过控课程设计,锅炉的燃烧控制

过控课程设计,锅炉的燃烧控制
过控课程设计,锅炉的燃烧控制

目录

《过程控制》课程设计指导书 (3)

摘要 (4)

一、工业锅炉的工作过程 (5)

1.1锅炉简介 (5)

1.2为锅炉结构和工艺流程示意图 (5)

二、锅炉燃烧的控制要求 (6)

2.1锅炉燃烧过程的任务、被控变量和操纵变量 (6)

三、燃烧控制基本控制方案 (7)

3.1基本控制方案一: (7)

3.1.1串级控制 (7)

3.1.2反作用及控制阀的开闭形式选择 (10)

3.2基本控制方案二: (10)

3.2.1燃烧过程中烟气氧含量闭环控制 (10)

3.2.2锅炉的热效率 (10)

3.2.3反作用及控制阀的开闭形式选择 (13)

3.3上述两方案的有缺点 (14)

3.4控制系统参数整定 (14)

四、炉膛的负压控制及安全连锁控制系统 (16)

4.1炉膛负压控制 (16)

4.2 安全连锁控制系统 (17)

4.2.1防止回火的连锁控制系统 (17)

4.2.2防止脱火的选择控制系统 (17)

4.2.3将防止回火和脱火的系统组合 (18)

五、控制系统单元元件的选择 (19)

5.1蒸汽压力变送器选择 (19)

5.2 燃料流量变送器的选用 (20)

5.3含氧量检测器 (21)

总结 (22)

参考文献 (22)

《过程控制》课程设计指导书

一、课程设计的目的和作用

本设计是学习完前续课程之后的一门独立实践课程,通过本专业课程设计,运用已学的控制理论及控制工程的基本理论和自动化技术工具(控制及检测仪表)的相关专业知识,针对具体生产工艺流程,实施自控方案的具体体现。使学生加强工程实际观念,提高全面综合的运用专业知识进行设计和综合分析的能力,培养学生的实际工作能力,提高专业技能。在课程设计过程中,运用工程的方法,通过一个简单课题的设计练习,设计者初步体验过程控制系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法,通过课程设计,应能加强学生如下能力的培养:

二、过程控制课程设计主要内容

过程控制系统设计是为实现生产过程自动化,应用图纸资料和文字资料来表达设计思想和工程实现方法。设计分为两个阶段:

(一)设计阶段

1.查阅资料、熟悉工艺流程,在这阶段还需收集工艺中有关的物性参数和重要数据。

2.确定控制方案:了解工艺流程,定出各检测点、控制系统,确定工艺流程的控制方案.合理设计控制系统,选择必要的被控变量和恰当的操纵变量;同时考虑生产安全保护系统的建立。包括声、光信导报警系统、联锁系统及其他保护性系统的设计。在此基础上画出控制原理图和控制系统工艺流程图。

3.仪表选型,编制有关仪表信息的设计文件,根据确定的控制方案和所有的检测点,技照工艺提供的数据及仪表选型的原则,查阅有关部门汇编的产品目录和厂家的产品样本与说明书.调研产品的性能、质量和价格,选定检测、变送、显示、控制及执行等各类仪表的规格、型号。并编制出控制设备表或仪表数据表等有关仪表信息的设计文件。

4.仪表供电、供气系统的设计

控制系统的实现不仅需要供电,还需要供气(压缩空气作为气动仪表的气源,对于电动仪表及DCS系统,由于目前还大量使用气动调节阀,所以气源也是不可少的)。

(二)编写设计说明书和绘制设计图纸工作

编写设计说明书时说明书中除了在封面应有题目、班级、姓名、学号和课程设计日期、地点以外,其正文一般有如下几个方面的内容:

1.工艺流程简述和设计要求的简单说明;提出控制系统的基本任务和要求;

2.分析被控对象特性,选择选择操纵变量,确定控制系统控制结构,控制策略介绍,整个设计过程简述;画出控制原理图和控制系统工艺流程图;

3.仪表的选型工作简述,编写有关的仪表信息设计文件。

4.设计总结

最后提供设计说明书一份,控制原理图一张,带控制点的工艺流程图一张,仪表

设备清单一张。绘图要求采用铅笔绘图或采用相关绘图软件绘制,图面布置合理,线条清晰,字采用仿宋体。工艺工艺物料线用粗实线。设备、阀门用细实线。其余用细实线。绘出和标注全部有关的检测点,调节系统。符号、代号、表示方法符合自控专业要求。

(三)设计任务

分小组选定设计题目,针对同一题目,需独立查阅资料,熟悉工艺过程,自行完成设计工作。也可自行确定工艺对象。

设计题目:锅炉燃烧控制系

(四)设计时间安排

本课程设计是在《过程控制》课程讲完之后集中进行。集中设计时间为1周。具体时间安排如下:

1、专业课程设计任务下达理解 0.5天

2、查阅设计资料,设计选择 5天

3、设计制图及编制有关技术文件 4.5天

(五)成绩考核

a)考核依据:

学生完成全部设计任务,并按要求编制有关文件后,根据学生的设计、绘图完成情况及设计期间的表现(或进行设计答辩),进行综合评估成绩。

b)记分方法:百分制

摘要

本文研究的是锅炉燃烧系统的自动控制问题。锅炉是热电厂重要且基本的设备,其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。主蒸汽压力自动调节的任务是维持过热器出口汽温在允许范围内,以确保机组运行的安全性和经济性。在可能获得的原料和能源条件下,以最经济的途径。为了打到目标,必须对生产过程进行监视和控制。因此,过程控制的任务是在了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上,应用理论对系统进行分析与综合,以生产过程中物流变化信息量作为被控量,选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源,又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大,作为动力和热源的过滤,也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。

首先简述了燃煤锅炉的工艺流程、特点及调节系统的任务;分析了燃烧系统调节对象的特性。根据工艺特点,把燃烧控制分成主汽压控制、燃烧经济性控制和炉膛负压控制三部分,分别进行讨论。

在控制算法上,综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、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。

关键字:燃烧控制串级控制炉膛负压联机控制

一、工业锅炉的工作过程

1.1锅炉简介

锅(汽水系统):由省煤器、汽包(汽水分离器)、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。炉(燃烧系统):由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。

热电厂是利用煤和天然气作为燃料发电、产汽的,这也是目前世界上主要的电能生产方式。生产工艺是将燃料送入炉膛内燃烧,放出的热量将水加热成为具有一定压力和温度的过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功,高速气流冲击汽轮机叶片带动转子旋转,同时带动同轴发电机转子发电。热电厂锅炉将经过处理后的除盐水加热至430度(根据汽机工况)左右的过热蒸汽送入汽轮机,推动汽轮机保持每分钟3000转的速度带动同轴的发电机旋转,通过同轴励磁机产生的直流电输入发电机转子,在静子上产生感应电势,同时作过功的余汽可用来当作供热源

1.2为锅炉结构和工艺流程示意图

燃烧的煤层厚度通过闸板控制,炉排转速可由交流变频调速电机控制。尾部受热面有省煤器和空气预热器。

锅炉结构和工艺流程示意图

给水通过省煤器预热后给锅炉上水,空气经空气预热器后由炉排左右两侧6个风道进入,烟气通过除尘器除尘,由引风机送至烟囱排放,主蒸汽经过过热器送至汽柜和用汽部门。鼓风机、引风机都是由交流变频器来控制,通过调节鼓风机、引风机的速度来实现控制鼓风量、引风量。

二、锅炉燃烧的控制要求

2.1锅炉燃烧过程的任务、被控变量和操纵变量

锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷要求,同时保证锅炉的经济、安全运行。为适应蒸汽负荷的变化,应及时调节燃料量。为完全燃烧,应控制燃烧量与空气的比值,使过剩的空气系数满足要求,为防止燃烧过程中火焰或烟气外喷,应控制炉膛的负压。这三项控制任务互相影响,应消除或削弱它们的关联。此外,从安全考虑,需设置防喷嘴背压过低的回火和防喷嘴背压过高的脱火措施。

三、燃烧控制基本控制方案

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。燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与蒸汽压力要求相适应。因为蒸汽压力是衡量锅炉热量平衡的标志,燃料又是影响蒸汽压力的主要因素,因此蒸汽压力可以作为燃料控制系统的被调量。

锅炉蒸汽压力是燃烧过程调节对象的主要被控量,引起蒸汽压力变化的因素有很多,如燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况发生变化的原因。它受到的主要扰动分为内扰(燃料的变化)和外扰(蒸汽流量的改变)。由于每个系统的输入输出之间都一定的系统延迟,即当输入变化的时候系统输出不能够马上反应其变化从而是系统的控制不及时。

3.1基本控制方案一:

3.1.1串级控制

选择串级控制系统的理由:

(1)从回路的个数分析,由于串级控制系统是一个双回路系统,因此能迅速克服进入副回路的干扰,从某个角度讲,副回路起到了快速“粗调”作用,主回路则担当进一步“细调”的功能,所以应设法让主要扰动的进入点位于副回路内。(2)能改善被控对象的特性,提高系统克服干扰的能力。由于副回路等效被控对象的时间常数比副对象的时间常数小很多,因而由于副回路的引入而使对象的动态特性有了很大的改善,有利于提高系统克服干扰的能力。

(3)提高了系统的控制精度。因此具有一定的自适应能力,可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。

以蒸汽压力为被调节量,以燃料量为调节量的串级控制系统设计如图所示。

蒸汽出口压力控制方框系统

主变量的选择应遵循以下原则:

副变量的选择应遵循以下原则:

1)应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁的和幅度大的扰动,并力求包含尽可能多的扰动;

2)应使主、副对象的时间常数匹配;

3)应考虑工艺上的合理性、可能性和经济型

串级系统,实质上是把两个调节器串接起来,通过它们的协调工作,使一个被控量准确地保持为给定值。通常串级系统副环的对象惯性小,工作频率高,而主环惯性大,工作频率低。为了提高系统的控制性能,希望主副环的工作频率相差三倍以上,以免频率相近时发生共振现象面破坏正常工作。串级控制系统可以看作一个闭合的副回路代替了原来的一部分对象,起了改善对象特征的作用。除了克服落在副环内的扰动外,还提高了系统的工作频率,加快过渡过程。

串级控制系统的主回路是一个定值控制系统,在副回路确定后,相当于一个单回路系统,外扰——蒸汽压力扰动可以在此回路中得到有效抑制。副回路是一

个随动系统,能够快速有效地克服二次扰动的影响,因此内扰——给煤扰动可以

在副回路中得到有效地抑制。同时提高了对一次扰动的克服能力和对回路参数变

化的自适应能力,改善了被控过程的动态特性,提高了系统的工作频率。

一般来说,一个设计合理的串级控制系统,当干扰从副回路进入时,其最大偏差将会较小到控制系统的100

1~101,即便是干扰从主回路进入,最大偏差也会缩小到单回路控制系统的5

1~31。但是,如果串级控制系统设计得不合理,其优越性就不能够充分体现。因此,串级控制系统的设计合理性十分重要。

这种方案蒸汽压力的主要扰动是蒸汽负荷的变化与燃料量的波动。 当蒸汽负

荷及燃料量波动较小时, 可以采用蒸汽压力来控制燃料量的单回路控制系统;

而当燃料量波动较大时, 可组成整齐压力对燃料流量的串级控制系统。 燃料流

量是随蒸汽负荷而变化的, 因而作为主流量, 与空气流量组成比值控制系统,

使燃料与空气保持一定的比例, 获得良好的燃烧, 这是燃烧过程的基本控制方

案。

燃料阀 空气阀

蒸汽出口压力控制系统

3.1.2反作用及控制阀的开闭形式选择

1)主控制器:选择反作用,因为当阀的开度增大后,燃料的流量增加,阀的开度为+,变送器为+,所以控制器也为+所以控制器选择反作用

2)副控制器:选择反作用,因为当阀的开度增大后,蒸汽的温度升高压力增大,阀的开度为+,变送器为+,所以控制器也为+所以控制器选择反作

3)控制阀:气开型因为当锅炉出现事故时阀门一定得是关闭的,否则的话在事故出现后阀门是开的话使燃料流出。会加重事故。

3.2基本控制方案二:

3.2.1燃烧过程中烟气氧含量闭环控制

燃烧过程控制保证了燃料和空气的比值关系,但并不能保证燃料的完全燃烧,让了的完全燃烧与燃料的质量(含水量、灰粉等)、热值等因素有关。不同的锅炉负荷下,燃料量和空气量的最佳比值会不同,因此,需要有一个检查燃料完全燃烧的控制指标,并根据该指标控制送风量的大小。衡量燃烧过程是否完全燃烧的常用控制指标是烟气中的含氧量。

它在前述方案中基础上,加入了烟道气中氧含量的控制回路。这是一个以烟道气中氧含量为控制目标的燃料流量与空气流量的变比值控制系统,也称烟气氧含量的闭环控制系统。此方案可以保证锅炉的最经济燃烧。前述方案一,虽然也考虑了燃料与空气流量的比值控制,但它不能在整个生产过程中始终保证最经济燃烧。因为其一,在不同的负荷下,两流量的最优比值是不同的;其二,燃料的成分有可能会变化;其三,流量的不准确。这些因素都会不同程度的影响到燃料的不完全燃烧或空气的过量,造成炉子热效率下降。这就是燃料流量定比值控制系统的缺点。为了改善这一情况,最好有一指标来闭环修正两流量的比值。目前最常用的是烟气中的氧含量。

3.2.2 锅炉的热效率

锅炉的热效率主要反映在烟气成分(主要是含氧量)和烟气温度上。烟气中各种成分例如:氧气、二氧化碳、一氧化碳和未燃烧烃含量基本可反映燃料的燃烧情况。常用的含氧量用表示。

理论空气量是根据燃烧反应方程式,计算出的完全燃烧时所需的空气量。

实际空气量是实际燃烧过程的中所需的空气量,。超过理论空气量的这部分空气量称为过剩空气量。过剩空气量增大,炉膛温度降低越多,烟气中带走的热损失也越大。不同的空气量有最佳值(对于液体,过剩空气量约为8%~15%),如下图:

-20 过剩空气量%

过剩空气量与能量损失的关系

过剩空气系数a表示过剩空气量,定义为:

a=

过剩空气系数很难直接测量,它与烟气中氧量有关。

a=

10 20 30 40

过剩空气量%

过剩空气量与烟气含氧量、锅炉效率的关系

上图显示了过剩空气系数a 与烟气含氧量、锅炉效率的关系。当a在1~1、6范围内时,过剩空气系数a 与烟气接近直线。当a在1、08~1、15(最

佳过剩空气量8%~15%

)时,烟气含氧量最优值为1、6%~3%。从上图也可看

到,约在过剩空气量为15%~18%时,锅炉有最高效率。因此,用烟气含氧量作为锅炉燃烧的经济指标。

以烟气为被调节量,以燃料量为调节量的串级控制系统设计如图所示。

烟气含氧量控制系统与锅炉燃烧控制系统一起实现锅炉的经济燃烧闭环控制系统如下图:

该系统采用变比值控制,变比值器的比值由含氧控制器AC输出。当烟气中的含氧量变化时,表明燃烧过程中过剩空气发生变化,因此通过AC及时调节燃料和空气的比值,使燃烧过程达到经济的目的。

实施时应注意,快速反映烟气含氧量,对烟气含氧量的检测变送系统应选择

烟气含氧的闭环控制系统方框图

正确。目前,常选用氧化锆氧量仪表检测烟气中的含氧量。

燃料量蒸汽压力空气量烟气含氧量

燃料空气

烟气含氧的闭环控制系统

3.2.3反作用及控制阀的开闭形式选择

1)主控制器:选择反作用,因为当烟气的含氧量增大后,空气量应减小,阀的开度为+,变送器为+,所以控制器也为+所以控制器选择反作用

2)副控制器:选择正作用,因为当阀的开度增大后,燃料流量增大,阀的开度为+,变送器为+,所以控制器也为+所以控制器选择正作

3)控制阀:气开型因为当锅炉出现事故时阀门一定得是关闭的,否则的话在事故出现后阀门是开的话使燃料流出。会加重事故。

3.3.1上述两方案的有缺点

通过对上述两种方案的详细说明,从中可以看出各种方案都有其优、 缺点:

方案一: 主要优点:燃料流量是随蒸汽负荷而变化的,这样可保持蒸汽出口压力的

稳定,又可以保持蒸汽出口压力的稳定,又可使燃空比维持一定,系统控制简单,使

用仪表少。 主要缺点:燃料燃烧不能完全燃烧,当燃料或空气回路各自出现干扰时,

不能严格保持动态的燃料与空气比的不变。

方案二: 主要优点:可以保证锅炉燃烧过程的空气与燃料比值最优比,防止由

于流量测量的误差以及燃料的质量的变化。 另外,锅炉负荷不同时,可以保持两者

的最优比有一定的不同。 主要缺点:虽然可以做到保证燃烧时刻处于最经济状态,

但是其控制系统、 检测设备相对来说都比较复杂,其中氧含量检测设备以目前的

技术来说还不能保证检测结果十分精确,其总体控制效果不能达到理论上的水平

系统控制较复杂,仪表多,容易出问题,而且仪表仪器价格昂贵。

3.4.1、控制系统参数整定

控制系统中滞后产生的主要原因有:对系统变量的测量、系统中设备的物理

性质及物或信号的传递等。在实际工程控制问题中,有时因滞后系统的影响不

大而在系统的设计或模型中将滞后省略。但是在更多的实际工程中,滞后是不

能省略的,而且有些控制过程中,滞后往往是时变的,即滞后是时间t 的函数。

所以这些对象的纯滞后时间对控制系统的控制性能都极为不利,它使系统的稳

定性降低,动态特性变坏。

由于整个控制系统存在滞后,整个系统具有一阶环节和二阶环节来近似的

等效

一阶滞后环节

τs e Ts K s G -+=1

)( 二阶滞后环节 τs e s T s T K s G -++=)

1)(1()(21

在现场环境中,参数变化是时时刻刻的,很难用一个固定的数学公式将炉温

的变化规律总结出来。所以在规定的要求范围内,对一些情况进行近似处理是很合理和必要的。在通常情况下,我们给定主控变量一个范围,作为系统的给定,使可以达到个满意的结果。对于火电厂锅炉来说,炉体的容量、结构、检测元件及其安放位置等都影响着滞后的大小。它不是一个单一的问题,是一个系统问题(容积滞后时间就是级联的各个惯性环节的时间常数之和)。纯滞后产生的根源也要从整个测量系统来考虑,并且与温度的高低有关。

解决滞后的办法

1)选择惰性小的快速测量元件,以减小时间常数

2)选择合适的测量位置,以减小纯滞后

3)使用微分单元 加入 D 控制规律

如 一阶滞后τs e Ts K s G -+=1

)( 加入微分单元1+T D S,当适当的调整TD 后可以使T D =T.最后的传递函数就是K,这样就减少了延迟。

主回路:TC 选择PI 控制,原因是主回路中所控制的参数为压力,压力这个

参数滞后是比较小的,当干扰到来的时候会比较快的反应在输出的变化上,所以不必加入微分环节就可以达到很好的控制目的,也节省了成本。其中的I 环节可以消除静差,使系统的控制性能的到提高。

副回路:选择P 控制。理由是副回路是粗调所以要求随度要快,粗调也就是

不要求一步到位,只是对余差进行初步的处理,最后的工作是由主回路来完成的。微分最用也是不必要的,因为加入微分后系统过于敏感,稍有扰动就会动作,这不利于系统的稳定。

在现代工业生产过程中,对于主参数的质量指标要求很高,而对副参数的质

量指标没有严格要求。通常设置副参数的目的是为了进一步提高主参数的控制质量。在副调节器参数整定好后,再整定主调节器参数。这样,只要主参数的质量通过主调节器的参数整定得到保证,副参数的控制质量可以允许牺牲一些。

四、炉膛的负压控制及安全连锁控制系统

4.1炉膛负压控制

在锅炉燃烧控制系统。其主要功能是控制炉膛的燃料的空气的输入量,或控制燃烧率,以适应锅炉负荷的变化。对锅炉运行和控制系统来说,锅炉出口蒸汽压力的变化经常作为燃料量的输入和蒸汽量的输出之间不平衡的一个标志。引起蒸汽压力变化的因素很多,其中主要的扰动量是燃料量和蒸汽量的变化。燃烧控制系统的基本要求是:迅速适应外界负荷需求的变化;及时消除锅炉燃料侧的自发扰动;维持调节过程中各被调量在允许的范围内;保证锅炉运行的安全性和经济性。燃料控制系统一般包括燃料控制、引风控制和鼓风控制三个子系统。

炉膛负压控制系统中被控变量是炉膛压力(控制在负压),操纵变量是引风量。当锅炉负荷变化不大时,可采用单回路控制系统。当锅炉负荷变化较大时,应进入扰动量前馈信号,组成前馈-反馈控制系统。例如当锅炉负荷变化较大时,蒸汽压力的变动也较大,这时,可引入蒸汽压力的前馈信号,如下图(a)所示的前馈-反馈控制系统。当扰动来自送风机系统时,送风量的变化不及时引入到炉膛负压控制系统,则需要等到炉膛负压变化后才能调节引风量,即不能及时控制炉膛的负压,为此,将送风量作为前馈信号,如下图(b)所示的前馈-反馈控制系统。

送风量

变送器

(a)蒸汽压力前馈(b)送风量前馈

上图PC是炉膛负压控制器,PY是加法器,PT是蒸汽压力变送器,FT-1是燃烧用送风变送器,PY和FY是前馈控制器。前馈信号与反馈信号相加。当引风系统有扰动时,也可将引风量引入,组成以炉膛负压为主控变量,引风量为副被控变量的串级控制系统,与上述的前馈信号一起组成前馈-串级反馈控制系统。

4.2安全连锁控制系统

炉膛负压控制系统可防止炉膛内火焰或烟气的外喷,此外,当燃料压力过高或过低,喷嘴发生堵塞情况下也会发生事故,为此,除了设置炉膛的负压控制系统外,还需设置有关的的安全连锁控制系统。

4.2.1防止回火的连锁控制系统

当燃料压力过低,炉膛内压力大于燃料压力时,会发生回火事故,为此设置入下图所示的连锁控制系统。采用压力开关PSA,当压力低于下限设定值时,使联锁控制系统动作,切断燃料控制阀的上游切断阀,防止回火。其中从安全考虑阀门选择气关阀。

气源

防止回火的联锁控制系统

4.2.2防止脱火的选择控制系统

当燃料压力过高时,由于燃料流速过快,容易发生脱火事故。为此,设置燃料压力和蒸汽压力的选择性控制系统,正常时,燃料控制阀根据蒸汽负荷的大小调节,一旦燃料压力过高,燃料压力控制器PC-2的输出减小,被低选器选中,由燃料压力控制PC-1取代蒸汽压力控制器PC-2,防止脱火事故发生。其中从安全考虑阀门选择气关阀。

- 防止脱火的选择控制系统

4.2.3将防止回火和脱火的系统组合

如下图所示,并设置回火报警系统。防止脱火采用低选器、防止回火采用高选器,

表示防止回火的最小流量对应的仪表信号。其中从安全考虑阀门选择气

关阀。

防止脱火和回火的选择控制系统

五、控制系统单元元件的选择

5.1蒸汽压力变送器选择

蒸汽从锅炉经过管道到达蒸汽轮机,其压力和温度会有所降低,但降低幅度不大,一般温度会下降2-4℃,压力会下降2-4%。可以近似地认为,锅炉提供的蒸汽温度和压力,与蒸汽轮机机组初参数相同。

但我国目前尚有一些参数较低的火力发电机组仍在使用,包括高压参数、超高压参数机组。

高压参数一般为:主蒸汽压力8-10MPa,温度500-540℃。

超高压参数一般为:主蒸汽压力12-14MPa,温度500-540℃。

蒸汽压力变送器的选用

公司名称:上海威野仪器仪表制造有限公司

型号:JF039001949

特点:不锈钢一体化结构,可适应恶劣环境,小体积,高精度,高稳定性压力0~0.1~10MPA。多种标准信号输出选择,用户调试方便,防雷击,抗电磁/

射频干扰。供电电源范围宽(9~40V),具有零点,满度可调。典型应用:液压气

压控制锅炉,蒸汽管道,真空设备石化管道测压,自控系统和测试系统。

技术性能及指标

电源:24V DC;无负载时变送器可工作在12V.DC最大为40V。

负载特性:输出信号:4~20mA

负载特性:负载阻抗R与电源电压V的关系:R≤50(V-12)Ω

量程和零点:打开接线端侧盖后连续可调,零点调整范围为最大量程的

±5%,量程调整范围为最大量程的40%~100%。

?安装(1)压力表应安装在易观察和检修的地方。(2)安装地点应力求避免振动和高温影响。(3)测量蒸汽压力时应加装凝液管,以防止高温蒸汽直

接和测压元件接触;对于有腐蚀介质时,应加装充有中性介质的隔离罐等。总之,

针对具体情况(如高温、低温、腐蚀、结晶、沉淀、粘稠介质等),采取相应的防

护措施。

5.2 燃料流量变送器的选用

LUGB-06型涡街流量计根据卡门涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。广泛用于各种行业气体、液体、蒸汽流量的计量,也可测量含有微小颗料、杂质的混浊液体,并可作为流量变送器用于自动化控制系统中。

LUGB-06型涡街流量传感器防爆型,符合GB3836-2000《爆炸性环境用防爆电气设备》规定,防爆标志为“ExiaIICT6”,在本次设计中,选用LUGB型涡街流量传感器其精度等级完全可以满足火电厂锅炉温度控制系统的精度要求。

技术参数:

仪表材质:1Cr18Ni 9Ti

最高流速:25m/s

被测介质温度(℃):-40~+250℃;-40~+350℃

环境条件:温度-10~+55℃,相对湿度5%~90%,大气压力86~106Kpa

精度等级:测量液体:示值的±0.5

测量气体或蒸汽:示值的±1.0、±1.5

量程比:1:10;1:15

输出信号:传感器:脉冲频率信号0.1~3000Hz 低电平≤1V 高电平≥6V

变送器:两线制4~20mADC电流信号

供电电源:传感器:+12VDC、+24VDC(可选)

变送器:+24VDC

现场显示型:仪表自带3.2V锂电池

信号传输线:STVPV3×0.3(三线制),2×0.3(二线制)

传输距离:≤500m

信号线接口:内螺纹M20×1.5

防爆等级:ExdIIBT6

燃气热水锅炉控制方案要求

燃气热水锅炉控制 方案要求

基于PLC的锅炉供热控制系统及节能管理平台的设计需求 一、需求目的: 一个锅炉监控系统应主要包含以下几个部分: (1)各种设备状态和系统状态的采集; (2)锅炉和各种执行机构的控制。 设备状态的采集主要是锅炉输出的状态点,循环泵和补水泵给出的状态点,以及水箱等设备的状态点。锅炉的状态点主要包括锅炉的运行状态点、水箱的液位状态点、锅炉故障状态点、锅炉出水温度、锅炉回水温度、锅炉排烟温度;循环泵、补水泵以及电动调节阀等辅助其工作的变频设备的状态点。 系统状态的采集主要分为一次侧和二次侧。一次侧是锅炉到换热器之间的水循环系统,二次侧是到末端的水循环系统主要是指换热器循环系统。一次侧采集的状态包括一次侧供水温度、一次侧回水温度、一次侧供水压力、一次侧回水压力、烟温及燃烧机的工作状态及水箱水位、;二次侧采集的状态包括二次侧供水温度、二次侧回水温度、二次侧供水压力、二次侧回水压力;还有室外温度的采集,即可根据室外温度实现锅炉监控系统的自动控制。 锅炉和各种执行机构的控制主要是对锅炉本体的启停控制和

各种电动阀门的控制。将锅炉房内各个设备、仪器仪表、传感器、执行机构及通讯模块组成在线监控系统,经过完成对锅炉房和其它现场设备的数据采集和控制功能从而实现锅炉房的全自动控制,能够安全启停机组,达到无人值守。 供热管网经过控制系统的在线监测应实现以下目的: (1)监控各管网节点的实时数据,为系统管理和科学管理进行调度提供参数数据; (2)系统平衡功能计算,供热管网内的热水流动需要一定的水泵做功来完成,不合理的管网设计和建造将带来极大的能源浪费,经过对管网的相关部位的压力检测、增设压力调节阀,对管网的各部分压力进行合理的平衡分配(水平衡、热平衡等),能够大大地降低管网水泵的能源消耗; (3)异常报警,做到对管网异常及时准确响应; (4)能够监测各个主、支线管网,重要客户的实时用气量、对水、电、气实时采集,以便监管和控制。 二、燃气锅炉供热控制系统硬件部分: 1、PLC是整个控制系统的核心部件,采用西门子系列可编程逻辑控制器; 2、现场数据采集系统由温度传感器、压力传感器、燃气报警器、火焰监视器、水位传感器等组成;

过程控制工程课程设计

过程控制工程 课程设计任务书 设计名称:扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间:2006.2.20~2006.3.10 姓名:毛磊 班级:自动化0201 学号:05号 南京工业大学自动化学院 2006年3月

1.课程设计内容: 学习《过程控制工程》课程和下厂毕业实习2周后,在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程控制策略、实习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上,针对扬子烯烃厂丁二烯装置,设计一个复杂控制系统(至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路),并利用组态软件进行动态仿真设计,调节系统控制参数,使控制系统达到要求的控制效果。 1)独立完成设计任务,每个人根据下厂具体实习装置,确定自己的课程设 计题目,每1-3人/组; 2)选用一种组态软件(例如:采用力控组态软件)绘制系统工艺流程图; 3)绘制控制系统原有的控制回路; 4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求,选择被控对象模型,利用组态软 件,对控制系统进行组态; 5)改进原有的控制回路,增加1-2个复杂回路,并进行组态; 6)调节控制参数,使性能指标达到要求; 7)写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤:如设计 思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出 说明,并对所完成的设计做出评价,对自己整个设计工作中经验教训, 总结收获。 2. 进度安排(时间3周) 1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图;绘制控制系统原有的 控制回路; 2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求,选择被控对象模型,利 用组态软件,对控制系统进行组态; 3)第3周(1-3) 改进原有的控制回路,增加1-2个复杂回路,并进行组态; 调节控制参数,使性能指标达到要求; 4)第3周(4) 书写课程设计说明书 5)第3周(5) 演示、答辩

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:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

锅炉燃烧时时序控制工作原理

标题:锅炉燃烧时时序控制工作原理现代内燃机动力装置的船舶上,辅助蒸汽锅炉(简称辅锅炉)是对水进行加热而产生蒸汽的设备。锅炉自动控制环节主要包括:水位自动调节、蒸汽压力自动控制、燃烧程序控制以及报警和保护环节。其中水位自动调节的任务是保证锅炉给水量适应蒸发量的变化,使水位波动不超过一定范围。允许变化范围是60—120mm,一般采用双位控制;燃烧过程的自动调节主要任务是使锅炉气压维持在规定值或规定之允许的的范围内,同时为了保证工作良好必须使供风量与供油量相适应;报警环节是为了在锅炉运行过程中为了达到安全、可靠、无人值班的目的,除了对锅炉水位与燃烧采用自动控制外还必须对各种危险工况采取安全保护措施。 燃烧程序自动控制辅助锅炉燃烧时序程序控制是指给锅炉一个起动信号后,能按时序的先后自动进行预扫风、预点火、喷油点火,点火成功后对锅炉进行预热,接着转入正常燃烧的负荷控制阶段。同时对锅炉的运行进行一系列的安全保护。辅助锅炉燃烧时序控制框图如图3-1所示。按下锅炉起动按钮后,自动起动姗烧油泵和鼓风机,关闭燃油电磁阀使ilk油在锅炉外面打循环,此时风门开得最大,以大风量进行预扫风,防止锅炉内残存的油气在点火时发生冷爆。预扫风的时间根据锅炉的结构形式不同而异,炉燃烧时序控制框图一般20s-60s。达到预扫风的时间自动关小风门,同时点火电极给出电火花进行预点火,时间为3秒左右。然后打开燃油电磁阀,或开大回油阀,或让一个油头喷油工作,即以小风量和少喷油进行点火。点火成功后维持一段时间低火燃烧即进入正常的负荷控制阶段。在预定的时间内若点火不成功,或风机失压,或中间熄火等现象发生,会自动停炉,待故障排除后按复位按钮方能重新起动锅炉。 炉燃烧时序控制框图一般20s-60s。达到预扫风的时间自动关小风门,同时点火电极给出电火花进行预点火,时间为3秒左右。然后打开燃油电磁阀,或开大回油阀,或让一个油头喷油工作,即以小风量和少喷油进行点火。点火成功后维持一段时间低火燃烧即进入正常的负荷控制阶段。在预定的时间内若点火不成功,或风机失压,或中间熄火等现象发生,会自动停炉,待故障排除后按复位按钮方能重新起动锅炉。

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,

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:

燃气热水锅炉控制方案要求

基于PLC的锅炉供热控制系统及节能管理平台的设计需求一、需求目的: 一个锅炉监控系统应主要包含以下几个部分: (1)各种设备状态和系统状态的采集; (2)锅炉和各种执行机构的控制。 设备状态的采集主要是锅炉输出的状态点,循环泵和补水泵给出的状态点,以及水箱等设备的状态点。锅炉的状态点主要包括锅炉的运行状态点、水箱的液位状态点、锅炉故障状态点、锅炉出水温度、锅炉回水温度、锅炉排烟温度;循环泵、补水泵以及电动调节阀等辅助其工作的变频设备的状态点。 系统状态的采集主要分为一次侧和二次侧。一次侧是锅炉到换热器之间的水循环系统,二次侧是到末端的水循环系统主要是指换热器循环系统。一次侧采集的状态包括一次侧供水温度、一次侧回水温度、一次侧供水压力、一次侧回水压力、烟温及燃烧机的工作状态及水箱水位、;二次侧采集的状态包括二次侧供水温度、二次侧回水温度、二次侧供水压力、二次侧回水压力;还有室外温度的采集,即可根据室外温度实现锅炉监控系统的自动控制。 锅炉和各种执行机构的控制主要是对锅炉本体的启停控制和各种电动阀门的控制。将锅炉房内各个设备、仪器仪表、传感器、执行机构及通讯模块组成在线监控系统,通过完成对锅炉房和其它现场设备的数据采集和控制功能从而实现锅炉房的全自动控制,能够安全启停机组,达到无人值守。 供热管网通过控制系统的在线监测应实现以下目的: (1)监控各管网节点的实时数据,为系统管理和科学管理进行调度提供参数数据;(2)系统平衡功能计算,供热管网内的热水流动需要一定的水泵做功来完成,不合理的管网设计和建造将带来极大的能源浪费,通过对管网的相关部位的压力检测、增设压力调节阀,对管网的各部分压力进行合理的平衡分配(水平衡、热平

反应釜温度过程控制课程设计

过程控制系统课程课题:反应釜温度控制系统 系另I」:电气与控制工程学院 专业:自动化_____________ 姓名: ________ 彭俊峰_____________ 学号:__________________ 指导教师: _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日

反应器是任何化学品生产过程中的关键设备,决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器,广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数,如:进料流量(进料流量比)、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要,其不但决定着产品的质量和生产的效率,也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多,使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象,结合PID 控制方式,选用FX2N-PLC 调节模块,同时为了提高系统安全性,设计了报警和紧急停车系统,最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。

1系统工艺过程及被控对象特性选取 被控对象的工艺过程 本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器(CSTR)为过程系统被控对象。 反应器为标准3盆头釜,反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积,耐压。为安全起见,要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口 图1-1釜式反应器工艺流程图 该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示,其中,D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。 表1-1主要测控参数表

过程控制课程设计报告

北华航天工业学院 课程设计报告(论文) 设计课题:前馈反馈控制系统的 设计与整定 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 设计时间:2013年12月06日

北华航天工业学院电子工程系 过程控制课程设计任务书 指导教师:教研室主任: 2013年12月06日 注:本表下发学生一份,指导教师一份,栏目不够时请另附页。 课程设计任务书装订于设计计算说明书(或论文)封面之后,目录页之前。

内容摘要 液位控制是工业中常见的过程控制,例如在饮料食品加工、化工生产、锅炉汽泡液位等多种行业的生产加工过程中都需要对液位进行适当的控制,它对生产的影响不容忽视。对于液位控制系统的方法,目前有常规的PID控制,但是PID 控制采用固定的参数,难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化,得不到理想效果。而且,对于一些控制精度要求较高的场合,例如核电厂的蒸汽生成器中的液位控制,某些化工原料厂的化学溶液液位等问题,不允许在有扰动的情况下出现太大的超调量和过程的调节时间。 目前为了达到精度较高要求的先进控制策略的发展有:预测控制、自适应控制、智能控制、模糊控制等。具体采用的方法如将模糊控制和传统的PID控制两者结合,用模糊控制理论来整定PID控制器的比例,积分,微分系统;以负荷为前馈扰动量构成一个串级加前馈的三冲量闭环控制系统等。目前各种锅炉汽包水位控制绝大多数采用三冲量水位控制策略。 本文针对液位控制系统中较为基础的单容水箱作为控制对象,单容液位控制系统具有非线性,滞后,耦合等特征,能够很好的模拟工业过程特征。而对于控制系统的选择为前馈——反馈系统。一般的控制系统都属于反馈控制, 这种控制作用总是落后于扰动作用。对于时滞较大、扰动幅度大而频繁的过程控制往往不能满足生产要求。引入前馈控制可以获得显著的控制效果。前馈控制是按照扰动作用的大小进行控制, 所以控制是及时的。如果补偿作用完善可以使被控变量不产生偏差。 索引关键词:前馈—反馈控制PID 自动控制液位控制

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,

锅炉燃烧调整总结

锅炉燃烧调整总结-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

#2 炉优化调整 机组稳定运行已有3个多月,但在调试结束后我厂#2机组在3月份前在满负荷时床温在960℃左右,总风量大,风机电流大,厂用电率居高不下,一直困扰着我们。通过三个月的分析、调整,近期床温整体回落,总结出主要原因有以下两点: 一、煤颗粒度的差异。前一段时间负荷300MW时床温高炉膛差压在1.5KPa,下部压力2.6KPa,近期炉膛差压在2.1KPa,下部压力3.6KPa,这说明锅炉外循环更好了,分离器能捕捉更多的物料返回炉膛,同时也减少了飞灰含碳量,否则小于1mm的煤粒份额太多分离器使分离效率下降,小于1mm细颗粒太多就烧成煤粉炉的样子,从而导致高床温细颗粒全给飞灰含碳量做贡献了,大于10mm煤粒太多就烧成鼓泡床了,导致水冷壁磨损加剧爆管、冷渣器不下渣和燃烧恶化等一系列问题,所以控制好入炉煤粒度(1—9mm)是保证燃烧的前提,当煤颗粒度不合适时只能通过加大风量使床温下降,在煤颗粒度不合适时加负荷一定要先把风量加起来,否则负荷在300MW时床温会上升到接近980℃,甚至会因床温高被迫在高负荷时解床温高MFT保护,如果处理不当造成结焦造成非停。所以循环流化床锅炉控制煤粒度是决定是否把锅炉烧成真正循环流化床最为重要的因素,可以说粒度问题解决了,锅炉90%的问题都解决了,国内目前最好的煤破碎系统为三级筛分两级破碎。 二、优化燃烧调整。3月份以来#2炉床温虽然整体下降,但仍不够理想,由于我厂AGC投入运行中加减负荷频繁,所以在负荷变

化时锅炉床温变化幅度较大,在最大出力和最小出力时床温相差接近200℃,不断的调整风煤配比使其达到最优燃烧工况,保证床温维持在850℃-900℃。负荷150MW时使总风量维持32万NM3/h左右,一次流化风量21万NM3/h,二次风量11万NM3/h左右,同时关小下二次风小风门(开度20%左右,减小密相区燃烧,提高床温)和开大上二次小风门(开度40%左右,增强稀相区燃烧,提高循环倍率),可使床温维持850℃左右,正常运行中低负荷时一次风量保证最小临界流化风量的前提下尽可能低可使床温维持高一点,以保证最佳炉内脱硫脱硝温度。负荷300MW时总风量维持62万NM3/h左右,一次风量27万NM3/h左右,二次风量35万NM3/h左右,同时开大下二次小风门(开度80%左右,增强密相区扰动,降低床温),关小上二次小风门(开度60%左右,使稀相区进入缺氧燃烧状态),因为东锅厂设计原因,二次上下小风门相同开度情况下上二次风是下二次风风量的三倍,所以加减负荷时根据负荷及时调整二次小风门开度对床温影响较大。高负荷时在床温不高的情况下尽量减小一次风,以达到减少磨损的目的,二次风用来维持总风量,高负荷时床温尽量接近900℃,以达到最佳炉内脱硫脱硝温度,同时加负荷时停止部分或全部冷渣器,床压高一点增强蓄热量可降低床温,减负荷相反,稳定负荷后3台左右冷渣器可保证床压稳定。 在优化燃烧调整基本成熟的基础上,配合锅炉主管薛红军进行全负荷低氧量燃烧运行,全负荷使床温尽量靠近900℃。根据#2炉目前脱硝系统运行情况,负荷150MW时根据氧量及时减减小二次

锅炉自动燃烧控制系统

锅炉自动燃烧控制系统 1、实时数据采集 能够对锅炉本体和辅助设备各种运行数据(包括总供回水温度、压力、流量、省煤器进出口水温度﹑压力烟气温度、除尘器进出口烟气温度压力、鼓引风压力、炉膛温度压力含氧量、煤层厚度、室外温度、鼓引风炉排电机频率速度电流状态、除渣除尘状态) 等信号通过总线进行动态采集,控制中心能够实时监控到锅炉本体﹑锅炉上煤﹑除渣等辅助设备的运行情况。 2、完整的报警机制 当锅炉调节系统发生异常情况时或报警时,上位机人机界面自动接受控制系统器发送报警信号,将报警状态及异常点在上位机上进行显示,并诊断提出相应问题大概原因,提供相应的处理办法提示,系统自动能把报警分为高中低三种报警级别,低级别的报警只做提示用,当发生低级别报警时不影响燃烧自动调节,中级别报警发生时需要做相应处理,高级别报警发生时系统能立即连锁停炉,并发出尖锐声光报警和相关提示信息,等待工程师处理后再次投入运行,所有报警系统会自动的写入永久数据库备份,供以后随时查询和故障诊断和决策处理。 报警内容有: 系统报警 包括DCS控制器自诊断硬件或致命软件命令错误

自动启动燃烧失败 通讯建立连接失败 数据报警 炉膛温度超高低报警 炉膛负压超高低报警 锅炉出口温度超高低报警 锅炉出口压力超高低报警锅炉回水温度﹑压力超高低报警 引风机风压高低报警 鼓风机风压高低报警 高级别报警 引风机变频器(电流﹑电压﹑故障)超速等报警 连锁控制保护报警 鼓风机变频器(电流﹑电压﹑故障)超速等报警 上煤系统综合保护报警 炉排机变频器(电流﹑电压﹑故障)超速等报警 除渣系统综合保护报警 3、循环水控制系统 循环水是锅炉系统与外界交互的接口,循环系统通过泵不断的把热水源源不断的输送给用户或热站,把经过热释放后的二次低温水循环到锅炉系统再加热。我们采用保持循环水进、出口温差恒定,通过改变循环流量来控制热负荷的方式,是一种新方式。

过程控制系统课程设计报告

过程控制系统课程设计报告 题目:温度控制系统设计 姓名: 学号: 班级: 指导教师:

温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案,使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度,使系统水温最终稳定在设定温度,达到控制目标。 三、设计方案 (一)系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性,首要的工作就是建立合理、适用的数学模型,这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式,或者更具体的说,是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中,被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室,给水壶注入一定量的水,将温度传感器放入水中,以最大功率加热水壶,每隔30s采样一次系统温度,记录温度值。在整个实验过程中,水量是不变的。 经过试验,得到下表所示的时间-温度表: 表1 采样时间和对应的温度值

以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线,得到图1所示的曲线: 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化,同时记录其输出量随时间而变化的曲线,称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + (式中:k 为放大系数;T 为过程时间常数;τ为纯滞后时间)作为内胆温度系统的数学模型结构。 (1)k 的求法:k 可以用下式求得: ()(0) y y k x ∞-= (x :输入的阶跃信号幅值)

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

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

过程控制系统课程设计

步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底,或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉,后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 (2)步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有:单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉,钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛,由于一面受热,这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉,活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴,因此炉底强度较高,适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度,步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕,这是加热钢管的步进式炉,每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离,使受热条件较差的底面逐步翻转到上面,以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中,钢坯不必上升和下降,振动较小,底面不会被划伤,表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步,加热段可以

走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密,可以得到正常的预热作用,在加热段钢坯前进较快,达到快速加热,以减少脱碳。 (3)步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进,因此钢坯与钢坯还不必紧挨着,其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯,随着轧机的大型化和连续化,推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下,近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展,其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点:(1)炉子长度不受钢坯厚度的限制,不会拱钢,炉子可以建得很长,目前有些炉子已接近60 米长,一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。(2)操作上灵活性较大,可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间,且更换品种方便。(3)炉内钢料易于清空,减少停炉时清除炉内钢料的时间。(4)钢坯在炉内不与水管摩擦,不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。(5)水管黑印小,即能得到尺寸准确的轧材。(6)两面加热步进式炉可以不要实底均热段,因此加热能力比推钢式炉稍大。(7)没有出料滑坡,减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。(8)钢坯有侧面加热,这样可实现三面或四面加热,因此加热时间短,钢坯氧化少。( 9)生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。( 10)产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。( 11)生产自动化水平非常高,原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统,传动系统也大多是模拟量控制式供电装置,现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统,传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大,维护和检修都较复杂,炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多,热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失,但产量较低。因此,尽管步进式炉有很多优点,仅由于它造价太高,目前在中小型厂全面推广还不适宜。

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

燃气热水锅炉控制方案要求

基于PLC的锅炉供热控制系统及节能管理平台的设计需求 一、需求目的: 一个锅炉监控系统应主要包含以下几个部分: (1)各种设备状态和系统状态的采集; (2)锅炉和各种执行机构的控制。 设备状态的采集主要是锅炉输出的状态点,循环泵和补水泵给出的状态点,以及水箱等设备的状态点。锅炉的状态点主要包括锅炉的运行状态点、水箱的液位状态点、锅炉故障状态点、锅炉出水温度、锅炉回水温度、锅炉排烟温度;循环泵、补水泵以及电动调节阀等辅助其工作的变频设备的状态点。 系统状态的采集主要分为一次侧和二次侧。一次侧是锅炉到换热器之间的水循环系统,二次侧是到末端的水循环系统主要是指换热器循环系统。一次侧采集的状态包括一次侧供水温度、一次侧回水温度、一次侧供水压力、一次侧回水压力、烟温及燃烧机的工作状态及水箱水位、;二次侧采集的状态包括二次侧供水温度、二次侧回水温度、二次侧供水压力、二次侧回水压力;还有室外温度的采集,即可根据室外温度实现锅炉监控系统的自动控制。 锅炉和各种执行机构的控制主要是对锅炉本体的启停控制和各种电动阀门的控制。将锅炉房内各个设备、仪器仪表、传感器、执行机构及通讯模块组成在线监控系统,通过完成对锅炉房和其它现场设备的数据采集和控制功能从而实现锅炉房的全自动控制,能够安全启停机组,达到无人值守。 供热管网通过控制系统的在线监测应实现以下目的: (1)监控各管网节点的实时数据,为系统管理和科学管理进行调度提供参数数据;(2)系统平衡功能计算,供热管网内的热水流动需要一定的水泵做功来完成,不合理的管网设计和建造将带来极大的能源浪费,通过对管网的相关部位的压力检测、增设压力调节阀,对管网的各部分压力进行合理的平衡分配(水平衡、热平衡等),可以大大地降低管网水泵的能源消耗; (3)异常报警,做到对管网异常及时准确响应; (4)可以监测各个主、支线管网,重要客户的实时用气量、对水、电、气实时采集,以便监管和控制。

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