【正文】 鍋爐的工藝流程圖 鍋爐的控制要求 根據(jù)生產(chǎn)負荷的不同需要，鍋爐需要提供不同規(guī)格（壓力和溫度）的蒸汽，同時，根據(jù)安全性和經(jīng)濟性的要求，是鍋爐安全運行和完全燃燒，鍋爐設(shè)備的主要控制要求如下。 根據(jù)上述要求，鍋爐設(shè)備的主要控制系統(tǒng)見表 . 表 鍋爐設(shè)備的主要控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 被控變量 操縱變量 控制目的 鍋爐給水控制系統(tǒng) 鍋爐汽包水位 給水流量 鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽和給水的無聊平衡 過路燃燒控制系統(tǒng) 蒸汽壓力 煙氣成分 爐膛負壓 燃料流量 送風流量 引風流量 蒸汽負荷的平衡 燃燒的完全和經(jīng)濟性 鍋爐運行的安全性 過熱蒸汽控制系統(tǒng) 過熱蒸汽溫度 噴水流量 過熱蒸汽的溫度和安全性 鍋爐 爐膛溫度的動態(tài)特性分析 火電廠的鍋爐爐膛由于采用的燃料為煤粉，在燃燒過程中，爐膛和汽包之間的傳熱過程是一個相當復(fù)雜的過程，爐膛的溫度的動態(tài)特性具有一般的大滯后、時變、非線性和不對稱性等特點?？梢杂靡韵聜鬟f函數(shù)描述。但是我們要對爐膛內(nèi)的溫度進行控制就必須要對爐膛內(nèi)的溫度變化進行一個規(guī)律的總結(jié)，所以在規(guī)定的要求范圍內(nèi)，對一些情況進行近似處理是很合理和必要的。這個溫度的變化又是和爐內(nèi)的燃料燃燒量和爐體的總散熱量相關(guān)的。它不是一個單一的問題，是一個系統(tǒng)問題 (容積滯后時間就是級聯(lián)的各個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)之和 )。熱量從熱源傳到溫度傳感器要經(jīng)過多個熱阻與熱容相串聯(lián)的熱慣性環(huán)節(jié)，而串聯(lián)的多容對象會產(chǎn)生等效純時滯后。所以純滯后的 時間會隨溫度升高而減小。從模型參數(shù)上看，在鍋爐爐膛的整個溫度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，對象的增益、容積滯后時間和純滯后時間通常是與工作溫度與負載變化有關(guān)的變參數(shù)，而且參數(shù)變化量與溫度變化量之間是非線性關(guān)系。 鍋爐作為一種高負荷運轉(zhuǎn)的設(shè)備，特別是火電廠內(nèi)的鍋爐，長期處于高負荷運轉(zhuǎn)下，隨著運行時間的變化，其各項性能都會逐漸發(fā)生變化，特別是隨著使用時間的增長，爐子的保溫隔熱材料會逐漸老化，爐膛內(nèi)部由于長期處于高溫環(huán)境中，爐體的保溫、密封性能變差，通過爐體向外散失的熱量增大。另外，隨著季節(jié)的變換，鍋爐運行的外部環(huán)境溫度也是經(jīng)常變化的，冬天外部環(huán)境相對較冷，爐體的散熱較快；夏天氣溫炎熱，爐體的散熱相對會較慢。 火電廠鍋爐爐膛溫度具有大慣性、大滯后特性。從傳熱原理可知，這些參數(shù)也與負荷變化有關(guān)。對于常規(guī)儀表，大范圍地改變溫度要靠手動，僅當溫度接近給定值時方可投入 自動。在整個爐膛的溫區(qū)內(nèi)，其動態(tài)參數(shù)隨鍋爐的工作溫度變化，在工作點附近的小溫度范圍內(nèi)，爐膛的動態(tài)特性近似線性的。對爐膛溫度動態(tài)特性進行分段線性化，則在每個較小的溫度區(qū)間，鍋爐爐膛的燃料流量 — 爐膛溫度系統(tǒng)的動態(tài)特性可近似地用一個慣性環(huán)節(jié)和一個純滯后環(huán)節(jié)串聯(lián)的簡化模型來表征，即 : 00() 1sKeGsTs???? （ 1） 其中 K。在鍋爐爐膛的整個溫度范圍內(nèi)，對象的增益、容積滯后時間和純滯后時間都是爐膛溫度和負載的非線性函數(shù)。隨鍋爐爐膛內(nèi)溫度升高而減小， To 隨鍋爐爐膛內(nèi)的溫度升高而增大。 爐膛溫度控制方法的選擇 雙交叉燃燒控制是以鍋爐爐膛溫度為主被控量、燃料和空氣并列為 副被控變量的串級控制系統(tǒng)。使該控制系統(tǒng)在穩(wěn)定工作的情況下保證空氣和燃料的最佳比值，也能在動態(tài)過程中盡量維持空氣、燃料在最佳比值附近，因此，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益?？諝饬髁空{(diào)節(jié)回路中，爐溫 PID 的輸出 B1，與根據(jù)實測煤粉流量折算成所須 空氣流量之后，分別乘上一個偏置系數(shù) K1 得到信號 B2，乘上偏置系數(shù) K2 得到信號 B3， B B B3 三者經(jīng)高低選擇器比較，選中者乘上流量補償系數(shù)，送到空氣 PID 作為設(shè)定值。 系統(tǒng)單元元件的選擇 溫度檢測變送器的選擇 在本次設(shè)計中，選用熱電阻溫度變送器，它的量程單元的原理圖如 圖 。 熱電偶溫度變送器的主要特點是采用非線性負反饋回路來實現(xiàn)線性變化。 由圖可見，熱電偶溫度變送器的量程單元由信號輸入回路 A，零點調(diào)整及冷端補償回路 B，以及非線性反饋回路 C 等部分組成。 零點調(diào)整、量程調(diào)整電路的工作原理與直流毫伏變送器大致相仿。 由于鍋爐爐膛內(nèi)的溫度值較高，所以選用的熱電偶變送器的溫度測量值必須達到要求，這里，我選用的是 DBW1150 型熱電偶溫度變送器 。本溫度變送器用熱電偶作為測溫元件，將被測溫度線性地轉(zhuǎn)換成標準信號 15VDC 或 420mADC 輸出，供給指示、記錄、凋節(jié)器、計算機等自動化監(jiān)控系統(tǒng) 。5% ◆ 功 耗： ＜ 2W ◆ 防爆等級： (ib)IICT6 ◆ 重 量： ＜ 2Kg 流量檢測變送器的選擇 由于流量變送的對象是煤粉和熱空氣，所以在選擇流量變送裝置的時候，必須是能夠檢測氣體流量和和粉末混合氣體的流量的。 LUGB 型渦街流量計根據(jù)卡門（ karman）渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。 LUGB 型渦街流量傳感器防爆型，符合 GB38362021《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備》有關(guān)規(guī)定，防爆標志為“ ExiaIICT6”，該儀表適用于工廠 C 級 T6 組及其以下的爆炸場所。 產(chǎn)品特點： ◆可測量蒸汽、氣體、液體的體積流量和質(zhì)量流量 ◆無機械運動部件 測量精度高 結(jié)構(gòu)緊湊 維護方便 ◆壓力損失小 量程范圍寬 量程比達 10－ 40 倍 ◆采用消擾電路和抗振傳感頭 儀表具有抗環(huán)境振動性能 ◆可測介質(zhì)溫度達 +350℃（ +450℃） 技術(shù)參數(shù)： ◆公稱口徑： DN10～ DN500 ◆測量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸氣 ◆可測介質(zhì)溫度： 40℃～ 150℃； 40℃～ 280℃； 40℃～ 350℃； 40℃～ 450℃ ◆公稱壓力： （ MPa 協(xié)商供貨） ◆精度等級： 1 級， 級（注： 級量程范圍≥ 1： 7） ◆輸出信號： ① 電壓脈沖：低電平≤ 1V，高電平≥ 6V，脈沖寬 ，負載電阻 150Ω ② 4— 20mA 轉(zhuǎn)換精度177。%；累計流量 8 位顯示，（ m3， kg， t），轉(zhuǎn)換精度177。副環(huán)可以按照單回路控制系統(tǒng)確定正、反作用的方法來確定副控制器的正，反作用。副回路的放大倍數(shù)可視為“正 ” ，因變送器一般為“正 ” ，這樣主控制器的正負特性與主對象的正負特性一致。 主回路的 PID 調(diào)節(jié)器和副回路的 PI 調(diào)節(jié)器 因