【導(dǎo)讀】摘要也稱內(nèi)容提要，概括研究題目的主要內(nèi)容、特點(diǎn)，文字要精練。一般不少于400字，外文摘要的內(nèi)容應(yīng)與中文摘要相對應(yīng)。機(jī)、泵類提供動力。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。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。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。之一，得到了較快的發(fā)展。國內(nèi)外應(yīng)用實踐表明，與常規(guī)煤粉鍋爐相比，采用這。輯控制功能,而且還具有了運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送等功能。目前城市供暖的鍋。繼電器邏輯控制。這類系統(tǒng)自動化程序很低,大部分操作還是由手動來完成,只能。床汽鍋爐的自動控制，并實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

　　

【正文】 模塊接線圖 設(shè)計選用安徽天康集團(tuán)股份有限公司的 YFC 氧化鋯氧量分析儀 。 產(chǎn)品特性 ●氧化鋯固體電解質(zhì)管選用多元級配超細(xì)顆粒原料成型，壁薄、致密、本底電勢力。 ●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。傳感器能快速插入爐內(nèi)。 ●浮溫型傳感器工作溫度低，容易選擇安裝點(diǎn) ●傳感器重現(xiàn)性、互換性好，無須作本底補(bǔ)償，可用標(biāo)準(zhǔn)氣在線標(biāo)定。 ●氧量表精度高，操作簡單，便于現(xiàn)場安裝使用。 ●氧量表有 010mA,420mA DC 兩 路隔 離 模擬量輸出。 （ 2） %或 （ 2）％兩種檢測量程供用戶選擇設(shè)置。 ●氧量表有多點(diǎn)溫控溫度，由用戶自行設(shè)定。 YFC 氧化鋯氧量分析儀是一種新穎的智能化工業(yè)自控儀表?？梢詫χT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。 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。電解質(zhì)質(zhì)量關(guān)系到儀器檢測精度。選用三元級配同時添加適量昂貴的氧化 鈧，所以傳感器的響應(yīng)速度、本底電勢、檢測精度和比電陰性能明顯得到提高。特別采用相變增韌技術(shù)和超細(xì)顆粒注漿成型工藝所生和的電解質(zhì)管壁薄，致密，抗熱沖擊性能好，是等靜壓成型制品所不能媲美的。 氧分析儀的氧量表是采用單片機(jī)組成的智能化儀表。它對傳感器輸出的氧電勢 “ E ” 進(jìn)行運(yùn)算，按 “ 奈斯特 ” 公式實時快速地計算出煙氣的氧含量，并在計算 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 中引入雙友愛數(shù)校正法，同時具有傳感器本底、氧電勢調(diào)節(jié)功能。氧表能對傳感器實行準(zhǔn)確可靠聽恒溫控制及溫度設(shè)定。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。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。儀表操作方便，維護(hù)最小。 輸出設(shè)備的選擇 調(diào)節(jié)閥的選型 在 燃燒控制系統(tǒng)中 的控制中， 需要調(diào)節(jié)閥對 排渣管的排料量 的進(jìn)行控制。 調(diào)節(jié)閥 屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括氣動、電動和液動三大類，但是液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用較少，同時氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使用最廣泛的是氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇主要是指氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 。 電動調(diào)節(jié) 閥是 工業(yè)自動化 過程控制中的重要執(zhí)行單元 儀表 。隨著工業(yè)領(lǐng)域的自動化程度越來越高，正被越來越多的應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。與傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能（只在工作時才消耗電能），環(huán)保 （無碳排放），安裝快捷方便 ，設(shè)計采用電動調(diào)節(jié)閥。 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 。該系統(tǒng)的設(shè)計降低 了電能以及燃料的損耗，設(shè)備的運(yùn)行更加可靠。 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 —直 —交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 變頻器采用西門子 MM430 系列，此變頻器共有 20 多個控制端子，分為 4 類，輸入信號端子、頻率模擬設(shè)定輸入端子、監(jiān)視信號輸出端子和通信端子。 DIN1至 DIN6 為數(shù)字輸入端子，一般用于變頻器外部控制 ，其具體功能由相應(yīng)設(shè)置決定。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。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。 PTC 端子用于電動機(jī)內(nèi)置 PTC 測溫保護(hù)，為 PTC 傳感器輸入端。 DIN DIN2 為模擬信號輸入端子，分別作為頻率給定信號和閉環(huán)時的 反饋信號輸入。變頻器提供了三種頻率模擬設(shè)定方式：外接電位器設(shè)定、 010V 電壓設(shè)和 420mA 電流設(shè)定。當(dāng)用電壓或電流設(shè)定時，最大的電壓 或電流對應(yīng)變頻器輸出頻率設(shè)定的最大值，變頻器有兩路頻率設(shè)定通道，開環(huán)控制時只用 AIN1 通道，閉環(huán)控制時使用 AIN2 通道作為反饋輸入，兩路模擬設(shè)定值進(jìn)行疊加。 輸出信號的作用是對變頻器運(yùn)行狀態(tài)的指示，或向上位機(jī)提供這些信息。 KAKA KA3 為繼電器輸出。其功能也是可編程的，如故障報警狀態(tài)指示等。 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。 P+、 N為通信接口端子， 是一個標(biāo)準(zhǔn)的 RS485 接口。通過此通信接口。可以實現(xiàn)對變頻器的遠(yuǎn)程控制，包括運(yùn)行 /停止及頻率設(shè)定控制，也可以與端子控制進(jìn)行組合完成對變頻器的控制。 變頻器可以使用數(shù)字操作面板控制，也可以使用端子控制，也可以使用 RS485通信接口對其遠(yuǎn)程控制。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 在系統(tǒng)中，對鍋爐的燃燒控制需要三臺電動機(jī)，分別用于控制引風(fēng)電機(jī) 轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，給煤電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 MM430 的內(nèi)置 PID 和 Bico 能夠?qū)崿F(xiàn)簡單反饋和邏輯控制 ， 避免在簡單任務(wù)中使用 PLC 或復(fù)雜的繼電控制 ， 從而給設(shè)計人員帶來極大的靈活性 ， 降低了系統(tǒng)的成本 ， 在變頻器單機(jī)的情況下實現(xiàn)了友好的操作界面和控制功能 ， 有效地降低了操作人員的勞動強(qiáng)度 ，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 變頻器有兩種工作方式手動方式與自動方式，由于要實現(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。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（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。壓力變送器 輸出正比于 給定頻率 的 1～ 5V 電壓信號 經(jīng)隔離后反饋到 MM430 變頻器完成閉環(huán)控制 。 如圖 3 所示由 PLC 提供給定電壓信號進(jìn)入模入通道 AN1 電壓表 V1 指示給定電壓，電壓表表盤標(biāo)定為風(fēng)量 0～ 80t ／ h 和轉(zhuǎn)速輸出頻率 0～ 50Hz 兩條刻度以方便操作，使用數(shù)字輸入通道 DI1 用于變頻器的啟動停機(jī)，當(dāng) KA 斷開時變頻器處于停止輸出 , 當(dāng) KA 接通時變頻器處于輸出狀態(tài)。指示燈 HG1 和 HG2 同時點(diǎn)亮以 指示變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)， FR 為電動機(jī)熱繼電器常閉觸點(diǎn)。使用數(shù)字輸入通道 DI3。 MM430 變頻器內(nèi)部有較為完善的基于電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的電子式熱過載繼電器 ， 但它需要在現(xiàn)場檢測正確的電動機(jī)參數(shù) ， 有時感覺多有不便 ， 所以使用外部熱繼電器為后備保護(hù) ， 反饋信號使用模入通道 AN2。 模出通道 AO1 設(shè)置為變頻器 輸出頻率指示，模出通道 AO2 設(shè)置為變頻器輸出電流指示，數(shù)字輸出 指示燈 用于變頻器故障或報警指示 ， HG2 用于當(dāng)變頻器輸出頻率低于 5Hz 超過 5s 指示 ,系統(tǒng)正常運(yùn)行時輸出頻率一般在 8Hz～ 45Hz。 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 。 HG3 指示變頻器出現(xiàn)故障。 指示燈使用 24V 供電以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性 兩個模出通道設(shè)置為電壓輸出，按變頻器手冊說明，需在端子上并聯(lián)一個 500電阻進(jìn)行電流／電壓轉(zhuǎn)換，但在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，由于輸出電壓表 V V2 的內(nèi)阻關(guān)系模出通道滿偏并不能在 500 電阻上取得 10V 電壓，所以電阻增加到， 520 結(jié)合變頻器內(nèi)部對兩個模出通道標(biāo)定使輸出電壓達(dá)到 10V。 系統(tǒng)中用到了 3 個電機(jī) 分別來控制引風(fēng)電機(jī)的風(fēng)量、鼓風(fēng)電機(jī)的風(fēng)量、給煤電機(jī)的給煤量 ，所以要采用 3 個變頻器。對引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī) 采用閉環(huán)控制，將風(fēng)室的壓力作為反饋量，用變頻器本身具有的 PID 功能組成兩個簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的給定量又 PLC 經(jīng)過計算后輸出。 對給煤電機(jī)采用簡單的開環(huán)控制，幽PLC 來對給煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖 西門子 MM430 變頻器 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 PLC 與變頻器連接圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 第 5 章 軟件編程 控制算法 燃燒鍋爐自動控制的關(guān)鍵問題是燃料的測量。在目前條件下，要實現(xiàn)準(zhǔn)確測量進(jìn)入爐膛中的燃料還 很困難，因此常采用比值信號、熱量信號、氧量信號控制燃燒過程， 采用熱量信號的燃燒過程自動控制系統(tǒng)中，燃燒的經(jīng)濟(jì)性要用兩個流量（燃料量與送風(fēng)量、熱量與送風(fēng)量，蒸汽流量與送風(fēng)量）的比值作間接指標(biāo)。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)。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。 本設(shè)計用氧量信號來控制燃燒過程。 以前人們常在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)用 CO2 分析器，分析煙氣成分，判斷爐膛燃燒工況。但是 CO2分析儀表的測量滯后太大，根本不能作為自動控制信號之用，而且煙氣中 CO2的含量和過剩空氣系數(shù)α之 間的關(guān)系也不是固定不變的，通過實踐認(rèn)識到，比較好的方法是利用氧化鋯直接測量煙氣中的含氧量，一則氧化鋯氧量計滯后時間和慣性小，二則煙氣中的含氧量和過?？諝庀禂?shù)之間的關(guān)系比較穩(wěn)定。 當(dāng)負(fù)荷變化時， ，煙氣中的含氧量發(fā)生變化，使燃料調(diào)節(jié)器去改變?nèi)剂狭恳跃S持煙氣中的含氧量。 用一個比值器來保證給煤與送風(fēng)量成一定比例。 在送風(fēng)量變化的同時，爐膛負(fù)壓發(fā)生變化，引風(fēng)調(diào)節(jié)器去改變引風(fēng)量，以維持爐膛負(fù)壓。在這個控制系統(tǒng)中，燃料調(diào)節(jié)器保證經(jīng)濟(jì)燃燒 。 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（論文） 29 設(shè)計中 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。 只需要調(diào)節(jié)錐形閥的開度就可以來調(diào)節(jié)爐溫。 爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構(gòu)成了循環(huán)流化床鍋爐的物料熱循環(huán)回路 ,煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應(yīng) ,產(chǎn)生的煙氣分別進(jìn)入四個分離器 ,進(jìn)行氣固兩相分離 ,經(jīng)過分離器凈化的煙氣進(jìn)入尾部煙道。分離器分離下來的高溫物料一部分直接返回爐膛 ,另一部分進(jìn)入外置式換熱器 ,外置換熱器入口設(shè)有錐型閥 ,通過調(diào)整錐型閥的開度來控制外置換熱器和回料閥的循環(huán)物料分 配。在爐膛兩側(cè)下部對稱布置 4 個外置式換熱器 ,外置式換熱器外殼由鋼板制成 ,內(nèi)襯絕熱材料和耐磨耐火材料。外置式換熱器解決了隨著鍋爐容量增大 ,受熱面布置困難的矛盾 ,使鍋爐受熱面的布置更靈活。 通過錐形閥的開度控制進(jìn)入外置式換熱器內(nèi)的熱物料量 ,提高過熱汽溫的同時 ,降低熱物料的溫度。 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。 對 爐溫的控制 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。 在鍋爐的運(yùn)行過程中床高不能夠進(jìn)行直接的測量，但是可通過測量料層差壓來間接反應(yīng)床高。 料層差壓是一個反映燃燒室 床高 的參數(shù)。通常將所測得的風(fēng)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(shù)值，在運(yùn)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。一般來說，料層差壓應(yīng)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(diào)節(jié)。應(yīng)根據(jù)所燃用