【正文】 的最佳比值來保證的。對于燃煤鍋爐，為防止爐膛向 外噴灰，通常采用微負壓運行。 汽壓調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性 鍋爐的燃燒過程是一個能量轉(zhuǎn)換 、 傳遞的過程 ， 也就是利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生汽輪機所需蒸汽的過程。 圖 14 汽壓對象生產(chǎn)流程示意圖 已知汽壓被控對象的方框圖如圖 15 所示 。均無自平衡能力。 燃燒率的擾動通常是指燃料量的自發(fā)擾動 ， 這不僅影響蒸汽壓力的穩(wěn)定 ， 在并列運行方式下 ， 還會引起其它鍋爐汽包壓力 Pb 及鍋爐負荷的變化 ， 改變各鍋爐運行工況 。系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級型系統(tǒng)。引風量控制子系統(tǒng)根據(jù)爐膛壓力 PS 調(diào)節(jié)引 風量，由于爐 膛壓力能迅速反映送風和引風的擾動，因此根據(jù)爐膛壓力 調(diào)節(jié)引風量能夠保證引風與送風的協(xié)調(diào)變化，維持爐膛壓力穩(wěn)定。特別是 在滑壓方式下運行時，汽壓變化范圍大。其 作用是保持燃料量與負內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 荷、 送風量與燃料量之間的比值 關(guān)系 不變。 利用熱量信號的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng) 對于煤粉鍋爐，直接測量進入爐膛燃燒的煤粉量目前還有困難，或者很難做到精確計量，因此直接用燃料量作為調(diào)節(jié)的信號是不準確的。圖 中 (a)為 DQ 對于燃料量擾動的階 躍響應(yīng)曲線， (b)為汽輪機耗汽量 DT 擾動下 DQ 的階躍響應(yīng)曲線。由于熱量信號是根據(jù)蒸汽流量 D 和汽包壓力 Pb的變化反映爐膛發(fā)熱量，所以它不僅能反映燃料量的變化，而且可以反映燃料品質(zhì)的變化。保持一定過?？諝庀禂?shù)，即保證了總?cè)剂狭颗c總風量之間的最佳比值。確保煙氣含氧量為最佳值，即間接保證了燃料量 與 送風量之間的最佳比值。如采用熱量信號代表燃料量信號時，燃燒率信號即為熱量信號。通常各子系統(tǒng)衰減率 Ψ=。爐膛壓力 控制系統(tǒng)的等效框圖如圖 32 所示， 圖中 W1(S)為送風擾動下爐膛壓力 PS的傳遞函數(shù)， W0(S)為控制通道中廣義對象傳遞函數(shù) 。對于此對象一般采用 PI 規(guī)律的單回路控制系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為： H(s)=1+ W0(S)WPI(S)=0 （ 31） 式中 W0(S)=K0 ， WPI(S)= )11(sTK isPs ? 代入式（ 31），可得特征方程的根： )1( 00 Psi PsKKT KKs ??? （ 32） 顯然 ， Kps取任何值時，閉環(huán)調(diào)節(jié)過程都是非周期過程。也就是說，當干擾已出現(xiàn)調(diào)節(jié)器就直接根據(jù)檢測到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進行控制。系統(tǒng)包括送風量控制回路、氧量校正回路和前饋調(diào)節(jié) 回路 。 送風控制系統(tǒng)的仿真 方 框圖如圖 38 所示。 圖 312 加入了氧量調(diào)節(jié)器的送風系統(tǒng)仿真圖 前饋信號的作用是作為送風量的給定值。 可以看出，加入前饋調(diào)節(jié)器后，系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快了。按外擾整定時，則根據(jù)外擾熱量信號不變原則整定 TD、 KD。 圖 321 熱量信號響應(yīng)曲線 熱量信號在汽輪機耗汽量 DT 擾動下的仿真方框圖如圖 322 所示 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 31 圖 325 燃料控制系統(tǒng)仿真方框圖 圖 326 燃料控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線 觀察系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線， 系統(tǒng)沒有超調(diào)，不是 Ψ= 的曲線，說明按經(jīng)驗公式所計算出的參數(shù) 不能 使系統(tǒng)輸出 達到理想的 4:1 曲線 。mA/mA 同時可求得： WPM(S)=ss)301( ? （ 316） 由于此系統(tǒng)采用 熱量信號 作為燃料量反饋信號，降低了調(diào)節(jié)速度，因此，為保證調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定性，應(yīng)按內(nèi)擾整定參數(shù)設(shè)置。這時蒸汽流量 D 也為一正向增加的值， D 與 DT 相比較，減弱了 DT 對系統(tǒng)的負向作用，使得曲線向上波動如圖中 bc 段。 負荷指令 LD 與總風量信號經(jīng)小值選擇器，取較小者作為燃料調(diào)節(jié)的給定值，以保證動態(tài)過程中，燃料量小于送風量。 爐膛壓力控制子 系統(tǒng)可以克服干擾，最終達到穩(wěn)定。說明汽輪機耗汽量的擾動會對爐膛壓力控制子系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。相信不久的將來還會有更先進的控制方法使燃燒系統(tǒng)更加完善。% 三、 微分器的技術(shù)特性如下： （ 1） 輸入信號 0～ （ 2） 輸出信號 0～ 177。K 4Ti4 式中： I0 為加減器的輸出電流； Ti Ti Ti Ti4 分別為各輸入通道的輸入電流信號； K K K K4 分別為各輸入通道的運算系數(shù)，這些系數(shù)在 0～ 1 的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 46 謝 辭 在本次 20xx 年畢業(yè)設(shè)計中，我的指導(dǎo)老師巴達拉給予我極大的幫助。設(shè)計中經(jīng)常會和同學(xué)討論和研究，也感謝 這些同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助。由于我所掌握的僅僅是自動化的理論知識，對于我所設(shè)計的課題，不能全方位的考慮，是巴 老師和我的同學(xué)們的大力協(xié)助， 才使我能夠順利的完成我的本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù) 。 ： 5%～ 95%。% （ 9） 變差 % （ 10） 純滯后 1秒 （ 11） 電源電壓 220 VV2030?? ， 50HZ （ 12） 使用環(huán)境溫度 C45~0 C55~10 0 0????伺服放大器執(zhí)行器 （無腐蝕性氣體） （ 13） 使用環(huán)境濕度 85%伺服放大器 %95 ??執(zhí)行器 （無腐蝕性氣體） 五、加減 器的主要 技術(shù)特性如下： （ 1） 輸入通道 4 個（相互隔離） （ 2） 輸入阻抗 300? （單通道） （ 3） 輸入信號 0～ （ 4） 輸出信號 0～ （ 5） 運算公式 I0=177。%，低差壓力 177。由整定過程可以看出燃燒控制系統(tǒng)中各控制量的關(guān)系及相互間作用，它們構(gòu)成了一個密切聯(lián)系的整體。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 39 圖 340 主蒸汽壓力調(diào)節(jié)回路響應(yīng)曲線 圖 341 送風控制子系統(tǒng)響應(yīng)曲線 當 汽輪機耗 汽 量 DT 擾動 時 送風和爐膛壓力控制子系統(tǒng) 響應(yīng)曲線如圖 342 和343 所示 。 大值選擇器與小值選擇器相配合， 使得在 LD 階躍減少時，燃料量比內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 38 送風量響 應(yīng)的快，保證了負荷降低 時先減少燃料量。 圖 334 汽輪機耗 汽 量 DT擾動下主蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出曲線 整個燃燒控制系統(tǒng)的 仿真 整個燃燒控制系統(tǒng)的仿真方框圖如圖 335所示。 圖 333 汽輪機耗 汽 量擾動下主蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真方框圖 當 DT 階躍增加時，相當于給系統(tǒng)加了一個負向的擾動，由于 D 不變，所以有一個負向的差值進入積分器 1/30s，經(jīng)過積分的作用后，使主蒸汽壓力 PM 負向的增加，如圖中曲線 ab 段所示。 )(sWPM = )( )(sLDspM （ 315） 圖 329 汽壓調(diào)節(jié)回路等效框圖 可以看 出主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器 PI1 為正作用調(diào)節(jié)器。燃燒控制系統(tǒng)方框圖如圖 324 所示。 KD=10,則： TD=7s 。因此，系統(tǒng)的整定需首先整定熱量信號 DQ。 在系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定好后，對系統(tǒng)做負荷擾動 試驗 ，仿真框圖如圖 314 所示，輸出曲線如圖 315 所示。 對于二階對象來說，其調(diào)節(jié)器參數(shù)可由以下公式求得： ? =， Ti= （ 35） 因此氧量校正調(diào)節(jié)器的參數(shù)可設(shè)置為： o? =K3==? 200% Tio=T3=29=42s 將此參數(shù)的調(diào)節(jié)器放入系統(tǒng)中， 系統(tǒng)的 仿真方框圖如圖 310 所示，其階躍響應(yīng)曲線如圖 311 所示。將送風量控制系統(tǒng)投入自動，作定值擾動實驗。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 圖 34 爐膛壓力控制系統(tǒng) 響應(yīng) 曲線 前饋支路中參數(shù) V? 的整定，按不變性原理進行，由圖 32，在送風量 V 擾動下，Ps 的傳遞函數(shù) W(S)為 W(S)= ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?SWSW SWSWSV SP OPI OVS ? ?? 1 1 ? （ 31） 根據(jù)不變性原理：令 W(S)=0，則： ? ?? ?SW SWOV1??? （ 32） 由于： ? ? ? ?? ?SSV SPSW S ???， ? ? ? ?? ?SSV SPSW SSO 1? ??? 因此： V? = （ 33） 由以 上 計算可得送風 V 擾動下爐膛壓力控制系統(tǒng)的仿真方框圖如圖 35 所示。 可得調(diào)節(jié)器參數(shù)為 s? =7%， Tis=。如果希望調(diào)節(jié)器入口信號增加時輸出也增加，則調(diào)節(jié)器為“正作用”； 反之，若希望調(diào)節(jié)器入口信號增加時其輸出信號減小，則調(diào)節(jié)器為“反作用”。 燃燒控制系統(tǒng)的工程整定 實際工作中，燃燒控制系統(tǒng)的整定通常采用工程 整定 的方法，下面以某直吹式高壓鍋爐 燃燒 控 制系統(tǒng)為例介紹其工程整定法。考慮到主蒸汽壓力是關(guān)系到鍋爐安全運行的重要參數(shù)，因此在其控制回路整定過程中，應(yīng)該保證汽壓不致大幅度波動。燃燒率控制回路是由多個并列子系統(tǒng)組成的多參數(shù)比值系統(tǒng)，按照壓力調(diào)節(jié)器（主調(diào)節(jié)器）給出負荷指令（燃燒率指令 LD），控制燃料、送風、引風、各量成適當比值變化，以保證爐膛發(fā)熱量與負荷指令相適應(yīng)，因此，若以其中某一參數(shù)代表燃燒控制回路，則燃燒控制系統(tǒng)可被視為典型的串級控制系 統(tǒng)，如圖 31 所示 。當燃料量依負荷 指令 LD 而改變時，送風量調(diào)節(jié)器 PI3 同時按比例改變送風量。 圖 25 是利用氧量信號作為經(jīng)濟燃燒校正信號的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 然而，若引入蒸汽流量的負向?qū)嶋H微分信號，以補償汽包壓力微分的慣性遲延部分，則可使熱量信號在燃料量不變而負荷改變的情況下保持不變。 所以用蒸汽量和汽壓的變化速度適當?shù)鼐C合，就可以代替燃料量。 然而該方案燃料量控制與送風量控制的精度，依賴燃料 與送風的準確測量。燃料調(diào)節(jié)器 PI2 和送風調(diào)節(jié)器 PI3 根據(jù)負荷指令 LD，分別調(diào)節(jié)燃料量 M 和送風量 V。 單元制運行鍋爐燃燒的主要特點是： ，蓄熱系數(shù) Cb 較小，因此對于外界負荷的擾動，汽壓變化的時間常數(shù)小，變化速度快。主控制器 PI1 根據(jù) PM 的變化，向燃燒率控制中各子系統(tǒng)發(fā)出負荷指令 LD。因此確保燃料、送風、 引風等參數(shù)協(xié)調(diào)變化是確保燃燒工況穩(wěn)定必不可少的條件。由對象動態(tài)特性的分析可以看出，在外界負荷變化時，只有迅速改變鍋爐的燃燒率，維持燃燒過程的能量平衡，才能保持蒸汽壓力穩(wěn)定。 內(nèi)蒙古