【正文】 低爐膛溫度，影響爐內(nèi)燃燒工況。 保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性 保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性是提高鍋爐效率的一個(gè)重要方面。具體可歸納為以下幾方面。負(fù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 荷指令 LD 與總風(fēng)量信號(hào)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(dòng)態(tài)過(guò)程中，燃料量小于送風(fēng)量。 (2)由于一次風(fēng)在磨煤機(jī)之前引人， 制粉系統(tǒng)中沒(méi)有細(xì) 粉分離器，一次風(fēng)量對(duì)制粉系統(tǒng)的正常工作影響很大。 圖 11 直吹式鍋爐汽壓生產(chǎn)過(guò)程示意圖 在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤量等于送入爐膛的煤粉量，并與負(fù)荷要求相適應(yīng)。三，維持爐膛負(fù)壓在一定范圍。因此，大型機(jī)組的自動(dòng)化水平受到特別的重視。 自動(dòng)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的優(yōu)劣，直接表征了控制系統(tǒng)克服外界干擾能力的大小。 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，同時(shí)還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。 本次設(shè)計(jì)的題目是直吹 制煤粉爐燃燒控制 系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)及仿真研究，主要內(nèi)容包括燃燒控制系統(tǒng)的組成；汽壓被控對(duì)象在各種擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性；燃燒控制系統(tǒng)的基本方案；以及燃燒控制系統(tǒng)的參數(shù)整定；最后，對(duì)燃 燒控制系統(tǒng) 進(jìn)行 MatLab 仿真。在有中間煤粉倉(cāng)的鍋爐中，改變?nèi)剂狭康恼{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（給粉機(jī)）就能直接改變進(jìn)入爐膛的 煤粉量，因此適應(yīng)負(fù)荷變換和消除燃料擾動(dòng)就比較及時(shí)，而在煤粉直吹鍋爐中，改變?nèi)剂狭康恼{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)首先改變進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤量和一次風(fēng)量。因此，如何在 保證總風(fēng)量與負(fù)荷成比例的同時(shí)，保證一 次 風(fēng) 壓穩(wěn)定，及各燃燒器的一、二次風(fēng)比例，是組織直吹鍋爐燃燒控制系統(tǒng)時(shí)不容忽視的。 引風(fēng)量控制子系統(tǒng)將 爐膛壓力 PS與給定值 PS0 相比較后，其差值送入引風(fēng)調(diào)節(jié)器PI4，調(diào)節(jié)引風(fēng)量。以蒸汽母管壓力代表這種關(guān)系。然而在許多情況下，對(duì)于進(jìn)入爐膛的燃料量難以準(zhǔn)確測(cè)量，加上燃料品種的變化，因此難以確定并維持燃料量與送風(fēng)量之間的最佳比值。 維持燃料系統(tǒng)正常運(yùn)行 燃料系統(tǒng)，對(duì)于燃油鍋爐 來(lái)說(shuō)，包括燃油的加溫及加壓系統(tǒng)，而對(duì)于燃煤鍋爐而言，則包括制粉及輸送粉系統(tǒng)。因此，要了解燃燒過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性主要是弄清汽壓對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。以下分析在燃料量擾動(dòng)下 及在汽輪機(jī)耗 汽 量擾動(dòng)下 汽壓對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 圖 17 DT擾動(dòng)下汽壓響應(yīng)曲線 第 二 章 燃燒控制系統(tǒng)基本方案 燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)的基本組成原則 在不同情況下，燃燒過(guò)程控制的任務(wù)和對(duì)象不盡相同，然而歸納起來(lái)，可以看出燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)組成的基本原則： ，適應(yīng)外界負(fù)荷變化。當(dāng)燃燒率改變時(shí)，只有保持送風(fēng)量與燃料量成比例變化，才能保證燃燒的經(jīng)濟(jì) 性。各子系統(tǒng)相互間構(gòu)成比值控制關(guān)系。由協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出鍋爐負(fù)荷指令。 燃燒過(guò)程 控制系統(tǒng)基本方案 “燃料 空氣”系統(tǒng) “ 燃料 空氣”系統(tǒng)為燃燒控制系統(tǒng)的基本方案，其原理框圖如圖 22 所示。 該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整定方便。因?yàn)槿剂狭堪l(fā)生變化后，爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量就要變化，它不僅影響鍋爐的蒸發(fā)量，也將使汽壓發(fā)生變化，引起鍋爐的 蓄 熱量隨之發(fā)生變化。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 (a) (b) 圖 23 熱量信號(hào)在各種擾動(dòng)下的響應(yīng)曲線 若以實(shí)際微分代入式（ 27）組成熱量信號(hào)時(shí)，信號(hào)在負(fù)荷擾動(dòng)下的階躍響應(yīng)曲線如圖 24 所示 。實(shí)際 上，由于燃料品種的變化，燃燒工況的改變以及測(cè)量上的問(wèn)題，即使這兩個(gè)流量的信號(hào)成固定比例，也不一定能保證燃燒的最佳條件。因此以代表鍋爐實(shí)際負(fù)荷的蒸汽流量信號(hào) D 經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換器后，作為煙氣最佳含氧量的給定值。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 第 三 章 燃燒控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 根據(jù)燃燒控制系統(tǒng)的組成和工作原理可知，燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級(jí) 型 系統(tǒng)。同時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)的整定，還必須考慮燃燒特點(diǎn)，整定過(guò)程 要保證燃燒過(guò)程安全經(jīng)濟(jì) 的情況 下 進(jìn) 行。即燃料控制系統(tǒng)的整定應(yīng)在送風(fēng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)投入自動(dòng)的情況下進(jìn)行整定。 圖 32 爐膛 壓力控制系統(tǒng)等效框圖 首先確定調(diào)節(jié)器的正反作用。 可采用衰減曲線法進(jìn)行調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，取 Ψ=，此時(shí)通過(guò)仿真，并調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，可得到 4:1 的衰減曲線。按照這種理論構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱(chēng)為前饋控制系統(tǒng)。 送風(fēng)量調(diào)節(jié)器 WPI3(S)正反作用的確定，依據(jù)六邊形法則判斷 為， ?????? ? ???????? V VTVVIV ? WPI3(S)為正作用 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 圖 37 送風(fēng)控制系統(tǒng)方框圖 送風(fēng)量調(diào)節(jié)回路中，調(diào)節(jié)參數(shù) V? 、 Tiv 按 W2(S)的動(dòng)態(tài)特性整定。 圖 38 LD 擾動(dòng)對(duì) V 的響應(yīng) 方 框圖 圖 39 V 響應(yīng)曲線 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 氧量校正調(diào)節(jié)器 WPI5(S)正反作用的確定，依據(jù)六邊形法則判斷 為 ， ?????? ?????? ???????? VV OO VOOO ? 22222 % WPI5(S)為正作用 氧量校正調(diào)節(jié)器的參數(shù)按 W3(S)的動(dòng)態(tài)參數(shù)整定（近似認(rèn)為內(nèi)回路為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)為 I）。靜態(tài)時(shí)： LD=DQ=D （ 36） 結(jié) 合送風(fēng)調(diào)節(jié)： LD 因此，加入前饋調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的波動(dòng)比未加時(shí)小得 多，說(shuō)明加入前饋調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的性能比未加入時(shí)要好。 根據(jù)前面對(duì) 于 熱量信號(hào)的分析， 在負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，熱量信號(hào) DQ 不變，即有： ? DQ=? D+ dtpdC bb ?=0 （ 312） 由此可得： )()( 1010 tptpD dtCbbttb ??? ? （ 313） 由圖 12 可知，本系統(tǒng)所采用的熱量信號(hào) 按理想熱量信號(hào) 形式組成，即： DQ=D+bDDD pST STK?1 （ 314） 比較式 （ 413） 與式 （ 414） 兩式，若忽略慣性的影響，則： KDTD=Cb （ 315） 已知 Cb=70s由響應(yīng)曲線可以看出熱量信號(hào)有跳變后很快恢復(fù)到零，基本能反映燃料量的變化。 即： WPI2(S)= SS6*1 1? 將此調(diào)節(jié)器放入系統(tǒng)中， 此時(shí)的 SIMULINK 仿真 方 框圖如圖 327 所示 ， 系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 曲線如圖 328 所示。 圖 331 主蒸汽壓力調(diào)節(jié)回路 仿真框圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 主蒸汽壓力調(diào)節(jié)回路響應(yīng)曲線如圖 332 所示。再與給定 值相比較，又使得 D 為一負(fù)向增加的值，曲線向下如圖中 de 段。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 36 圖 335 燃燒控制系統(tǒng)整體方框圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 37 圖 336 負(fù)荷增加時(shí) V 和 M 的響應(yīng)曲線 當(dāng) 負(fù)荷指令 LD有 負(fù)向 單位階躍輸入時(shí)送風(fēng) V和 燃料量 M響應(yīng)曲線如圖 337所示。 從圖中可以看出，爐膛壓力控制子系統(tǒng)有輸入時(shí)，主系統(tǒng)沒(méi)有輸出，也就是說(shuō)子系統(tǒng)對(duì)主系統(tǒng)沒(méi)有影響。這是因?yàn)?，整定時(shí)按照先 子系統(tǒng)后主系統(tǒng)的順序進(jìn)行整定的，所以子系統(tǒng)不會(huì)對(duì)主系統(tǒng)產(chǎn)生影響 （即送風(fēng)、引風(fēng)系統(tǒng)是從動(dòng)系統(tǒng)，而主蒸汽壓力控制系統(tǒng)是主動(dòng)系統(tǒng)）。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 42 參考文獻(xiàn) [1] 李遵基．熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)．北京．中國(guó)電力出版社． 1997 年： 139180 [2] 張子棟，王懷彬，李炳熙．鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)．哈爾濱．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社． 1994年： 148158 [3] 張亮明，夏桂娟．工業(yè)鍋爐熱工檢測(cè)與過(guò)程控制．天津．天津大學(xué)出版社． 1997年： 239261 [4] 胡壽松．自動(dòng)控制原理．北京．科學(xué)出版社． 20xx 年： 50160 [5] 黃忠霖．控制系統(tǒng) MATLAB 計(jì)算及仿真．北京．國(guó)防工業(yè)出版社． 20xx 年： 250295 [6] 金以慧．過(guò)程控制．北京．清華大學(xué)出版社． 1993 年： 160185 [7] 王志祥 .熱工控制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) .水利電力出版社 .20xx 年 ： 86121 [8] 莫 彬．過(guò)程控制工程．北京．化學(xué)工業(yè)出版社． 1991 年 ： 136158 [9] 侯志林．過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表．西安．西安理工大學(xué)． 20xx 年 ： 147190 [10] 張玉鐸 ,王滿稼 .熱工自動(dòng)控制系統(tǒng) .水利電力出版社 .1990 年 ： 142195 [11] 陳來(lái)九 .熱工過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用 .北京水利電力出版社 .1982 年 ： 7499 [12] 河北電力 學(xué)院 .DDZⅡ 型電動(dòng)單元組合儀表 .北京 .水利電力出版社 .1979 年：72187 [13] 太原工學(xué)院，東北電力學(xué)院 .DDZⅡ 型儀表在電廠中的應(yīng)用 .北京 .水利電力出版社 .1979 年 ： 128193 [14] ，方崇智譯 .過(guò)程控制系統(tǒng) .北京化學(xué)工業(yè)出版社 .1992 年 ： 5284 [15] Owens, Control [16] Norman for Process Measurement and Edition,Published in , [17] approach to multivariable bustion control design. Journal of Process (4).291301 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 43 附 錄 一、 壓力變送器的主要技術(shù)特性如下： （ 1） 輸入信號(hào) 壓力或差壓 （ 2） 輸出信號(hào) 0～ （ 3） 負(fù)載電阻 0～ ? （ 4） 靈敏度 177?！?90176。0 .5% （ 7） 負(fù)載電阻 0～ ? 六、 DGA— 02 型恒流給定器 技術(shù)特性如下： （ 1） 輸出電流 0～ （ 2） 負(fù)載電阻 0～ 3 K? （ 3） 再現(xiàn)性 % （ 4） 恒流性能 （每變化 1 K? ） % （ 5） 刻度誤差 177。 我大學(xué)的 四年生活即將結(jié)束。