，合理地布置和裝設省煤器及空氣預熱器的設備，調節(jié)送風和引風之間的關系，使排煙溫度達到規(guī)定要求。所以，必須對鍋爐汽包壓力進行檢測和指示，并且要安裝上、下限報警裝置。一次風壓（鼓風壓力）是反映送風量大小與是否穩(wěn)定的重要依據，也是判斷鼓風效果和空氣預熱器是否正常工作的重要參數(shù)，所以對鼓風壓力要進行檢測指示。如果給水量發(fā)生較大波動，就有可能給汽包造成滿水或燒干事故。 燃料量的測量燃料量對燃煤鍋爐來講，就是煤耗量。 、 煙氣成分的 煙氣成分的測量 鍋爐生產過程中，為了進行熱平衡測試，達到經濟燃燒控制，常需對煙氣成分進行測量分析，確定排煙處的過?？諝庀禂?shù)和氣體不完全燃燒的熱損失。 硬件部分 控制器 UMC800 是 Honeywell 繼 S9000、 R150/160 推出之后的又一力作，它將回路與邏輯控制組合在一起，可滿足小型設備低投入，高效益的控制要求，實現(xiàn)了當今回 41 路控制器的最新發(fā)展方向。模塊化控制設計可在 8 種模塊類型中任選 16 個 I/O 模塊，提高了輸入 /輸出的可擴展性，而組態(tài)軟件使用圖形對象代表功能塊，大大簡化了控制方案的實施，并利于組態(tài)的保存。 Logic/FastLogic 包含開關量輸入（ DiscreteInput）模塊、開關量輸出（ DiscreteOutput）模塊以及與（ AND）、或（ OR）、非（ NOT）模塊等。（ 4） iFix 具備高效的實時數(shù)據采集效率，是專門設計用于生產過程的實時數(shù)據采集的數(shù)據庫，并且其采集效率并不會因為點數(shù)的增加而下降。 人機監(jiān)控畫面 、圖 鍋爐主畫面監(jiān)控圖 圖 汽水系統(tǒng) 圖 報警系統(tǒng) 、 圖 趨勢曲線 第 7 章 DCS 集散控制系統(tǒng) 、 、 、概述 集散控制系統(tǒng)（ DistributedControlSystem），簡稱 DCS 系統(tǒng)。優(yōu)化服務器可通過局域控制網對生產過程提供最佳的控制方 案，實現(xiàn)先進及優(yōu)化控制。而且還可以對機電設備進行各種控制，從而實現(xiàn)了真正的集中操作和監(jiān)控管理。 具有良好的性能價格比、在性能上，集散控制系統(tǒng)技術成熟、先進，控制精度高，功能齊全，安全可靠性高，適用于多級遞階管理。 、 圖 集散。 安裝調試簡單、集散控制系統(tǒng)的各種模件都安裝在標準的機柜內，模件之間采用多芯通訊電纜、標準化接插件相連，與過程的連接采用規(guī)格化端子板，到中控室操作站只需敷設同軸電纜進行數(shù)據傳遞，所以布線量大大減少，安裝工作量僅為常規(guī)儀表的 1/2～ 1/3。 人 /機聯(lián)系好，實現(xiàn)了集中監(jiān)控和管理、機聯(lián)系好機聯(lián)系好，操作人員通過操作站，可以監(jiān)視全部生產裝置的生產情況，按預定的控制策略可組成各種不同的控制回路。數(shù)據又通過局域控制網傳遞到過程控制器進行運算，通過過程控制網送到 I/O 進行信號的數(shù)字 /模擬轉換，最終送到被執(zhí)行的設備上，完成控制任務。（ 6） iFix 具有開放的體系結構， 利用 iFix 提供的EDA(EasyDataAccess)接口函數(shù)讀寫實時數(shù)據和 HDA(HistoricalDataAccess)接口函數(shù)訪問歷史數(shù)據，用戶完全可以使用 VisualC++， VisualBasic， Delphi 等高級編程語言自己編寫程序來讀寫 iFix 的實時數(shù)據庫和訪問歷史數(shù)據庫，調用的方法很方便，所有這些都是建立在 iFix 提供的開放編程接口上實現(xiàn)的。在此基礎上，我們可以批量增加、刪除數(shù)據點。左窗口內列出功能塊，供組態(tài)時調用；右窗口為組態(tài)工作區(qū)。 控制器的規(guī)模為： UMC800 控制器的規(guī)模為： ●最多 64 個 AI/16 個 AO、 96 個 DI/DO●最多 16 個 PID 回路 /4 個設定值處方●可存儲 70 個程序 /最 多 50 個設定值處方●最多 250 個功能塊 、 圖 外觀圖 控制器特點：控制器特點： 模塊化設計多回路 PID 控制設定點程序，時間表過程邏輯，計時器過程運算，計算通用模擬輸入存儲設定點簡檔，處方 通訊 對監(jiān)控 HMI 軟件包，控制器是 ModbusRTU 從控制器對 Honeywell 的記錄儀 /控制器，執(zhí)行器，火焰安全保護和第三方 I/O，控制器是 Modbus 主控制器以太網橋提供與廠域系統(tǒng)的聯(lián)結 UMC800 控制器技術指標 、 42 模擬輸入精度模擬輸出 PID 或開關控制回路控制輸出類型設定點程序設定點時間表數(shù)字輸入 /輸出處方電源操作溫度通訊尺寸（高寬厚） 4－ 64 通用模擬輸入 %量程最多 16；用戶指定范圍 4－ 20mA 最多 16；串聯(lián)，比例，％ C， RH，露點電流，時間比例，三點步驟最多 4，每個程序含 50 個程序段， 70 個子集內存中有時間表 1， 10，同一時間 8ramp/soak 輸出最多 96 最多50100/240VAC， 10/24VDAC/DC0－ 55 攝氏度 RS485 串行通訊 厘米 UMC800 控制器由三大核心部分組成：帶模塊式 I/O 的功能強大的控制器，帶彩頭及可選軟驅的現(xiàn)場操 作器，和直觀化的 PC 組態(tài)軟件。微機對整個鍋爐的運行進行監(jiān)測、報警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運行，除此以外為保證鍋爐運行的安全，在進行微機系統(tǒng)設計時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應設置常規(guī)儀表及報警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事 故。無論滿水或缺水都會造成事故。另外，蒸汽流量是鍋爐輸出經濟核算和計量的主要內容。 給水流量的檢測指示、記錄和積算給水流量是鍋爐正常生產運行的極其重要的參數(shù)。為了使鍋爐生產 運行在最佳工況，要對爐膛負壓進行檢測指示。汽包壓力降低，說明負荷蒸汽的消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量，標志著燃料量供給不足；汽包壓力升高，說明鍋爐的蒸發(fā)量大于負荷設備的蒸汽消耗量，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。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。 、 33 工業(yè)鍋爐生產過程熱工檢測的主要內容為對溫度、壓力、流量、液位等熱工參數(shù)的測量。當給水壓力經常有波動，給水調節(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，汽包的相對容水量就越小，允許波動的儲水量就更少。故主調節(jié)器應選用“反作用”方式。但是，系統(tǒng)的靜態(tài)特性主要決定于主調節(jié)器，就不一定要求aD 和 aw 非相等不可， aD 可以根據“虛假水位”的具體情況來選定。三沖量給水單級控制系統(tǒng)的特點是：控制系統(tǒng)所用的設備少，結構簡單，給水流量調節(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控制的要求。 圖 三沖量水位單回路控制系統(tǒng)原理圖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行前饋控 制，當蒸汽 、 負荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號使給水調節(jié)閥一開始就向正確方向移動，即蒸汽流量增加，給水調節(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)的被調量，當水位測量信號平均值超 、 過177。當給水量擾動時，調節(jié)系統(tǒng)等于單沖量調節(jié)。所謂前饋調節(jié)就是按擾動變化的大小調節(jié)的系統(tǒng)，調節(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量發(fā)生變化后才 產生，這就是前饋調節(jié)的主要特點。它是連續(xù)給水自動調節(jié)中最簡單的一種型式。但在蒸汽流量未達到滿負荷時，對給水流量的要求也不高。有些鍋爐當給水量增加時，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： 式中τ —— 給水流量擾動下的純滯后時間，它的數(shù)值對于不同結構的鍋爐都有差別。 二、爐膛負荷 擾動（燃料量 M 擾動）時水位對象的動態(tài)特性 當燃料量增加△ M 時，鍋爐將吸收更多的燃量，蒸汽量增加，如果主汽閥門開度不變，鍋爐出口汽壓將提高，蒸汽輸出量也將增加。 對汽包水位調節(jié)系統(tǒng)產生擾動的因素有蒸發(fā)量 D、爐膛熱負荷（燃料量 M），給水量（ W）。（如圖 ） 鍋爐給水控制 工業(yè)鍋爐汽水系統(tǒng)結構如圖 所示。 PID 調節(jié)器應選用“反作用”方式。 鍋爐用水的除氧是工藝指標的重要環(huán)節(jié)之一。天然水中常含有大量溶解的氧氣可達 10 毫克 /升。水中溶解了氧氣 ，就會使與水接觸的金屬腐蝕 。 水處理分為鍋外水處 理：沉淀軟化（石灰沉淀軟化、石灰 純堿軟化）、離子交換軟化（ Na+、 H+）和鍋內水處理：加藥（ NaCO NaOH、 Na3PO栲膠）、排污控制兩項。大型鍋爐的給水除氧，大都以熱力除氧為主。 由于汽溫的變化是由蒸汽側和煙氣側兩方面共同影響的，因此對過熱蒸汽汽 14 溫的調節(jié)也可以從這兩方面來進行。嚴重時還會發(fā)生水沖擊。 隨著蒸汽參數(shù)的提高，過熱蒸汽和再熱蒸汽的吸熱量份額增加，在現(xiàn)代高參數(shù)大容量鍋爐中，過熱 器和再熱器的吸熱量占工質總吸熱量的 50%以上，因此，過熱器和再熱氣受熱面在鍋爐總受熱面中占有很大比例。當燃燒加強時，爐內放熱量增加，受熱面吸熱量也增加，爐水汽水加強，爐水中產生的蒸汽汽泡數(shù)量增多，體積膨脹，水位暫時提高，由于產生的蒸汽量不斷增多，汽壓上升，相應提高了飽和溫度，使爐水中的蒸汽汽泡數(shù)量有所減少，水位又會下降。同時，鹽垢 增加，傳熱熱阻也增大，將引起傳熱惡化，過熱汽溫下降使經濟性下降。 負荷變化是鍋爐運行中經常碰到的，此時必須及時調整送入爐膛的燃媒量和空氣量，相應的改變燃燒工況。內部因素主要是指爐內燃燒工況的變動和鍋爐內工作情況的 異常。汽壓變化對汽溫的影響，一般是汽壓升高時，過熱蒸汽的溫度也升高，這是因為，當氣壓升高時對應的飽和溫度的焓值增大，在燃料消耗量未改變時，鍋爐的蒸發(fā)量要瞬間減小，在傳熱系數(shù)傳熱面積和傳熱溫壓基本不變的情況下 ，平均每公斤蒸汽的吸熱量必然增大，導致過熱蒸汽溫度升高。煤經鏈條爐排，進而入爐膛，在爐膛燃 7 燒放出大量的熱量。拉稀的作用是防止結渣，同時對其后方的過熱器也起了保護的作用。一臺大容量鍋爐從設計、制造、安裝到投入運行，目前一般需時二到三年，今后即使采用設計新技術及制造安裝新工藝，提高自動化 水平，要想把上述全過程在更短時間內完成，還是比較困難的。 可靠性要求高。基于 FIX 與 HoneywellUMC800 控制器對 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的 DCS 控制系統(tǒng)的配置。例如當鍋爐的負荷變化時，所有的被調量都會發(fā)生變化。 1 工業(yè)燃煤鍋爐 DCS 控制系統(tǒng)設計 （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計，利用了 ControlBuilder 軟件、 UMC800 控制器和 FIX 軟件進行 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的自動檢測與控