【正文】 上。隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和采用有效的節(jié)能技術(shù)設(shè)備，一次能源利用率的逐步提高，高溫余熱資源的總量相應(yīng)減少，大量的中、低溫余熱和固體顯熱的余熱未得到經(jīng)濟(jì)而有效地回收利用。汽包水位的穩(wěn)定性是余熱鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，為了保證余熱鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文設(shè)計(jì)采用了性能先進(jìn)的PLC、微型計(jì)算機(jī)、智能調(diào)節(jié)器等自動(dòng)設(shè)備組成的余熱鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且以三沖量調(diào)節(jié)方式對(duì)余熱鍋爐汽包液位進(jìn)行控制。余熱鍋爐是一種理想的節(jié)能設(shè)備， 它不但能節(jié)約能源，而且對(duì)提高主流程的質(zhì)量，減輕公害和滿足某些工藝流程要求，都起著十分重要的作用。強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐圖1－1所示的余熱鍋爐就是強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐。圖22 自然循環(huán)余熱鍋爐圖1－3是強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐的布置圖，包括余熱鍋爐本體受熱面及煙道系統(tǒng)，其特點(diǎn)如下：圖2－3余熱鍋爐布置圖1．煙氣系統(tǒng)從燃?xì)廨啓C(jī)出來(lái)的高溫?zé)煔庥袃陕烦隹冢宦愤M(jìn)人余熱鍋爐，從主煙囪排人大氣，另一路進(jìn)入旁路煙囪排人大氣。在現(xiàn)場(chǎng)直接安裝，這樣大大縮短安裝工期。 6. 冷卻介質(zhì)余熱:如工業(yè)爐窯的水套等冷卻裝置排出的大量冷卻 水,各種汽化冷卻裝置產(chǎn)出的蒸汽都含有大量的余熱,它們都可 以被合理利用。利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量來(lái)產(chǎn)汽的設(shè)備，稱為“熱回收蒸汽發(fā)生器”，表明回收了排氣的熱量，用英文字母HRSG來(lái)表示。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋?zhàn)o(hù)和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件，也是鍋爐正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一。這就是說(shuō)，當(dāng)鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果突然停止供水，則由于出汽和進(jìn)水流量的不平衡，水位將等速度下降，30秒鐘下降200毫米，如果給水量減少10%(23噸／小時(shí))，則將在30秒鐘水位下降20毫米。這是由于鍋爐汽包蒸發(fā)面以下和水管系統(tǒng)中蒸汽容積隨負(fù)荷的變化而改變所致。水位測(cè)量信號(hào)經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，水位調(diào)節(jié)器根據(jù)水位測(cè)量值與給定值的偏差去控制給水閥門(mén)，改變給水量來(lái)保持汽包水位在允許的操作范圍內(nèi)。如果給水中斷，可能在1030秒內(nèi)就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)水位，如僅是給水量與蒸發(fā)量不相適應(yīng)，在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā)生缺水或滿水事故。在分析內(nèi)回路時(shí)可認(rèn)為主回路是開(kāi)路，內(nèi)回路是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖41所示。大型PLC的CPU多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。根據(jù)輸入、輸出電路的結(jié)構(gòu)形式不同，I/O借口又可以分為開(kāi)關(guān)量I/O和模擬量I/O兩大類(lèi)。PLC的輸入接口和輸出接口是已經(jīng)按不同需求做好的，可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備相連的接口。(PS)：用于將SIMATICS7—300連接到120／230V交流電源，或24／48／60／110V直流電源。顯然，汽包水位是被控參數(shù)。 所以本論文將以設(shè)計(jì)出基于PLC的余熱鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)為主要任務(wù)，以保證水位的平衡性。主要包括監(jiān)視模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、控制算法模塊、控制規(guī)律模塊、在線故障診斷模塊、控制輸出模塊等模塊。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：(CPU)：各種CPU有不同的性能，例如，有的CPU上集成有PROFIBUS—DP通訊接口等。PLC能夠適應(yīng)各種形式的開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入控制、輸出控制，還可以和其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、控制設(shè)備共同組成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運(yùn)算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運(yùn)算及快速中斷等功能。雙向晶閘管和晶體管輸出型輸出分別具有驅(qū)動(dòng)交、直流負(fù)載的能力。這樣，即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。本論文的主要研究?jī)?nèi)容是余熱鍋爐控制子站，包括PLC和工控機(jī)兩個(gè)部分。從方塊圖上可以看出，這個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路；(1)是由給水流量W、給水分流器αw、調(diào)節(jié)器Gc、調(diào)節(jié)閥Kv組成的內(nèi)回路.(2)由水位調(diào)節(jié)對(duì)象Go1和內(nèi)回路構(gòu)成的主回路。由于慣性和純滯后，擾動(dòng)作用到系統(tǒng)上，被控量尚未發(fā)生變化，前饋調(diào)節(jié)器就進(jìn)行了了補(bǔ)償，可以使被控量不會(huì)因擾動(dòng)作用而產(chǎn)生偏差。具體特性可用三種形式來(lái)描述，究竟采用何種形式，可根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)和汽化強(qiáng)度來(lái)定。對(duì)大部分調(diào)節(jié)對(duì)象而言，平衡受到破壞的主要影響因素是系統(tǒng)中物料或能量的不平衡。從式(34)可知，汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性為一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)一階滯后環(huán)節(jié)所組成,ε、T2的數(shù)值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試求得，數(shù)值的大小同鍋爐的結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)產(chǎn)汽過(guò)程的三個(gè)階段對(duì)應(yīng)三個(gè)受熱面，即省煤器、蒸發(fā)器和過(guò)熱器，如果不需要過(guò)熱蒸汽，只需要飽和蒸汽，可以不裝過(guò)熱器。通常是利用此熱量加熱水，使水變成蒸汽。 2. 高溫爐渣余熱:如高爐爐渣,轉(zhuǎn)爐爐渣,電爐爐渣等,該爐渣 溫度在1000℃以上,它帶走的熱量占總熱量的20%。采用膨脹節(jié)能吸收煙道的伸長(zhǎng)量，可以減小熱應(yīng)力。直立管內(nèi)的汽水混合物向上流動(dòng)，形成連續(xù)產(chǎn)汽過(guò)程。如干法熄焦余熱鍋爐，化鐵爐余熱鍋爐， 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐等。為此，各國(guó)先后開(kāi)展了余熱鍋爐的研制工作，并在節(jié)能中大力推廣應(yīng)用余熱鍋爐，取得了顯著的節(jié)能成果。XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)（20XX屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題 目 名 稱： 余熱鍋爐水位控制系統(tǒng) 學(xué) 院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評(píng)定成績(jī)： 大學(xué)教務(wù)處 20XX屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（20XX屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）余熱鍋爐水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院（部）： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評(píng)定成績(jī) 20xx年x月摘 要節(jié)約能源， 提高生產(chǎn)工藝過(guò)程中的能量利用率和開(kāi)發(fā)研究新的節(jié)能技術(shù)已成為各國(guó)研究能源利用技術(shù)的主要課題。目前，國(guó)外利用余熱發(fā)電的新趨勢(shì)，是單機(jī)功率小，載熱體溫度低(即利用中低溫余熱發(fā)電)。當(dāng)然也必須為今后開(kāi)發(fā)中、低溫和固體顯熱回收的余熱利用技術(shù)以及城市垃圾焚燒余熱鍋爐開(kāi)展一些科研工作， 以加快設(shè)計(jì)，制造各種類(lèi)型、容量和參數(shù)的余熱鍋爐，滿足來(lái)來(lái)市場(chǎng)的需求。此時(shí)進(jìn)入蒸發(fā)器的水不是靠循環(huán)泵的動(dòng)力，而是靠流體的密度差而流動(dòng)，這種余熱鍋爐稱為“自然循環(huán)余熱鍋爐”。2．汽包汽包是用懸吊的方式來(lái)固定，懸吊在伸出的懸臂框架上，懸臂框架與省煤器的框架相接。:如焦?fàn)t焦碳,鋼錠鋼坯,高溫鍛件等,它一般 ,含有大量余熱.。蒸汽可以用來(lái)推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)，也可用于生產(chǎn)過(guò)程的加熱或供生活取暖用。當(dāng)有再熱蒸汽時(shí)，則可加設(shè)再熱器。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時(shí)，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間里，汽包水位并不增加，有一較長(zhǎng)的起始慣性段，對(duì)于這種鍋爐用式(34)來(lái)表示它的動(dòng)態(tài)待性，誤差較大，這時(shí)可選用下面(35)式近似計(jì)算： (35) τ給水量擾動(dòng)下的純滯后時(shí)間，對(duì)于非沸騰式省煤器的鍋爐，τ為0100秒，對(duì)于沸騰式省煤器的鍋爐，τ＝100200秒；Ta=1/ε水位的反應(yīng)時(shí)間，它也與鍋爐結(jié)構(gòu)有關(guān)。鍋爐汽包水位對(duì)象，除上述對(duì)象具有的特性以外．還有它特有的性質(zhì)。(2)汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象在蒸汽流量擾動(dòng)下，非但沒(méi)有自平衡能力，而且存在著“假水位”現(xiàn)象,“假水位”的變化速度很快，變化幅度與蒸發(fā)量擾動(dòng)大小成正比．也與壓力變化速度成正比，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)必須考慮。雙沖量調(diào)節(jié)存在的問(wèn)題是：調(diào)節(jié)作用不能及時(shí)反映給水側(cè)的擾動(dòng)．當(dāng)給水量擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)等于單沖量調(diào)節(jié)。蒸汽流量D、分流器αD、對(duì)象GF2均在閉合回路之外它的引入可以改善調(diào)節(jié)質(zhì)量，但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。余熱鍋爐控制站和其它子站之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，各子系統(tǒng)的并網(wǎng)和單個(gè)系統(tǒng)切斷互相不受影響，使全套系統(tǒng)的安全性得到充分保證。存儲(chǔ)器（Memory）可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號(hào)的狀態(tài)寫(xiě)入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。晶閘管輸出型CPU通過(guò)光耦電路的驅(qū)動(dòng)，使雙向晶閘管通斷，可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載；晶體管輸出型CPU通過(guò)光耦電路的驅(qū)動(dòng)，使雙晶體管通斷，驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。PLC的編程語(yǔ)言豐富，它可以分為梯形圖語(yǔ)言、邏輯功能語(yǔ)言、指令表、和順序功能四種。(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入／輸出。其中控制算法、控制規(guī)律、數(shù)據(jù)管理三個(gè)模塊最為重要，是保證鍋爐生產(chǎn)安全穩(wěn)定的前捉條件。29。圖43應(yīng)用軟件模塊結(jié)構(gòu)框圖．2軟件程序設(shè)計(jì)圖44 余熱鍋爐結(jié)構(gòu)圖鍋爐