【文章內容簡介】 然而，水位過低，則因汽包內的水量過少，而負荷很大，加快水的汽化速度，使汽包內的水量變化速度很快，若不及時加以控制，將有可能使汽包 內的水全部汽化；尤其是大型鍋爐，水在汽包內的停留時間極短，從而導致水冷壁燒壞，甚至引起爆炸。 鍋爐汽包水位控制被控變量是汽包水位，操縱變量是給水流量。它主要是保持汽包內部的物料平衡，使給水量適應鍋爐的蒸汽量，維持汽包水位在工藝要求的范圍內，這是保證鍋爐、汽輪機安全運行的必要條件，是鍋爐正常運行的重要指標。 蒸汽過熱系統(tǒng)的控制 蒸汽過熱系統(tǒng)包括一級過熱器、減溫器、二級過熱器。過熱蒸汽溫度自動控制的任務是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內，并且保護過熱器，使管壁溫度不超過允許的工作溫度。 過熱蒸汽溫度過 高或過低，對鍋爐運行及蒸汽用戶設備都是不利的。過熱蒸汽溫度過高，過熱器容易損壞，汽輪機也因內部過度的熱膨脹而嚴重影響安全運行，因而過熱氣溫的上限一般不應超過額定值 5℃；過熱蒸汽溫度過低，一方面內蒙古科技大學本科生課程設計說明書 6 使設備的效率降低，同時使汽輪機后幾級的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損，因而過熱氣溫的下限一般不低于額定值 10℃。所以必須把過熱器出口蒸汽的溫度控制在規(guī)定范圍內。 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)被控變量為過熱蒸汽溫度，常采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道的時間常數及純滯后均較大，組成單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產的要求，因此， 常采用串級控制系統(tǒng)，以減溫器出口溫度為副參數，可以提高對過熱蒸汽溫度的控制質量。 過熱蒸汽溫度控制有時還采用雙沖量控制系統(tǒng)，這種方案實質上是串級控制系統(tǒng)的變形，把減溫器出口溫度經微分器作為一個沖量，其作用和串級的副參數相似。 鍋爐燃燒過程的控制 燃燒過程的實質就是將燃料化學能轉變?yōu)檎羝麩崮艿哪芰啃蝿蒉D換過程。燃燒控制過程的根本任務就是及時響應主控系統(tǒng)的輸出指令，使燃料所提供的熱量適應蒸汽符合的需要，同時還要保證鍋爐燃燒的安全性和經濟性。其中鍋爐燃燒的過程控制基本要求有三個： （ 1）必須保證出口的蒸汽 壓力穩(wěn)定，并能按負荷要求自動增減燃料量 ； （ 2）燃燒狀況良好，供氣適宜。 既要防止由于空氣不足使煙倉冒黑煙，也不要因空氣過量而增加熱量損失； （ 3）鍋爐要安全運行。保持爐膛具有一定的負壓，如果負壓太小，或為正值，造成爐膛內熱煙氣往外冒，影響設備和工作人員的安全；負壓太大，導致大量冷空氣漏進爐內，從而增加熱量損失。 此外，還需防止燃燒嘴背壓（對于氣相燃料）太高時脫火，燃燒嘴背壓（氣相燃料）太低時回火的危險。 內蒙古科技大學本科生課程設計說明書 7 第三章 蒸汽壓力控制方案的設計過程 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)主要包括燃料控制系統(tǒng)、風量 (送風 )控制系統(tǒng) 、爐膛壓力(引風 )控制系統(tǒng)、磨煤機控制系統(tǒng)等幾個子控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的任務是根據機組主控制器發(fā)出的鍋爐燃燒指令來協調燃料、送風量和引風量，在保證鍋爐安全、經濟燃燒的前提下，是燃料燃燒所產生的熱量適應鍋爐蒸汽負荷的需要。 當機組負荷發(fā)生改變時 ,需要進行鍋爐燃燒調整。燃料種類、制粉系統(tǒng)、燃燒設備以及鍋爐的運行方式決定了每臺鍋爐燃燒過程的控制任務及策略。蒸汽壓力控制系統(tǒng)將燃料量作為調節(jié)量 ,將主蒸汽壓力作為被調量 ,使鍋爐燃燒所產生的蒸汽量滿足外部負荷要求 ,維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。在蒸汽壓力控制系統(tǒng)中，燃料量影響主蒸 汽壓力、送風量、引風量、蒸汽蒸發(fā)量及主蒸汽溫度等參數。當單元機組采用鍋爐跟蹤汽輪機負荷控制方式時 ,汽輪機通過調節(jié)閥調節(jié)機組負荷 ,鍋爐通過燃料量調節(jié)主蒸汽壓力。對于直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐的燃料量調節(jié) ,由于其過程緩慢、給煤機給煤量與控制電流呈非線性、對象特性隨負荷發(fā)生變化以及機組運行時情況復雜多變 (如原煤的物理狀況變化 )等原因 ,使得對象特性存在不確定性。 蒸汽壓力調節(jié)對象的特性 在 主蒸汽負荷變化時 ， 在 鍋爐燃料量 (B)發(fā)生 △ B 的階躍擾動 下 ，此時汽壓的 過渡過程 曲線 如圖 31 所示。 圖 31 燃料量擾動下 的汽壓曲線圖 內蒙古科技大學本科生課程設計說明書 8 可見，在燃料量擾動下，汽壓被控對象有一定延遲時間τ m ，隨著鍋爐蒸發(fā)量增加，主蒸汽壓力 PT 逐漸增加，由于汽輪機調節(jié)閥開度不變，而使汽輪機進汽量逐漸增加，于是自發(fā)地限制了汽壓的進一步升高。最后當汽輪機進汽量與鍋爐蒸發(fā)量相平衡時，汽壓維持在一個新的平衡值。故汽壓被控對象是一個有自平衡能力的對象。 鍋爐燃料量 (B)發(fā)生 △ B 的階躍擾動 時，輸出主蒸汽壓力是 帶滯后的一階慣性環(huán)節(jié)如式（ 31）所示，為： SbTmeSTSP τ???1 1)( （ 31） 式中 τ m─延遲時間； Tb─慣性環(huán)節(jié)的時間常數。 控制系統(tǒng)的選擇 以鍋爐蒸汽壓力為主被控量、燃料流量和空氣流量并列為副被控變量的串級控制系統(tǒng)如圖 32 所示，其中，兩個并列的副環(huán)具有邏輯比值功能。使該控制系統(tǒng)在穩(wěn)定工作的情況下保證空氣和燃料的最佳比值，也能在動態(tài)過程中盡量維持空氣、燃料在最佳比值附近。 主 調 節(jié) 器副 調 節(jié) 器調 節(jié) 閥流 量 變 送 器蒸 汽 壓 力空 燃 比壓 力 變 送 器s pe二 次 擾 動一 次 擾 動主 參 數副 參 數圖 32 系統(tǒng)方塊圖 內蒙古科技大學本科生課程設計說明書 9 由于所選測量儀表是為了測的鍋爐汽包管道壓力，其測量環(huán)境具有高溫高壓，所以選型應綜合考慮這兩點。經查閱資料選擇 PT124高溫氣體壓力傳感器，其特點和技術參數如下： 特點：鋼性桿和軟管隔離，膜片隔離機構，介質溫度在 450℃以下，具有良好的穩(wěn)定性和精度；應用于橡膠、塑料、化纖滌綸錦綸、聚酯、蒸汽等機