锅炉控制系统
锅炉温度PID控制系统设计
第1章绪论1.1课题背景根据国内实际情况和环保问题的考虑和要求，燃烧锅炉由于污染并效率不高，已经逐渐被淘汰；燃油和燃气锅炉也存在着燃料供应不方便和安全性等问题。
因些在人口密集的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全替代燃煤、燃油、燃气锅炉。
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪表，并在各行广泛应用。
电加热锅炉采用全新加热方式，它具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更具有吸引力：(1) 无污染。
不会排放出有害气体、飞尘、灰渣，完全符合环保方面的要求。
(2) 能量转化效率高。
加热元件直接与水接触，能量转换效率很高，可达95%以上。
(3) 锅炉本体结构简单，安全性好。
不需要布管路，没有燃烧室、烟道，不会出现燃煤、燃油、燃气的泄漏和爆炸危险。
(4) 结构简单、体积小、重量轻，占地面积小。
(5) 启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。
由于加热元件工作由外部电气开关控制，所以启停速度快。
(6) 可采用计算机监控，完全实现自动化。
其温度的控制都能通过微控制芯片完成，使锅炉的运行完全实现自动化，最大程度地将控制器应用于传统的锅炉行业。
本课题主要研究锅炉温度的过程控制。
新型锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。
加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。
电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。
主要是控制水的温度，保证恒温供水。
随着计算机和信息技术的高速发展，单片机广泛的应用于工业控制中。
工业控制也越来越多的采用计算机控制，在这里我们采用51系列单片机来做控制器。
锅炉温度控制系统设计设计
锅炉温度控制系统设计设计首先，锅炉温度控制系统主要由以下几个组成部分构成：1.温度传感器：温度传感器用于测量锅炉的温度，常见的温度传感器有热电偶和热电阻。
在设计过程中，需要选择适合锅炉工况的温度传感器，确保测量准确和稳定。
2.控制器：控制器是锅炉温度控制系统的核心部件，负责接收温度传感器的信号，并对锅炉进行控制。
常见的控制器有PID控制器和模糊控制器。
在设计阶段，需要根据锅炉的特性选择合适的控制器类型，并设置好控制参数。
3.执行器：执行器用于根据控制器的输出调整锅炉的工作参数，常见的执行器有电动阀门和调节阀。
在设计过程中，需要选择合适的执行器类型，并确保其能够快速准确地响应控制信号。
接下来，我将详细介绍锅炉温度控制系统的设计步骤：1.确定控制策略：在锅炉温度控制系统中，一般采用PID控制策略。
PID控制器通过测量偏差、积分偏差和微分偏差来产生控制信号，实现温度的精确控制。
在设计过程中，需要根据锅炉的特性和工况选择合适的PID控制策略，并调整控制器的参数。
2.调整控制参数：控制参数的调整直接影响到锅炉温度控制系统的性能。
一般来说，可以采用试-误法、频率响应法等方法进行参数调整。
在调整过程中，需要注意控制器的稳定性和控制精度，并根据实际情况进行优化。
4.设计安全保护功能：锅炉温度控制系统中需要设计安全保护功能，以确保锅炉在异常情况下能够及时停机，避免事故的发生。
常见的保护功能有过温保护、燃烧器故障保护等。
在设计过程中，需要充分考虑锅炉的安全性和可靠性，确保系统能够在任何情况下保持稳定运行。
5.进行系统整合和调试：在设计完成后，需要对锅炉温度控制系统进行整合和调试。
首先，要保证各个组成部分的正确安装和连接，确保信号传递的可靠性。
然后，根据实际情况进行系统调试和优化，确保系统能够满足设计要求和运行需求。
最后，需要对锅炉温度控制系统进行定期维护和检修，以确保系统的长期稳定运行。
在维护和检修过程中，要注意对传感器、控制器和执行器的清洁和校准。
锅炉温度控制系统设计
XXXXXXXX大学本科生过程控制课程设计说明书题目：热电厂锅炉炉膛温度控制系统的设计学生姓名：学号：专业：班级：指导教师：摘要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温度。
主汽温度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。
如果该温度过高 ,会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快 ,降低使用寿命。
若长期超温 ,则会导致过热器爆管 ,在汽机侧还会导致汽轮机的汽缸、汽阀、前几级喷嘴和叶片、高压缸前轴承等部件的寿命缩短 ,甚至损坏;假如该汽温过低 ,会降低机组的循环热效率 ,一般汽温每降低5 ℃～10 ℃,效率约降低1 % ,同时会使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加 ,引起叶片磨损;当汽温变化过大时 ,将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳 ,还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化 ,甚至产生剧烈振动 ,危及机组的安全 ,所以有效精准的控制策略是十分必要的锅炉炉膛温度的控制效果直接影响着产品的质量，温度低于或者高于要求时都不能达到生产质量指标，有时甚至会发生生产事故，此设计控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变量设计热电厂锅炉温度控制系统，以达到精度在正负5 ℃范围内。
关键词：热电厂；锅炉；炉膛温度；串级控制目录引言 (4)第一章热电厂的工艺流程及要求 (5)第二章锅炉的工艺流程及控制要求 (7)2.1锅炉的工艺流程 (7)2.2锅炉的控制要求 (8)第三章锅炉炉膛温度的分析 (8)第四章锅炉炉膛温度控制系统的设计 (12)4.1炉膛温度控制的理论数学模型 (12)4.2炉膛温度控制方法的选择 (12)4.3 系统单元元件的选择 (12)4.3.1温度检测变送器的选择 (12)4.3.2流量检测变送器的选择 (14)4.3.3主、副调节器正反作用的选择 (15)4.3.4主、副回路调节器调节规律的选择 (16)4.3.5控制器仪表的选择 (16)4.3.6控制阀的选择 (18)第五章锅炉炉膛温度控制系统的工作原理 (19)第六章总结 (20)参考文献 (21)引言随着现代工业生产的迅速发展,对工艺操作条件的要求更加严格,对安全运行及对控制质量的要求也更高。
锅炉智能控制系统说明书
锅炉智能控制系统说明书一、性能介绍1、系统采用工业控制单片计算机为中心控制单元(MCU)构成闭环控制，精度高、速度快、可靠性强。
2、设置全自动和手动运行两种操作方式，操作面板设有手动和自动转换开关，自动状态MCU可全自动稳定运行，转为手动状态后与普通锅炉一样可由手动完成全部运行功能。
二、控制方式：1、风机控制：锅炉水温≤60℃时，风机开，促进燃烧；水温≥80℃时，风机关。
2、循环泵控制：锅炉水温≥60℃时，循环泵开，向供热区供热；水温≤50℃时，循环泵关。
3、系统水位控制：系统在水位最高点设置3个水位监测点，分别为高位、低位和报警位，水位低于低位监测点时补水泵开，给系统补水；水位高于高位监测点时补水泵关，停止补水；水位低于报警位监测点时报警，蜂鸣器讯响，报警灯闪亮，停止补水，风机停，水泵停。
4、烟道电磁铁控制：风机运转时，电磁铁开(得电)，风机停转时电磁铁关(失电)。
5、引/鼓风电磁铁控制：开门按钮按下(给电)时，引/鼓风电磁铁开(得电)，为引风状态，延时10秒后开门灯亮，提示可以开门进行加煤除灰等操作；开门按钮按开(失电)时，引/鼓风电磁铁关(失电)，为鼓风状态。
三、系统配备：1、风机及循环泵温度设定可在面板直接调整，出厂时预设值是：风机高低限为80－60℃，循环泵高低限为60－50℃。
2、输出控制点4个：风机(＋烟道电磁铁)，循环水泵，补水泵，开门(吸/鼓风电磁铁)。
3、输入控制点5个：温度传感器，高水位液位传感器，低水位液位传感器，报警液位传感器，开门输入。
4、面板指示灯5个：电源，运行状态，循环泵，开门，补水。
指示灯与功能按钮为复合方式。
5、面板按钮5个：手动/自动转换，风机(＋烟道电磁铁)，循环水泵，补水泵，开门(引/鼓风电磁铁)。
该控制系统输入端可与强电信号（220V～380V）、小型浮球液位开关、电接点压力表及各种温度传感器连接，输出端可控制单相三相电机、高低速电机、电磁铁等设备，不改动硬件即可适用于各种不同工作方式的锅炉控制。
锅炉给水控制系统
给水流量控制方式：
• 1.电动定速给水泵+调节阀
上水调节阀
上水截止阀
旁路给水调节 旁路给水截
至省煤器
阀
止阀
• 7) 流量控制：给水切为主路后，在正常运行时给水泵切为流量控 制。采用流量控制时给水泵的控制偏差等于汽包水位控制偏差加 上该泵的流量偏差修正。泵的流量偏差为该泵的入口流量与所有 运行并投入自动的给水泵的平均流量之差。只有一台给水泵投入 自动时不进行流量偏差修正。
• 8) 位置控制：在给水泵启停过程中给水泵切为位置控制，即液力 耦合器勺管位置跟随设定的位置。如给水泵在备用位置，则该泵 的勺管跟踪三台给水泵中最大的勺管位置；反之该泵的勺管位置 为最小位（10%）。
• 主蒸汽流量：通过汽机调节级压力换算并经温度修正后得到，在 高旁投入后需加入高旁的流量。
• 给水流量：经温度修正后的给水流量加过热器减温水流量。
给水旁路阀调节：
• 在锅炉负荷＜30%主给水电动门未开时，由给水旁路调节阀根据 汽包水位偏差进行调节，维持汽包水位稳定。在主给水电动门由 关闭到打开的过程中，给水旁路控制偏差为负值，使旁路阀逐渐 关闭将给水由旁路切换到主路；在主给水电动门关闭过程中，给 水旁路控制偏差为正值，使旁路阀逐渐开启将给水由主路切换到 旁路。
必须适应冷态启动和热态启动情况。 • 测量信号的校正 • 1汽包水位的校正 • 2主蒸汽流量的校正 • 3主蒸汽水流量的校正
2.串级三冲量给水控制系统
给水全程控制系统：
• 给水全程控制的要求： • （1）测量信号的修正。 • （2）给水控制系统结构的切换。 • （3）控制机构的切换。 • （4）泵的最小流量和最大流量保护，使泵的工作点始终落在安
锅炉炉膛负压控制系统课程设计
目录一、概述 (Ⅲ)二系统要求及组成 (Ⅴ)2.1系统的要求 (Ⅴ)2.2炉膛负压的动态特性 (Ⅴ)2.3引风控制系统的工况 (Ⅴ)2.4系统的组成 (Ⅵ)三应注意的问题 (Ⅷ)3.1抗积分饱和及外反馈法 (Ⅷ)3.2 采用死区非线性环节 (Ⅸ)3.3 引风机1和2的双速调节 (Ⅸ)3.4 炉膛压力的测量 (Ⅹ)3.5 内爆保护 (Ⅹ)四、仪表选型及参数整定 (Ⅺ)4.1 前馈-反馈控制系统 (Ⅺ)4.3 传感器的选择 (Ⅺ)4.4 选择控制系统设计 (Ⅺ)五课程设计体会 (Ⅻ)六参考文献 (ⅩⅢ)一概述锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数（2.45Mpa- 27MPa ，400℃-570℃），并对外输出热能的特种设备。
锅炉控制的主要目的是调节锅炉出口的蒸汽压力、流量和温度，使其达到所希望的数值。
为此，需要对燃料、空气和水三者的量进行调节。
锅炉是一个复杂的系统，对锅炉工况造成影响的因素之一是来自外部和内部的扰动，如燃料发热量的变化或热力系统工况的变化等。
控制器或控制系统根据锅炉出口蒸汽参数实际值偏离其设定值的大小和方向，调节燃料量、空气量和水量，使锅炉出口参数与其所希望的值相一致。
锅炉除配有相应的仪表系统外，主要有以下控制系统：汽包液位控制系统；燃料控制系统；过热器和再热器出口蒸汽温度的控制系统；燃烧器程序控制系统等等。
不同类型的锅炉，尽管其控制系统不尽相同，但是它们的工作原理大体是相同的。
而其中最重要的系统是燃烧控制系统。
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（内扰）和蒸汽量的变化（外扰）。
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。
锅炉控制系统原理图框图和流程图
停止
水位设定Y
自动？Y停止Y接收数据正常接收数据结束？
手动停止N
给水泵1#启动Y
启动1#给水泵、给水阀、蒸汽阀
是否有故障是否有故障NY停止校验数据校验数据正确？
测汽包水位测给水流量启动炉排NYY执行命令
是否在允许范围？NY
是否在允许范围？Y加法器Y停止是否有故障？N设定返回确认信息返回错误信息
主调节器
流量调节器初始化通信测试SP
调节阀
减温器
过热器
—Y温度设定自动调节？
流量变送PC
主温度变N
器机是否连上YN
手动
送器
测初始炉温、汽包水位、炉压Y
过热器出口蒸汽温度串级控制系统
开和过热蒸汽温度P机处理
锅炉系统流程图设计．
初始化
程序流程图PLC炉膛温度控制．
开始NNYY报警测蒸汽流量报警开始自动？Y启动引风机、鼓风机、炉排启动引风机Y是否有故障是否有故障？NN等待一分钟启动鼓风机是否有故障？N系统初始化NN放弃命令
Y炉膛负压是否设定？控制PID是否正常运行N停止
N
SP-PV
PID调节
是否正常运行
停止
N
程序流程图设计PLC汽包三冲量
编程流程图设计PLC炉膛负压
的锅炉控制系统设计PLC基于上位机炉膛温度汽包水位A/DPLC转换过热器温度炉膛压力炉排变频器引风变频器给水变频器鼓风变频器炉排电机引凤电机水泵电机鼓风电机
整体设计
原理图CAD锅炉控制系统
实际测量温度
T设定温度-
炉膛温度调节器
-
煤粉流量煤粉流量调节器调节阀煤气流量变送器空气流量调节器-
煤粉管道炉膛空气管道
燃气蒸汽锅炉 DCS控制系统
燃气蒸汽锅炉 DCS控制系统简介燃气蒸汽锅炉 DCS 控制系统是一种用于控制燃气蒸汽锅炉运行的电气自动化控制系统，可以自动控制锅炉的加热温度、加热时间、汽压、水位、燃气供应等参数，从而使锅炉系统实现高效、安全、稳定的运行。
DCS 控制系统的优势相较于传统的集中式控制系统，DCS 控制系统具有以下优势：1.分布式结构：DCS 控制系统采用分布式控制结构，将控制任务分配到各个控制单元，提高了稳定性和可靠性。
2.可扩展性：DCS 控制系统支持模块化开发，可以动态地添加或删减控制模块，以适应不同的控制需求。
3.数据处理能力：DCS 控制系统可以实时处理大量的数据，提供可视化报表，为工程师提供决策支持。
4.故障容错：DCS 控制系统采用冗余设计，当一个控制单元故障时，其他控制单元可以接管工作，保证系统可靠性。
燃气蒸汽锅炉 DCS 控制系统的工作原理燃气蒸汽锅炉 DCS 控制系统由传感器、执行器、控制器等组成。
其中传感器用于采集锅炉系统的各种参数，执行器用于控制锅炉工作状态，控制器用于处理传感器采集的数据，根据设定的算法生成控制命令，将命令发送给执行器。
燃气蒸汽锅炉 DCS 控制系统的工作流程如下：1.传感器采集锅炉系统的各种参数，如加热温度、加热时间、汽压、水位、燃气供应等。
2.控制器根据设定的算法，对传感器采集的数据进行处理，生成控制命令。
3.控制器发送控制命令给执行器，执行器根据命令控制锅炉的工作状态，如控制加热器的加热功率、调节燃气供应量等。
4.控制器实时监测锅炉系统的状态，如发现锅炉工作异常，则发出警报。
燃气蒸汽锅炉 DCS 控制系统的应用燃气蒸汽锅炉 DCS 控制系统广泛应用于工业领域的蒸汽锅炉系统、发电厂和化工生产等领域，以下是它的一些主要应用场景：1.燃气蒸汽锅炉系统：DCS 控制系统可以自动控制燃气蒸汽锅炉的加热温度、加热时间、汽压、水位等参数，从而提高了锅炉系统的效率和安全性。
2.发电厂：在发电厂中，锅炉是发电的关键部件之一，DCS 控制系统可以对发电厂的锅炉系统进行自动控制，保证锅炉系统稳定运行，提高发电效率。
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锅炉控制系统
是指用于控制和调节工业锅炉运行的设备和程序。
现代已经发展了很多年，但它的基本原理和组成部分却没有变化。
一、组成部分
由控制器、控制阀、信号传感器、执行器等组成。
其中控制器是整个系统的核心，它根据传感器采集到的锅炉工作状态，通过控制阀和执行器进行控制指令的下达。
信号传感器的作用是将锅炉运行时所产生的物理量转化为电信号，供控制器进行处理。
常用的信号传感器有压力传感器、温度传感器、流量传感器等。
控制阀和执行器的作用是根据控制器的控制信号，控制锅炉压力、温度、流量等参数的变化，维持锅炉运行时的稳定状态。
二、基本原理
的基本原理是将锅炉多个参数进行衡量，并根据需要调整控制阀和执行器来控制这些参数。
对于燃烧系统而言，如何保持燃烧的稳定性是一个关键问题。
因此，燃烧系统中通常包含有自动控制燃烧器等设备。
除了确保燃烧的稳定性外，还需要确保锅炉的安全性。
这需要通过机械和电气安全装置来实现。
在这些装置中，最简单的是压力开关，它会在压力升高到一定值时自动切断燃料的供给。
除了锅炉的燃料和安全性，还需要确保锅炉的效率。
这可以通过多项措施来实现，例如压力和流量的控制，以及废气的回收等方法。
三、模式控制
中最常用的控制方法是模式控制。
模式控制本质上是通过对锅炉的输入变量进行控制来实现正确的锅炉工作状态。
例如，在模式控制中经常使用PID控制器。
PID控制器通常根据输出变量的误差调整控制器的参数。
这种方法的优点是非常灵活和有效，并且可以在短时间内达到稳态。
四、先进控制
为了实现更好的锅炉控制，一些先进的控制技术也可以应用。
例如，基于模型的先进控制（MPC）技术可以对多个变量进行同
时优化控制。
硬件模型预测控制（HMPC）可以通过使用实时模
型来预测未来锅炉状态的变化。
这种技术的实现需要大量的计算
资源和高精度的模型，但是在某些情况下它可以提供非常好的控
制效果。
五、总结
是现代工业生产中不可或缺的一部分。
它可以确保工业锅炉的
安全、效率和稳定性。
的基本原理和组成部分并没有发生较大的
变化，但是一些现代技术可以为提供更加先进和高效的控制方法。
尽管某些现代技术需要更高的计算资源和精度，但是在某些情况
下它们可以大大提高锅炉的控制效果。