【正文】 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 設(shè)計（論文）專用紙 引言 鍋爐微機控制，是近年來開發(fā)的一項新技術(shù)，它是微型 計算 機軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的 1/3， 目前 大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環(huán)境污 染嚴重的生產(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，將使電廠臨時對外供電，影響甚廣，其直接、間接損失遠遠超過鍋爐本身的價值。 鍋爐產(chǎn)品不能在制造廠內(nèi)整裝試運。 過熱器放在水平煙道中，位于凝渣管束的后方，過熱器的作用是把從鍋爐（汽包）出來的飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，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)過凝流管束、過熱器、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，最后才由風機送往煙囪排往大氣。 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：負荷的變化速度、鍋爐的儲熱能力及燃燒設(shè)備的慣性等。當外 界負荷不變時，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影響汽壓的穩(wěn)定。鍋爐在高負荷下運行時，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，此時可適當減少過量空氣系數(shù)，這樣既可以減少排煙，又可使爐內(nèi)溫度提高。汽包嚴重滿水時，會造成蒸汽大量進水，除引起蒸汽溫度急劇下降外，還會引起蒸汽管道和汽輪機內(nèi)產(chǎn)生嚴重水沖擊，甚至打壞汽機葉片。對于單元機組，如果此時汽壓不能恢復(fù)則汽輪機調(diào)節(jié)機構(gòu)將要關(guān)小調(diào)速汽門，進汽量減少，因此水位又會上升。 再熱器的進汽是汽輪機高壓缸的排汽，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。當壓力不變時汽溫加大，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)濟性降低。 蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)過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。 在鍋爐運行中，水處理是個必不可少的環(huán)節(jié)。在熱交換器中若有氣體聚集就會妨礙傳熱 過程的進行 ,降低設(shè)備的傳熱效果。 汽輪機的凝結(jié)水可能融有大量氧氣 ,因為空氣能通過處于真空狀態(tài)下的設(shè)備不嚴密部分滲入進去 . 此外 ,補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)標準》的規(guī)定，鍋爐用水的溶解氧量要小于 ，而要達到此標準，則除氧器壓力必須控制在 ，除氧器溫度必須控制在 104℃。 除氧器在運行過程中經(jīng)常會發(fā)生負荷變化，也就是說除氧器的壓力也會發(fā)生變化，當這種 變化發(fā)生后，進氣調(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，那么汽包水位對象的動態(tài)特性可表示為： (31) 式中 T1 , T2 時間常量 Tw —— 給水流量項時間常數(shù)； TD —— 蒸汽流量項時間常數(shù)； Kw —— 給水流量項的放大系數(shù)； KD —— 蒸汽流量項的放大系數(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 為最大蒸汽負荷量 )； )()(12221 DDDDW vkdtdvTvkdtdvTdtdkTdt kdTT ????? 設(shè)計（論文）專用紙 vD =△ D/Dmax (△ D 為蒸汽負荷的變化 )。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（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。因此進入省煤器的給水首先必須填補省煤器中的氣泡減少所讓出的空間，所以水位下降，直到過了 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警停機或其他故障造成水泵不轉(zhuǎn)會引起鍋爐缺水，所以應(yīng)該加反饋裝置確保變頻器正常工作。 單沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一定的缺點，因此該系統(tǒng)只根據(jù)水位來調(diào)節(jié)給水量。因適 當?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。蒸汽流量采用汽機調(diào)節(jié)級壓力的測量來表示，調(diào)節(jié)級壓力經(jīng)過溫度修正后，可近似代表蒸汽流量測量值。這樣，汽包水位就很少受到影響。這樣就要求： 式中 Ww(S) —— 給水流量擾動下汽包水位的傳遞函數(shù)； WD(S) —— 蒸 汽流量擾動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（論文）專用紙 圖 三沖量給水串級控制系統(tǒng)方框圖 Ho—— 給定值 ； H—— 水位輸出信號； fD—— 蒸汽擾動信號； fw—— 給水擾動信號； 根據(jù)工藝安全性要求，為確保汽包在故障出現(xiàn)時不至于干鍋，給水調(diào)節(jié)閥應(yīng)采用反作用執(zhí)機器，當輸入信號增加時，閥門開度減小。該控制系統(tǒng)的特點是：引入的蒸汽流量前饋信號可以消除“虛假 液位”對調(diào)節(jié)品質(zhì)的不良影響，當蒸汽流量變化時，就有一個給水量與蒸汽量向同方向變化的信號，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作，使調(diào)節(jié)閥從一開始就向正確的方向移動。 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)過程中全部熱工檢測參數(shù)的 50％左右。因為新型的蒸汽鍋爐，一般金屬強度的安全系數(shù)設(shè)計得比較小，超溫嚴重還會使汽輪機或其他負荷設(shè)備膨脹過大，使汽輪機的軸向推力增大而發(fā)生事故。同時，也是為了檢測煙道是否暢通，有無發(fā)生堵塵現(xiàn)象，以便充分利于低溫煙氣余熱，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。 汽包壓力的檢測指示 汽包壓力是鍋爐生產(chǎn)正常運行的主要參數(shù)之一。檢測空氣預(yù)熱器出口空氣溫度，就能夠隨時了解空氣預(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、堵塞等故障。蒸汽溫度檢測點一般設(shè)在過熱器的出口處。 溫度測量，依據(jù)工業(yè)鍋爐生產(chǎn)過程工藝流程的要求，一般有下列方面： 爐膛溫度的檢測指示 爐膛 溫度的檢測指示 爐膛溫度是工業(yè)鍋爐生產(chǎn)運行的重要指標。 設(shè)計（論文）專用紙 第 5 章 鍋爐熱工檢測方案的選定 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)熱工檢測，是自動檢查和測量反映鍋爐生產(chǎn)過程進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，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，主調(diào)節(jié)器給出設(shè)定值，當變送器測量的汽包水位高于設(shè)定值時，主調(diào)節(jié)器根據(jù) PID參數(shù)進行運算，應(yīng)減少輸出使輸入副調(diào)節(jié)器的給定信號減小，由于給水流量暫時未變，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)器的輸出信號以及前饋信號蒸汽流量 D與反饋信號給水流量 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。當用蒸汽流量轉(zhuǎn)換出負荷小于 40%時，送至給水控制系統(tǒng)， 切換為三沖量調(diào)節(jié)汽包水位。給水控制是串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受水位信號，對水位起校正作用，是細調(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，目的是快速消除來自 給 水側(cè)的擾動。在給水壓力比較平穩(wěn)時，采用雙沖量調(diào)節(jié)是能夠達到調(diào)節(jié)要求的。 （ 2） 給水量變化時，因給水量改變后，要經(jīng)過一定遲延時間 τ w 才能影響到水位，因此必將導(dǎo)致水位波動幅度大，調(diào)節(jié)時間長。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)控制除氧器進水閥。非沸騰式省煤器 τ w2，約為 30～ 100 秒。 三、 給水量（ W）擾動時的 水位對象的動態(tài)特性 鍋爐給水量是它的輸入量，如果蒸汽負荷不變化，那么在給水流量發(fā)生變化時 , 汽包水位對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) 對于中壓鍋爐，上式中 TW 的數(shù)值很小，常?？梢院雎圆挥?，因此式（ 3－ 8）可進一步改寫為 (39) 式中 1TKW?? —— 反應(yīng)速度，即給水流量改變單位流量時水位的變化速度，mm/s(t/h)?？梢姡斿仩t蒸發(fā)量增加時，雖然蒸發(fā)量大于給水量，但在一開始時，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”。給水自動調(diào)節(jié)的另一個任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。反之亦然。 除氧器在運行過程中經(jīng)常會發(fā)生負荷變化，也就是說除氧器的水位會發(fā)生變化，當這種變化發(fā)生后，進水調(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)器和進水調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個負反饋的閉合回路。 要達到這一點 ,不僅要將水加熱到沸點 ,還要使液面上沒有這些氣體存在 ,即將逸出的氣體隨時排走。除氧器本 身 又是給水回熱系統(tǒng)中的一個混合式加熱器 ,同時高壓加熱器的疏水、化學(xué)補水及全廠各處水質(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 ，為了環(huán)保以及節(jié)約水資源，還對運行過程中產(chǎn)生的污水進行一系列的處理，并使處理出來的水進行二次利用，這樣，即可節(jié)約水資源，又達到環(huán)保的要求。當水的溫度上升到沸點時，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，從而達到除去水中氧及其他氣體的目的。 設(shè)計（論文）專用紙