燃烧控制系统及优化

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燃烧控制系统及优化

燃烧控制系统及优化

一、燃烧控制系统

1风烟系统流程与作用

锅炉烟风系统主要包括一次风机、送风机及引风机等系统。一次风机和送风机主要用来克服供燃料燃烧所需空气在空气预热器、煤粉设备和燃烧设备等风道设备的系统阻力;引风机主要用来克服热烟气在受热面管束(过热器、炉膛后墙排管和省煤器等)、空气预热器、电除尘器等烟道的产生的系统阻力,并使炉膛出口处保持一定的负压。锅炉的风烟系统由送风机、引风机、空气预热器、烟道、风道等构成。冷空气由两台送风机克服送风流程(空气预热器、风道、挡板等)的阻力,并将空气送入空气预热器预热;空气预热器出口的热风经热风联络母管,一部分进入炉两侧的大风箱,并被分配到燃烧器二次风进口,进入炉膛;另一部分由一次风机经空预器引到磨煤机热风母管作干燥剂并输送煤粉。炉膛内燃烧产生的烟气经锅炉各受热面分两路进入两台空气预热器,空气预热器后的烟气进入电除尘器,由两台引风机克服烟气流程(包括受热面、脱硝设备、除尘器、烟道、脱硫设备、挡板等)的阻力将烟气抽吸到烟囱排入大气。

引风机:克服尾部烟道、除尘器、空气预热器等的压力损失。使炉膛内产生的烟气能够顺利排除,并使炉膛内维持一定的负压,让锅炉能够良好的充分燃烧。以提高经济效益。

一次风系统:一次风的作用是用来输送和干燥煤粉,并供给煤粉挥发份燃烧所需的空气。

二次风系统:二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大,二次风必须以很高的速度才能穿透火焰,以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合。二次风由两台二次风机供给,进入空气预热器内加热后,由二次热风道送到锅炉四周,再由二次风管分层在不同高度进入炉内,供给燃料燃烧所需要的氧量,并实现分级送风,降低NOx排放。另一路从二次热风道引出送到给煤口和石灰石管线上作为密封风。

燃烧方式:鸳鸯湖电厂采用的燃烧方式是四角切圆燃烧方式,有24个燃烧器。工作原理是:煤粉气流在射出喷口时,虽然是直流射流,但当四股气流到达炉膛中心部位时,以切圆形式汇合,形成旋转燃烧火焰,同时在炉膛内形成一个自下

而上的旋涡状气流。

图1燃烧器四角切圆布置

2等离子点火系统

等离子点火燃烧系统包括等离子燃烧器和风粉系统。等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器,可在炉膛内无火焰状态直接点燃煤粉,从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。等离子点火风粉系统包括给粉机、磨煤机、暖风器、一次风、二次风、冷却风等。

等离子燃烧器一是在内燃方式的基础上,利用双筒结构将部分煤粉推至燃烧器出口,在炉膛内燃烧。内外筒形成同心双层并联通道,有利于着火燃烧,降低飞灰含碳量。二是稳定可靠的点燃,确保点火过程中不爆燃、不二次燃烧。三是不影响主燃烧器的主要性能。四是燃烧器的出力可以在一定的范围内变动,从最大限度地节约燃油的角度考虑,在设计上该燃烧器能满足在锅炉冷态点火时投入,锅炉升温、升压速率能满足电厂运行规程的要求。五是燃烧器的外形主要尺寸与原燃烧器相同,便于燃烧器布置和与系统接口。

启弧:等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置,主要由阳极、阴极、线圈组件三大部分组成。阳极、阴极组件包括用来形成电弧的两个金属电极阳极与阴极,在两电极间加稳定的大电流,将电极之间的空气电离形成具有高温导电

特性等离子体,并由压缩空气吹出阳极,形成可以利用的高温电弧。煤粉颗粒通过该等离子受到高温作用而迅速燃烧。

图2等离子点火系统

3磨煤机系统

本次课程上电厂所用磨煤机为辊式磨煤机。辊式磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械,它是煤粉炉的重要辅助设备。磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。要增加新的表面积,必须克服固体分子间的结合力,因而需消耗能量。煤在磨煤机中被磨制成煤粉,主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。其中压碎过程消耗的能量最省。研碎过程最费能量。

工作原理:电动机通过减速机带动磨盘转动,物料经锁风喂料器从进料口落在磨盘中央,同时热风从进风口进入磨内。随着磨盘的转动,物料在离心力的作用下,向磨盘边缘移动,经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎,粉碎后的物料在磨盘边缘被风环高速气流带起,大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨,气流中的物料经过上部分离器时,在旋转转子的作用下,粗粉从锥斗落到磨盘重新粉磨,合格细粉随气流一起出磨,通过收尘装置收集,即为产品,含有水分的物料在与热气流的接触过程中被烘干,通过调节热风温度,能满足不同湿度物料要求,达到所要求的产品水分。通过调整分离器,可达到不同产品所需的粗细度。

稀油站:用于传动齿轮、减速箱的润滑;

液压油站:做为磨辊加载、开关排渣门的动力。

4燃烧控制SAMA图分析

满足机组负荷要求,维持主蒸汽压力稳定——燃料控制;保证燃烧过程经济性(保证燃料量与通风量之间的最佳比值,即保证燃料充分燃烧,又要减少排烟损失。)——送风控制;保证燃烧过程稳定性——引风控制;炉膛压力反应燃烧过程送风与引风之间的工质平衡关系。

燃料量控制在7号站23号图和7号站25号图。下图燃料控制SAMA图中可以看到,燃料控制由一个PID和一个手操器以及其他小模块组成。燃料指令经过一个滤波环节和一个中值选择模块作为PID的PV信号,总燃料量作为PID 的SP信号,当控制方式切手动之后,PID跟踪手操器的输出。下图燃料空气指令SAMA图中左上方可以看到一个惯性迟延环节,点击进去查看参数可以知道是一个一阶惯性模块。它的作用是低通滤波,保留上一时刻的值,来与现一时刻送过来的锅炉指令作对比,防止锅炉指令过大产生一个过大的扰动。锅炉主控指令与总燃料量指令经过滤波、取大模块保证了在负荷要求变大时做到先加风后加煤,在负荷要求变小时做到先减煤后减风的要求。

图3燃料控制SAMA图

图4燃料空气指令SAMA图

炉膛压力控制在5号站132~133号图。炉膛压力信号经过一个滤波环节一个减法模块和非线性环节作为PID的实际输入PV信号,这里还有一个ASET模块,在切换手动运行的时候,操作员可以从DCS画面直接输入炉膛压力指令,在自动状态时,则直接等于炉膛压力信号指令,这里就实现了操作人员手动给指令的功能,送风量指令经过一个非线性环节作为PID的FF信号,总燃料量作为PID 的SP信号。

图5炉膛压力控制SAMA图

二次风压力控制在5号站135~138号图。为了在机组增、减负荷动态过程中,使燃料得到充分燃烧,就要保证有足够的风量。需要保持一定的过量空气系数,因此,在机组增负荷时,就要求先加风后加煤;在机组减负荷时,就要求先减煤,后减风。这样就存在一个风煤交叉限制。锅炉主控和总燃料量在升负荷时,经过一个大选信号,通过模块135-74大选模块选择锅炉主控,然后经过滤波,函数转换等作为PID的SP信号,可以达到使得总风量增加的效果。(先增风。)锅炉主控和总燃料量在降负荷时,经过一个大选信号,通过模块135-74大选模块选择总燃料量,然后经过滤,函数转换等送作为PID的SP信号,使得风量先保持不变,待总燃料量减小到小于锅炉主控后,锅炉主控经大选模块等一系列模块后送入PID作为设定值,然后才使得风量减小。这样便可以始终使风大于煤。(先减煤)

A、B送风控制:总风量经过滤波模块后作为PID的实际值PV信号,经PID 模块后,经模块135-7M/A手自动切换模块、限幅模块等一系列模块后作为送风A、B的控制信号来控制A、B挡板开度。

氧量控制:氧量控制是一个串级控制。由A侧、B侧空预器入口烟气含氧量、锅炉主控指令控制氧量调整指令。A侧、B侧空预器入口烟气含氧量经过运算作为PID的实际值PV信号,锅炉主控指令经过函数转换等送入模块138-5PID作为其设定值SP,然后经过限幅等一系列动作输出作为氧量校正控制。

图6二次风压控制SAMA图

图7氧量校正控制SAMA图

3 MFT燃料跳闸控制

MFT(主燃料跳闸):MFT一般指的是锅炉运行当中对设备的自动保护措施:当发生异常突发事故时或报警,或自动停止设备运行。保留送,引风机运行进行吹扫。缺陷或故障消除后需启动设备时,必须先将MFT复位方可启动设备,否则电机设备无法启动。

FT动作后会有以下的连锁动作:给粉机全停,油枪全停;燃油进油电磁阀关闭;制粉系统全停;前后平衡风挡板回到设定值;汽机跳闸,发电机解列;高低旁自动开启(两级旁路)。

膛压力的计算非常近似于下式:PV=MRT

P-绝对压力;V—炉膛容;M一炉膛烟气质量;R—烟气常数;T一绝对温度于容积是固定的,R是常数,故压力P与MT成正比关系。因此,在主燃料跳闸后因炉膛内烟气量减少和温度降低将造成压力急剧下降。基于上述原因,可以设计超驰控制回路,用是防止主燃料跳闸(MFT动作)时,引起炉膛灭火而产生锅炉内爆的事故。当MFT动作时,控制系统强制前馈信号为0,关小引风机导叶开度,以减少引风机出力,使炉膛负压不至太低。

二、燃烧控制优化

1前言

锅炉和锅炉配套系统均存在一定的煤种适应范围(即燃用规定范围内的煤种,

应该达到设计效率、保证低负荷稳燃、以及符合安全性和NOx 排放等参数的要

求),但对于我国的大部分火力发电厂,由于煤种变化大,燃用煤质普遍较差,再加之锅炉实际运行中,设备改造、变负荷运行、热力试验间隔时间长等原因,存在锅炉燃烧达不到最佳的现象,因此迫切需要通过优化运行,在一定范围内提高机组经济性、安全性和环保性能。在这方面,对锅炉燃烧进行优化调整是最有效最直接的手段,所以研究电站锅炉燃烧优化技术早已成为一项重要的课题。

锅炉燃烧优化是通过对锅炉燃料供给和配风参数的调整,以及对其控制方式的改变等,保证送入锅炉炉膛内的燃料及时、完全、稳定和连续地燃烧,并在满足机组负荷变动需要的前提下,获得最佳燃烧工况的工作。进行燃烧优化调节的目的是:在满足外界电负荷需要的蒸汽数量和合格的蒸汽品质的基础上,保证锅炉的安全性和经济性。具体可归纳为

(1)保证正常稳定的汽压、汽温和蒸发量;

(2)着火稳定、燃烧安全,火焰均匀充满炉膛,不结渣,不烧损燃烧器和水冷壁、过热器不超温;

(3)使机组运行保持最高的经济性;

(4)减少燃烧污染物排放。

2电站锅炉燃烧优化技术研究现状

从锅炉燃烧优化技术角度看,锅炉燃烧优化技术可以分为三类:

第一类通过在线检测锅炉燃烧的重要参数,指导运行人员调节锅炉燃烧,这类燃烧优化技术目前在国内占据着主导地位。

第二类燃烧优化技术是在的基础上,作为锅炉运行的监督控制系统,通过采用先进的控制逻辑、控制算法或人工智能技术,实现锅炉的燃烧优化。随着先进控制和人工智能技术的逐步成熟和在工业上成功的应用,这类燃烧优化技术发展迅猛。

第三类燃烧优化技术在设备层面,通过对燃烧器、受热面等的改造实现锅炉的燃烧优化调整。上述三类技术在实际中各有优点和应用。但其中第二类技术不需要对锅炉设备进行任何改造,能够充分利用锅炉的运行数据,在控制的基础上,通过先进建模、优化、控制技术的应用,直接提高锅炉运行效率,降低NOx排放,具有投资少、风险小、效果明显的优点,因而成为很多电厂首选的燃烧优化技术。

2.1国内燃烧优化技术

锅炉烟气含氧量的优化控制技术

一般情况下,锅炉的效率与烟气含氧量成凸的二次曲线关系。因此这些运行优化控制的研究都是采用这一关系曲线对锅炉的烟气含氧量进行在线的寻优控制,以保证锅炉的最佳燃烧效率。由于锅炉效率不可在线测量,因此很多研究采用了烟气中含量与锅炉效率的关系作为间接寻优烟气氧量的依据。这类控制系统简单、有效,但是比较粗糙,实际应用很少。这主要是受早期锅炉可控性较差、各种分析测量仪表尚没有成熟的影响。

闭环均衡燃烧控制系统

图8 均衡燃烧控制系统工作原理图

传统的燃烧控制系统的主要任务是保证进入锅炉炉膛的燃料总量与机组所需的燃料量相符,但这并不能确保燃料能平均分配至锅炉的每个燃烧器。燃料分配的非均衡性造成了燃烧的不稳定、炉膛火焰中心的偏移以及水冷壁的结焦等现象。

均衡燃烧控制系统能在风粉浓度在线监测系统基础上,通过对每个给粉机转速进行控制,较好地解决上述问题。若锅炉以四角切圆方式进行燃烧,均衡燃烧控制系统能保证流经同层的每个燃烧器的煤粉浓度相等,并能够控制各个工况下总的煤粉量以最优的比例分配给各层燃烧器。

均衡燃烧控制系统已经在多家电厂得到应用,起到了燃烧优化控制的效果,提高了锅炉燃烧的效率和安全性。但由于该系统以燃烧器煤粉浓度测量为基础。而这一测量技术的研究目前进展很慢,只是在热风送粉的锅炉中得到实际应用,并且可靠性也不是很高,严重影响了均衡燃烧控制系统的实际使用效果和广泛推

广。

电站锅炉燃烧优化控制软件OCP3

清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室经过多年的研究和开发,研制了具有自主知识产权的电站锅炉燃烧优化控制软件OCP3。与国外燃烧优化控制软件相比,该软件包是专门针对我国电站锅炉机组的运行特点而研究的,具有很好的适应性。在软件包的研究、开发和应用过程中,着重针对我国电站锅炉的燃烧特点进行了研究,并解决了下述问题:

(1) 锅炉燃烧煤质的自动辨识问题。煤质多变是我国电站锅炉的特点,不同的煤质下锅炉表现出不同的燃烧特性,必须首先辨识出不同的煤质,进而进行相应的优化控制。

(2) 锅炉运行特性的非线性动态建模问题,并研究了模型的自适应更新问题。锅炉燃烧是一个非线性的动态过程,如果只是建立线性模型或者稳态模型,往往不能进行很好的燃烧优化控制。并且模型自适应也是成功进行燃烧优化控制的关键。

(3) 基于多目标优化的锅炉运行优化控制问题。针对我国目前电力市场特点,研究了多种优化目标下的优化控制算法。燃烧优化目标包括锅炉效率最佳,NOx排放最低,锅炉运行成本最低等。

(4) 锅炉机组负荷大范围快速变化中的燃烧优化实现算法。由于电力市场的原因,使得很多燃煤机组参与调峰,因此仅仅考虑锅炉燃烧的稳态优化是不够的,一个能够长期投运有效的燃烧优化控制软件必须能够实现机组动态变化过程中的燃烧优化控制。

目前该软件包已经在国产20万机组和进口35万机组上得到应用。初步测试表明,采用该软件包能够使锅炉运行效率提高0.5%左右,NOx排放降低10%~20%左右。

2.2国外燃烧优化技术

UltraMax公司的燃烧优化技术

图9 Ultramax系统工作原理图

美国俄亥俄州Ultramax公司开发的UltraMax系统又称为先进过程管理系统,是一个对生产操作进行日常管理的系统,能应用于各种生产过程。其中的燃烧优化系统是将一系列代表锅炉燃烧工况的参数,比如烟气、氧量、排烟温度、烟气排放物等,作为系统的输入数据,当系统取得这些样本数据后,建立锅炉燃烧特性模型,并经过软件分析,给运行人员一个优化燃烧的操作指导,运行人员根据这些操作指导进行手动操作,或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。UltraMax燃烧优化系统实现的核心就在于运用了贝叶斯统计的建模方法。该系统的优化实际上是一个在模型实时更新基础上的稳态优化。我国邹县电厂有其应用。

Pegasus公司的燃烧优化技术

图10 NeuSIGHT系统工作原理图

NeuSIGHT系统为应用人工智能神经网络技术设计的燃煤电厂燃烧优化控制系统,其主要功能是以提高锅炉热效率和降低NOx排放为目标的稳态优化。NeuSIGHT系统利用本身具有的数据库的数据作为数据分析的基础,经过神经网络模型在线分析,迅速得出运行参数的最优值,然后输出到,系统通过控制偏移量,进而实现对锅炉燃烧的优化控制。但是,这种燃烧优化控制技术并没有考虑机组运行的动态特性和过程,所以这种优化也只是稳态优化。NeuSIGHT系统在

美国市场的占有率为40%。沙角B电厂曾有意引进该套系统。

PowerPerfecter系统是美国Pegasus公司另一个锅炉运行优化控制软件,国外也称它为DeltaE3系统。它基于与NeuSIGHT系统类似的神经网络技术,并增加了模型预测控制(MPC)技术和离线仿真功能,能通过建立多目标的动态优化控制器,动态调整设定参数与偏置,实现锅炉燃烧优化动态闭环控制。该系统在已应用于我国山东省的华电莱城电厂1号锅炉和华能天津杨柳青电厂5号锅炉(300机组)上,测试报告表明应用效果良好。

燃烧控制系统的设计(DOC)

目录 一绪论...................................................................................................................................... 二燃烧控制系统的设计 2.1燃烧过程控制任务 2.2燃烧过程调节量 2.3燃烧过程控制特点 三燃料控制系统 ........................................................................................................................ 3.1燃料调节系统...................................................................................................................... 3.2燃料调节——测量系统...................................................................................................... 3.3给煤机指令.......................................................................................................................... 四600MW火电机组DCS系统设计 4.1 电源部分 4.2 通信部分 4.3 系统接地 4.4 软件部分 五结论................................................................................................................................... 参考文献...................................................................................................................................

锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文

锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文

毕业论文 锅炉燃烧过程控制系统设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

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发电厂燃煤锅炉燃烧PLC控制系统设计说明

发电厂燃煤锅炉燃烧控制系统设计 摘要 在热电厂中,以单位机组为控制对象有:锅炉汽包水位控制、燃烧过程控制以及过热蒸汽温度,过热蒸汽温度控制又包括过热蒸汽温度控制和再热蒸汽温度控制。其中,热电厂锅炉的燃烧控制对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用,所以对它高效率的控制是现在热电厂的一个重要任务。 本文以一台工业控制机作为上位机,以西门子S7-300可编程控制机为下位机,系统通过变频器控制电机的启动,运行和调速。上位机监控采用WinCC设计,主要完成系统操作界面设计,实现系统启停控制,参数设定,报警联动,历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计,主要完成模拟量信号的处理,温度和压力信号的PID控制等功能,并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制,参数设定,循环泵的控制和其余电动机的控制。 关键词:热电厂;锅炉燃烧;单片机;控制 Coal-fired power boilers burning single chip control system design Abstract Thermal power plant boiler combustion control plays an important role in security and economy of the entire power generation process, the control of its high efficiency thermal power plant is an important task. In this paper, the analysis and study of the entire combustion system,

热工控制系统课程设计样本

热工控制系统课程设计 题目燃烧控制系统 专业班级: 能动1307 姓名: 毕腾 学号: 02400402 指导教师: 李建强 时间: .12.30— .01.12

目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (1) 1.1、导前区 (1) 1.2、惰性区 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (3) 2.1、广义频率特性法参数整定 (3) 2.2、广义频率特性法参数整定 (5) 2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响 (6) 第三部分串级控制系统参数整定....................... (10) 3.1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (10) 3.2 、炉膛负压控制系统 (10) 3.3、系统分析 (12) 3.4有扰动仿真 (21) 第四部分四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 (24) 4.1、送风控制系统SAMA图简化 (24) 4.2、燃料控制系统SAMA图简化 (25) 4.3、引风控制系统SAMA图简化 (27) 第五部分设计总结 (28)

第一部分 多容对象动态特性的求取 某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下: 导前区: 136324815.02++-S S 惰性区: 1 110507812459017193431265436538806720276 .123456++++++S S S S S S 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数, 能够用两点法求上述主汽温对象的传递函数, 传递函数形式为 w(s)= n TS K )1(+,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线, 然后利用两点法确 定对象传递函数。 1.1 导前区 利用MATLAB 搭建对象传递函数模型如图所示:

锅炉燃烧控制系统仿真

锅炉燃烧过程控制系统仿真 目的:通过该项目的训练,掌握串级控制、比值控制、前馈控制在锅炉燃烧过程控制系统的综合应用。 原理简述: 燃烧过程控制系统:燃油锅炉的燃烧过程控制主要由三个子系统构成:蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统以及炉膛负压控制系统。 1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供其他生产环节使用。一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的,后续环节对蒸汽的生产用量不同,反映在蒸汽锅炉环节就是蒸汽压力的波动。维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。 保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量,而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气的控制实现的。 因此,蒸汽压力是最终被控制量,可以根据生成情况确定; 燃料量是根据蒸汽压力确定的;空气供应量根据空气量与燃料量的合理比值确定。 2 、炉膛负压控制系统 锅炉炉膛负压过小时,炉膛内的热烟、热气会外溢,造成热量损失,影响设备安全运行甚至会危及工作人员安全;当炉膛负压太大时,会增加燃料损失、热量损失和降低热效率。 使外部大量冷空气进入炉膛,改变燃料和空气比值,

控制方案: 某锅炉燃烧系统要求对系统进行蒸汽压力控制。本项目采用燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统,并辅以炉膛负压控制的方案,控制系统框图如图所示。 已知控制系统传递函数: 燃料流量系统的数学模型:G(s)=s e s 31 122-+

空气流量模型:G(s)=s e s 21102-+ 引风量与负压关系模型:G(s)=s e s -+156 送风量对负压的干扰模型:G(s)=122 +s 并取: 燃料流量至蒸汽压力关系约为:G(s)=4 蒸汽压力至燃料流量关系约为:G(s)=1/4 燃料流量与控制流量比值:G(s)=2 空气流量与燃料流量比值:G(s)=1 实现步骤: 1、系统稳定性分析 作出伯德图,如果相角裕度Pm>0°或幅值裕度Gm>1,表示系统稳定。 (1) 燃料流量系统数学模型:G(s)=s e s 31122-+的伯德图: 空气流量数学模型G(s)=s e s 21102 -+的伯德图:

过程控制系统

《控制系统》课程设计课题:加热炉温度控制系统 系别:电气与电子工程系 专业:自动化 姓名: 学号:1214061(44、32、11) 指导教师 河南城建学院 2010年12月29日

成绩评定· 一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。 二、评分(按下表要求评定) 评分项目 设计报告评分答辩评分平时表现评分 合计 (100分)任务完成 情况 (20分) 课程设计 报告质量 (40分) 表达情况 (10分) 回答问题 情况 (10分) 工作态度与 纪律 (10分) 独立工作 能力 (10分) 得分 课程设计成绩评定 班级姓名学号 成绩:分(折合等级) 指导教师签字年月日

一、设计目的: 通过对一个使用控制系统的设计,综合运用科学理论知识,提高工程意识和实践技能,使学生获得控制技术工程的基本训练,培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求: 设计一个加热炉温度控制系统,确定系统设计方案,画出系统框图,完成元器件的选择和调节器参数整定。 三、总体设计: 1.控制系统的设计思想 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器,前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定,后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器,它所检测和控制的变量称主变量(主被控参数),即工艺控制指标;后一个调节器称为副调节器,它所检测和控制的变量称副变量(副被控参数),是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路,主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成;主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 2 .加热炉控制系统原理 加热炉控制系统以炉内温度为主被控对象,燃料油流量为副被控对象的串级控制系统。该控制系统的副回路由燃料油流量控制回路组成,因此,当扰动来自燃料油上游侧的压力波动时,因扰动进入副回路,所以,能迅速克服该扰动的影响。 由于炉内温度的控制不是单一因素所能实现的,所以,还要对空气的流量进行控制。空气的控制直接影响炉内燃烧的状况,不仅影响炉温,还直接影响了能源的利用率和环境的污染。所以,对空气的控制很有必要,其原理和燃料控制相同。

锅炉燃烧系统的控制系统设计解析

目录 1锅炉工艺简介 (1) 1.1锅炉的基本结构 (1) 1.2工艺流程 (2) 1.2煤粉制备常用系统 (3) 2 锅炉燃烧控制 (4) 2.1燃烧控制系统简介 (4) 2.2燃料控制 (4) 2.2.1燃料燃烧的调整 (4) 2.2.2燃烧调节的目的 (5) 2.2.3直吹式制粉系统锅炉的燃料量的调节 (6) 2.2.4影响炉内燃烧的因素 (7) 2.3锅炉燃烧的控制要求 (11) 2.3.1 锅炉汽压的调整 (11) 3锅炉燃烧控制系统设计 (14) 3.1锅炉燃烧系统蒸汽压力控制 (14) 3.1.1该方案采用串级控制来完成对锅炉蒸汽压力的控制 (14) 3.2燃烧过程中烟气氧含量闭环控制 (17) 3.2.1 锅炉的热效率 (18) 3.2.2反作用及控制阀的开闭形式选择 (20) 3.2.3 控制系统参数整定 (20) 3.3炉膛的负压控制与有关安全保护保护系统 (21) 3.3.1炉膛负压控制系统 (22) 3.3.2防止回火的连锁控制系统 (23) 3.3.3防止脱火的选择控制系统 (24) 3.4控制系统单元元件的选择(选型) (24) 3.4.1蒸汽压力变送器选择 (24) 3.4.2 燃料流量变送器的选用 (25) 4 DCS控制系统控制锅炉燃烧 (26) 4.1DCS集散控制系统 (26) 4.2基本构成 (28)

锅炉燃烧系统的控制 4.3锅炉自动燃烧控制系统 (31) 总结 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36)

1锅炉工艺简介 1.1锅炉的基本结构 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。 1、锅炉本体 锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分,称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。 炉膛又称燃烧室,是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉,又称火床炉;将液体、气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉,又称火室炉;空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉,又称流化床炉;利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气,所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管,它既保护炉墙不致烧坏,又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛的结构、形状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧,并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时,灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多,遂形成渣块,称为结渣。结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道,影响锅炉的安全和经济运行。一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大,则表示炉膛容积过小,燃料在炉内的停留时间过短,不能保证燃料完全燃烧,使燃烧效率下降;同时这还表示炉墙面积过小,难以敷设足够的水冷壁管,结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高,受热面容易发生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热量。在炉膛容积确定以后,炉膛截面热负荷过大会使局部区域的壁面温度过高而引起结渣。层燃炉的炉排热负荷是单位时间内燃料燃烧所释放的热量与炉排面积的比值。炉排热负荷过高会使飞灰大大增加。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时,锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。 锅筒它是自然循环和多次强制循环锅炉中接受省煤器来的给水、联接循环回路,并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒筒体由优质厚钢板制成,是锅炉中最重的部件之一。锅筒的主要功能是储水,进行汽水分离,在运行中排除锅水中的盐水和泥渣,

循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的优化方法详细版

文件编号:GD/FS-2931 The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编辑:_________________ 单位:_________________ 日期:_________________ (操作规程范本系列) 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的优化方法详细版

循环流化床锅炉燃烧过程自动控制 的优化方法详细版 提示语:本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中,包含所有的执行事项,并作用于规范个体行动,规范或限制其所有行为,最终实现简化管理过程,提高管理效率。,文档所展示内容即为所得,可在下载完成后直接进行编辑。 循环流化床锅炉CFB的控制系统的现状 目前,国内中、大型循环流化床锅炉CFB (Circulating Fluidize Bed)投运数量越来越多,这些电厂一般采用DCS (Distributed Control System:分散控制系统)进行机组运行控制。DCS控制系统应用于煤粉锅炉经验已经很成熟,而且自动化水平、安全性都比较高。对于国内的循环流化床锅炉,目前的DCS控制系统现状基本是套用煤粉炉的DCS控制逻辑,只是稍加改动;另外基于国内电厂基建现状,多数机组都是在抢工期的情况下投运的,

所以留给控制系统研究人员的研究时间几乎没有。然而循环流化床锅炉的燃烧机理十分复杂,循环流化床锅炉的设计尚处于经验设计阶段,系统中变量之间的耦合比较紧密,而且具有严重的非线性。循环流化床锅炉热工自动控制,特别是燃烧自动控制方面的问题已成为其进一步推广应用的主要障碍,循环流化床锅炉的运行自动化已成为其走向实用的关键之一。 在机组基建调试期间,大家对于控制系统一般都是只要能保证锅炉正常启动和停运就行了,至于控制系统的优化、逻辑的优化、自动的投入与优化、锅炉保护的设定等都是简单地在煤粉炉的控制理念下做一些简单修改。然而,循环流化床锅炉和煤粉锅炉从燃烧机理上说有很大的区别,这就决定了控制逻辑及理念应该有很大的不同。所以套用煤粉锅炉的控制理念往往不能适合循环流化床锅炉。这也就是目前为

锅炉燃烧控制系统_毕业设计

锅炉燃烧控制系统 摘要 锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义,其控制和管理随之要求也越来越高。本设计主要针对锅炉燃烧控制系统的工作原理,根据控制要求,设计了一套基于PLC的锅炉燃烧控制系统。 在控制算法上,综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、前馈控制等控制方式,实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压,并有效地克服了彼此的扰动,使整个系统稳定的运行。 在可编程控制器的选择上,采用了AB公司Logix5000系列PLC,设计了控制系统的硬件配置图、I/O模块接线图,并用其编程软件编写了实现控制算法的梯形图。同时,采用RSView32设计监控界面,使得在上位机上能够实时监控系统的运行状况并可以设置系统的工作参数,使对系统的控制简单易行。 关键词:锅炉燃烧控制系统,控制方式,PLC,监控

ABSTRACT The control of the boiler combustion which is for boilers safe, efficient operation and energy saving are of great significance, and its subsequent control and management is getting higher and higher requirements. According to the control requirements and the working principle, we design a system of a PLC based on the boiler combustion control system. In the control algorithm, we integratedly applied the single-loop control, cascade control, ratio control, feed-forward control and so on which is moded the control to achieve a fuel vapor pressure control regulator, air-conditioning of flue gas oxygen content control, citing the negative air volume control of the furnace pressure.It also effectively overcome the disturbance of each other, so that the operation of the entire system is stable. Choice in the programmable logic controller, we choose AB, Logix5000 series PLC, and applied it to the design of the control system hardware configuration diagram and I / O module wiring diagram. Then we use the preparation of its programming software control algorithm to achieve the ladder. At the same time, the use of RSView32 interface to design monitor makes PC can run real-time monitoring of system status and can set the system parameters, so that the system is easy to control. Keywords: boiler combustion control system, control, PLC ,supervisory control

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真 (2)

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真 燃烧过程控制系统概述 燃烧蒸汽锅炉的燃烧过程主要由三个子系统构成:蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。[6]如图1是燃烧过程控制系统示意图,图2是原理方框图,图3是燃烧过程控制特点。 图1燃烧过程控制系统示意图

图2原理方框图 图3 燃烧过程控制特点 2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统 燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是为后续的生产环节提供稳定的压力。一般生产过程中蒸汽的控制是通过调节压力实现的,随着后续环节的蒸汽用量不同,会造成燃油蒸汽压力的波动,蒸汽压力的波动会给后续的生产造成不良的影响,因此,维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。 保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃料产生的热量,而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。因此,各个控制环节的关系如下:蒸汽压力是最终被控量,根据生成量确定;燃料量根据蒸汽压力确定;空气供应量根据空气量与燃料量的比值确定。控制量如图4所示。图5为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统结构简图。图6为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图。

图4控制量示意图 图5燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图

图6燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图 2.2炉膛负压控制系统 所谓炉膛负压:即指炉膛顶部的烟气压力。炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数,是运行中要控制和监视的重要参数之一。炉内燃烧工况一旦发生变化,炉膛负压随即发生相应变化。当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时,最先将在炉膛负压上反映出来,而后才是火检、火焰等的变化,其次才是蒸汽参数的变化。因此,监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。大多数锅炉采用平衡通风方式,使炉内烟气压力低于外界大气压力,即炉内烟气负压,炉膛内烟气压力最高的部位是炉堂顶部。当炉负压过大时,漏风量增大,吸风机电耗,不完全燃烧损失、排烟热损失均增大。甚至使燃烧不稳定甚至灭火炉负压小甚至变为正压,火焰及飞灰将炉膛不严处冒出,恶化工作燃烧造成危及人身及设备安全。故应保持炉膛负压在正常范围内。[7] 保证炉膛负压的措施是引风量和送风量的平衡。如果负压波动不大,调节引风量即可以实现负压控制;当蒸汽压力波动较大时,燃料用量和送风量波动也会很大,此时,经常采用的控制方法为动态前馈-反馈控制,如图4所示。前馈控制的基本概念是测取进入控制过程的干扰信号,在炉膛负压控制系统中,由于蒸汽压力波动较大时,燃料用量和送风量的波动会较大,所以通过测取引风量,就可以的到干扰信号,利用反应较快的动态前馈控制,就可以很好的减小干扰信

循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的优化方法

编号:AQ-JS-09119 ( 安全技术) 单位:_____________________ 审批:_____________________ 日期:_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 循环流化床锅炉燃烧过程自动 控制的优化方法 Optimization method for automatic control of combustion process in circulating fluidized bed boiler

循环流化床锅炉燃烧过程自动控制 的优化方法 使用备注:技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解,进而形成更加科 学的技术安全观,并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施,最终达到提高安全性的目的。 循环流化床锅炉CFB的控制系统的现状 目前,国内中、大型循环流化床锅炉CFB (CirculatingFluidizeBed)投运数量越来越多,这些电厂一般采用DCS(DistributedControlSystem:分散控制系统)进行机组运行控制。DCS控制系统应用于煤粉锅炉经验已经很成熟,而且自动化水平、安全性都比较高。对于国内的循环流化床锅炉,目前的DCS控制系统现状基本是套用煤粉炉的DCS控制逻辑,只是稍加改动;另外基于国内电厂基建现状,多数机组都是在抢工期的情况下投运的,所以留给控制系统研究人员的研究时间几乎没有。然而循环流化床锅炉的燃烧机理十分复杂,循环流化床锅炉的设计尚处于经验设计阶段,系统中变量之间的耦合比较紧密,而且具有严重的非线性。

循环流化床锅炉热工自动控制,特别是燃烧自动控制方面的问题已成为其进一步推广应用的主要障碍,循环流化床锅炉的运行自动化已成为其走向实用的关键之一。 在机组基建调试期间,大家对于控制系统一般都是只要能保证锅炉正常启动和停运就行了,至于控制系统的优化、逻辑的优化、自动的投入与优化、锅炉保护的设定等都是简单地在煤粉炉的控制理念下做一些简单修改。然而,循环流化床锅炉和煤粉锅炉从燃烧机理上说有很大的区别,这就决定了控制逻辑及理念应该有很大的不同。所以套用煤粉锅炉的控制理念往往不能适合循环流化床锅炉。这也就是目前为什么许多循环流化床锅炉很多自动投不上、许多保护不敢投,从而造成循环流化床锅炉的运行人员数量多,劳动强度高,效率低下等,而且锅炉的运行也极为不稳定。这就给我们的制造厂、电厂及试验研究人员提出了一个课题:如何使DCS控制系统更加适合循环流化床锅炉。 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的特点 循环流化床锅炉不同于煤粉炉,其控制回路多,系统比较复杂,

浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与应用(新版)

浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与应用(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位:______________________ 姓名:______________________ 日期:______________________ 编号:AQ-SN-0245

浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与 应用(新版) 摘要:近年来,随着我国社会的不断发展和进步,人们对于能源的需求程度也有了显著提升,能源的过度浪费不仅会造成大量不可再生资源的枯竭,而且对环境问题也会造成一定的影响,能源过度浪费问题已经成为制约能源进一步应用的主要阻碍。在可再生能源中,生物质由于具有诸多优质特性,因此具有较好的发展前景,这是因为化石能源是由生物质发展衍变而来的,通过一系列的化合反应最终变成能源,生物质能源在我国有着极为丰富的储存,现在每年农村中的生物质量约3.25亿吨。近些年以来,生物质发电已经作为我国最大的环保项目在发电过程中加以应用,本文将对生物质发电锅炉燃烧控制系统进行详细论述。 关键词:生物质发电;锅炉;控制系统

绪论:生物质发电作为现阶段我国所主要推行的项目,不仅能够有效解决秸秆等物质燃烧所带来的环境破坏问题,在减少燃烧气体排放的同时能够有效遏制温室效应的产生,而且对发电技术的进一步应用具有强有力的推动作用。目前,国能生物集团在生物质能开发利用方面卓有成效,利用生物质直燃烧方式进行生物质能发电。 1.生物质直燃发电的基本原理 生物质燃烧的原料就是桔梗、树皮。将桔梗、树皮送入锅炉的炉膛中燃烧。桔梗、树皮燃烧后生成的灰道,其中大的灰子会因自重从气流中分离出来,沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态遗,最后由排渣装置排入灰法沟,再由灰遗泵送到灰渣场大量的细小的灰粒则随烟气带走,经除尘器分离后也送到灰渣沟。 空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热,预热后的热空气,经过风道部分送入科仓作干燥以及送料粉,另部分直接引至燃烧器进入护膛。燃烧生成的高温烟气,高温烟气加热过热器中的水蒸气,形成过热蒸汽,后续烟气在引风机的作用下经过省煤器和空预热器,同时逐步将烟气的热能传给水和空气,自身变成低温烟气,经除尘

燃气锅炉燃烧控制系统.docx.

燃气锅炉燃烧控制系统 摘要: 本文主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点,对于燃烧控制系统的设计方案,根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统,并在设计中给出了不同的设计方案,以对比各自的优缺点,选择最优的控制。然后,把分别设计的控制系统组合起来,构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。最后,对设计好的控制系统进行仪表选型。 关键词:燃气锅炉,燃烧系统,比值控制,脱火回火

目录 1.引言 (3) 2.锅炉燃烧控制系统概述 (4) 2.1 燃烧控制的任务 (5) 2.1.1 维持蒸汽出口压力稳定 (5) 2.1.2 保证燃烧过程的经济性 (5) 2.1.3 保证锅炉安全运行 (6) 2.2 燃烧控制的特点 (6) 3.燃烧控制系统设计方案 (6) 3.1 蒸汽压力控制和燃料空气比值控制 (6) 3.1.1 基本控制方案 (7) 3.1.2 改进控制方案 (8) 3.2 防脱火回火选择性控制系统 (9) 3.2.1 防脱火选择性控制系统 (9) 3.2.2防脱火回火混合型选择性控制系统 (11) 3.3 燃烧控制总体方案 (12) 4. 燃烧控制系统的仪表选型 (13) 5. 总结 (14) 参考文献 (15)

1.引言 大型火力发电机组是典型的过程控制对象,它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理,化学过程,影响因素众多,并且具有强耦合,非线性等特性。 锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制,四、五十年代的单元组合仪表,综合参数仪表控制,直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。尤其是近一、二十年来,随着先进控制理论和计算机技术的发展,加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。 电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热,通过传热对水进行加热,产生高压蒸汽,推动汽轮机发电机旋转,从而产生强大的电能。在锅炉燃烧系统中,燃料供给系统,送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要,同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。具体控制任务可分为三个方面:一,稳定蒸汽母管压力。二,维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。三,维持炉膛负压在一定范围(-20~-80Pa)。这三者是相互关联的。另外,在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时,可能使燃料流速过高而脱火;燃烧嘴背压太低又可能回火。 本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。主要内容包括燃烧控制系统的概述;燃烧控制系统的基本方案;以及燃烧控制系统的仪表选型。设计方案为以主蒸汽压力控制系统为主回路,燃料量与空气量比值控制系统为内回路,燃烧嘴防脱火回火选择控制系统为辅助安全保护系统。为节省篇幅,炉膛压力控制系统在这里暂不涉及,但在实际控制系统中炉膛压力控制系统是锅炉燃烧控制系统中必不可少的组成部分之一。

锅炉燃烧自动控制系统毕业研发设计

第1章前言 1.1课题的背景和意义 锅炉微机控制,是近年来开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,我国现有中、小型锅炉30多万台,每年耗煤量占我国原煤产量的1/3,目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率,降低耗煤量,降低耗电量,用微机进行控制是一件具有深远意义的。工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。目前,工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。 1.2 锅炉控制系统的总体流程 根据设计要求将整个锅炉运行控制的全过程分成多个阶段:运行参数的初始化过程,在这个过程中调用系统启动的函数;燃烧室中燃烧器的控制过程;废液输送泵、酸碱液喷嘴、风机等执行机构的控制;通信过程;故障的处理过程;模拟量信号的采集过程。锅炉燃烧自动控制系统流程图如图1-1所示。 PLC控制锅炉的工艺流程 1.启动:按一定的时间间隔起燃。起燃顺序是:燃油预热---间隔1分钟----送风,子火燃烧,母火燃烧-间隔5秒钟-----子火,母火同时关闭。 2.停止:停止燃烧时,要求:燃油预热关闭,喷油关闭,送风(将废气,杂质吹去)-------间隔20秒----送风停止(清炉停止)。 3.异常状况自动关火:燃油燃烧过程中,当出现异常状况时(即蒸汽压力超过允许值或水位超过上限,或水位低于下限),能自动关火进行清炉;异常状况消失后,又能自动按起燃程序重新点火起燃。即:异常状况----燃油预热关闭,喷油

基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计-05论文正文

1 绪论 1.1锅炉燃烧控制项目的背景 改革开放以来,我国经济社会快速发展,生产力水平不断提高,在生产中,锅炉起着十分重要的作用,尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉,是提供能源动力的主要设备之一。锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏,干燥,反应,加热等各过程的热源,另外也可以作为动力源驱动动力设备。工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的,要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高,响应速度快[1]。 作为一个非常复杂的设备,锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数,参数之间有着复杂的关系,并且相互关联[2]。而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。 1.2锅炉燃烧控制的发展历史 对于锅炉燃烧的控制,已经经历了四个阶段[3~5] (1)手动控制阶段 因为20世纪60年代以前,电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展,技术尚不成熟,因此,这个时期工业人员的自动化意识不强,锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。这种控制方法,要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量,引风量,给煤量的多少,然后利用手动的操作工具等操控锅炉,该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。因此,要求操作工人必须具有非常丰富的经验,这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度,由十人的主观意识,所以事故率非常大,同时,也不能保证锅炉高效稳定的运行。 (2)仪器继电器控制阶段 随着科技的不断进步,自动化技术以及电力电子技术快速提高,国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展,并且广泛应用于实际生产过程。在上个世纪60年代前期,我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期,我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统;到了上个世纪的70年代末,我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器,同时,在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。在仪表继电器控制阶段,锅炉的热效率得到了提高,并且大幅度的降低了锅炉的事故率。但是,

基于PLC的锅炉燃烧控制系统

专业英语 项目作业 指导教师 班级 姓名 学号 齐齐哈尔工程学院电气工程及其自动化专业 2016年12月29日

基于PLC的锅炉燃烧控制系统 1 引言 燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统,主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统,其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成,各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。 2 控制方案 锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求,同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的,可以用三个控制器控制这三个控制变量,但彼此之间应互相协调,才能可靠工作。对给定出水温度的情况,则需要调节鼓风量与给煤量的比例,使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压,以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火,保证了人员的安全和环境卫生。 2.1 控制系统总体框架设计 燃烧过程自动控制系统的方案,与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关,对不同的情况与要求,控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统,设计控制系统时,充分考虑工程实际问题,既保证符合运行人员的操作习惯,又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图1所示。 图1单元机组燃烧过程控制原理图1 1徐亚飞,温箱温度PID与预测控测控制.2004,28(4):554-5572

P为机组负荷热量信号。控制系统包括:滑压运行主汽压力设定值计算模块(由热力系统实验获得数据,再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线)、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。 2.2 燃料量控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时,必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力,也影响送、引风量的控制,还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数,所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图2简单表示。 图2 燃料量控制策略 其中:NB为锅炉负荷要求;B为燃料量;F(x)为执行机构。 设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动,改善系统的调节品质。另外,由于大型机组容量大,各部分之间联系密切,相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。 2.3 送风量控制系统 为了实现经济燃烧,当燃料量改变时,必须相应的改变送风量,使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图3。2 刘官敏,温箱温度PID与预测控测控制.2004,28(4):554-5572

锅炉燃烧控制系统

燃气锅炉燃烧控制系统 摘要 这篇文章主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点,对于燃烧控制系统的设计方案,根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统,并在设计中给出了不同的设计方案,以对比各自的优缺点,选择最优的控制。然后,把分别设计的控制系统组合起来,构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。最后,对设计好的控制系统进行仪表选型。 关键词:燃气锅炉,燃烧系统,比值控制,脱火回火 0引言: 大型火力发电机组是典型的过程控制对象,它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理,化学过程,影响因素众多,并且具有强耦合,非线性等特性。 锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制,四、五十年代的单元组合仪表,综合参数仪表控制,直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。尤其是近一、二十年来,随着先进控制理论和计算机技术的发展,加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。 电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热,通过传热对水进行加热,产生高压蒸汽,推动汽轮机发电机旋转,从而产生强大的电能。在锅炉燃烧系统中,燃料供给系统,送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要,同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。具体控制任务可分为三个方面:一,稳定蒸汽母管压力。二,维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。三,维持炉膛负压在一定范围(-20~-80Pa)。这三者是相互关联的。另外,在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时,可能使燃料流速过高而脱火;燃烧嘴背压太低又可能回火。 本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。主要内容包括燃烧控制系统的概述;燃烧控制系统的基本方案;以及燃烧控制系统的仪表选型。设计方案为以主蒸汽压力控制系统为主回路,燃料量与空气量比值控制系统为内回路,燃烧嘴防脱火回火选择控制系统为辅助安全保护系统。为节省篇幅,炉膛压力控制系统在这里暂不涉及,但在实际控制系统中炉膛压力控制系统是锅炉燃烧控制系统中必不可少的组成部分之一。 燃烧控制系统是锅炉的主控系统,主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统,其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成,各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。燃烧过程自动控制系统的方案,与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关,对不同的情况与要求,控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统,设计控制系统时,充分考虑工程实际问题,既保证符合运行人员的操作习惯,又要最大限度的实施燃烧优化控制。 1 锅炉情况: 燃气蒸汽锅炉是用天然气、液化气、城市煤气等气体燃料作燃料,在炉内燃烧放出来的热量,加热锅内的水,并使其汽化成蒸汽的热能转换设备。水在锅(锅筒)中不断被炉里气体燃料燃烧释放出来的能量加热温度升高并产生带压蒸汽。由于水的沸点随压力的升高而升高,锅是密封的,水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力,严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的,作为一种能源广泛使用。 燃气锅炉控制系统由自动控制系统控制、故障报警控制、电气控制系统等控制单元组成。系统主要功能是:人机界面实时显示各种监测点运行参数,如:燃烧系统温度、压力、水流量等,随时、定时打印各类数据报表和运行曲线;自动/手动无扰动切换功能,保证系统在非正常状态下也能够安全运行;

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