【正文】 以燃料量暫時(shí)還不能增加。 ① 穩(wěn)定工況時(shí) ： 爐溫穩(wěn)定在給定值上，爐溫調(diào)節(jié)器 TIC 的輸出信號(hào) I0通過高、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 HSE LSE1和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 HSE LSE2，相應(yīng)地加到燃料流量調(diào)節(jié)器 FIC1和空氣流量調(diào)節(jié)器 FIC2作為它們的給定值，使燃料流量和空氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)到正常數(shù)值上，從而保證爐溫維持在給定值上。它的主要作用是當(dāng)爐子負(fù)荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過剩設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 19 空氣系數(shù)的經(jīng)濟(jì)合理狀況。 對(duì)空氣和燃料的控制 : 鍋爐用水經(jīng)省煤器預(yù)熱后 ,注入鍋爐內(nèi) ,在進(jìn)水管道內(nèi) ,用一流量傳感器檢測到流量信號(hào)后 ,經(jīng)流量變松器把流量信號(hào) 這一物理量變換成相應(yīng)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) ,送入儀表、運(yùn)算器、調(diào)節(jié)器中 ,其中為了使儀表的輸出信號(hào)同流量信號(hào)呈線形關(guān)系 ,我們在中間加入一個(gè)開方器 ,同時(shí) ,在進(jìn)水端檢測出它的進(jìn)水溫度 (預(yù)熱后 ),送給調(diào)節(jié)器 ,然后 ,再從出水端檢測出出水溫度 ,也送給調(diào)節(jié)器 .在這一調(diào)節(jié)器中 ,用一減法器計(jì)算出溫度 ,將前面所測得的流量乘以 (乘法器 )溫差 ,即可求得進(jìn)水管道中所注入的水所需的熱量 .而出口測的熱水溫度信號(hào)送給溫度調(diào)節(jié)電路 ,溫度調(diào)節(jié)電路將它在與人工設(shè)定值水平 SP 之間進(jìn)行控制計(jì)算 ,將輸出信號(hào)作為結(jié)果輸出 ,將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出 信號(hào)中 ,作為燃料流量的設(shè)定值 ,與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測出此時(shí)燃料的流量值 ,做一差值計(jì)算 ,從而調(diào)節(jié)燃料控制閥的大小 ,進(jìn)而進(jìn)行熱量控制 . 燃燒雙交叉控制 工業(yè)鍋爐的微機(jī) DDC控制系統(tǒng)的雙交叉控制原理圖如附圖（二）所示 雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達(dá)到燃燒時(shí)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(shí)減少了排煙對(duì)環(huán)境的污染。輸送至爐排執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)，通過變頻器來改變進(jìn)入鍋爐的燃料量，輸送至給水執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)通過改變電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變給水調(diào)節(jié)閥門的位置，從而改變進(jìn)入鍋爐的給水量，輸送至送風(fēng) 至送風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)通過改變電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（或變頻調(diào)速裝置）改變送風(fēng)入口調(diào)節(jié)檔板開度（調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速），從而改變進(jìn)入鍋爐的送風(fēng)量，輸送至引風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻調(diào)速電機(jī)）的調(diào)節(jié)信號(hào)通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻調(diào)速電機(jī)）改變引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)板或碟閥（調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速），從而改變鍋爐輸出的煙汽流量，使?fàn)t膛煙壓保持相應(yīng)的負(fù)值。對(duì)工業(yè)鍋爐主要參數(shù)進(jìn)行直接控制是微機(jī) DDC控制的主要功能之一。隨著控制理論和微機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的 DDC系統(tǒng)功能也不斷擴(kuò)大 ,相應(yīng)的控制規(guī)律和控制算式不斷出現(xiàn) .根據(jù)控制對(duì)象的不同 ,目前的微機(jī) DDC控制方式 ,有簡單 ,有復(fù)雜 ,從單參數(shù)的定值控制到多參數(shù)的相關(guān)控制 ,以至最優(yōu)最佳控制等等，其控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了早期的 PID控制范圍 ,盡管如此 ,PID控制的一些基本理論仍然是分析 DDC系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ) ,PID控制規(guī)律仍然在相當(dāng)多生產(chǎn)現(xiàn)場使用并能得到較為滿意的效果 ,所以直到現(xiàn)在 ,PID仍是一中最基本 的控制規(guī)律 . 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化的提高 ,較簡單的單回路參量的 PID 閉環(huán)已不能滿足更高要求系統(tǒng)需要，所以，在微機(jī) DDC系統(tǒng)中常用到多參量控制如串級(jí)控制、比值控設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 18制、選擇性控制、前饋控制等控制方式。因此 ,確定合適的采樣周期和 A/D、 D/A、轉(zhuǎn)換器的字長是提高系統(tǒng)控制精確 ,減少轉(zhuǎn)換誤差的關(guān)鍵 。 圖 直接數(shù)字控制系統(tǒng)硬件組成圖 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 17 由直接數(shù)字控制系統(tǒng)方框圖 (圖 ),先由測量變送器測取工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù) ,經(jīng)過輸入接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字量作為計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào) ,計(jì)算機(jī)根據(jù)確定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算 ,并發(fā)出信號(hào) ,再以輸出接口轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器 . DDC系統(tǒng)不僅可對(duì)一個(gè)回路進(jìn)行控制 ,而且通過采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)回路的控制 .另外 ,DDC系統(tǒng)只要改變程 序還能實(shí)現(xiàn)串級(jí) ,前饋等復(fù)雜的控制 ,直接數(shù)字控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的 PLD(比例、積分、微分 )調(diào)節(jié) ,也可實(shí)現(xiàn)其它復(fù)雜或先進(jìn)的調(diào)節(jié)規(guī)律 ,調(diào)節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件 .不同的是硬件部分除按需適當(dāng)增減通道的數(shù)量外 ,一般不需作大的變動(dòng) ,所以使用比較靈活 ,DDC系統(tǒng)是一個(gè)“在線”的時(shí)實(shí)的半環(huán)控制系統(tǒng)。 圖 前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償曲線 圖 前饋 — 串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 16第四章 工業(yè)鍋爐的微機(jī) DDC 系統(tǒng)的控制 在鍋爐的燃燒過程中 ,由于空氣和燃燒之間有著一定的比值關(guān)系 ,既有一定的燃燒則就需要一定的空氣 ,還有煙道中空氣過剩系統(tǒng) ,即空氣 (煙囪中 )氧氣的含量等等 ,都影響著鍋爐的燃燒 ,如果燃燒不當(dāng) ,不但會(huì)污染空氣 ,而且會(huì)可能危及到工作人員的人身安全 .所以我們就想用一套有著精確控制功能的控制系統(tǒng) ,因此便有了工作鍋爐的微機(jī) DDC控制系統(tǒng) . 直接數(shù)字控制 DDC 系統(tǒng) 直接數(shù)字控制 DDC 系統(tǒng)（ Direct Digigtal Control）是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中用得做廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式 .這類系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)除了經(jīng)過輸入通道對(duì)多個(gè)工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行檢測采集外 ,它不容代替模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器 ,按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)定進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算 ,然后將運(yùn)算結(jié)果通過過程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,以實(shí)現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)的目的。 另外，在控制過程中，我們還利用前饋控制過程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償過程的曲線如下圖所示。此外，由于前饋算式的輸出不直接加在調(diào)節(jié)閥上而作為副控制器的給定值，這樣便降低了對(duì)閥門特性的要求。 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 15 圖 前饋 反 饋控制系統(tǒng)方框圖 在實(shí)際工作中，如果對(duì)象的主要干擾頻繁而又劇烈，而生產(chǎn)過程對(duì)被控參數(shù)的控制精 度 要 求 又 很 高 ， 這 時(shí) 則 可 采 用 前 饋 — 串 級(jí) 控 制 （ 如 圖 ）。而前饋 — 反饋控制則能實(shí)現(xiàn)高精度的控制，穩(wěn)定性好和控制及時(shí)的作用。由于對(duì)前饋控制精度的要求降低，為工程上實(shí)現(xiàn)較簡單的控制創(chuàng)造了條件。（代數(shù)和）我們通常將前饋控制與反饋控制（如圖 ）相結(jié)合起來，其優(yōu)點(diǎn)如下： a. 在前饋控制的基礎(chǔ)上設(shè)置反饋控 制，可以大大簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對(duì)影響被控參數(shù)最顯著的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)其他許多次要的干擾，可依靠反饋予以克服，這樣既保證了精度，又簡化了系統(tǒng)。 ② 前饋與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋?zhàn)饔孟喑恕? ④ 前饋控制只能克服那個(gè)可測而不可控的擾動(dòng)量。 ② 前饋調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是由對(duì)象特性決定的。 所謂頻繁，是指擾動(dòng)出現(xiàn)的次數(shù)較多。 所謂可測，主要是指擾動(dòng)可直接測量，也不排斥可間接測量的，擾動(dòng)不可測量，前饋無法實(shí)施。 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 14 前饋控系統(tǒng) 前饋控制系統(tǒng)的概念： 前饋控制系統(tǒng)就是一種直接根據(jù)所生產(chǎn)被控變量參數(shù)變化的原因進(jìn)行控制的系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)上是一種抗擾動(dòng)進(jìn)行的開環(huán)控制系統(tǒng)方式，它通過前饋調(diào)節(jié)器來補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。 ④ 控制器防止積分飽和的措施。 ② 主 副控制器控制規(guī)律的選擇。 c. 應(yīng)考慮工藝上的合理性。 a. 副回路必須包括主要擾動(dòng)，而且應(yīng)包括盡可能多的擾動(dòng)。最大偏差仍能縮小到 1/3~1/5，因此，必須十分重視串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 ③ 用于克服對(duì)象的非線性。 ① 用于時(shí)滯大的對(duì)象。 ④ 副回路可以按照主回路的需要更精確控制操縱變量的質(zhì)量流和能量流。 ② 改善主控制器的廣義對(duì)象的特性。 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 與簡單控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè) 副回路，所以具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)。換句話說，在任意給定時(shí)刻，只能有一個(gè)獨(dú)立的設(shè)定值，這就是主設(shè)定值 R1。副控制器的 設(shè)定值值 R2就是主控制器的輸出 U1，顯然副控制器是在外設(shè)定情況下工作的，它的輸出 U2操縱執(zhí)行器 GV通過改變單個(gè)操縱變量 Q來滿足對(duì)主，副被控變量的某種組合所提出的要求。 HM HM2分別為主，副被控變量的檢測變送單元。其方框圖如圖 ： 在串級(jí)控制系統(tǒng)中，對(duì)象被分為主對(duì)象 GP1與副對(duì)象 GP2兩部分。 GC（ S）， GV（ S）， GM（ S）分別是控制器、執(zhí)行器 、被控對(duì)象、測量變送單元的傳遞函數(shù)。其中方框圖如下圖 所示： 圖 單回路控制系統(tǒng)方框圖 其中 Y（ S）為被控變量， Q（ S）為操縱變量， F1（ S） …… 。有多個(gè)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，還要考慮各個(gè)控制系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)有何影響，并按可能使每個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)其它控制系統(tǒng)的影響為最小的原則來建立各個(gè)控制系統(tǒng)。 一個(gè)簡單控制系統(tǒng)方案的分析設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題。 簡單控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般生產(chǎn)過程的控制要求，尤其適用于被控對(duì)象時(shí)滯和時(shí)間常數(shù)都較小，負(fù)荷和干擾變化比較平緩，或者對(duì)被控變量要求不太高的場合。下面我們就這幾種控制方式做一個(gè)介紹。同時(shí)，該技術(shù)也在不斷完善和提高，在進(jìn)一步降低造價(jià)及鍋爐本體設(shè)備的改造緊密配合方面還有許多工作要做。 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)是使進(jìn)出爐膛的空氣量維持平衡的控制系統(tǒng)，一般以爐膛壓力作為空氣量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整排向大氣的引風(fēng)量達(dá)到空氣量進(jìn)出平衡，為提高控制品質(zhì)，一般以送風(fēng)量或送風(fēng)檔板開度作為前饋量構(gòu)成前饋－反饋控制系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽 包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。 “ 空燃比 ” 是指燃燒中空氣量與燃燒量的比值系數(shù)。 鍋爐控制系統(tǒng)，一般有燃燒、水位等控制系統(tǒng)。 第三種是智能儀表控制，以單（雙）回路可編程控制器為主，以 PC 機(jī)為上位機(jī)，彼此間采用 RS232 相連，它可以接受多路模擬量及開關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)算、控制、通信及故障診斷功能，出于危險(xiǎn)分散的考慮，它雖有若干路模擬量及開關(guān)量輸入，但只有一（二）路采用 4～ 20mA直接信號(hào)輸出，即原則上只控制一（二）個(gè)執(zhí)行器，它與模擬儀表一樣，可與常規(guī)儀表混合合作，它作為集散控制系數(shù)的一部分，是現(xiàn)代自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)最新發(fā)展產(chǎn)物 。 PLC編程簡單，易于通信和聯(lián)網(wǎng)，多臺(tái) PLC 進(jìn)行同位鏈接及計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái) PLC構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，但是價(jià)格較高，如果是控制單臺(tái)，資源不能充分利用，多臺(tái)鍋爐控制能提高性能價(jià)格比，如果從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，其壽命長，故障率低，易于維修，值得選用。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表 、 有定時(shí)打印、隨機(jī)打印等幾種方式。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，這是必不可少的，以免鍋爐發(fā)生重大事故。采用微計(jì)算機(jī)控制，能對(duì)鍋爐進(jìn)行過程的自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。提高熱效率 ，降低耗煤量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。從而使鍋爐能正常運(yùn)行。通常我們是爐膛負(fù)壓保持在微負(fù)壓（ 10～ 80Pa）。 ② 保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。省煤器實(shí)際上同給水預(yù)熱氣和空設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 9 氣預(yù)熱器一樣，斗設(shè)置在鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提高鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。煙氣流經(jīng)過過熱氣后掠過脹接在上、下鍋筒間的對(duì)流管束， 在管束間設(shè)置了折煙墻使煙氣呈“ S”型形成曲折地橫向沖刷，再次以對(duì)流換熱的方式將熱量傳遞給管束的工質(zhì)。繼而煙棋手引風(fēng)機(jī)，煙囪的引力爾向爐膛上方流動(dòng)。 煙氣向水的傳熱過程： 由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁。鍋爐中的水循環(huán)，也保證與高溫?zé)煔庀嘟佑|的金屬受熱面的以冷卻而不 被燒壞，是鍋爐能長期安全運(yùn)行的必要條件。以及在鍋筒本身空間的重力分離力作用，是汽水混合物得到分離。此外，為了阻止水循環(huán)和進(jìn)行疏導(dǎo)分配的需要，而筒鍋上集箱上的汽水混合物導(dǎo)入爐墻外的不受熱地上鍋筒。鍋爐工作時(shí)氣鍋的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)的汽，水混合物。 水的汽化過程 水的汽化過程就是蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)，燃料所需要的空氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉后，向上穿過爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔狻? 鍋爐的工作原理及過程 鍋爐的工作過程概括起來應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：燃料的燃燒過程 、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程。還有用來消除受熱面上積灰以利用傳熱的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 除灰除塵設(shè)備 :是收集鍋爐灰 渣并運(yùn)往儲(chǔ)灰場地的設(shè)備。 水處理設(shè)備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在鍋爐受熱面上