【正文】 ；、為再熱器出口、入口處熱水焓。對于運行鍋爐，需測定各處灰中可燃物含量，并利用灰平衡法求得各處的a值，利用上述公式算出。因此，分析燃燒換熱過程特性對鍋爐測控過程關(guān)鍵參量的確定和控制策略的制定將起到至關(guān)重要的作用。換熱器受熱后以熱傳導(dǎo)的方式，將熱能傳遞給工質(zhì)，在無垢的情況，傳遞時間常數(shù)很小，結(jié)垢后換熱器壁厚增加，等效導(dǎo)熱系數(shù)改變，傳導(dǎo)時間常數(shù)隨結(jié)垢厚度不同而不同，特別在我固的工業(yè)鍋爐生產(chǎn)中，結(jié)垢問題是重大問題，由此引發(fā)的生產(chǎn)事故經(jīng)常出現(xiàn)?？纱致缘孛枋龇e灰等原因造成的風(fēng)道氣阻變化，對于一個非線性氣阻的流量可用下式表示 （417）其中為質(zhì)量流量；為流量系數(shù)；為空氣流通面積；為經(jīng)氣阻后的流通密度；為氣阻前后壓差；為重力加速度。在研究形成過程的動態(tài)特性時，可以分省煤器省煤段和循環(huán)系統(tǒng)段兩部分組成。燃燒的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)難于直接測量，常用煙氣中的合氧量，或者燃料量與給風(fēng)量的比值來表示。爐膛容易向外噴火，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備與操作人員的安全。各種熱損失中，和占主要部分，而且它們是隨空氣過剩系數(shù)的變化而變化。為此，要真正實現(xiàn)最優(yōu)控制還必須加入“空燃比”修難功能。這種做法的優(yōu)點是不需要對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，只需知道它有極值關(guān)系存在，就可以在線尋找到最優(yōu)點，方法簡便易行。為了對鍋爐燃燒對象有更深入的了解，以便采取更加合理的控制方案，我們采用階躍響應(yīng)法，集中對煤量—出口溫度、鼓風(fēng)量—煙氣合氧量、煤量—氧含量、引風(fēng)量—爐膛負(fù)壓和鼓風(fēng)量與負(fù)壓特性曲線進(jìn)行了測試。但是，考慮到本鍋爐控制系統(tǒng)中，下位機運算速度和內(nèi)存容量的限制，有些控制算法雖然比較好，但運算量大、占機時多；有些算法需要對象有精確的數(shù)學(xué)模型，我們實測得到的模型是在某一工作點附近測得的，由于對象的非線性，模型不可能很準(zhǔn)確。4)避免了煤量的頻繁調(diào)節(jié)。如果煤量變化大，還會冒黑煙嚴(yán)重污染環(huán)境。另外，在調(diào)節(jié)器算法中規(guī)定一個死區(qū)，只要負(fù)壓不超過這個值，使調(diào)節(jié)器輸出不變來防止閥位的誤動作。而爐膛溫度比出口溫度要超前的多，在燃料量一定的情況下，爐膛溫度和鍋爐熱效率有一一對應(yīng)關(guān)系。式中 傳熱系數(shù)；平均溫壓(℃／h)；燃料耗量(kg／h)。列出爐膛內(nèi)熱平衡方程式：燃燒過程中熱量平衡項目如下：屬于熱量收入的有燃料的化學(xué)熱，即燃料的低位發(fā)熱量； 空氣帶入的熱量； 燃料帶入的物理熱。圖46的測試條件是燃料量保持不變，曲線1為爐膛溫度，曲線2為出口水溫。4．5優(yōu)化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)4．5．1“爐溫尋優(yōu)”應(yīng)滿足的條件“爐溫尋優(yōu)”前應(yīng)滿足的條件要進(jìn)行尋優(yōu)之前，應(yīng)滿足以下條件：(1)鍋爐出口水溫應(yīng)達(dá)到精度要求，氧含量和爐膛負(fù)荷維持在要求的范圍內(nèi)。所以在本尋優(yōu)算法中采用變步長算法，具體見圖4—7。 (4)如果，說明尋優(yōu)方向錯誤，為了加快尋優(yōu)速度，下次尋優(yōu)以2rateO為步長反向進(jìn)行。隨后，相繼有幾十家美國儀表公司也推出自己的系統(tǒng)。有的DCS在開關(guān)量的處理方面不很方便，甚至要用語言來編。七十年代操作站的硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開發(fā)的，操作站也沒有動態(tài)流程圖，只有文本顯示。供管理人員查詢。又如LONWORKS總線作為MOORE的353回路控制器的輸入、輸出。國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)在技術(shù)上可能不如進(jìn)口的，但也能滿足基本要求。2．傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)通常使用多個生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品，使得工藝生產(chǎn)所需的備品備件品種繁多，為此而化費大量人力物力，并且工藝生產(chǎn)在相當(dāng)程度上依賴這些儀表生產(chǎn)廠商。DCS系統(tǒng)是相對于計算機集中控制系統(tǒng)而言的計算機(或微機)控制系統(tǒng)，它是在對計算機局域網(wǎng)的研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是過程控制專家們借用計算機局域網(wǎng)的研究成果，把局域網(wǎng)變成一個實時性、可靠性要求很高的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)，運用于過程控制領(lǐng)域。6．提供了控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，具有組態(tài)便利和可擴(kuò)展性。機種的主要評價內(nèi)容：1．系統(tǒng)硬件構(gòu)成比較，主要項目如下：操作站、工程師站、打印機、上位機接口、輔助存儲器、網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部通信、現(xiàn)場控制器、現(xiàn)場監(jiān)視站、輔助臺柜(安全柵柜、端子柜、繼電器柜、輔助操作臺等)、應(yīng)用模塊及電源配備。公司針對中小企業(yè)設(shè)計開發(fā)的小型集散控制系統(tǒng)SunyPCC800 DCS，獲國家科委鑒定。 最優(yōu)化的通訊協(xié)議及檢錯技術(shù)使系統(tǒng)的容錯能力更強。4．開放性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兼顧了開放性、先進(jìn)性、可靠性及安全性。低功耗電路設(shè)計，降低運行成本，是名符其實的“綠色”控制系統(tǒng)。SunyPCC800系統(tǒng)還可以成為一體化工作站形式，即控制站、操作站／工程師集成在一起，可就地安裝。5．3．3操作站／工程師站操作站／工程師站為高可靠性工業(yè)控制計算機，運行基于Windows2000／NT操作系統(tǒng)的SunyTech6。并設(shè)定智能入輸出模塊的類型量程以及異常處理的沒定等等功能。方便的工程管理功能，使不同的工程、不同的方案、不同的任務(wù)一日了然，用戶可以象操作Windows資源管理器一樣管理自己的程序文件。另外，人機界面軟件TraceMode還提供了極為符合中國國情的報表軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)定時報表和事件驅(qū)動報表，如班報、日報、月報等。系統(tǒng)可以在線組態(tài)報表，采用Excel標(biāo)準(zhǔn)的報表，并可通過ODBC支持MSAccess查詢報表功能。SunyTech6．0系統(tǒng)軟件：包括回路組態(tài)、各種顯示畫面、報警和流程畫面，以及趨勢和其他歷史數(shù)據(jù)等。5．5．3．4修理修理部件或設(shè)備更換，不影響DCS的下常運行第六章DCS系統(tǒng)可靠性設(shè)計6．1 DCS系統(tǒng)的抗干擾問題DCS控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。 (3)系統(tǒng)電量需求每套控制站750W每套操作站500W5．5．3可靠性和冗余措施5．5．3．1冗余措施1)系統(tǒng)設(shè)備有自動診斷功能2)主控模板CPU冗余3)主控制器模板可整體冗余配置4)操作站互為后備5)外部設(shè)備可根據(jù)需要配置后備6)通信控制器利電纜可雙重化配置7)系統(tǒng)電源模板可雙重化配置8)軟件及通訊廣泛采用容錯技術(shù)9)系統(tǒng)中的冗余部分能夠?qū)崿F(xiàn)自動轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過程不能影響系統(tǒng)的正常工作。所有設(shè)備均安裝在操作室或機房內(nèi)。報表打?。褐饕ò鄨蟆⑷請?、月報、年報。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以獲得實時和歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)化控制現(xiàn)場作業(yè)，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。仿真功能可以幫助組念人員在安裝軟件之前檢查軟件的正確性。5．4軟件體系設(shè)計SunyPCC800系統(tǒng)運行基于Windows2000／NT操作系統(tǒng)的控制軟件工程管理器，由實時數(shù)據(jù)庫編輯器SuLyRdbEditot、硬件配置軟件：SunyCfg、算法編輯器SunyIEC和實時運行軟件SunyRTM四個部分組成。操作站／工程師還可以經(jīng)管理網(wǎng)連接到管理站，構(gòu)成一個集生產(chǎn)、管理、經(jīng)營于一體的全廠生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)。所有物理模件：均可帶電插拔，在線修復(fù)。5．先進(jìn)性近二百種控制算法，幾乎覆蓋所有控制方案。信號回讀功能保證輸出無誤。SunyPCC800系統(tǒng)特點：1．精確性I／O模塊單獨配置A／D或D／A轉(zhuǎn)換器，保證轉(zhuǎn)換精度。應(yīng)當(dāng)防止僅僅根據(jù)一次投資決定取舍的做法。由于DCS技術(shù)進(jìn)步速度很快，集中更新?lián)Q代周期很短，過去由幾個主要國外DCS廠家壟斷的時代已經(jīng)過去，民族品牌的DCS廠家迅速發(fā)展成熟起來，目前已經(jīng)占據(jù)了中國DCS市場的半壁江山，其性能、可靠性和穩(wěn)定性及優(yōu)越的性價比得到了廣大用戶的認(rèn)可。2．縮小控制室尺寸或控制表盤的長度。5．通訊理論和技術(shù)的發(fā)展，在對局域網(wǎng)(LAN)的大量研究過程中，通訊理論和技術(shù)得到了極大的發(fā)展和完善，這方面對DCS系統(tǒng)發(fā)展的影響是舉足輕重的。在投運初期，容易損壞的概率比較大，一旦投入運行，幾乎是不壞的。專用操作站也是可改變的。國內(nèi)已有非對稱數(shù)字訂戶線(ADSL)技術(shù)。自動化“孤島”的形成，既有歷史原因，也有商業(yè)原因，而更重要的是商業(yè)原因。計算機公司設(shè)計的DCS的人機界面比較友好?？刂破魇荄CS的核心部件，任務(wù)是完成以PID為主要功能的過程控制。具體軟件實現(xiàn)見圖4．8所示。(2)等待爐溫有變化時，比較工作點a和b的爐溫均值和。(4)由于爐內(nèi)溫度分布場的存在，測取爐溫時最好測量有代表性的點，或多點測量然后求其平均值。所以爐膛溫度在時間上要比出口水溫超前得多，以爐膛溫度為目標(biāo)函數(shù)去尋優(yōu)周期肯定要短。從定性的分析也可以得到類似的結(jié)論?！謩e為出口和入口水溫。對鍋爐輻射傳熱的計算大多采用如下經(jīng)驗公式： (2)爐內(nèi)煙氣有效平均溫度的計算爐內(nèi)煙氣有效平均溫度與燃燒溫度和爐膛出口煙溫有如下關(guān)系：—指數(shù)。4．4“爐溫尋優(yōu)”思想的提出及實驗驗證無論是“模型優(yōu)化”還是“熱效率在線自尋優(yōu)”都存在一定的缺陷，尤其是對本文所研究的拋煤機鏈條爐，一方面由于是新建的鍋爐房，司爐對它的特性還不太熟悉，很難準(zhǔn)確建立最佳空燃比a與負(fù)荷的關(guān)系模型；另外由于燃料煤的煤質(zhì)、顆粒度、含水情況和煤量大小難以準(zhǔn)確計量等原因，使鍋爐的熱效率難以準(zhǔn)確計算，在線自尋優(yōu)也難以達(dá)到優(yōu)化的目的。所以必須加一個判斷，看煤量是增加還是減少，增加時，立即增加鼓風(fēng)量；煤量減少時，可等待一段時間，等煤量改變前拋入的煤(尤其是粉狀煤)燃燒一段時間后再減小風(fēng)量。這里采用了積分分離的PID算法，即在偏差大的時候取消積分作用?！暗鹊瓤础笨刂扑惴ㄓ腥缦聝?yōu)點：1)我們研究的對象是供暖用燃煤低壓熱水鍋爐，出口溫度有177。這是因為燃煤鍋爐的燃燒過程具有較大的熱慣性，且受煤質(zhì)、煤種、爐排配風(fēng)是否合理及爐膛漏風(fēng)等因素影響，這是燃煤鍋爐和燃油或燃?xì)忮仩t的最大差別，也使燃煤鍋爐燃燒過程的自動調(diào)節(jié)更困難，許多在燃油或燃?xì)忮仩t上運用十分成功的控制方案，照搬到燃煤鍋爐上往往是失敗的。4．3控制方案設(shè)計與研究要滿足供暖的需要，首先必須保證鍋爐的出口水溫和出口流量的穩(wěn)定；其次要保證煙氣氧含量和爐膛負(fù)壓維持在一定的范圍內(nèi)，以保證生產(chǎn)的安全性和燃燒的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)負(fù)荷變化時，根據(jù)這一模型自動修幣氧含量的設(shè)定值，從而達(dá)到最佳燃燒的目的。存在一個最佳的，在這一值附近燃料既可以充分燃燒，各項熱損失又最小，稱為最佳燃燒區(qū)；小于這一值，化學(xué)不完全燃燒和機械不完全燃燒損失開始增加，稱為空氣不足區(qū)；大于這一值時，雖然燃料燃燒完全，但是由于風(fēng)量太多，導(dǎo)致爐溫降低，排煙損失增加，效率降低，稱為空氣高過剩區(qū)。對于燃燒過程自動控制系統(tǒng)的要求是：在負(fù)荷穩(wěn)定時，應(yīng)使燃料量、給風(fēng)量和引風(fēng)量各自保持不變，及時地補償系統(tǒng)的內(nèi)部擾動。這樣的熱量損失最小。如果出水溫度變了，就表示鍋爐的生產(chǎn)量與負(fù)荷設(shè)備的消耗量不相一致，因此，必須改變?nèi)剂系墓?yīng)量，以改變鍋爐的燃燒發(fā)熱量，從而改變鍋爐的輸出，恢復(fù)出水溫度為額定值。同時，給煤機傳送具有純滯后時間。風(fēng)路參數(shù)時變主要是因為風(fēng)路積灰、除塵等環(huán)節(jié)引起的風(fēng)路氣阻R的時變。燃燒首先是煤的揮發(fā)分燃燒，由于揮發(fā)分燃燒帶走附著在碳粒表面的大量氧氣，故碳的燃燒在揮發(fā)分未完成燃盡階段因缺氧而受到影響。3．換熱過程特性分析爐內(nèi)換熱的特點表現(xiàn)為以下幾個方面：(1)換熱方式有輻射和對流兩種，主要以輻射換熱為主，對流換熱一般不超過5％；(2)燃料不同，構(gòu)成火焰的物質(zhì)不同，輻射特性不同；(3)在火焰流動過程中，由于火焰溫度分布不同，火焰中輻射成分也不同，具有各項異性特點；(4)燃料不同，灰分不同，裹復(fù)在受熱面上的厚度、性質(zhì)不同，灰塵表面具有高的溫度，是阻礙熱交換的重要因素。影響的因素很多，主要有燃料的揮發(fā)分、爐膛過量空氣系數(shù)、燃燒器設(shè)計、爐膛溫度以及爐內(nèi)空氣動力工況等。℃)；煙煤=1．09kJ／(kg它包含著 ，是一個不確定的量，它因存儲、運輸或天氣條件變化而改變，是一個不可測的擾動。研究鍋爐燃燒的實質(zhì)是研究煤在空氣中燃燒的過程。3．1．6執(zhí)行機構(gòu)鼓風(fēng)機和引風(fēng)機選用角行程電動執(zhí)行器。3．1．2壓力儀表3．1．2．1就地壓力顯示儀表(1)一般場合選用不銹鋼壓力表；(2)微壓或負(fù)壓場合選用不銹鋼膜盒壓力表：(3)泵出口等有振蕩場合選不銹鋼耐振壓力表。（8） 其他異常運行情況，且超過安全運行運行范圍。天氣寒冷時，停泵時間不應(yīng)過長，防止系統(tǒng)發(fā)生凍裂事故。排放次數(shù)視水質(zhì)情況而定，排污時鍋水溫度低100℃，防止鍋爐因排污而降壓，使鍋爐發(fā)生水擊和汽化。由于管道在彎頭、三通，變徑管及閥門等處容易被污物堵塞影響流量分配，因此對這些地方應(yīng)勤加檢驗，最簡單的方法是用手觸摸，如果感覺溫度差別，很大，則該拆開處理。采用質(zhì)調(diào)節(jié)時，網(wǎng)絡(luò)供水溫度的改變要逐步進(jìn)行，每小時水溫高或低不宜大于20℃ 以免管道產(chǎn)生不正常的溫度壓力。一般在室外氣溫接近設(shè)計溫度時采用間歇運行調(diào)節(jié)，在室外氣溫回升時，采用供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)的運行調(diào)整由集中調(diào)整和局部調(diào)節(jié)兩部分組成。6．升火時溫度不宜太快，避免各部分因受熱不同而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，影響鍋爐壽命，防止水溫過高發(fā)生汽化。煙氣混合沖刷，對流管束區(qū)不積灰，能一直保持較好的傳熱狀態(tài)，尾部布置了省煤器和空氣預(yù)熱器。該裝置是比較成熟的產(chǎn)品，故很多公司采用，并取得較好的業(yè)績?？刂破鞯倪\算和存儲能力要足夠，IO卡件具有很強的抗干擾能力。該裝置2007年6月順利運行，目前運行良好，各項指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。 編號 畢 業(yè) 設(shè) 計 技 術(shù) 報 告 課題名稱： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 專 業(yè): 班 級: 指導(dǎo)教師: 2012 年 5 月 燃煤熱水鍋爐DCS系統(tǒng)監(jiān)控及應(yīng)用目 錄目 錄 2摘