【正文】 向水 (汽 )等的傳熱過程：燃料燃燒所放出的熱量使得爐內(nèi)溫度很高，高溫?zé)煔馀c布置在爐膛四周墻面上的水管進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射傳熱。要使燃料量、空氣量和負(fù)荷蒸汽量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這就是根據(jù)所需要的負(fù)荷蒸汽量來控制燃料量和送風(fēng)量，同時(shí)還要通過引風(fēng)設(shè)備控制爐膛負(fù)壓。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過除渣板后排入灰斗。燃燒所需要的空氣是由送風(fēng)機(jī)送入爐體的風(fēng)倉，向上通過爐排到達(dá)燃燒燃料層。新煤入爐，經(jīng)預(yù)熱階段后開始著火，揮發(fā)物燃燒，同時(shí)焦炭也逐漸燃燒。燃料在爐子罩進(jìn)行燃燒，將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，高溫的燃燒產(chǎn)物 煙氣通過汽鍋受熱面將熱能傳遞給汽鍋內(nèi)溫度較低的水， 水被加熱進(jìn)而沸騰汽化，生成蒸汽。 10．除灰除塵設(shè)備：分別為收集鍋爐灰渣并運(yùn)往存灰場地及除去煙氣中灰粒的設(shè)備，以減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。 8．水處理設(shè)備：用來清除水中雜質(zhì)和降低給水硬度，防止鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕鍋爐，從而提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 7．給水設(shè)備：由給水泵和給水管組成。 5．引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)、煙囪、煙道幾部分，將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出，保持爐膛的負(fù)壓燃燒正常。 4．空氣預(yù)熱器：繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣的換熱器。得到加熱的高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過各個(gè)受熱面，將熱量傳遞給水后，經(jīng)由煙囪排至 大氣。煤由煤斗落在轉(zhuǎn)動(dòng)鍋爐出水溫度控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 12 的鏈條爐蓖上，進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。為了得到干度比較大的飽和蒸汽，在上鍋筒中還裝有汽水分離設(shè)備，下鍋筒做為連接沸水管之用，同時(shí)儲(chǔ)存水和水垢。以 6T／ H的蒸汽鍋爐為例，它由以下幾個(gè)部分構(gòu)成： 1．汽包：由上下鍋筒和沸水管組成。本項(xiàng)目的研究以燃煤鍋爐為對(duì)象。 燃煤鍋爐的工作過程 燃煤鍋爐的組成 鍋爐按燃料種類分，大致有燃油鍋爐，燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t。根據(jù)這個(gè)原理，可以用一系列等幅而不等寬的脈沖來近似正弦波。 隨著電力半導(dǎo)體器件和微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電力變頻技術(shù)新的突破性發(fā)展， 70 年代后期發(fā)展起來的脈沖調(diào)控技術(shù)成了現(xiàn)在常用的變頻器功率開關(guān)器件的控制策略?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。它是利用六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關(guān)元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出．由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載，無論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)還是發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，變頻器功率因素總不會(huì)為 l，因此，在直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量就靠之間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件來緩沖。直流中問電路的作用是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。它主要作用是對(duì)工頻的外部電源進(jìn)行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。在器件結(jié)構(gòu)上，從分立器件發(fā)展到由分立器件組合成功率變換電路的初級(jí)模塊，繼而將功率變換電路與觸發(fā)控制電路、緩沖電路、檢測電路等組合在一起的復(fù)雜模塊。從晶閘管靠換相電流過零關(guān)斷的半控器件發(fā)展到 PID，PIC通過門極或柵極控制脈沖可實(shí)現(xiàn)器件導(dǎo)通與關(guān)斷的全控器件。 由公式可知，只要控制好 Eg和 f，便可以控制磁通∮ m不變。對(duì)于直流電機(jī)來說，勵(lì)磁系統(tǒng)是獨(dú)立的，所以只要對(duì)電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適，保持中 f m不變是很容易做到的 ，在交流異步電機(jī)種，磁通是定子和轉(zhuǎn)子合成產(chǎn)生的。在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，一個(gè)重要的因素是希望保持每極磁通量 fm為額定值不變。因此，可以通過改變該電源的頻率來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于其同步轉(zhuǎn)速，異步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可由下式給出 N=N1(1— 5)=60f(1s)／ p (2． 2) 其中， N為電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速， S為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。因此，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也將發(fā)生改變。 變頻調(diào)速的基本原理 當(dāng)在一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組上加上三相交流電壓時(shí)，該電壓將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，其速度由定子電壓的頻率所決定。電源功率因數(shù)大，所需容量小，可以組成離性能的控制系統(tǒng)等。容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的 J下反轉(zhuǎn)切換，可以進(jìn)行高額度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行電氣制動(dòng)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。變頻器技術(shù)是 fj綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上。 變頻器驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 隨著大功率晶體管電子技術(shù)的迅速發(fā)展、大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)已同趨完善。鍋爐風(fēng)機(jī)一般按滿足鍋爐最大負(fù)荷設(shè)計(jì)選型，而正常工作卻在額定負(fù)荷的 70％左右，因此，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的裕量較大，節(jié)電潛力很大。為了節(jié)約能源，目前在大 型鍋爐中廣泛采用變頻調(diào)節(jié)，變頻調(diào)整是一種高效的交流調(diào)整方法，它利用變頻器實(shí)現(xiàn)了異步電動(dòng)機(jī)的無級(jí)變速，鍋爐控制采用變頻調(diào)整是節(jié)能的有效途徑．鍋爐的應(yīng)用面很廣，應(yīng)用量也很大。 交流電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)介紹 傳統(tǒng)的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)都是采用定速泵和風(fēng)機(jī)，以改變調(diào)節(jié)閥門開度來改變給水流量和風(fēng)量。 根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目要求，為了避免邏輯混亂，靜態(tài)補(bǔ)水泵啟動(dòng)給定值要高于動(dòng)態(tài)補(bǔ)水泵停止給定值。靜態(tài)過程和動(dòng)態(tài)過程的控制原理是相同的，只是補(bǔ)水泵啟動(dòng)給定值和補(bǔ)水泵停止給定值不同。在動(dòng)念和靜態(tài) 兩種情況下管網(wǎng)壓力的給定值是不同的，所以在兩種情況下補(bǔ)水和泄壓的壓力值范圍是不同的，根據(jù)實(shí)際工程的要求，靜態(tài)過程的值比動(dòng)態(tài)過程的值要稍高。在此過程中，由于管道泄露等原因可能會(huì)造成一些損失，導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)的壓力逐漸降低，當(dāng)?shù)偷揭欢ǖ慕o定值時(shí)，控制變頻補(bǔ)水泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水；而由于加熱過程中造成的熱膨脹，可能導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)的壓力逐漸升高，當(dāng)高到一定的給定值時(shí)，開啟安全閥泄壓，以降低管網(wǎng)內(nèi)部壓力，避免管網(wǎng)損壞、破裂。 2．二次網(wǎng)部分 二次網(wǎng)部分主要由五個(gè)換熱站組成，每個(gè)換熱站包括兩臺(tái)循環(huán)泵 (一備一用 )，兩臺(tái)補(bǔ)水泵 (一備一用 )和一個(gè)電磁閥。其工作情況如下：對(duì)鍋爐內(nèi)的水加熱，熱水通過循環(huán)泵，經(jīng)由管道流入換熱站，在換熱站中通過換熱器進(jìn)行熱交換，把熱量傳遞到二次網(wǎng)，完成熱交換之后的低溫水返回到鍋爐繼續(xù)循環(huán)。下面分別介紹這兩個(gè)部分的工作情況。 整個(gè)供熱控制系統(tǒng)可以分為一次網(wǎng)部分和二次網(wǎng)兩個(gè)部分組成。下面以某高校鍋爐控制系統(tǒng)來介紹溫度控制系統(tǒng)的組成。 鍋爐出水溫度控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 6 第 2 章鍋爐溫度控制系統(tǒng)的總體介紹 鍋爐溫度控制系統(tǒng)的組成 日 前我國的溫度系統(tǒng)主要以燃煤鍋爐為主體。本課題根據(jù)該校園的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)的集成自動(dòng)化系統(tǒng)將現(xiàn)場的鍋爐控制運(yùn)行和管理有機(jī)的良好結(jié)合，實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。又如對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)行自動(dòng)控制，在不需要人工干預(yù)的情況下，隨時(shí)調(diào)整給水量、燃料量、送風(fēng)量及引風(fēng)量，維持水位、蒸汽壓力、蒸汽溫度及負(fù)壓的恒定，就有可能將鍋爐的熱效率提高 5％以上。因此，在滿足工藝要求的前提下，為了提高鍋爐的熱效率，降低能源消耗，把工人從繁重的勞動(dòng)中解放出來，促進(jìn)文明生產(chǎn)，鍋爐實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制是一個(gè)急待解決的問題。 根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國共有各類鍋爐近 40萬臺(tái)，每年的耗煤量達(dá) 3億多噸，占我國原煤產(chǎn)量的三分之一。 課題意義 從 1978年改革以來，我國年均經(jīng)濟(jì)增長率達(dá) 9％以上，目前已經(jīng)是世界第六大經(jīng)濟(jì)體和第三大貿(mào)易國，中國興起成為了當(dāng)今世界的熱門話題。具有一定壓力的過熱蒸汽，經(jīng)過負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供負(fù)荷設(shè)備使用。鍋爐燃料燃燒所需的空氣由送風(fēng)機(jī)送入，通過空氣預(yù)熱器，在空氣預(yù)熱器中吸收煙氣熱量，成為熱空氣后，與燃料按一定的比例進(jìn)入爐膛燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽。汽水混合物在汽包中分離成水和汽，水和給水一起再進(jìn)入下降管參加循環(huán)，汽則由汽包頂部的管子引往過熱器，蒸汽在過熱器中吸熱、升溫達(dá)到規(guī) 定溫度，成為合格蒸汽送入蒸汽母管。汽包中的水經(jīng)下降管進(jìn)入鍋爐底部的下聯(lián)箱，又經(jīng)爐膛四周的水冷壁進(jìn)入上聯(lián)箱，隨即又回入汽包。由省煤 器 汽包 下降管 過熱器 上升管 給水調(diào)節(jié)閥 給水母管 1及蒸汽母管 6等組成。 鍋爐是由“鍋”和“爐”兩部分組成的。 鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動(dòng)力設(shè)備，鍋爐的任務(wù)是根據(jù)外界負(fù)荷的變化，輸送一定質(zhì)量 (汽壓、汽溫 )和相應(yīng)數(shù)量的蒸汽。目前分散控制系統(tǒng)大多采用可編程控制器 (PLC)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工控機(jī)機(jī) PLC的組合，不但系統(tǒng)體積小、可靠性高，而且造價(jià)較低，得到了廣大用戶的青睞。 4．分散控制階段 分散控制系統(tǒng) (DCS)稱集成控制系統(tǒng)，其本質(zhì)是采用分散控制和集中管理的設(shè)計(jì)思想，分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)，采用層次化的體系結(jié)構(gòu)，從下到上依次分為直接控制層、操作監(jiān)控層、生產(chǎn)管理層和決策管理層。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，開發(fā)出高效率、高可靠性、全自動(dòng)的微機(jī)工業(yè)測控系統(tǒng)同時(shí)得到重視。但是，由于采用單元組合儀表靠硬件來實(shí)現(xiàn)控制功能，可靠性低，精度不高，而且只能完成一些簡單的控制算法，不能實(shí)現(xiàn)一些較先進(jìn)的算法和控制技術(shù)，控制效果仍然不理想。 2．自動(dòng)化單元組合儀表控制階段 隨著自動(dòng)化技術(shù)與電子技術(shù)的發(fā)展，國外己經(jīng)開發(fā)并廣泛應(yīng)用了全自動(dòng)工業(yè)鍋爐控制技術(shù)。 鍋爐控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)歷史階段： 1．純手動(dòng)階段 在六十年代以前，由于自動(dòng)化技術(shù)與電子技術(shù)發(fā)展不成熟，人們的自動(dòng)化觀念還比較淡薄，這段時(shí)期的鍋爐一般采用純手動(dòng)的控制方式，即操作工 人通過經(jīng)驗(yàn)決定送風(fēng)、給水、引風(fēng)、給煤的多少，通過手動(dòng)操作器等方式來達(dá)到控制鍋爐的目的。如果蒸汽負(fù)荷發(fā)生變化，必將引起汽包水位、蒸汽壓力和蒸汽溫度等的變化；燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時(shí)還會(huì)影響汽包水位、蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓；給水量的變化不僅影響汽包水位，而 且對(duì)蒸汽壓力、蒸汽溫度等亦有影響；所以鍋爐設(shè)備是多輸入，多輸出且相互關(guān)聯(lián)的控制對(duì)象。為此，生產(chǎn)過程的各個(gè)主要參數(shù)必須嚴(yán)格控制。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價(jià)格的下降，工業(yè)鍋爐的微機(jī)控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。由于工業(yè)鍋爐耗煤量大，燃燒熱效率每提高 1％都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化控制水平越來越 高，用戶對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的工作效率要求也越來越高，為了提高鍋爐的工作效率，較少對(duì)環(huán)境的污染問題，所以利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備的不斷創(chuàng)新，作為全廠動(dòng)力和熱源的鍋爐，辦向著大容量、高參數(shù)、高效率發(fā)展。s great significance to achieve automatic control for boiler with puter． Along with science technical develop continuously people start making use of every kind of advanced instrument constituting the calculator control system with the technique to the control operation that replace the artificial plicacy, direct arithmetic figure control DDC system( Direct Control), just one of them Direct arithmetic figure control DDC system, it is an industry to produce convenient and the most extensive a kind of system in system of control of calculator application form, in addition to through importation passage to several industries process parameter proceeding cruising to return to examination to collect, it returned to replace the emulation regulates the emulation in the system regulates the spirit, at the set regulate rule proceed the intermediation carries to calculate, then will carry to calculate result pass process output passage output bine function in carry out the anization, to realize many the purpose that back track regulate. the paper presents a overall control thinking， the system designed to heating in winter includes superordinate puter control system and the subordinate system． To meet all the campus’s winter heating， it gives a