【正文】 dware structure, the main function of the system, hardware configuration, software design principles the main program processes. System put into operation, the boiler bustion efficiency and stability of operation has a significant improvement is conducive to efficient and stable operation of the boiler to achieve the target yield and reducing consumption. Keywords: Boiler。 鍋爐的廣泛使用也帶來許多問題，諸如： (1)大量的非再生一次能源被消耗，能源枯竭問題令人憂慮； (2)CO2 等溫室氣體的排放，雖然會(huì)有利于植物生長，增加糧食產(chǎn)量，但會(huì)使地球變暖，冰山融化，海平面升溫，威脅人類的生存空間； (3)煙塵 SOX,NOX,痕量重金屬，二惡英等有害物質(zhì)的排放，威脅人類以及動(dòng)、植物的生長和生存。 為了提高工業(yè)鍋爐的熱效率，降低燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染，燃燒過程控制成為一個(gè)重要的研究課題。 20 世紀(jì) 90 年代中期和末期，隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，許多企業(yè)研制開發(fā)了一系列重要的影響鍋爐燃燒參數(shù)的在線量儀表，如飛灰含碳量在線檢測(cè)裝置，煤粉濃度細(xì)度在線檢測(cè)裝置，煤質(zhì)成分在線檢測(cè)裝置， 鍋爐火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。以上三個(gè)控制系統(tǒng)之間存在著密切的相互關(guān)聯(lián) , 要控制好燃燒過程 , 必須使燃料量、送風(fēng)量及引風(fēng)量三者協(xié)調(diào)變化。這三者 是相互關(guān)聯(lián)的 【 2】 。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。（須指出，直流鍋爐內(nèi)無鍋筒。燃燒設(shè)備主要有磨煤機(jī)、給煤機(jī)、燃燒器、風(fēng)機(jī)等 【 4】 。 水處理設(shè)備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。 4 調(diào)節(jié)系統(tǒng)在蒸汽鍋爐熱工燃燒時(shí)有著很大的輔助作用，能夠?yàn)槿紵h(huán)節(jié)提供必要的環(huán)境，協(xié)調(diào)好每個(gè)步驟的有序進(jìn)行 【 6】 .鍋爐的工作過程概括起來 應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：燃料的燃燒過程、水的氣化過程、煙氣向水的傳熱過程。 5 蒸汽所產(chǎn)生的過程是借助于上鍋筒內(nèi)設(shè)的汽水分離裝置。煙氣從爐膛出口掠過放渣管后，就沖刷蒸汽過熱器，一組垂直放置的蛇形管受熱面，使氣鍋中產(chǎn) 生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而得到的過程。 為了完成上述三項(xiàng)任務(wù)，我們對(duì)三個(gè)量進(jìn)行控制：燃料量，送風(fēng)量，引風(fēng)量。組成的燃燒系統(tǒng)的控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要 。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制系統(tǒng)和爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng) 【 10】 。 主蒸汽壓力控制系統(tǒng) 本爐采用中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)，其特點(diǎn)是制粉系統(tǒng)出力的變化并不直影響鍋 3 爐的負(fù)荷。減負(fù)荷時(shí)，先減少給粉量，隨之減少風(fēng)量，并使同層給粉機(jī)的下粉量一致，以便于配風(fēng)。 4 從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)來看，在一定范圍內(nèi)，隨著爐膛內(nèi)過量空氣系數(shù)的增大，可以改善燃料與空氣的接觸和混合，有利于完全燃燒，使化學(xué)不完全燃燒損失降低。同 時(shí)，煙氣中的氧化氮也將增多，影響排放指標(biāo)。 5 當(dāng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)均運(yùn)行時(shí)，在調(diào)節(jié)風(fēng)量的過程中，通常應(yīng)同時(shí)改變兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，并注意觀察電動(dòng)機(jī)的電流以及風(fēng)機(jī)出口壓和風(fēng)量是否同步變化，并防止軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行。反之，若爐膛壓力偏正，則爐膛內(nèi)的高溫火焰就有可能外噴，不但影響環(huán)境衛(wèi)生還將造成設(shè)備損壞或引起人身事故。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明 。為此，自控設(shè)計(jì)人員必須深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，只有在熟悉生產(chǎn)上藝的基礎(chǔ)上才 ?能正確的選擇相互被控變量 【 13】 。當(dāng)蒸汽負(fù)荷及燃料量波動(dòng)較小時(shí)，可以采用蒸汽壓力來控制燃料量的單回路控制系統(tǒng)，系統(tǒng)方框圖如下 : 8 圖 蒸汽壓力控制燃料量的單回路控制系統(tǒng)方框圖 但是，從上圖我們明顯的可以看出 :當(dāng)燃料流量波動(dòng)較大時(shí)，等到主蒸汽壓力控制器感受到這樣的偏差去控制調(diào)節(jié)閥時(shí)，燃料量已不是原來的流量了，所以對(duì)它的控制總是存在著一定的偏差和滯后的。如圖 所示。在系統(tǒng)降量時(shí)，蒸汽壓力增加，蒸汽壓力控制器的輸出減少，因而它被低選器選中，作為燃料流量控制器的給定值而命令燃料降量。 鍋爐的熱效率 (經(jīng)濟(jì)燃燒 )最簡便的檢測(cè)方法，是用煙氣中的氧含量來表示。 α 很難直接測(cè)量，但與煙氣中氧含量有直接關(guān)系， 可用近似式表示 : 02121A??? (33) 式中 AO 為煙氣中的含氧量。如果爐膛負(fù)壓過大，會(huì)使冷空氣漏進(jìn)爐內(nèi)，從而使熱量損失增加，以要采取相應(yīng)的安全保護(hù)系統(tǒng)。 當(dāng)燃料壓力上升到超過 P2C 的給定值 (脫火壓力 )時(shí)， P2C 感受到的是正偏差，因此它是反作用、窄比例，因此 P2C 的輸出 PB 一下跌為低信號(hào)。 17 圖 路膛負(fù)壓與安全保護(hù)控制系統(tǒng) 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的實(shí)施 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)控制器規(guī)律的選擇 工業(yè)用控制器常見的有開關(guān)控制器、比例控制器、比例 積分控制器、比例 微分控制器、比例一積分 微分控制器。而對(duì)副變量的要求一般都很不嚴(yán)格，允許它有波動(dòng)和有余差 【 15】 。首先兩流量不僅要保持恒定的比值，而且主流量要實(shí)現(xiàn)定值控制，其結(jié)果是副流量的設(shè)定值也是 恒定的，所以兩個(gè)調(diào)節(jié)器均應(yīng)選比例 積分控制規(guī)律?？紤]問題的出發(fā)點(diǎn)與單回路控 制系統(tǒng)相同，即為了使副回路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，對(duì)于副回路可將它視為一個(gè)放大倍數(shù)為 ―正 ‖的環(huán)節(jié)來看待，因?yàn)楦被芈肥且粋€(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)它的要求是 :副變量能快捷的跟蹤給定值。變送器一直為正，故 Km為正 。 由于蒸汽壓力與燃料流量構(gòu)成的控制系統(tǒng)為串級(jí)控制系統(tǒng)，串級(jí)控制系統(tǒng)的整定方法比較多，有逐步逼近法、兩步法和一步法等。雖然按照經(jīng)驗(yàn)一次放上的副控制器參數(shù)不一定適合，但可以通過調(diào)整主控制器放大倍數(shù)來進(jìn)行補(bǔ)償結(jié)果仍然可使主變量呈 4: 1 衰減。然后 δ 由大往小逐步改變，并且每改變一次 δ 值時(shí)，通過改變給定值給系統(tǒng)施加一階躍干擾，同時(shí)觀察過渡過程變化情況。如果不符合要 求，可適當(dāng)調(diào)整一 TD 。在該設(shè)計(jì)中，所選用控制器是 AI 全通用人土智能調(diào)節(jié)器， ?言有以下特點(diǎn) : (1)人性化設(shè)計(jì)的操作方法，非常方便易學(xué)，并且不同功能檔次的儀表操作相互兼容 。 AI808 將溫度變送器、手操器和伺服放大器等功能集成起來，通過變成可隨意使其中一項(xiàng)或多項(xiàng)功能 。 (5)輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)，內(nèi)置常用熱電偶和熱電阻非線性校正表 格，測(cè)量精確穩(wěn)定。 (2)將積分時(shí)間置于最大，調(diào)整比例度由大到小，找到系統(tǒng)處一于振蕩與不振蕩的 臨界過程為止 。在按表32 給出的經(jīng)驗(yàn)公式，可以算出采用不用類型控制器使過渡過程出現(xiàn) 4:1 振蕩的控制器參數(shù)值。 (3)觀察控制過程，根據(jù) K 值匹配的原埋，適當(dāng)調(diào)整主控制器參數(shù)，使主變量 的品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量要求 。 一步整定法的依據(jù)是 :在串 級(jí)控制系統(tǒng)中，一般來說，主變量是上藝的主要操作指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，對(duì)它的要求比較嚴(yán)格。在正常情況下，該系統(tǒng)構(gòu)成的是蒸汽壓力控制系統(tǒng)，當(dāng)閥門開度增大時(shí)，蒸汽壓力增大，則 Ko 為正，所以由 KvKoKmKc 為正，可得 Kc為正，所以蒸汽壓力控制器為反作用控制器 。當(dāng)閥門打開時(shí)，主蒸汽壓力上升，所以瑜 K01 為正，主變送器為正， Km為正，所以 KC1 為正，故主壓力控制器 (主控制器 )為反作用控制器。選擇器的類型可以根據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下、非正常情況控制器的輸出信號(hào)高、低來確定，如果在這種情況下它的輸出為高信號(hào)，則應(yīng)選高選器 。為了主變量的穩(wěn)定，主控制器必須有積分作用，因此主控制器一般選用比例 積分控制器。 (3)對(duì)于氣比較重要的，控制精度要求比較高的參數(shù)，可采用比例一積分控制器 。 為此可以在原有的爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)中增加一只帶下限接點(diǎn)的壓力控制器 P3C 和一個(gè)電磁三通閥。 在正常情況下，燃料壓力低于產(chǎn)生脫火的壓力 (即低于給定值 )， P2C 感受到的是負(fù)偏差，因此，它的輸出 PB 呈現(xiàn)為高信號(hào) (因?yàn)?P2C 為反作用。但是，當(dāng)爐膛負(fù)荷變化較大時(shí)，單回路就很難控制，因負(fù)荷變化后，燃料及送風(fēng)量均將變化，但引風(fēng)量只有在爐膛負(fù)壓產(chǎn)生偏差時(shí)，才能由引風(fēng)控制器去控制，這樣引風(fēng)量的變化落后于送風(fēng)量。當(dāng)過?？諝饬吭龆鄷r(shí)，不僅使?fàn)t膛溫度下降，而且也使最重要的煙氣熱損失增加。首先不能保證兩者的最優(yōu)比，這是由于流量測(cè)量的誤差以及燃料的質(zhì)量 (水分、灰分等 )的變化所造成的。因此時(shí) I2 Ip,I2 被低選器選中，從而改變?nèi)剂狭髁靠刂破鹘o定值，命令提量。在該系統(tǒng)中空氣量是隨著燃料量變化的，所以燃料量是主流 量，空氣流量是副流量。在燃料控制系統(tǒng)中，要完成的任務(wù)是使燃料流量的變化要隨著蒸汽負(fù)荷的變化而變化，所以很明顯的可以看出在該系統(tǒng)中，被控變量是蒸汽壓力 (負(fù)荷 )，操縱變量是燃料量 。 爐膛壓力通常是通過改變引風(fēng)機(jī)的出力來調(diào)節(jié)的。若上述平衡遭到破壞，則爐膛負(fù)壓就要發(fā)生變化。爐內(nèi)燃燒工況一旦 ?發(fā)生變化，爐膛壓力將迅速發(fā)生相應(yīng)的變化。在鍋爐的風(fēng)量控制中除了改變總風(fēng)量外，一、二次風(fēng)的配合調(diào)節(jié)也是十分重要的。 從鍋爐工作的安全性來看，爐內(nèi)過量空氣系數(shù)過小，會(huì)使燃料燃燒不完全，造成煙氣中含有較多的未燃盡炭黑和一氧化碳可燃?xì)怏w等，在尾部煙道可能發(fā)生可燃物在燃燒。過量空氣系數(shù)的控制是通過煙氣分析儀測(cè)量煙氣中的 02 成分來實(shí)現(xiàn)的。若轉(zhuǎn)速過低，則在爐膛溫度不太高的情況下，由一于濃度不足，著火不穩(wěn)，容易發(fā)生熄火。當(dāng)燃料改變時(shí)，必須相應(yīng)的改變送風(fēng)量，使燃料量與空氣量相適應(yīng)，保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性。此外，還需防止燃燒嘴背壓太高時(shí)脫火，燃燒嘴背壓太低時(shí)回火的危險(xiǎn)。由鍋爐燃燒理論可知 , 對(duì)燃煤鍋爐熱效率影響較大且可變的熱損失主要有排煙熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失、化學(xué)不完全燃 燒熱損失 【 8】 。 以上就是一般鍋爐工水的過程，一個(gè)鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是： (1) 要使鍋爐出口壓力穩(wěn)定。而汽水混合物的分離設(shè)備則是保證蒸汽品質(zhì)和蒸汽過熱可靠工作的必要設(shè)備。 水的 汽化 過程 水的汽化過程就是蒸汽 的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。 圖 過爐控制系統(tǒng)硬件組成圖 鍋爐的工作原理及過程 鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。用它來供應(yīng)燃料所需的空氣。 省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自燃的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。 本課題主要方向是采用過程控制對(duì)鍋爐進(jìn)行控制，采用先進(jìn)的控制算法，以達(dá)到優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、提高 勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的作用。鍋爐生產(chǎn)燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制的基本任務(wù)是使燃料所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要， 同事還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。電廠鍋爐利用煤的燃燒發(fā)熱，通過傳熱對(duì)水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生高壓蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的電能。鍋爐燃燒優(yōu)化最早是以提高鍋 爐燃燒安全性和經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的。各種工業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)與規(guī)模不同，工業(yè)和民用采暖的規(guī)模大小也不一樣，因此所需的鍋爐容量，蒸汽參數(shù)，結(jié)構(gòu)，性能方面也不盡相同。鍋爐生產(chǎn)的蒸汽供工業(yè)生產(chǎn)直接使用，還供取暖使用。本文通過對(duì)整個(gè)燃燒系統(tǒng)的分析和研究，分別確定了鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)和爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)的控制方案，然后對(duì)其控制規(guī)律及參數(shù)進(jìn)行選擇和整定。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 燃燒控制系統(tǒng)是電廠鍋爐的主控系統(tǒng)，主要包括燃料控制系統(tǒng)、風(fēng)量控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)。 bustion control。 隨著人類征服自然和改造自然的能力增強(qiáng)，大自然也對(duì)人類進(jìn)行了懲罰，我國西部，特別是西北地區(qū)存在的嚴(yán)重水土流失、土地沙漠化、草場(chǎng)退化、沙塵暴頻 繁發(fā)生等就是特例。其控制效果的好壞，效率的高低，一直倍受工業(yè)界的關(guān)注。 同期，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，在分散控制系統(tǒng) DCS層面上控制邏輯的優(yōu)化，先進(jìn)的人工智能技術(shù)在鍋爐燃燒優(yōu)化上應(yīng)用的研究也開始受到了廣大科研人員的關(guān)注。以主蒸汽壓力控制系統(tǒng)為主回路，燃燒率控制系統(tǒng)為內(nèi)回路，通過傳感器采集爐膛壓力，含氧量和爐膛負(fù) 壓來調(diào)節(jié)鍋爐的給煤量， 送風(fēng)量和引風(fēng)量從而達(dá)到最佳熱效率。 隨著 生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。圖 鍋爐的大體組成部分。 ） 2 水冷壁：主要是輻射受熱面，保護(hù)盧比的作用。 引風(fēng)設(shè)備：包括