【正文】 在 ，溫度即為 104℃，此時(shí)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(dòng)是蒸汽流量的變化和給水量的變化。圖中 H1(t)直線(xiàn)下降，因?yàn)榻o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(kāi)始上升，然后下降，如圖 （ b）所示。圖中曲線(xiàn) 1 是鍋爐采用沸騰式省煤器情 況下的水位特性，曲線(xiàn) 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(dòng)降低變頻器的運(yùn)行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿(mǎn)足要求，則變頻器自動(dòng)切換至前一臺(tái)水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行，依次類(lèi)推。調(diào)節(jié)器應(yīng)采用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，因單純比例調(diào)節(jié)規(guī)律易從產(chǎn)生水位余差。當(dāng)蒸汽量變化時(shí)，就有一個(gè)使給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，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(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開(kāi)始就向正確的方向移動(dòng)。 、 圖 雙沖量給水控制系統(tǒng)原理圖 圖 雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 雙沖量控制系統(tǒng)有兩個(gè)缺點(diǎn)： (1)調(diào)節(jié)閥的工作特性不一定完全是線(xiàn)性，這樣要做到靜態(tài)補(bǔ)償就比較困難； (2)對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)不能直接補(bǔ)償。 280mm 時(shí)，發(fā)出汽包水位 MFT信號(hào)。如給水流量減少，調(diào)節(jié)立即根據(jù)給水流量減少的信號(hào)，開(kāi)大給水閥門(mén)，使給水量保持不變。關(guān)于蒸汽流量分流系數(shù) aD 的選擇問(wèn)題：蒸汽流量信號(hào)不在控制系統(tǒng)閉合回路之內(nèi)，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(diào)節(jié)器是 PI*調(diào)節(jié)器，所以汽包水位 H 可實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)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(dòng)控制中最簡(jiǎn)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(méi)有給水流量信號(hào)的反饋，所以液位波動(dòng)較大。三沖量液位控制系統(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(cè)量 溫度的測(cè)量 溫度是表示物體冷熱程度的參數(shù)。小型鍋爐，由于對(duì)爐膛溫度檢測(cè)要求不高，所以，選一兩個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)即可。對(duì)鍋爐給水溫度（省煤器出口溫度）進(jìn)行檢測(cè)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(cè)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，使排煙溫度達(dá)到規(guī)定要求。所以，必須對(duì)鍋爐汽包壓力進(jìn)行檢測(cè)和指示，并且要安裝上、下限報(bào)警裝置。一次風(fēng)壓（鼓風(fēng)壓力）是反映送風(fēng)量大小與是否穩(wěn)定的重要依據(jù)，也是判斷鼓風(fēng)效果和空氣預(yù)熱器是否正常工作的重要參數(shù)，所以對(duì)鼓風(fēng)壓力要進(jìn)行檢測(cè)指示。如果給水量發(fā)生較大波動(dòng)，就有可能給汽包造成滿(mǎn)水或燒干事故。 燃料量的測(cè)量燃料量對(duì)燃煤鍋爐來(lái)講，就是煤耗量。 、 煙氣成分的 煙氣成分的測(cè)量 鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中，為了進(jìn)行熱平衡測(cè)試，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒控制，常需對(duì)煙氣成分進(jìn)行測(cè)量分析，確定排煙處的過(guò)?？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(mǎn)足小型設(shè)備低投入，高效益的控制要求，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)今回 41 路控制器的最新發(fā)展方向。模塊化控制設(shè)計(jì)可在 8 種模塊類(lèi)型中任選 16 個(gè) I/O 模塊，提高了輸入 /輸出的可擴(kuò)展性，而組態(tài)軟件使用圖形對(duì)象代表功能塊，大大簡(jiǎn)化了控制方案的實(shí)施，并利于組態(tài)的保存。 Logic/FastLogic 包含開(kāi)關(guān)量輸入（ DiscreteInput）模塊、開(kāi)關(guān)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集效率，是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且其采集效率并不會(huì)因?yàn)辄c(diǎn)數(shù)的增加而下降。 人機(jī)監(jiān)控畫(huà)面 、圖 鍋爐主畫(huà)面監(jiān)控圖 圖 汽水系統(tǒng) 圖 報(bào)警系統(tǒng) 、 圖 趨勢(shì)曲線(xiàn) 第 7 章 DCS 集散控制系統(tǒng) 、 、 、概述 集散控制系統(tǒng)（ DistributedControlSystem），簡(jiǎn)稱(chēng) DCS 系統(tǒng)。優(yōu)化服務(wù)器可通過(guò)局域控制網(wǎng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程提供最佳的控制方 案，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)及優(yōu)化控制。而且還可以對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行各種控制，從而實(shí)現(xiàn)了真正的集中操作和監(jiān)控管理。 具有良好的性能價(jià)格比、在性能上，集散控制系統(tǒng)技術(shù)成熟、先進(jìn)，控制精度高，功能齊全，安全可靠性高，適用于多級(jí)遞階管理。 、 圖 集散。 安裝調(diào)試簡(jiǎn)單、集散控制系統(tǒng)的各種模件都安裝在標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜內(nèi)，模件之間采用多芯通訊電纜、標(biāo)準(zhǔn)化接插件相連，與過(guò)程的連接采用規(guī)格化端子板，到中控室操作站只需敷設(shè)同軸電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，所以布線(xiàn)量大大減少，安裝工作量?jī)H為常規(guī)儀表的 1/2～ 1/3。 人 /機(jī)聯(lián)系好，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控和管理、機(jī)聯(lián)系好機(jī)聯(lián)系好，操作人員通過(guò)操作站，可以監(jiān)視全部生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)情況，按預(yù)定的控制策略可組成各種不同的控制回路。數(shù)據(jù)又通過(guò)局域控制網(wǎng)傳遞到過(guò)程控制器進(jìn)行運(yùn)算，通過(guò)過(guò)程控制網(wǎng)送到 I/O 進(jìn)行信號(hào)的數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換，最終送到被執(zhí)行的設(shè)備上，完成控制任務(wù)。（ 6） iFix 具有開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)， 利用 iFix 提供的EDA(EasyDataAccess)接口函數(shù)讀寫(xiě)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和 HDA(HistoricalDataAccess)接口函數(shù)訪(fǎng)問(wèn)歷史數(shù)據(jù)，用戶(hù)完全可以使用 VisualC++， VisualBasic， Delphi 等高級(jí)編程語(yǔ)言自己編寫(xiě)程序來(lái)讀寫(xiě) iFix 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和訪(fǎng)問(wèn)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)用的方法很方便，所有這些都是建立在 iFix 提供的開(kāi)放編程接口上實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，我們可以批量增加、刪除數(shù)據(jù)點(diǎn)。左窗口內(nèi)列出功能塊，供組態(tài)時(shí)調(diào)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(gè) AI/16 個(gè) AO、 96 個(gè) DI/DO●最多 16 個(gè) PID 回路 /4 個(gè)設(shè)定值處方●可存儲(chǔ) 70 個(gè)程序 /最 多 50 個(gè)設(shè)定值處方●最多 250 個(gè)功能塊 、 圖 外觀圖 控制器特點(diǎn)：控制器特點(diǎn)： 模塊化設(shè)計(jì)多回路 PID 控制設(shè)定點(diǎn)程序，時(shí)間表過(guò)程邏輯，計(jì)時(shí)器過(guò)程運(yùn)算，計(jì)算通用模擬輸入存儲(chǔ)設(shè)定點(diǎn)簡(jiǎn)檔，處方 通訊 對(duì)監(jiān)控 HMI 軟件包，控制器是 ModbusRTU 從控制器對(duì) Honeywell 的記錄儀 /控制器，執(zhí)行器，火焰安全保護(hù)和第三方 I/O，控制器是 Modbus 主控制器以太網(wǎng)橋提供與廠(chǎng)域系統(tǒng)的聯(lián)結(jié) UMC800 控制器技術(shù)指標(biāo) 、 42 模擬輸入精度模擬輸出 PID 或開(kāi)關(guān)控制回路控制輸出類(lèi)型設(shè)定點(diǎn)程序設(shè)定點(diǎn)時(shí)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(hù)指定范圍 4－ 20mA 最多 16；串聯(lián)，比例，％ C， RH，露點(diǎn)電流，時(shí)間比例，三點(diǎn)步驟最多 4，每個(gè)程序含 50 個(gè)程序段， 70 個(gè)子集內(nèi)存中有時(shí)間表 1， 10，同一時(shí)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(qiáng)大的控制器，帶彩頭及可選軟驅(qū)的現(xiàn)場(chǎng)操 作器，和直觀化的 PC 組態(tài)軟件。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事 故。無(wú)論滿(mǎn)水或缺水都會(huì)造成事故。另外，蒸汽流量是鍋爐輸出經(jīng)濟(jì)核算和計(jì)量的主要內(nèi)容。 給水流量的檢測(cè)指示、記錄和積算給水流量是鍋爐正常生產(chǎn)運(yùn)行的極其重要的參數(shù)。為了使鍋爐生產(chǎn) 運(yùn)行在最佳工況，要對(duì)爐膛負(fù)壓進(jìn)行檢測(cè)指示。汽包壓力降低，說(shuō)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(shuō)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(cè)指示鍋爐排煙溫度的高低衡量一臺(tái)鍋爐熱效率的一項(xiàng)主要指標(biāo)。省煤器的作用使利用鍋爐 、 尾部的低溫?zé)煔鉄崃考訜徨仩t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)。 、 33 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程熱工檢測(cè)的主要內(nèi)容為對(duì)溫度、壓力、流量、液位等熱工參數(shù)的測(cè)量。當(dāng)給水壓力經(jīng)常有波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保 持正常時(shí)，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(lái)越高，汽包的相對(duì)容水量就越小，允許波動(dòng)的儲(chǔ)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(lái)選定。三沖量給水單級(jí)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(jiǎn)單，給水流量調(diào)節(jié)動(dòng)作平穩(wěn)，整定 方法易于掌握，一般情況下能滿(mǎn)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)原理圖三沖量汽包給水控制系統(tǒng)，采用蒸汽流量信號(hào)對(duì)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(hào)使給水調(diào)節(jié)閥一開(kāi)始就向正確方向移動(dòng)，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動(dòng)作，因而減小了水位和給水流量的波動(dòng)幅度。三個(gè)經(jīng)壓力校正后的汽包水位信號(hào)取中間值，作為控制系統(tǒng)的被調(diào)量，當(dāng)水位測(cè)量信號(hào)平均值超 、 過(guò)177。當(dāng)給水量擾動(dòng)時(shí)，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(dòng)變化的大小調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)作用在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)就發(fā)生，而不是等到擾動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)中最簡(jiǎn)單的一種型式。但在蒸汽流量未達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，對(duì)給水流量的要求也不高。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時(shí)，在較長(zhǎng)一段時(shí)間里，汽包水位并不增加，有一較長(zhǎng)的起始慣性段，對(duì)于這種鍋爐用式（ 3－ 9）描寫(xiě)它的動(dòng)態(tài)特性，誤差較大，這時(shí)可選用下面近似計(jì)算公式： 式中τ —— 給水流量擾動(dòng)下的純滯后時(shí)間，它的數(shù)值對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的鍋爐都有差別。 二、爐膛負(fù)荷 擾動(dòng)（燃料量 M 擾動(dòng)）時(shí)水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)燃料量增加△ M 時(shí)，鍋爐將吸收更多的燃量，蒸汽量增加，如果主汽閥門(mén)開(kāi)度不變，鍋爐出口汽壓將提高，蒸汽輸出量也將增加。 對(duì)汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的因素有蒸發(fā)量 D、爐膛熱負(fù)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(jié)構(gòu)如圖 所示。 PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。 鍋爐用水的除氧是工藝指標(biāo)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(dá) 10 毫克 /升。水中溶解了氧氣 ，就會(huì)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(nèi)水處理：加藥（ NaCO NaOH、 Na3PO栲膠）、排污控制兩項(xiàng)。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(cè)和煙氣側(cè)兩方面共同影響的，因此對(duì)過(guò)熱蒸汽汽 14 溫的調(diào)節(jié)也可以從這兩方面來(lái)進(jìn)行。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生水沖擊。 隨著蒸汽參數(shù)的提高，過(guò)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(guò)熱 器和再熱器的吸熱量占工質(zhì)總吸熱量的 50%以上，因此，過(guò)熱器和再熱氣受熱面在鍋爐總受熱面中占有很大比例。當(dāng)燃燒加強(qiáng)時(shí)，爐內(nèi)放熱量增加，受熱面吸熱量也增加，爐水汽水加強(qiáng)，爐水中產(chǎn)生的蒸汽汽泡數(shù)量增多，體積膨脹，水位暫時(shí)提高，由于產(chǎn)生的蒸汽量不斷增多，汽壓上升，相應(yīng)提高了飽和溫度，使?fàn)t水中的蒸汽汽泡數(shù)量有所減少，水位又會(huì)下降。同時(shí)，鹽垢 增加，傳熱熱阻也增大，將引起傳熱惡化，過(guò)熱汽溫下降使經(jīng)濟(jì)性下降。 負(fù)荷變化是鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常碰到的，此時(shí)必須及時(shí)調(diào)整送入爐膛的燃媒量和空氣量，相應(yīng)的改變?nèi)紵r。內(nèi)部因素主要是指爐內(nèi)燃燒工況的變動(dòng)和鍋爐內(nèi)工作情況的 異常。汽壓變化對(duì)汽溫的影響，一般是汽壓升高時(shí)，過(guò)熱蒸汽的溫度也升高，這是因?yàn)?，?dāng)氣壓升高時(shí)對(duì)應(yīng)的飽和溫度的焓值增大，在燃料消耗量未改變時(shí)，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(dǎo)致過(guò)熱蒸汽溫度升高。煤經(jīng)鏈條爐排，進(jìn)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(jié)渣，同時(shí)對(duì)其后方的過(guò)熱器也起了保護(hù)的作用。一臺(tái)大容量鍋爐從設(shè)計(jì)、制造、安裝到投入運(yùn)行，目前一般需時(shí)二到三年，今后即使采用設(shè)計(jì)新技術(shù)及制造安裝新工藝，提高自動(dòng)化 水平，要想把上述全過(guò)程在更短時(shí)間內(nèi)完成，還是比較困難的。 可靠性要求高?；?FIX 與 HoneywellUMC800 控制器對(duì) 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(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時(shí)，所有的被調(diào)量都會(huì)發(fā)生變化。 1 工業(yè)燃煤鍋爐 DCS 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （子課題：控制方案的組態(tài)及監(jiān)控畫(huà)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(duì)汽水 控制系統(tǒng)方案和自動(dòng)檢測(cè)的設(shè)計(jì)，利用了 ControlBuilder 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(dòng)檢測(cè)與控