鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-09-16 13:35本頁(yè)面
【正文】 過(guò)高或過(guò)低都是生產(chǎn)過(guò)程所不允許的。這就是說(shuō)負(fù)荷增加時(shí)每千克燃料的輻射放熱百分率減少，而在爐膛后的對(duì)流熱區(qū)中，由于煙溫和煙速的提高，每千克燃料的對(duì)流放熱百分率將增大。如果兩種過(guò)熱器串聯(lián)配合，可以取得較平坦的汽溫特性，但一 般在采用這兩種過(guò)熱器串聯(lián)的鍋爐中，過(guò)熱器出口蒸汽溫度在某個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，仍隨鍋爐負(fù)荷的增加有所升高。因此，當(dāng)增大過(guò)?？諝饬繒r(shí)將使過(guò)熱汽溫上升。也可以認(rèn)為：提高給水溫度后，在相同燃料下，鍋爐的蒸發(fā)量增加了，因此過(guò)熱汽溫 將下降。 燃燒器的運(yùn)行方式與過(guò)熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系 在爐膛內(nèi)投入高度不同的燃燒器或改變?nèi)紵鞯臄[角會(huì)影響爐內(nèi)溫度分布和爐膛出口煙溫，因而也會(huì)影響過(guò)熱汽溫，火焰中心相對(duì)提高時(shí)，過(guò)熱汽溫將升高。影響汽溫變化的因素很多，但主要有蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水量等。 蒸汽流量擾動(dòng)下 的蒸汽溫度對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 大型鍋爐都采用復(fù)合式過(guò)熱器，當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，鍋爐燃燒率增加，通過(guò)對(duì)流式過(guò)熱器的煙氣量增加，而且煙氣溫度也隨負(fù)荷的增大而升高。然而，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，爐膛溫度升高的并不明顯，由爐膛輻射傳給過(guò)熱器的熱量比鍋爐蒸汽量增加所需熱量少，因此使輻射式過(guò)熱器出口溫度下降。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常把對(duì)流式過(guò)熱器與輻射式過(guò)熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式 過(guò)熱器，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量多，綜合而言，過(guò)熱器出口汽溫是隨流量 D 的增加而升高的。 蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，沿過(guò)熱器長(zhǎng)度上各點(diǎn)的溫度幾乎是同時(shí)變化的，延遲時(shí)間較小，約為 15s 左右。由于煙氣傳熱量的改變是沿著整個(gè)過(guò)熱器長(zhǎng)度方向上同時(shí)發(fā)生的，因此汽溫變化的 遲延很小，一般在 1525s 之間。它與蒸汽量擾動(dòng)下的情況類似。 .動(dòng)態(tài)曲線圖如圖21（ b）所示。 綜上所述 ，可歸納出以下幾點(diǎn)： （ 1）過(guò)熱器出口蒸汽溫度對(duì)象不管在哪一種擾動(dòng)下都有延遲和慣性，有自平衡能力。 （ 2）在減溫水流量擾動(dòng)下，過(guò)熱器出口蒸汽溫度對(duì)象具有較大的傳遞滯后和容量滯后，縮減減溫器與蒸汽溫度控制點(diǎn)之間的距離，可以改善其動(dòng)態(tài)特性。 三． 過(guò)熱蒸汽溫度控制原理簡(jiǎn)介 過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)采用兩級(jí)噴水減溫，這樣做的目的有兩 個(gè)，一是為了使汽溫調(diào)節(jié)更靈敏，減小熱慣性，二是為了保護(hù)過(guò)熱器。另外它還有保護(hù)屏式過(guò)熱器和對(duì)流過(guò)熱器受熱面的作用。減溫器共有四只，每級(jí)安裝兩只，每只噴水量為每級(jí)噴水量的一半。目前，過(guò)熱汽溫的控制方案很多，而且隨著自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的控制方法不斷 出現(xiàn)，汽溫控制的質(zhì)量也不斷提高。 單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)是各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由于其控制簡(jiǎn)單而得到廣泛應(yīng)用。 圖 單回路控制系統(tǒng)原理圖 理論上減溫器應(yīng)盡可能地安裝在靠近蒸汽出口處，但需在過(guò)熱器材料安全的基礎(chǔ)上，這樣會(huì)得到較好的動(dòng)態(tài)特性。這樣的控制方案會(huì)影響到鍋爐生產(chǎn)的安全，而且還不夠經(jīng)濟(jì)。主環(huán)和副環(huán)一起構(gòu)成了一個(gè)完整的串級(jí)控制系統(tǒng)。 圖 過(guò)熱蒸汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)原理圖 串級(jí)控制系統(tǒng)的原理方框圖如圖 所示，具有內(nèi)外兩個(gè)回路。由圖可知，主調(diào)節(jié)器的輸出即副調(diào)節(jié)器的給定，而副調(diào)節(jié)器的輸出直接送往調(diào)節(jié)閥。而副回路的給定值是由主調(diào)節(jié)器的輸出給定的，所以它隨主調(diào)節(jié)器輸出的變化而變化，為一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。由于汽溫對(duì)象具有較大的延遲和慣性，主調(diào)節(jié)器多采用 PID 控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器采用 PI 或P 控制規(guī)律。從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和實(shí)用性。相對(duì)于過(guò)于簡(jiǎn)單的單回路控制系統(tǒng)，串級(jí)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量明顯優(yōu)越。 綜上所述，串級(jí)控制系統(tǒng)更適應(yīng)鍋爐蒸汽溫度的控制。 所以，在本系統(tǒng)中需選擇送入負(fù)荷設(shè)備的出口溫度作為主變量。 副變量的選擇 副回路應(yīng)該把生產(chǎn)系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)，應(yīng)力求把變化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，以充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定，為發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，副參數(shù)的選擇應(yīng)使得副回路盡可能多的包括一些擾動(dòng)。并且應(yīng)保證副變量的選擇能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝上的合理性、可能性和經(jīng)濟(jì)性。 操縱變量的選擇 控制變量和擾動(dòng)變量是工業(yè)過(guò)程的 兩大輸入變量。選擇操縱變量的基本原則為： ⑴選擇對(duì)所選定的被控變量影響較大的輸入量作為操縱變量； ⑵在⑴的前提下，選擇變化范圍較大的輸入量作為控制變量，以便于控制； ⑶在⑴的基礎(chǔ)上選擇對(duì)被控變量作用效應(yīng)較快的輸入變量作為控制變量，使控制系統(tǒng)響應(yīng)較快； 綜上所述，應(yīng)選擇減溫水的輸入量作為操縱變量。 調(diào)節(jié)閥的口徑大小，直接決定著控制介質(zhì)流過(guò)它的能力。在正常工況下一般要求調(diào)節(jié)閥開度應(yīng)處于 15%— 85%之間，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要的流通能力的大小進(jìn)行選擇。 此設(shè)計(jì)中 的串級(jí)控制系統(tǒng)主要是通過(guò)換熱來(lái)達(dá)到控制的目的，過(guò)熱蒸汽在過(guò)熱器內(nèi)與減溫水進(jìn)行熱交換被冷卻，調(diào)節(jié)閥安裝在減溫水的管道上，用換熱后的蒸汽溫度來(lái)控制減溫水的水量，在氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開啟位置更安全些，宜選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。再串級(jí)系統(tǒng)中，選用的儀表不同，具體的實(shí)施方案也不同。具體表現(xiàn)在：電動(dòng)Ⅱ型的典型控制信號(hào)為 0~10mADC,電動(dòng)Ⅲ型的典型控制信號(hào)時(shí) 4~20mADC。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中需選用電動(dòng)Ⅲ型儀表。在本設(shè)計(jì)中，最好選用熱電偶溫度傳感器。 熱電阻也可以作為溫度傳感元件。熱電阻分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。 在使用熱電偶時(shí)，由于冷端暴露在空氣中，受周圍環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，且距熱源較近，其溫度波動(dòng)也較大，給測(cè)量帶來(lái)誤差，為了降低這一影響， 通常用補(bǔ)償導(dǎo)線作為熱電偶的連接導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用如圖 所示。具體的方法有：查表法、儀表零點(diǎn)調(diào)整法、冰浴法、補(bǔ)償電橋法以及半導(dǎo)體 PN 結(jié)補(bǔ)償法。為了消除導(dǎo)線電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差，不管熱電阻和測(cè)量一邊之間的距 離遠(yuǎn)近，必須使導(dǎo)線電阻的阻值符合規(guī)定的數(shù)值，如果不足，用錳銅電阻絲湊足。 圖 補(bǔ)償導(dǎo)線的作用 圖 熱電阻三線制接法 具有采用 K 型熱電偶。 ⑵ K 型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性 較好，抗氧
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