【正文】 采用最常規(guī)的 PID 控制算法，從控制原理的角度分析， 可采用反饋式 PID 控制 ，反式 PID 控制 是依據(jù)被控變量與設(shè)定值之差來決定控制行為的 ，可保證控制精度。 PID 圖 風(fēng)煤比控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 氧量 變送器 出口煙氣含量 給煤機(jī) PID 給風(fēng)機(jī) 出口 壓力 壓力變送器 PID 引風(fēng)機(jī) 爐膛負(fù)壓 壓力變送器 K 圖 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 設(shè)計(jì)中 鍋爐中引入了四個外置式換熱器 (英文簡稱 EHE),解決了尾部煙道受熱面多 ,不宜布置的難題 ,使?fàn)t膛溫度控制更為靈活。因此，測量煙氣的成分可以更正確地表示燃燒的經(jīng)濟(jì)性。 HG3 指示變頻器出現(xiàn)故障。在對引風(fēng)電動機(jī)的控制中， 給定轉(zhuǎn)速信號 ， 引風(fēng)電機(jī)，電機(jī)壓力變送器組成一個 PID 閉環(huán)控制系 統(tǒng) ， 給定信號為 PLC 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 輸出的頻率信號，變頻器通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來達(dá)到對風(fēng)量的控制，反饋量為電機(jī)風(fēng)室的壓力。 AOUTAOUT2 端子為模擬量輸出 020mA 信號其功能可是可編程的，用 于輸出指示運(yùn)行頻率、電流等。使用輸入信號可以完成對電動機(jī)的正反裝控制、復(fù)位、多級速度設(shè)定、自有停車、 點(diǎn) 動等控制操作。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)降低 了電能以及燃料的損耗，設(shè)備的運(yùn)行更加可靠。氧表的檢測量程有 ％（ 2）或 ％ O(2)供用戶選擇，最終在主板上作一次設(shè)定。 氧量分析儀主要部件是氧傳感器，而氧化鋯固體電解質(zhì)制成的濃差電池又是氧傳感器的關(guān)鍵元件。傳感器能快速插入爐內(nèi)。600Kpa 中間量程可選 允許過載： 200% 測量精度： 177。一般經(jīng)驗(yàn)知，量程比應(yīng)同一個合理的精度相對應(yīng)，當(dāng)變送器的精度降為基本精度的 倍時的量程比稱為可用量程比，否則便是不推薦的量程比。低頻位移檢測放大器的輸出電流 I 反映了所測大小。該變送器輸入 /輸出 /電源三方全隔離，抗工業(yè)現(xiàn)場干擾，輸入、輸出選擇范圍寬， 導(dǎo)軌安裝便于檢測與維護(hù)。當(dāng)溫度超過1000℃ 后，本身的機(jī)械強(qiáng)度和抗氧化能力呈增強(qiáng)趨勢。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長型兩種 ，延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?，但是?shí)際中，延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。溫 差電勢是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同；而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢。其優(yōu)點(diǎn)也很多，也可以遠(yuǎn)傳電信號，靈敏度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，互換性以及準(zhǔn)確性都比較好，但是需要電源激勵，不能夠瞬時測量溫度的變化。 圖 模擬量擴(kuò)展模塊 EM235與 EM232結(jié)構(gòu)圖 EM235 模塊上部共有 12 個端子，每 3 個點(diǎn)為一組可作為一路模擬量的輸入通道，共 4 組，對于電壓信號用兩個端子（如 A+、 A），電流信號用三個端子（如RB、 B+、 B），其中 RB 與 B+端子短接?？梢杂媚K上的電位器來改變它對應(yīng)的特殊寄存器中的數(shù)值，可以實(shí)時更改程序運(yùn)行中的一些參數(shù)。 S7 系列 PLC 包括 S7200、 S7300 和 S7400 系列 PLC?；締卧显O(shè)有端口，通過擴(kuò)展電纜與擴(kuò)展單元相連，配有許多專用的特殊功能模塊，如模擬量輸入 /輸出模塊、熱電偶 、熱電阻模塊、通信模塊等，以構(gòu)成 PLC 不同的配置。 故應(yīng)保持爐膛負(fù)壓在正常范圍內(nèi)。在運(yùn)行中還要結(jié)合所燃用煤質(zhì)及當(dāng)時負(fù)荷的情況，嚴(yán)格監(jiān)控料層差壓、溫度、爐膛差壓和返料溫度，通過不斷調(diào)整給煤量、風(fēng)量及返料量，使鍋爐達(dá)到最佳的運(yùn)行效果，最大限度的發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)點(diǎn)。 床高 (即料層差壓 )可以通過爐底放渣管排放底料的方法來調(diào)節(jié)。在運(yùn)行過程中要加強(qiáng)對料層溫度監(jiān)視，一般將料層溫度控制在 850℃ 950℃ 之間，溫度過高，容易使流化床體結(jié)焦造成停爐事故；溫度太低易發(fā)生低溫結(jié)焦及滅火。 、床層溫度和床高； 通過調(diào)節(jié)返料風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制返料回灰量的大小。因此電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng) 量不能全部使用，采用擋板截流造成約 30%的電能損耗。維持汽包水位、蒸汽壓力和爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，各個子控制系統(tǒng)分別通過不同的測量、控制手段來保證經(jīng)濟(jì)燃燒和安全燃燒。在本設(shè)計(jì)中采用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。 PLC有以下功能特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造； 5 體積小，重量輕，能耗低等。如采用單片機(jī)進(jìn)行控制，可采用 AT89S51 作為 CPU，還需要進(jìn)行外圍電路的設(shè)計(jì)，但外圍電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)；采用單片機(jī)的最大弊端是難以保證其可靠性，給整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來隱患。 (10)給煤點(diǎn)少 循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面積小，同時良好的混合和燃燒區(qū)域 的擴(kuò)展使所需的給煤點(diǎn)數(shù)大大減少。也不象煤粉鍋爐那樣，低負(fù)荷時要用油助燃，維持穩(wěn)定燃燒。與煤粉燃燒鍋爐相比，不需采用尾部脫硫脫硝裝 置，投資和運(yùn)行費(fèi)用都大為降低。由于床內(nèi)混合劇烈，這些灼熱的灰渣顆粒實(shí)際上起到了無窮的“理想拱”的作用，把煤料加熱到著火溫度而開始燃燒。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 (2)高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)化循環(huán)過程 從圖 中可看出，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的固體物料（包括燃料、殘?zhí)俊⒒?、脫硫劑和惰性床料等）?jīng)歷了由爐膛、分離器和返料裝置所組成的外循環(huán)。 .2 循環(huán)流化床鍋爐的基本技術(shù)特點(diǎn) (1)低溫的動力控制燃燒 循環(huán)流化床燃燒是一種在爐內(nèi)使高速運(yùn)動的煙氣與其所攜帶的湍流擾動極強(qiáng)的固體顆粒密切接觸，并具有大量顆粒返混的流態(tài)化燃燒反應(yīng)過程；同時，在爐外將絕大部分高溫的固體顆粒捕集，并將它們送回爐內(nèi)再次參與燃燒過程 ,反復(fù)循環(huán)地組織燃燒。 石灰石粉經(jīng)加料裝置加入燃燒室主燃燒區(qū)，在料床溫度為 850℃ ~950℃的較佳脫硫溫度下與硫反應(yīng)，生成比較穩(wěn)定的硫化鈣，除去煤中的硫，大大減少煙氣中SO2 的排放量。 循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡流化床鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新爐型，它與鼓泡床鍋爐的最大區(qū)別在于爐內(nèi)流化風(fēng)速較高（一般為 4～ 8m/s），在爐膛出口加裝了氣固物料分離器。在國內(nèi)，一些儀表公司和研究單位早已開始引進(jìn)或代銷 DCS，并逐步形成合資經(jīng)營、合資生產(chǎn)，以便向國內(nèi)供貨。 隨著我國從當(dāng)時的美國燃燒工程（ CE）公司引進(jìn)亞臨界控制循環(huán)鍋爐制造技術(shù)，我們也從美國的幾家公司引進(jìn)了這種鍋爐的自動控制設(shè)備，其中既包括控制策略（軟件），也包括硬件。目前積存下來的煤矸石達(dá) 14 億噸，并以每年 6 千到 7千萬噸的數(shù)量增加。顯然，面對量大，面廣的供熱鍋爐，如何挖掘潛力，提高它的熱效率，有著極為重要的實(shí)際意義。 鍋爐是供熱之源，鍋爐機(jī)器設(shè)備的任務(wù)在于安全，可靠，有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水和蒸汽。同時，為了保證安全、穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能，對鍋爐的自動控制就成為非常不要。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展、規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過程不斷的改革和強(qiáng)化，作為生產(chǎn)動力源的鍋爐，也隨著這些發(fā)展的需要而發(fā)展與改革，例如大容量多參數(shù)、高效率方向發(fā)展，以及從節(jié)能出發(fā)進(jìn)行各種設(shè) 備的改革。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)，性能方面也不相同。在國民經(jīng)濟(jì)日趨進(jìn)步的今天，國家要求工農(nóng)業(yè)每年總產(chǎn)值翻兩番，但能源只能翻一番，這就要求通過節(jié)能措 施，以提高能源的有效利用，有效的彌補(bǔ)能源供應(yīng)方面的缺口，這是一迫切的任務(wù)。優(yōu)質(zhì)煤集中在華北、西北，劣質(zhì)煤多分布在中南、西南地區(qū)。在 當(dāng)時的國務(wù)院重大辦的領(lǐng)導(dǎo)下，在中央領(lǐng)導(dǎo)同志的直接關(guān)懷下，參加單位本著學(xué)習(xí)、引進(jìn)、消化、吸收，最終實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的原則開始了各方面工作。在國外，美國、日本以及歐洲一些國家的幾十個儀表或計(jì)算機(jī)公司在生產(chǎn) DCS，并已成功地應(yīng)用在包括電力行業(yè)在內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。流化過程用于燃料燃燒，即為流化燃燒，其爐子稱為流化床鍋爐。二次風(fēng)從燃燒室中下部補(bǔ)入，以提供進(jìn)一步燃盡所需的空氣。同時通過調(diào)節(jié)灰渣的排放量，來控制鍋爐 料床的高度，滿足運(yùn)行的安全，經(jīng)濟(jì)性要求。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃料的燃盡度很高，通常，性能良好的循環(huán)流化床鍋 爐燃燒效率可達(dá) 95～ 99％以上。因此，加到床中的新鮮煤顆粒被相當(dāng)于一個 “大蓄熱池”的灼熱灰渣顆粒所包圍。而鼓泡流化床鍋爐，脫硫效率要達(dá)到 85～90％ ，鈣硫比要達(dá)到 3～ 4，鈣的消耗量大一倍。 (6)負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)快 當(dāng)負(fù)荷變化時，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，不 必像鼓泡流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術(shù)。 (9)燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡單 循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于 13mm，因此與煤粉鍋爐相比，燃料的制備破碎系統(tǒng)大為簡化。近年來，單片機(jī)的使用壽命在延長，運(yùn)行速度也在加快，噪聲在降低，可靠性技術(shù)在加強(qiáng) 。 PLC廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。并且，由于風(fēng)機(jī)長期在額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行 ，電動機(jī)組軸承容易損壞，維修量和維修費(fèi)用較大。燃燒控制系統(tǒng)又包括 :蒸汽壓力控制系統(tǒng)、 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)。 由于 傳統(tǒng) 鍋爐為非節(jié)能型燃燒方式，控制風(fēng)量靠人工操作風(fēng)道擋板，蒸汽壓力單靠人工控制燃燒不好。另外可按智能控制和專家控制的方法自動尋找最佳的燃燒工況。 床溫 的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風(fēng)板 200500mm 左右燃燒室密相層中，插入爐墻深度 1525mm，數(shù)量不得少于 2 只。一般來說，料層差壓應(yīng)控制在 70009000Pa 之間。對二次風(fēng)量的調(diào)整主要是依據(jù)煙氣中的含氧量多少，通常以過熱器后的氧量為準(zhǔn)，一般控制在 35%左右，如含氧量過高 ，說明風(fēng)量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失；如過小 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 又會引起燃燒不完全，增加化學(xué)不完全燃燒損失和機(jī)械不完全燃燒損失。負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增加，排煙損失增加，引風(fēng)機(jī)電耗增加。整體式結(jié)構(gòu)餓特點(diǎn)是將 PLC 的基本部件，如 CPU 板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個整體，組成 PLC 的一個基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元。 一般的 PLC 廠商都提供具有模擬量采集、處理過程和開關(guān)量輸入 /輸出功能的不同型號和規(guī)格的產(chǎn)品，所以選擇的范圍很廣泛。 2 路最大可達(dá) 20kHz 的高頻脈沖輸出，可用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位任務(wù)。 滿足數(shù)字量的輸出，但需要擴(kuò)展模擬量輸入輸出模塊。 熱電阻雖然在工業(yè)中應(yīng)用也比較廣泛，但是由于他的測溫范圍使他的應(yīng)用受到了一定的限制，熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。 閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成：溫差電勢和接觸電勢。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。耐急冷急熱性非常好，常溫加熱到 900℃ ，水冷至常溫需 800 次才破裂。 HD01 系列溫度變送器是一種將溫度傳感器 (熱電阻和熱電隅信號 )，經(jīng)全隔離放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)直流信號， 從而實(shí)現(xiàn)對被測信號精確測量的儀器。此時 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 量程比比是指變送器最大測量范圍和最小測量范圍之 比，它是變送器的一個重要指標(biāo)。100pa ～ 177。 ●采用相變增韌技術(shù)，氧化鋯固體電解質(zhì)管強(qiáng)度高，抗冷熱急變性好。可以對諸多的工業(yè)爐窯、站鍋爐所排放煙氣中的氧量作快速準(zhǔn)確在線檢測分析為及時調(diào)正空燃比提供可靠的技術(shù)參數(shù)，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒和減少煙氣排放保護(hù)環(huán)境目的。儀表有氧量 “ O(2) ” ,氧電勢 “ E ” ，溫度 “ ℃ ” 顯示，還具有 010mA,420mA 雙路隔 離 模擬量輸出，帶負(fù)載能力大。 變頻器 的選型 在 PLC 控制引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓的控制系統(tǒng)中，爐膛負(fù)壓是鍋爐燃燒系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)量，它的好壞影響著燃燒質(zhì)量的好壞以及生產(chǎn)生活的安全， PLC 是一種可編程的控制器，通過它對引風(fēng)機(jī)的控制來調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行， 通過控制柜面板 引 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié) 引 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ,在 鼓風(fēng)量 一定的前提下 ,引風(fēng)量隨著爐堂負(fù)壓值的變化自動調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ,使鍋爐處于微負(fù)壓下運(yùn)行 。例如出廠時設(shè)置 DIN1 為正向運(yùn)行， DIN2 為反向運(yùn)行等，根據(jù)需要通過修改參數(shù)可以改變功能。其功能也是可編程的，如故障報(bào)警狀態(tài)指示等。 變頻器有兩種工作方式手動方式與自動方式，由于要實(shí)現(xiàn)鍋爐風(fēng)煤比隨鍋爐負(fù)荷變化的自動調(diào)，變頻器采用自動方式。 當(dāng)指示燈 HG1 點(diǎn)亮?xí)r表明 風(fēng)量 波動較大 ， 電動機(jī)轉(zhuǎn)速過 高 不宜長時間運(yùn)行 。在運(yùn)行中如直接采用空氣系數(shù)α能比較正確地反應(yīng)燃燒經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。在這個控制系統(tǒng)中，燃料調(diào)節(jié)器保證經(jīng)濟(jì)燃燒 。 900℃ 左右的高溫物料通過外置式換熱器換熱后 ,返回爐膛時基本上只有 400℃ 到 500℃ ,低溫物料進(jìn)入爐膛 ,能降低爐膛內(nèi)床溫 ,將床溫控制在840℃ 左右 ,既能減少爐膛內(nèi)的低溫結(jié)焦和高溫結(jié)焦 ,還能控制氮氧化物的生成量 ,同時 ,在此床溫下 ,通過加入石 灰石粉與爐膛內(nèi)產(chǎn)生的二氧化硫反應(yīng) ,生成硫酸鈣 ,大大降低了二氧化硫的排放量。應(yīng)根據(jù)