【文章內容簡介】 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。、床層溫度和床高；通過調節(jié)返料風機的轉速來控制返料回灰量的大小。調節(jié)裝有中溫過熱器的回料錐形閥，則用于調節(jié)鍋爐料床溫度，同時通過調節(jié)灰渣的排放量，來控制鍋爐料床的高度，滿足運行的安全，經濟性要求。 燃燒自動控制系統組成根據系統的功能，系統擬采用PLC作控制器，熱電偶溫度傳感器、差壓傳感器、采集數據信息， 經過溫度變送、壓力變送器將信號轉換為標準信號后，傳送給PLC處理機。PLC輸出信號給執(zhí)行器件，通過控制電磁閥的開度、和電動機的轉速，對整個燃燒過程進行控制。循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統包括：床溫控制、給煤量控制、床高控制、返料量控制、蒸汽溫度及壓力控制、通風量控制。循環(huán)流化床鍋爐需要檢測的熱工參數：1. 床溫床溫是指燃燒密相區(qū)內流化物料的溫度。它是一個關系到鍋爐安全穩(wěn)定運行的關鍵參數。床溫的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風板 200500mm左右燃燒室密相層中，插入爐墻深度1525mm，數量不得少于2只。在運行過程中要加強對料層溫度監(jiān)視，一般將料層溫度控制在850℃950℃之間，溫度過高，容易使流化床體結焦造成停爐事故；溫度太低易發(fā)生低溫結焦及滅火。必須嚴格控制料層溫度最高不能超過970℃，最低不應低于800℃。在鍋爐運行中，當料層溫度發(fā)生變化時，可通過調節(jié)給煤量、一次風量及送回燃燒室的返料量，調整料層溫度在控制范圍之內。2. 料層差壓 料層差壓是一個反映燃燒室床高的參數。通常將所測得的風室與燃燒室上界面之間的壓力差值作為料層差壓的監(jiān)測數值，在運行都是通過監(jiān)視料層差壓值來得到床高大小的。床高越大，測得的差壓值亦越高。在鍋爐運行中，床高會直接影響鍋爐的流化質量，如床高過大，有可能引起流化不好造成爐膛結焦或滅火。一般來說，料層差壓應控制在70009000Pa之間。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節(jié)。用戶在使用過程中，應根據所燃用煤種設定一個料層差壓的上限和下限作為排放底料開始和終止的基準點。 3. 返料量 控制返料量是循環(huán)流化床鍋爐運行操作時不同于常規(guī)鍋爐之處，根據前面提到的循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱的特性，返料量對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒起著舉足輕重的作用，因為在爐膛里，返料灰實質上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使爐膛內的溫度場分布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進行換熱，因此有較高的傳熱系數，(其傳熱效率約為煤粉爐的46倍)通過調整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進一步調節(jié)鍋爐負荷。 另一方面，返料量的多少與鍋爐分離裝置的分離效率有著直接的關系，也就是說，分離器的分離效率越高，分離出的煙氣中的灰量就越大，從而鍋爐對負荷的調節(jié)富裕量就越大，操作運行相對就容易一些。 4. 風量的調整 在鍋爐運行過程中，許多用戶往往只靠風門開度的大小來調節(jié)風量，但對于循環(huán)流化床鍋爐來說，其對風量的控制就要求比較準確。對風量的調整原則是在一次風量滿足流化的前提下，相應地調整二次風。因為一次風量的大小直接關系到流化質量的好壞，循環(huán)流化床鍋爐在運行前都要進行冷態(tài)試驗，并作出在不同料層厚度(料層差壓)下的臨界流化風量曲線，在運行時以此作為風量調整的下限，如果風量低于此值，料層就可能流化不好，時間稍長就會發(fā)生結焦。對二次風量的調整主要是依據煙氣中的含氧量多少，通常以過熱器后的氧量為準，一般控制在35%左右，如含氧量過高，說明風量過大，會增加鍋爐的排煙熱損失；如過小又會引起燃燒不完全，增加化學不完全燃燒損失和機械不完全燃燒損失。在運行中還要結合所燃用煤質及當時負荷的情況，嚴格監(jiān)控料層差壓、溫度、爐膛差壓和返料溫度，通過不斷調整給煤量、風量及返料量，使鍋爐達到最佳的運行效果，最大限度的發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)點。爐膛負壓是反映燃燒工況穩(wěn)定與否的重要參數，是運行中要控制和監(jiān)視的重要參數之一。爐內燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛負壓隨即發(fā)生相應變化。當鍋爐的燃燒系統發(fā)生故障或異常時，最先將在爐膛負壓上反映出來，而后才是火檢、火焰等的變化，其次才是蒸汽參數的變化。因此，監(jiān)視和控制爐膛負壓對于保證爐內燃燒工況的穩(wěn)定、分析爐內燃燒工況、煙道運行工況、分析某些事故的原因均有極其重要的意義。所謂爐膛負壓：即指爐膛頂部的煙氣壓力。爐膛負壓太小，爐膛向外噴火和外泄漏高爐煤氣，危及設備與運行人員的安全。負壓太大，爐膛漏風量增加，排煙損失增加，引風機電耗增加。故應保持爐膛負壓在正常范圍內。 當已知檢測信號的情況下，鍋爐的控制任務是:在用戶蒸汽機需要的情況下，PLC控制輸煤量、鼓風量與引風量，達到蒸汽壓力穩(wěn)定，爐膛負壓穩(wěn)定，煙氣穩(wěn)定，使燃料能量最充分地燃燒，以取得最大的熱效率。 圖 硬件原理圖第3章 PLC型號及擴展單元的選型 PLC選型PLC的種類繁多，按I/O點數容量分類有小型機、中型機和大型機。典型的小型機有SIEMENS公司的S7200系列、OMRON公司的CPM2A系列、MITSUBISHI公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整體式PLC產品。典型的中型機有SIEMENS公司的S7300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列等模塊式PLC產品。典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7400系列、OMRON公司的CVM1和CS1系列、Ab公司的SLC5/05等系列產品。按結構形式分可分為整體是結構和模塊式結構兩類。整體式結構餓特點是將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準機殼內，構成一個整體，組成PLC的一個基本單元（主機）或擴展單元?；締卧显O有端口，通過擴展電纜與擴展單元相連，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，以構成PLC不同的配置。整體式結構的PLC體積小，成本低，安裝方便。模塊式結構的PLC是由一些模塊單元構成，這些標準模塊如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，將這些模塊插在框架上火基板上即可。各模塊的功能是獨立的，外型尺寸是統一的，可根據需要靈活配置。整體式PLC每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜，在小型控制系統中一般采用整體式結構。但是模塊式PLC的硬件組態(tài)方便靈活，I/O點數的多少、輸入點數與輸出死諳熟的比例、I/O模塊使用等方面的選擇余地都比整體式PLC大的多，維修時更換模塊、判斷故障范圍也方便，因此比較復雜的、要求比較高的系統一般采用模塊式PLC。根據本次設計的要求，PLC的選型需要滿足以下條件：1. 具有模擬量的采集、處理過程及開關量的輸入/輸出功能；2. 具有簡單回路控制算法。一般的PLC廠商都提供具有模擬量采集、處理過程和開關量輸入/輸出功能的不同型號和規(guī)格的產品，所以選擇的范圍很廣泛。S7系列PLC包括S7200、S7300和S7400系列PLC。S7300與S7400系列PLC有多種性能級別的CPU，適用于很多工業(yè)控制，但是由于S7200系列應用比較廣泛，編程也比較簡單，能被大多數人所接受，并且功能很完善，所以本系統采用S7200系列PLC。S7200系列是德國西門子公司生產的一種小型PLC，其許多功能達到大、中型PLC水平，而價格卻和小型PLC一樣。S7200 具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令、豐富的CPU 類型和電壓等級，使其可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求，解決用戶的工業(yè)自動化問題,具有很強的適應性。S7200PLC的電源電壓有（~）VDC和（85~264）VAC兩種，主機上還集成24V直流電壓，可以直接用于連接傳感器和執(zhí)行機構。它的輸出類型有晶體管（DC）、繼電器（DC/AC）兩種輸出方式。它可以用普通輸入端子捕捉比CPU周期更快的脈沖信號，實現高速計數。2路最大可達20kHz的高頻脈沖輸出，可用以驅動步進電機和伺服電機以實現準確定位任務?？梢杂媚K上的電位器來改變它對應的特殊寄存器中的數值，可以實時更改程序運行中的一些參數。 CPU選型、I/O分配及模塊擴展燃燒控制系統需要檢測的參數檢測量輸入點控制量輸出點床溫2AI鼓風電機轉速頻率1AO料層差壓1AI引風電機轉速頻率1AO爐膛壓力1AI給煤電機轉速頻率1AO出口氧氣含量1AI返料量電磁閥1AO根據I/O點數如果選用CPU222則輸出點數不滿足要求；如果選用CPU226，CPU226有24輸入/10輸出，比CPU224增加了通信口的數量，通信能力大大加強，但是由于I/O點數剩余較多，價格很高，浪費很大。參照西門子產品目錄及市場實際價格，選用主機為CPU224。 。，每個外部輸入的開關信號均由各輸入端子接出，M端接地，L+端子作為輸入的公共端提供24V傳感器電源，可以作為傳感器的電源輸出，也可以作為輸入端的檢測電源使用。，每個負載的一端與輸出點相連，另一端經電源與公共端相連，輸出端的L+提供24V電源。CPU 224有14輸入/10輸出，I/O共計 24點，可以擴展7個模塊，有內置時鐘，有很強的模擬力量和高速計數的處理能力。滿足數字量的輸出，但需要擴展模擬量輸入輸出模塊。 模擬量擴展模塊EM235與EM232結構圖EM235模塊上部共有12個端子，每3個點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。對于未用的輸入通道應短接（如C+、C）。模塊下部左端M、L+兩端應接入DC24V電源，右端分別是校準電位器和配置設定開關。EM232模塊上部共有6個端子，每3個點為一組可作為一路模擬量的輸出通道，共2組，對于電壓負載用兩個端子（如M0、V0），電流負載用2個端子（如M0、I0），模塊下部左端M、L+兩端應接入DC24V電源。 根據要求，擴展模擬量輸入輸出模塊EM235兩塊，擴展模擬量輸出模塊EM232一塊。EM235具有4路模擬量輸入/一路模擬量輸出（占用2路輸出地址），EM232具有兩路模擬量輸出，可以滿足要求。模塊1EM235AI4/AO112位主機CPU224模塊2EM235AI4/AO112位模塊4EM232AO212位圖 各模塊連接方框圖：各模塊編址主機（I/O）模塊1(I/O) EM235模塊2(I/O) EM235模塊3(I/O) EM232 AIW0 AQW0AIW8 AQW4AQW8 AIW2AIW10AQW12 AIW4AIW12 AIW6AIW14 輸入輸出點地址編碼名稱代碼地址編號輸入信號停止按鈕SB1給風機啟動按鈕SB2給風機停止按鈕SB3給煤機啟動按鈕SB4給煤機停止按鈕SB5引風機啟動按鈕SB6引風機停止按鈕SB7爐床溫度傳感器SW1AIW0爐床溫度傳感器SW2AIW2料層差壓傳感器SD1AIW4爐膛微負壓傳感器SD2AIW6出口氧氣含量SYAIW8輸出信號床溫上限報警