【正文】 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 引言 鍋爐微機(jī)控制，是近年來(lái)開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型 計(jì)算 機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國(guó)現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬(wàn)臺(tái)，每年耗煤量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的 1/3， 目前 大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污 染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。故而理想控制應(yīng)該采用多變量解偶控制方案。 在本書的編寫過(guò)程中，得到了付麗霞 老師的大力支持，在此表示由衷的感謝。鍋爐一旦事故停爐，將使電廠臨時(shí)對(duì)外供電，影響甚廣，其直接、間接損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鍋爐本身的價(jià)值。 鍋爐產(chǎn)品不能在制造廠內(nèi)整裝試運(yùn)。 過(guò)熱器放在水平煙道中，位于凝渣管束的后方，過(guò)熱器的作用是把從鍋爐（汽包）出來(lái)的飽和蒸汽加熱成過(guò)熱蒸汽，目的是減少供熱管道內(nèi)的冷凝損失。燃燒后的熱煙氣上升，經(jīng)過(guò)凝流管束、過(guò)熱器、省煤器和空氣 預(yù)熱器后，再經(jīng)除塵裝置清除其中的飛灰，最后才由風(fēng)機(jī)送往煙囪排往大氣。 汽壓變化的速度表明了鍋爐保持及恢復(fù)汽壓的能力，汽壓的變化速度影響因素是：負(fù)荷的變化速度、鍋爐的儲(chǔ)熱能力及燃燒設(shè)備的慣性等。當(dāng)外 界負(fù)荷不變時(shí)，汽壓的穩(wěn)定主要取決于爐內(nèi)燃燒工況，此外，鍋爐換熱狀況的改變也會(huì)影響汽壓的穩(wěn)定。鍋爐在高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，由于爐膛溫度高，著火與混合條件較好，故燃燒一般是穩(wěn)定的，此時(shí)可適當(dāng)減少過(guò)量空氣系數(shù)，這樣既可以減少排煙，又可使?fàn)t內(nèi)溫度提高。汽包嚴(yán)重滿水時(shí)，會(huì)造成蒸汽大量進(jìn)水，除引起蒸汽溫度急劇下降外，還會(huì)引起蒸汽管道和汽輪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重水沖擊，甚至打壞汽機(jī)葉片。對(duì)于單元機(jī)組，如果此時(shí)汽壓不能恢復(fù)則汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將要關(guān)小調(diào)速汽門，進(jìn)汽量減少，因此水位又會(huì)上升。 再熱器的進(jìn)汽是汽輪機(jī)高壓缸的排汽，它的壓力約為主蒸汽壓力的 20%左右，溫度稍高于相應(yīng)的飽和溫度，流量約為主蒸汽流量的 80%，離開再熱器后的蒸汽溫度約等于主蒸汽溫度。當(dāng)壓力不變時(shí)汽溫加大，蒸汽的熱焓必然減少，蒸汽的做 功能力將減少，汽耗必然增加， 工廠 經(jīng)濟(jì)性降低。 蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽的溫度的原理在現(xiàn)代電廠中是利用給水作為冷卻工質(zhì)去直接冷卻蒸汽，改變蒸汽的焓增量。 熱力除氧的原理是根據(jù)再恒溫和平衡狀態(tài)下，任何氣體在水中的溶解度與該氣體在水面上的分壓力成正比。 在鍋爐運(yùn)行中，水處理是個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。在熱交換器中若有氣體聚集就會(huì)妨礙傳熱 過(guò)程的進(jìn)行 ,降低設(shè)備的傳熱效果。 汽輪機(jī)的凝結(jié)水可能融有大量氧氣 ,因?yàn)榭諝饽芡ㄟ^(guò)處于真空狀態(tài)下的設(shè)備不嚴(yán)密部分滲入進(jìn)去 . 此外 ,補(bǔ)充水中也含有氧氣及二氧化碳等其他氣體。按《 GB1576— 2020 低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，鍋爐用水的溶解氧量要小于 ，而要達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，則除氧器壓力必須控制在 ，除氧器溫度必須控制在 104℃。 除氧器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生負(fù)荷變化，也就是說(shuō)除氧器的壓力也會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)這種 變化發(fā)生后，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥的開度必須有相應(yīng)的改變，才能保持壓力 穩(wěn)定。如果只考慮主要擾動(dòng)，那么汽包水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性可表示為： (31) 式中 T1 , T2 時(shí)間常量 Tw —— 給水流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)； TD —— 蒸汽流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)； Kw —— 給水流量項(xiàng)的放大系數(shù)； KD —— 蒸汽流量項(xiàng)的放大系數(shù)； h = △ H/Ho (Ho 為穩(wěn)定情況下的水位 ，△ H 為水位高度變化 )； vw＝△ W/Dmax (△ W 為給水流量的變化， Dmax 為最大蒸汽負(fù)荷量 )； )()(12221 DDDDW vkdtdvTvkdtdvTdtdkTdt kdTT ????? 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 vD =△ D/Dmax (△ D 為蒸汽負(fù)荷的變化 )。但是由于蒸發(fā)量的增加，汽水混合物中的氣泡容積增加，另外鍋筒中壓力也要降低，使氣泡膨脹，都導(dǎo)致水位上 升，如 H2（ t）所示。它與圖 （ a）很相似，但水位上11)( )()( 2 202 ??????? ST KSTSV SHSW aD)1()( )()( 2102 ????? STST KSTSV SHSW DDD 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 升的較少，而遲延 τ M 較大，這是由于燃料量增加使蒸汽量增加的同時(shí)鍋筒壓力也提高，從而使氣泡體積的增加量減少，因而導(dǎo)致水位上升較少；另一方面隨燃料量的增加而增加的蒸汽量有較大慣性和遲延，如圖 （ b） 中的虛線所示。因此進(jìn)入省煤器的給水首先必須填補(bǔ)省煤器中的氣泡減少所讓出的空間，所以水位下降，直到過(guò)了 τ w1 以后，才能使省煤器流入鍋筒的水量增加，水位才開始上升。值得注意的是為了防止變頻器報(bào)警停機(jī)或其他故障造成水泵不轉(zhuǎn)會(huì)引起鍋爐缺水，所以應(yīng)該加反饋裝置確保變頻器正常工作。 單沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一定的缺點(diǎn)，因此該系統(tǒng)只根據(jù)水位來(lái)調(diào)節(jié)給水量。因適 當(dāng)?shù)倪x擇前饋的作用，采用比例規(guī)律的調(diào)節(jié)器也可以消除靜態(tài)余差，故雙沖量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器可用比例規(guī)律也可用比例積分規(guī)律。 三沖量的定義 所謂三沖量，就是指汽包水位、蒸汽流量和給水流量。蒸汽流量采用汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力的測(cè)量來(lái)表示，調(diào)節(jié)級(jí)壓力經(jīng)過(guò)溫度修正后，可近似代表蒸汽流量測(cè)量值。這樣，汽包水位就很少受到影響。這樣就要求： 式中 Ww(S) —— 給水流量擾動(dòng)下汽包水位的傳遞函數(shù)； WD(S) —— 蒸 汽流量擾動(dòng)下汽包水位的傳遞函數(shù)； aD、 aw —— 蒸汽流量和給水流量的分流系數(shù)。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 圖 三沖量給水串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖 Ho—— 給定值 ； H—— 水位輸出信號(hào)； fD—— 蒸汽擾動(dòng)信號(hào)； fw—— 給水?dāng)_動(dòng)信號(hào)； 根據(jù)工藝安全性要求，為確保汽包在故障出現(xiàn)時(shí)不至于干鍋，給水調(diào)節(jié)閥應(yīng)采用反作用執(zhí)機(jī)器，當(dāng)輸入信號(hào)增加時(shí)，閥門開度減小。該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：引入的蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除“虛假 液位”對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的不良影響，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，就有一個(gè)給水量與蒸汽量向同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于“虛假液位”引起的給水量與蒸汽量反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥從一開始就向正確的方向移動(dòng)。 三沖量控制方案Ⅱ：其主調(diào)節(jié)器的輸出 值作為副調(diào)節(jié)器的給定值 ，即使出現(xiàn)物料不平衡的現(xiàn)象，只要液位有偏差，調(diào)節(jié)器的積分作用就能消除偏差 ,系統(tǒng)整定更易實(shí)現(xiàn)。在鍋爐生產(chǎn)中，燃料的燃燒，蒸汽的產(chǎn)生情況都和溫度有關(guān)，它一般約占鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中全部熱工檢測(cè)參數(shù)的 50％左右。因?yàn)樾滦偷恼羝仩t，一般金屬?gòu)?qiáng)度的安全系數(shù)設(shè)計(jì)得比較小，超溫嚴(yán)重還會(huì)使汽輪機(jī)或其他負(fù)荷設(shè)備膨脹過(guò)大，使汽輪機(jī)的軸向推力增大而發(fā)生事故。同時(shí)，也是為了檢測(cè)煙道是否暢通，有無(wú)發(fā)生堵塵現(xiàn)象，以便充分利于低溫?zé)煔庥酂?，降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率。壓力參數(shù)，在鍋爐生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，影響很大。 汽包壓力的檢測(cè)指示 汽包壓力是鍋爐生產(chǎn)正常運(yùn)行的主要參數(shù)之一。檢測(cè)空氣預(yù)熱器出口空氣溫度，就能夠隨時(shí)了解空氣預(yù)熱器的預(yù)熱效果和工作情況，根據(jù)預(yù)熱空氣溫度的數(shù)值，可以推斷空氣預(yù)熱器是否有漏風(fēng)、堵塞等故障。蒸汽溫度檢測(cè)點(diǎn)一般設(shè)在過(guò)熱器的出口處。 溫度測(cè)量，依據(jù)工業(yè)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程工藝流程的要求，一般有下列方面： 爐膛溫度的檢測(cè)指示 爐膛 溫度的檢測(cè)指示 爐膛溫度是工業(yè)鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行的重要指標(biāo)。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 5 章 鍋爐熱工檢測(cè)方案的選定 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)熱工檢測(cè)，是自動(dòng)檢查和測(cè)量反映鍋爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行情況的各種物理量、化學(xué)量以及鍋爐設(shè)備工作狀態(tài)的參數(shù)。而且引入的蒸汽流量的前饋信號(hào)，能改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量。根據(jù)工藝指標(biāo)，主調(diào)節(jié)器給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測(cè)量的汽包水位高于設(shè)定值時(shí)，主調(diào)節(jié)器根據(jù) PID參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，應(yīng)減少輸出使輸入副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)減小，由于給水流量暫時(shí)未變，副調(diào)節(jié)器輸出增大，調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此 ，給水流量減小，水位降低，接近設(shè)定值。主信號(hào)汽包水位 H接入主調(diào)節(jié)器 PI*，副調(diào)節(jié)器輸入主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)以及前饋信號(hào)蒸汽流量 D與反饋信號(hào)給水流量 W。蒸汽流量 D及其蒸汽分流器均在閉合回路之外，它的引入可以改善控制質(zhì)量，但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。當(dāng)用蒸汽流量轉(zhuǎn)換出負(fù)荷小于 40%時(shí)，送至給水控制系統(tǒng)， 切換為三沖量調(diào)節(jié)汽包水位。給水控制是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)，對(duì)水位起校正作用，是細(xì)調(diào)；其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的被調(diào)量是給水流量，目的是快速消除來(lái)自 給 水側(cè)的擾動(dòng)。在給水壓力比較平穩(wěn)時(shí)，采用雙沖量調(diào)節(jié)是能夠達(dá)到調(diào)節(jié)要求的。 （ 2） 給水量變化時(shí)，因給水量改變后，要經(jīng)過(guò)一定遲延時(shí)間 τ w 才能影響到水位，因此必將導(dǎo)致水位波動(dòng)幅度大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)。除氧器水位控制主要是為了保證除氧器內(nèi)有足夠的水提供給鍋爐，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路輸入?yún)?shù)，是除氧器水位輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)水閥。非沸騰式省煤器 τ w2，約為 30～ 100 秒。 三、 給水量（ W）擾動(dòng)時(shí)的 水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 鍋爐給水量是它的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷不變化，那么在給水流量發(fā)生變化時(shí) , 汽包水位對(duì)象的微分方程可以表示為： (36) 經(jīng)拉氏變換后可得： )(1221 )()()( SWWWW VKSSVTSSHTSHSTT ??? (37) 從式（ 3－ 7）可方便地得到汽包水位 在給水流量作用下的傳遞函數(shù)為： (38) 對(duì)于中壓鍋爐，上式中 TW 的數(shù)值很小，常?？梢院雎圆挥?jì)，因此式（ 3－ 8）可進(jìn)一步改寫為 (39) 式中 1TKW?? —— 反應(yīng)速度，即給水流量改變單位流量時(shí)水位的變化速度，mm/s(t/h)。可見，當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量增加時(shí)，雖然蒸發(fā)量大于給水量，但在一開始時(shí)，水位不僅沒有下降，反而迅速上升，這是由于氣泡體積迅速增加之故，這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”。給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的另一個(gè)任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。反之亦然。 除氧器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生負(fù)荷變化，也就是說(shuō)除氧器的水位會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)這種變化發(fā)生后，進(jìn)水調(diào)節(jié)閥 的開度必須有相應(yīng)的改變，才能保持水位穩(wěn)定，在水位控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器和進(jìn)水調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋的閉合回路。 要達(dá)到這一點(diǎn) ,不僅要將水加熱到沸點(diǎn) ,還要使液面上沒有這些氣體存在 ,即將逸出的氣體隨時(shí)排走。除氧器本 身 又是給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個(gè)混合式加熱器 ,同時(shí)高壓加熱器的疏水、化學(xué)補(bǔ)水及全廠各處水質(zhì)合格的疏水、排氣等均可通入除氧器匯總并加以利用 ,減少發(fā)電廠的汽水損失。因此，工業(yè)鍋爐水處理工作，就是采取有效措施，保證鍋爐的 汽 、水品質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢，腐蝕及汽水共滕等不良現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí) ，為了環(huán)保以及節(jié)約水資源，還對(duì)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行一系列的處理，并使處理出來(lái)的水進(jìn)行二次利用，這樣，即可節(jié)約水資源，又達(dá)到環(huán)保的要求。當(dāng)水的溫度上升到沸點(diǎn)時(shí)，它就不再具有溶解氣體的能力，因此各種氣體 如 O2和 CO2便從水中解析出來(lái)，從而達(dá)到除去水中氧及其他氣體的目的。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙