【正文】 在最初的正常狀態(tài)下有A＜B的關(guān)系，所以燃料設定信號選擇了A，但在負荷急增使A急劇上升后，由于空氣流量控制系統(tǒng)的滯后，使得過渡狀態(tài)下出現(xiàn)B＜A而有＝B，此后若重新進入正常狀態(tài)，主信號A將再次出現(xiàn)小于B的狀態(tài)而使＝A。在負荷急劇減少時，A將迅速下降，此時由于空氣流量控制系統(tǒng)的滯后而使B呈現(xiàn)大于A的狀態(tài)所以此與正常狀態(tài)下一樣有＝A。從另一方面來看，由于空氣流量控制系統(tǒng)在負荷正常和負荷急劇上升的過渡狀態(tài)下有A＞C，所以空氣流量設定信號將選擇高值信號，于是有＝A。當負荷急劇減小時，將由于燃料控制系統(tǒng)的滯后，而在過渡過程中出現(xiàn)A＜C，于是選擇高值信號而有＝C，再度進入正常狀態(tài)時又將出現(xiàn)A＞C，而有＝A。綜上所述可以看到，實際的空氣過剩率在正常狀態(tài)下與設定值相等，但在負荷急增的過渡狀態(tài)下，將下降到（設定時＝）而在負荷急降時，空氣過剩率的上升量僅取決于燃料系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)的響應速度之差。系數(shù)設定一般?。剑諝膺^剩率的設定應使與燃燒發(fā)煙限制值相吻合，具體數(shù)值可在現(xiàn)場整定，變換系數(shù)可根據(jù)所選的變送器量程上限求得，有 （32）式中：為燃料流量測量范圍上限，；為空氣流量測量范圍上限，；a為燃料的單位理論空氣量。單交叉方案投運后，控制效果良好，爐壓穩(wěn)定，能耗下降，已基本滿足工藝要求，總結(jié)該系統(tǒng)的特點主要有以下幾點：（1）負荷急增時會有空氣先行增加的控制，而負荷急減會有燃料先行減少的控制，從而防止了黑煙發(fā)生，節(jié)能效果好；（2）可有效的防止供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障所造成的燃料過剩。但該方案存在的問題是在負荷急劇下降時，空氣過剩處于一種完全不能控制的自由狀態(tài)，由此致使：（1）過渡狀態(tài)下會存在過?？諝馑斐傻臒釗p失；（2）燃料流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉情況下，將出現(xiàn)瞬時空氣大量過剩而使爐溫下降。為解決上述問題，我們又將原方案進行了改進，實施了雙交叉限幅燃燒控制方案，事實證明效果更好。雙交叉限幅燃燒自動控制系統(tǒng)（）。雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達到燃燒時始終維持低過剩空氣系數(shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時減少了排煙對環(huán)境的污染。雙交叉燃燒控制實際上是以爐壓調(diào)節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調(diào)節(jié)并列為副回路的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號選擇器、高低信號限制器組成的帶有邏輯功能的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的主要作用是當熱負荷變化，導致爐子負荷發(fā)生變化，以維持爐壓在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過?？諝庀禂?shù)的經(jīng)濟合理狀況。由圖可知，由空氣流量測量值F2 和負偏置( k2) 確定燃料流量的下限值B。 由空氣流量測量值F2 和正偏置(k1) 確定燃料流量的上限值C。 由燃料流量的測量值F1 和正偏置k4 確定了空氣流量( 折合到燃料流量當量) 的上限值B′。由燃料流量的測量值F1 和負偏置( k3) 確定了空氣流量(折合到燃料流量當量) 的下限值C′。下面分三種情況進行討論：當系統(tǒng)穩(wěn)定工作時，爐壓穩(wěn)定在給定值上,爐壓調(diào)節(jié)器的輸出信號經(jīng)過高低限模塊HLM、LLM后，又分別通過燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高、低選模塊HSELSE1和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的HSELSE2，相應地加到燃料流量調(diào)節(jié)器FC1和空氣流量調(diào)節(jié)器FC2作為它們的給定值，使燃料流量和空氣流量自動調(diào)節(jié)到正常數(shù)值上，從而保證爐壓維持在給定值上。在穩(wěn)定工況下，所有高選、低選和高限、低限模塊，對主控制信號不起限制作用。當爐負荷A急劇下降時,A信號與B在高值選擇器HS1比較后,取大信號B, 然后B 與信號C 在低值選擇器LS1 比較選擇其中的小信號B 作為燃料流量設定值,即燃料量取下限值。 與此同時,A 與信號B′在低值選擇器LS2 比較選擇其中的小信號A, 然后A 與C′在高值選擇器HS2 比較選擇其中大信號C′,作為空氣流量設定值,做到燃料量領(lǐng)先減小,空氣流量也減小而又不會冒黑煙。由于空氣流量設定值在動態(tài)過程中按信號C′變化,但信號C′大于A ,因而限制了負荷急劇下降時剩余空氣系數(shù)的上限值。當爐負荷急劇上升時, A 信號增大, 與信號B′通過低選擇器LS2 比較選擇較小的信號B′,B′與C′在高選擇器HS2 比較后,選擇大的信號B′,即空氣流量取按燃料流量確定的上限值,使空氣流量領(lǐng)先增加,但不超過上限值。與此同時, A 與信號B 在高選擇器HS1 比較,選擇較大的信號A, 然后A 與C 通過低選器LS1 比較選擇小者C( 按空氣流量確定的燃料流量的上限值) 作為燃煤流量的給定值。但注意到一般選擇k1 k4 , 防止了燃料供應過多冒黑煙的現(xiàn)象。實踐結(jié)果表明,k1 ～ k4 的取值與系統(tǒng)的負荷響應性能和節(jié)能效果有關(guān)。從節(jié)能的觀點著想,k1 和k2 的值愈小愈好,但這樣一來會惡化系統(tǒng)負荷響應的性能。此外,由于燃料、空氣流量測量系統(tǒng)中測量值的隨機波動是不可避免的,為了防止由此而引起的高低值選擇器不必要的頻繁切換給系統(tǒng)帶來的擾動, 因此系統(tǒng)必須設置相應的死區(qū), 即需有相應的k3 和k4 值。所以k1 ～ k4 的值要根據(jù)實際情況和控制要求在調(diào)試中確定。一般取k1= k3 ,k2= k4 。設爐子在額定工作狀態(tài)下, 空氣過剩系數(shù)為設定值。若＝ , 取k1= ,k3= , ≤≤,即在最佳燃燒區(qū),這就是說,雙交叉限幅控制能夠既在靜態(tài)又在動態(tài)過程中始終保持空燃比在最佳范圍內(nèi),無論負荷如何變化,剩余空氣系數(shù)總能控制在確定的范圍內(nèi),在最佳的低氧燃燒區(qū)。在雙交叉限幅燃燒控制系統(tǒng)中，加入了煙道氣氧含量的一個控制回路。這是一個以煙道中氧含量為控制目標的燃燒流量與空氣流量的變比值控制系統(tǒng)，也稱煙氣氧含量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)可以保證鍋爐最經(jīng)濟燃燒。在整個生產(chǎn)過程中保證最經(jīng)濟的燃燒，必須使得燃料和空氣流量保證最優(yōu)比值。上述方案中保證了燃料和空氣的比值關(guān)系，但并不能保證燃料的完全燃燒控制。因為，其一，在不同的負荷下，兩流量的最優(yōu)比值不同；其二，燃料的成分（如含水量、灰分等）有可能會變化；其三，流量測量的不準確。這些因素都會不同程度地影響到燃料的不完全燃燒或空氣的過量，造成鍋爐的熱效應下降，這就是燃燒流量和空氣流量定比值的缺點。為了改善這一情況 ，最簡單的方法是有一個指標來閉環(huán)修整兩流量的比值。目前，最常用的是煙氣中的含氧量。（1）鍋爐的熱效率鍋爐的熱效率主要反映在煙氣成份和煙氣溫度這兩個方面。煙氣中各種成份，如、和未燃燒烴的含量，基本可以反映燃料燃燒的情況。最簡單的方法是用煙氣中含氧量來表示。根據(jù)燃燒反應方程式，可以計算出是燃料完全燃燒時所需的氧量，從而得知所需空氣量，稱為理論空氣量。而實際上完全燃燒所需要的空氣量，要超過理論計算的量，超過理論空氣量的這部分稱為過?？諝饬俊Ｓ捎跓煔獾臒釗p失占鍋爐的大部分，當過剩空氣量增多時，一方面使爐膛溫度降低，另一方面使煙氣損失增加。因此，過?？諝饬繉Σ煌娜剂隙加幸粋€最優(yōu)值，以滿足最經(jīng)濟燃燒的要求。對于燃料最優(yōu)過剩空氣量約為8％～15％。過?？諝饬砍Ｓ眠^剩空氣系數(shù)表示，定義為實際空氣量和理論空氣量之比 （ 33）因此, 是衡量經(jīng)濟燃燒的一種指標。過?？諝庀禂?shù)很難直接測量，但與煙氣中氧含量有關(guān)，可近似表示為 （34）、鍋爐效率的關(guān)系。當在1～，與接近直線關(guān)系，～（最佳過?？諝饬考s為8％～15％）時，％～3％。，過?？諝饬考s為8％～15％時，鍋爐有最高效率。，CO及鍋爐效率的關(guān)系（2）煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這個方案中，含氧量煙氣作為被控變量。當煙氣中含氧量變化時，表明燃燒過程中的過?？諝饬堪l(fā)生變化，通過含氧量控制器來控制空氣量與燃料量的比值，力求使控制在最優(yōu)設定值，從而使對應的過剩空氣系數(shù)穩(wěn)定在最優(yōu)值，保證鍋爐燃燒最經(jīng)濟，熱效率最高?？梢?，煙氣含氧量閉環(huán)控制系統(tǒng)是將原來的定比值改變?yōu)樽儽戎?，比值由含氧量控制器輸出。實施時應注意，為快速反映煙氣含氧量，對煙氣含氧量的檢測變送系統(tǒng)應選擇正確。目前，常選用氧化鋯氧量儀表檢測煙氣中的含氧量。（1）爐膛負壓控制系統(tǒng)為了防止爐膛內(nèi)火焰或煙氣外噴，爐膛中要保持一定的微負壓。爐膛負壓控制系統(tǒng)中被控變量是爐膛壓力（控制在負壓），操縱變量是引風量。當鍋爐負荷變化不大時，可采用單回路控制系統(tǒng)。當鍋爐負荷變化較大時，應引入擾動量的前饋信號，組成前饋－反饋控制系統(tǒng)。例如，當鍋爐負荷變化較大時，蒸汽壓力的變動也較大，這時，可引入蒸汽壓力的前饋信號，（a）所示的前饋－反饋控制系統(tǒng)。若擾動來自送風機時，送風量隨之變化，引風量只有在爐膛負壓產(chǎn)生偏差時，才由引風調(diào)節(jié)器去調(diào)節(jié)，這樣引風量的變化落后于送風量，必然造成爐膛負壓的較大波動。為此可引入送風量的前饋信號，（b）所示的前饋－反饋控制系統(tǒng)。這樣可使引風調(diào)節(jié)器隨送風量協(xié)調(diào)動作，使爐膛負壓保持恒定。－反饋控制系統(tǒng)（2）防止回火的連鎖控制系統(tǒng)當燃料壓力過低，爐膛內(nèi)壓力大于燃料壓力時，會發(fā)生回火事故。采用壓力開關(guān)PSA，當壓力低于下限設定值時，切斷燃料控制閥的上游切斷閥，防止回火。（3）防止脫火的選擇控制系統(tǒng)當燃料壓力過高時，由于燃料流速過快，易發(fā)生脫火事故。為此，設置燃料壓力和蒸汽壓力的選擇性控制系統(tǒng)。正常時，燃料控制閥根據(jù)蒸汽負荷的大小調(diào)節(jié)。一旦燃料壓力過高，燃料壓力控制器P1C的輸出減小，被低選器選中，由燃料壓力控制器P1C取代蒸汽壓力控制器，防止脫火事故發(fā)生。，并設置回火報警系統(tǒng)。第四章 鍋爐自動控制系統(tǒng)的選擇控制系統(tǒng)的優(yōu)劣對鍋爐的控制效果有著直接的影響，因此，在選擇控制系統(tǒng)時，采取了兩步走的措施。第一步先從市場上品種繁多的品牌中選擇；第二步在選中的同類產(chǎn)品中再進行二次選型。除了在方法上精心安排，在選型時重點考慮了以下因素：功能、性能、價格。以確保最經(jīng)濟地實現(xiàn)現(xiàn)場控制要求?，F(xiàn)在國內(nèi)外用于鍋爐行業(yè)電氣系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要有：單片機、工控機、可編程控制器、集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。而可編程邏輯控制器（PLC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)為當前較為先進的三大控制系統(tǒng)。本文重點對它們進行比較選型。①可編程邏輯控制器是用來取代用于電機控制的順序繼電器電路的一種器件。由于PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護、自診斷等功能，所以抗干擾能力強，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場中，故障率低。但PLC模塊只是簡單電氣轉(zhuǎn)換單元，沒有智能芯片，出現(xiàn)故障后相應單元全部癱瘓。PLC在與別的PLC或上位機進行通訊時，所采用的網(wǎng)絡形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡協(xié)議也經(jīng)常與國際標準不符。在網(wǎng)絡安全上，PLC一般采用電源、CPU、網(wǎng)絡雙冗余，缺乏很好的保護措施。②集散控制系統(tǒng)是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級計算機。生產(chǎn)監(jiān)控級對來自過程控制級的數(shù)據(jù)進行集中操作管理，如各種優(yōu)化計算、統(tǒng)計報表、故障診斷、顯示報警等。為保證控制的設備安全可靠，DCS采用了雙冗余的控制單元，當重要控制單元出現(xiàn)故障時，都會有相關(guān)的冗余單元實時無擾的切換為工作單元，保證整個系統(tǒng)的安全可靠。是目前最為先進的控制系統(tǒng)。③現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種全計算機、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。它與DCS的本質(zhì)差異在于現(xiàn)場級設備的數(shù)字化、網(wǎng)絡化，實現(xiàn)了控制裝置與現(xiàn)場裝置的雙向通信，消除了生產(chǎn)過程監(jiān)控的信息“盲點”。同傳統(tǒng)DCS和PLC控制系統(tǒng)相比，以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎的控制系統(tǒng)FCS的優(yōu)越性概括起來有以下幾方面：互操作性、分散性、可靠性、精確性、開放性、經(jīng)濟性、可維護性。通過功能比較，在優(yōu)越性方面我們可以非常容易的得出結(jié)論：FCSDCSPLC?？刂葡到y(tǒng)的性能指標一般以核心特征來反映其控制品質(zhì)。PLC的關(guān)鍵技術(shù)在于其內(nèi)部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語言的解釋程序的效率決定了PLC的性能。DCS的關(guān)鍵是通訊，也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。FCS的核心是總線協(xié)議，其多個協(xié)議標準對它有很大的制約作用。據(jù)報道，目前，我國工控機生產(chǎn)廠家中，%，%， %，%，其他（自動化儀表、模塊）%。由于它們適用的場合各有側(cè)重，廠家各有不同，所以只能進行相對價格比較。目前來說，PLC價格相對較低，F(xiàn)CS價格相對較高，DCS價格介于中間。在充分分析了PLC、DCS、FCS功能、性能和價格的基礎上，我們通過查閱大量的資料和在鍋爐行業(yè)的應用情況的調(diào)研，確定使用比較適合應用于大中型鍋爐控制的DCS控制系統(tǒng)，完成了第一步選型。 DCS控制系統(tǒng)方案的確定在確定具體采用哪種DCS控制系統(tǒng)，我們主要考慮了國內(nèi)外DCS產(chǎn)品種類和選型考慮因素。①目前的DCS產(chǎn)品種類國內(nèi)的主要有:；、MACS、FOCS等系列產(chǎn)品；；國外的有霍尼韋爾公司的S9000/SCAN3000系統(tǒng)、西屋（westinghouse）、貝利（bailey）、橫河公司μXL系統(tǒng)、羅斯蒙特公司的delta V系統(tǒng)等等。②選型考慮因素在選型時，我們具體考慮了6個方面的因素：。從各家DCS產(chǎn)品針對的控制對象方面考慮。從實現(xiàn)鍋爐平穩(wěn)運行的實時控制要求上考慮。從D