過程控制設(shè)計

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué) 過程控制課程設(shè)計論文 題 目：熱電廠鍋爐燃燒 控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名：何緒寧 學(xué) 號： 專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器 班 級：2008-3 指導(dǎo)教師：左鴻飛 2 0 1 1 年年 9 月月 4 日日 熱電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計熱電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計 摘摘 要要 鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)中重要控制系系統(tǒng)，包括燃燒控制，爐膛 負(fù)壓控制等重要的控制系統(tǒng)。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)又包含了很多小的子系統(tǒng)。鍋 爐控制系統(tǒng)可以分為汽包水位控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)。其中燃燒控制系統(tǒng)在 電廠鍋爐中是最主要的控制系統(tǒng)。燃燒控制系統(tǒng)又包括:蒸汽壓力控制系統(tǒng)、爐 膛負(fù)壓控制系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)。本論文我們主要做

2、一個鍋爐的燃燒控制 系統(tǒng)。燃燒控制系統(tǒng)中包含了很多細(xì)節(jié)，我們從燃料的來源及處理，以及鍋爐 的燃燒安全、及燃燒控制等多方面設(shè)計了鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。 本論文以包鋼熱電廠的鍋爐燃料控制部分為研究對象，應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識 設(shè)計控制系統(tǒng)。目前在熱電廠的鍋爐燃料系統(tǒng)中，控制方式通常有：以送風(fēng)量 為控制變量，以給煤量為控制變量，或者將兩個參數(shù)相結(jié)合為控制變量。設(shè)計 方案采用兩者相結(jié)合的方式進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計，并進(jìn)行了可行性分析，對系統(tǒng) 的聯(lián)鎖保護(hù)也進(jìn)行了相關(guān)闡述。并且介紹儀表選型問題。因而確保了鍋爐燃燒 控制的快速性和經(jīng)濟(jì)性。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：熱電廠鍋爐燃燒；燃燒控制；儀表選型；給煤量； 送風(fēng)量 目目 錄錄 摘

3、 要 .I 第一章 緒 論.1 1.1 研究背景.1 1.2 鍋爐控制系統(tǒng)概述.1 1.3 論文結(jié)構(gòu).4 第二章 燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計與分析.5 2.1 燃燒控制系統(tǒng)分析.5 2.1.1 燃燒過程自動控制的任務(wù).5 2.1.2 燃料控制子系統(tǒng)分析.6 2.2 燃燒控制子系統(tǒng)具體設(shè)計.8 2.2.1 一般燃燒控制系統(tǒng).8 2.2.2 燃料送風(fēng)控制系統(tǒng).9 第三章 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)儀表的配置、選型及參數(shù)的確定.10 3.1 儀表選型原則.10 3.2 調(diào)節(jié)器的選型.10 3.3 執(zhí)行器的選型.12 3.4 變送器的選型.14 總 結(jié).16 參考文獻(xiàn).17 第一章第一章 緒緒 論論 1.11.1 研究背景

4、研究背景 電力工業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供能源的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)系國 計民生的公用事業(yè)。我國電力工業(yè)已經(jīng)走過 121 年的發(fā)展歷程，與世界各國一 樣，電力在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步中越來越成為不可缺少的物質(zhì)資料和生活資料， 電氣化程度成為一個國家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。我國目前電力的發(fā)展情況為： (1)水電方面,我國具有豐富的水能資源,開發(fā)水電可作為緩解能源緊張，優(yōu)化能 源結(jié)構(gòu),解決缺電及實現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展的基本戰(zhàn)略,同時世界上電力發(fā)展水平 較高的國家都是優(yōu)先發(fā)展水電，所以，21 世紀(jì)我國的水電開發(fā)將出現(xiàn)新的曙光。 預(yù)計到 2010 年，水電裝機(jī)容量應(yīng)達(dá) 150160GW 的水平，使我國水電占全

5、國裝機(jī) 容量的比重達(dá)到 24%。(2)核電方面，2000-2010 年期間，隨著核電技術(shù)的不斷 發(fā)展、核電設(shè)備的國產(chǎn)化，我國的核電將步入一個高速發(fā)展的時期，成為電力 供應(yīng)的適當(dāng)補(bǔ)充；到 2020 年，核電將初具規(guī)模，并與火電、水電共同成為我國 發(fā)電構(gòu)成中重要的組成部分。預(yù)計到 2020 年底，我國的核電裝機(jī)容量將達(dá) 20 GW，占總裝機(jī)容量的 4%。(3)火電方面、我國電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)主要靠火 力發(fā)電，火電機(jī)組裝機(jī)容量約占總裝機(jī)容量的 70% 以上，火力發(fā)電機(jī)組中又以 燃煤發(fā)電機(jī)組為主，約占 85% 左右，其他（燃?xì)?、燃油機(jī)組）約占 15%左右。 其余如太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電、海

6、洋能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等新 型發(fā)電的總和只有約為 2%。從上面的數(shù)據(jù)我們很容易的得知火力發(fā)電占總裝機(jī) 容量的絕大部分，而鍋爐參數(shù)的檢測與控制尤為重要，所以選擇一個好的控制 方案對鍋爐進(jìn)行控制是對經(jīng)濟(jì)效益的一個非常好的保證。因此我們可以清楚的 了解到，要想實現(xiàn)預(yù)期的生產(chǎn)目的，鍋爐的嚴(yán)格控制是十分必要的。 1.21.2 鍋爐控制鍋爐控制系系統(tǒng)統(tǒng)概概述述 鍋爐設(shè)備是一個復(fù)雜的被控對象,主要輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、 減溫水、送風(fēng)和引水等。主要輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度、 爐膛負(fù)壓、過熱空氣等。這些輸入變量與輸入變量之間相互關(guān)系。如果整體負(fù) 荷發(fā)生變化,必將會引起汽包水位、蒸汽

7、壓力和過熱蒸汽溫度等變化。燃料量的 變化不僅影響蒸汽壓力,同時還影響汽包水位、過熱蒸汽溫度、過?？諝夂蜖t膛 負(fù)壓;給水量的變化不僅影響汽包水位,而且對蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度等也有影 響;減溫水的變化會導(dǎo)致過熱蒸汽溫度、蒸汽壓力、汽包水位等的變化。所以鍋 爐設(shè)備是一個多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的被控對象,目前工程處理上做了一些 假設(shè)后,將鍋爐設(shè)備控制劃為幾個控制系統(tǒng)。主要控制系統(tǒng)如下:鍋爐汽包水位 的控制。被控變量是汽包水位,操縱變量是給水流量。它主要考慮汽內(nèi)部的物料 平衡,使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量,維持汽包水位在給定的范圍內(nèi)是保證鍋爐、汽 輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件之一,是鍋爐正常運(yùn)行的重要指標(biāo)。鍋

8、爐燃燒系統(tǒng)的 控制。其控制目的是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要;使燃料與空 氣量之間保持一定的比值,以保證最經(jīng)濟(jì)燃燒。提高鍋爐的燃燒效率;使引風(fēng)量與 送風(fēng)梁相適應(yīng),以保持爐膛負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)。為了達(dá)到上述三個控制目的,控 制手段也有三個:即燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量。過熱蒸汽系統(tǒng)的控制維持過熱 器出口在允許的范圍內(nèi),并保證管避溫度不超過允許的工作溫度。被控變量一般 是過熱器出口溫度,操作變量是減溫器的噴水量。 圖 1.1 描述的是水經(jīng)過閥門控制流入蓄水池，并使其有一定的蓄水容量， 然后水從蓄水池下邊的管道流出，產(chǎn)生其應(yīng)有的工藝作用。為了使水位保持要 求的數(shù)值或在一定范圍內(nèi)變化，必須在蓄

9、水池上設(shè)定一個水位計，操作人員根 據(jù)水位計的指示，不斷改變出水閥的開度，控制蓄水池的水流流出量，從而使 水位保持在要求的某個范圍內(nèi)?，F(xiàn)場操作人員的主要工作是： （1） 觀察水位計的指示值； （2） 將所觀察的指示值與學(xué)水池要求的數(shù)值比較，并計算出兩者的差值； （3） 當(dāng)偏差偏高時，則關(guān)小出水閥門的開度，而當(dāng)偏差偏低時，則開大 閥門的開度，這兩個開度的大小與偏差的大小程度有關(guān)。 將上述三個步驟不斷重復(fù)下去，直到水位計指到系統(tǒng)要求的水位數(shù)值上。 人在這個調(diào)節(jié)中起到了觀測、比較、判斷和控制的作用，人工調(diào)節(jié)就是“檢測 偏差到糾正偏差”的過程。 自動控制系統(tǒng)就是用一整套的自動控制儀表來代替操作人員的作用

10、，是生 產(chǎn)過程不需要人員的參與。圖 1.2 就是用測量單元、調(diào)節(jié)單元、執(zhí)行單元來代 替了操作人員的作用，使得這個控制過程不需要操作人員的參與也能完成控制 任務(wù)。測量單元用來測水位的大小，并轉(zhuǎn)換成電信號。調(diào)節(jié)單元就是發(fā)出一系 列有規(guī)律的指令給執(zhí)行單元，它所接收的信號是來自測量單元的測量值與給定 值作差而得的偏差信號。執(zhí)行單元是將來自調(diào)節(jié)單元的指令去操作調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 調(diào)節(jié)的效果如何，與偏差信號有關(guān)。重復(fù)前面的操作，直至系統(tǒng)達(dá)到新的平衡 狀態(tài)為止。這樣就實現(xiàn)了自動控制儀表代替人工調(diào)節(jié)的自動調(diào)節(jié)。 燃燒過程的實質(zhì)就是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麩崮艿哪芰啃蝿蒉D(zhuǎn)換過程。 燃燒控制過程的根本任務(wù)就是及時響應(yīng)主控系

11、統(tǒng)的輸出指令，使燃料所提供的 熱量適應(yīng)蒸汽符合的需要，同時還要保證鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟(jì)性。其中鍋 爐燃燒的過程控制要求有以下幾點(diǎn)： （1）必須保證出口的蒸汽壓力穩(wěn)定，并能按負(fù)荷要求自動增減燃料量。 （2）燃燒狀況良好，供氣適宜。既要防止由于空氣不足使煙囪冒黑煙，也 不要因空氣過量而加熱量損失。 （3）鍋爐要安全運(yùn)行。保持爐膛具有一定的負(fù)壓，如果負(fù)壓太小，或為正 值，造成爐膛內(nèi)熱煙氣往外冒，影響設(shè)備和工作人員的安全；負(fù)壓太大，導(dǎo)致 大量冷空氣漏進(jìn)爐內(nèi)，從而增加熱量損失。 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)主要包括燃料控制系統(tǒng)、風(fēng)量(送風(fēng))控制系統(tǒng)、爐膛壓 力(引風(fēng))控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)控制系統(tǒng)等幾個子控制系統(tǒng)。這個

12、系統(tǒng)的任務(wù)是根 據(jù)機(jī)組主控制器發(fā)出的鍋爐燃燒指令來協(xié)調(diào)燃料、送風(fēng)量和引風(fēng)量，在保證鍋 爐安全、經(jīng)濟(jì)燃燒的前提下，是燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)鍋爐蒸汽負(fù)荷的需 要。 LC h hsp Qi Qo 圖 1.1 液位人工控制示意圖圖 1. 2 液位自動控制示意圖 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷發(fā)生改變時,需要進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整。燃料種類、制粉系統(tǒng)、燃 燒設(shè)備以及鍋爐的運(yùn)行方式?jīng)Q定了每臺鍋爐燃燒過程的控制任務(wù)及策略。燃料 量控制系統(tǒng)將燃料量作為調(diào)節(jié)量 ,將主蒸汽壓力作為被調(diào)量,使鍋爐燃燒所產(chǎn)生 的蒸汽量滿足外部負(fù)荷要求 ,維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。在燃料量控制系統(tǒng)中，燃 料量影響主蒸汽壓力、送風(fēng)量、引風(fēng)量、蒸汽蒸發(fā)量及主蒸汽溫度等

13、參數(shù)。當(dāng) 單元機(jī)組采用鍋爐跟蹤汽輪機(jī)負(fù)荷控制方式時,汽輪機(jī)通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷, 鍋爐通過燃料量調(diào)節(jié)主蒸汽壓力。對于直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐的燃料量調(diào)節(jié) ,由 于其過程緩慢、給煤機(jī)給煤量與控制電流呈非線性、對象特性隨負(fù)荷發(fā)生變化 以及機(jī)組運(yùn)行時情況復(fù)雜多變(如原煤的物理狀況變化)等原因 ,使得對象特性存 在不確定性。 1.3 論文結(jié)構(gòu)論文結(jié)構(gòu) 全文共分四章，內(nèi)容安排如下： 第一章首先敘述了國內(nèi)外鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，總案的優(yōu) 缺點(diǎn)；其次，概述了隨機(jī)分布控制理論的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀；最后研究內(nèi)容。 第二章首先對鍋爐爐內(nèi)燃燒過程進(jìn)行機(jī)理分析，說明燃燒控制系統(tǒng)的方案 選擇和各個子系統(tǒng)的設(shè)計分析。

14、 第三章系統(tǒng)的介紹了儀表選型的規(guī)則和本設(shè)計的儀表選型。 最后對論文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并指出了需要進(jìn)一步研究的問題。 第二章第二章 燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計與分析燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計與分析 2.12.1 燃燒控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng)分析分析 2.1.12.1.1 燃燒過程自動控制的任務(wù)燃燒過程自動控制的任務(wù) 鍋爐燃燒過程自動控制的任務(wù)在于使鍋爐的燃燒工況與鍋爐的蒸汽負(fù)荷要 求相適應(yīng)，同時保證鍋爐燃燒過程安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。因此，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷改變 時，需要進(jìn)行燃燒的調(diào)整。每臺鍋爐燃燒過程的具體控制任務(wù)及控制策略因燃 料種類、制粉系統(tǒng)、燃燒設(shè)備以及鍋爐的運(yùn)行方式不同而異。鍋爐燃燒控制有 以下幾項內(nèi)容： 1燃料量控制 燃

15、料量控制就使進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒所產(chǎn)生的蒸汽量滿足的外部負(fù)荷要求 信號。燃料量控制是鍋爐控制中最基本也是最主要的一個系統(tǒng)。因為給煤量的 多少既影響主汽壓力，也影響送、引風(fēng)量的控制，還影響到汽包中蒸汽蒸發(fā)量 及汽溫等參數(shù)，所以燃料量控制的好壞對鍋爐運(yùn)行有重大影響。 當(dāng)單元機(jī)組采取機(jī)跟爐負(fù)荷控制方式時，鍋爐調(diào)機(jī)組負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)汽壓， 直接將電網(wǎng)的負(fù)荷要求 N0作為鍋爐的負(fù)荷要求信號；當(dāng)單元機(jī)組采取爐跟機(jī)負(fù) 荷控制方式時，汽機(jī)調(diào)機(jī)組負(fù)荷，鍋爐調(diào)汽壓，由于鍋爐出口汽壓是表征鍋爐 生產(chǎn)的蒸汽量與汽機(jī)耗汽量之間的平衡指標(biāo)，所以取鍋爐出口汽壓作為鍋爐的 負(fù)荷要求信號；當(dāng)單元機(jī)組采用機(jī)爐協(xié)調(diào)負(fù)荷方式，負(fù)荷控制系統(tǒng)

16、（主控系統(tǒng)） 的鍋爐主控信號作為鍋爐的負(fù)荷要求信號?？刂撇呗匀鐖D 2.1 所示。 燃料控制器 F（X） B NB + 圖 2.1 燃料量控制策略 NB爐膛負(fù)荷要求；B燃料量；F（X）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2送風(fēng)量控制 燃料量變化時，應(yīng)及時改變進(jìn)入爐膛的空氣量，以保證燃料的完全燃燒和 排煙熱損失最小。所以送風(fēng)量控制應(yīng)保證鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。燃燒過程的 經(jīng)濟(jì)性可以用最佳過剩空氣系數(shù)來保證。而最佳過?？諝庀禂?shù)與煙中最佳含氧 量一一對應(yīng)。過?？諝庀禂?shù)難以測量，通常測量煙中含氧量來判斷燃燒的經(jīng)濟(jì) 性，或者通過保證風(fēng)與燃料的比值的辦法來保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。 3引風(fēng)量控制（負(fù)壓控制） 引風(fēng)量控制應(yīng)使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)

17、，并保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)。 因為爐膛壓力反映送風(fēng)量與引風(fēng)量的相適應(yīng)程度，在送風(fēng)量一定時，爐膛壓力 高（爐膛負(fù)壓低）說明引風(fēng)不足，爐膛壓力低（爐膛負(fù)壓高）說明引風(fēng)量過大。 爐膛壓力的高低關(guān)系著鍋爐運(yùn)行的安全。爐膛壓力低，即爐膛負(fù)壓高，使大量 冷風(fēng)漏入爐膛而降低爐膛溫度，并且會使引風(fēng)機(jī)耗電加大和排煙熱損失加大。 反之，爐膛壓力高，即爐膛負(fù)壓低，當(dāng)出現(xiàn)爐膛壓力高于大氣壓力時，會使?fàn)t 煙冒出，影響環(huán)境，甚至危及設(shè)備和人身的安全。 2.1.22.1.2 燃料控制子系統(tǒng)燃料控制子系統(tǒng)分析分析 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)是由燃料量控制子系統(tǒng)、送風(fēng)量控制子系統(tǒng)和引風(fēng)量控 制子系統(tǒng)組成，三者之間互相聯(lián)系。圖 2.2

18、 給出了一種燃燒控制系統(tǒng)的典型策 略。鍋爐與汽機(jī)構(gòu)成單元機(jī)組，可以帶固定負(fù)荷，也可參與電網(wǎng)調(diào)峰。帶固定 負(fù)荷時，燃料量控制采用單回路控制方式，副調(diào)節(jié)器 PI2接受功率指令 N0信號， 帶變動負(fù)荷時，燃料量控制系統(tǒng)為串級系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受機(jī)前壓力信號 1 PI 和壓力定值信號 P0比較后所得偏差再經(jīng)過 PI1運(yùn)算后輸出校正信號，該信號 T P 作用于副調(diào)節(jié)器 PI2入口作為定值信號。副調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)信號去改變?nèi)剂狭?B 的值，以適應(yīng)負(fù)荷要求，調(diào)節(jié)結(jié)束后，系統(tǒng)應(yīng)保證機(jī)前壓力恢復(fù)到給定值。 燃料量信號 B 反饋到副調(diào)節(jié)器入口，用以克服來自燃料側(cè)的內(nèi)部擾動。當(dāng)主調(diào) 節(jié)器輸出穩(wěn)定不變時，若燃料量發(fā)生內(nèi)擾

19、，則串級系統(tǒng)的內(nèi)回路立即動作，很 快予以平衡，不使機(jī)前壓力受到影響，從而穩(wěn)定了單元機(jī)組的實發(fā)功率。 T P 1 PI Z Z 0 N T P 1 PI 2 PI + 0 P Z 3 PI Z f（t） 4 PI B V T S S V 圖 2.2 典型燃燒控制系統(tǒng) 帶固定負(fù)荷時，送風(fēng)量控制采用單回路系統(tǒng)，送風(fēng)量調(diào)節(jié)器 PI3入口接受 功率指令 N0和送風(fēng)量的反饋信號，以便使送風(fēng)量與功率指令相適應(yīng)，維持爐內(nèi) 的經(jīng)濟(jì)燃燒。從燃料量系統(tǒng)和送風(fēng)量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時調(diào)節(jié)器入口信號平衡關(guān)系上看， 有 燃料量調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)器0 10 BKN 送風(fēng)量調(diào)節(jié)器送風(fēng)量調(diào)節(jié)器0 20 VKN 則 K K K B V 1 2

20、 該式表明，系統(tǒng)通過功率指令，間接地保證了送風(fēng)量 V 與燃料量 B 的比 0 N 例關(guān)系。這一結(jié)論對帶變動負(fù)荷時同樣成立。 引風(fēng)量控制也為單回路系統(tǒng)，引風(fēng)量調(diào)節(jié)器 PI4入口接受爐膛壓力信號 ST 和給定值信號，調(diào)節(jié)器根據(jù) ST和給定值的偏差去調(diào)節(jié)引風(fēng)量 VS的大小。穩(wěn)態(tài)時 爐膛壓力等于給定值。由于爐膛壓力 ST反映的是送風(fēng)量 V 和引風(fēng)量 VS之間的平 衡關(guān)系。當(dāng)鍋爐負(fù)荷改變而使送風(fēng)量變化時，將引起爐膛壓力的變化，為了穩(wěn) 定爐膛壓力，減小其動態(tài)偏差，更好地協(xié)調(diào)送、引風(fēng)之間的關(guān)系，引風(fēng)量控制 系統(tǒng)中引入了來自送風(fēng)量控制系統(tǒng)的前饋補(bǔ)償信號。前饋信號由送風(fēng)量調(diào)節(jié)器 PI3的輸出經(jīng)微分環(huán)節(jié)后產(chǎn)生，在

21、動態(tài)過程中起作用。 2.22.2 燃燒控制子系統(tǒng)具體設(shè)計燃燒控制子系統(tǒng)具體設(shè)計 2.2.12.2.1 一般燃燒控制系統(tǒng)一般燃燒控制系統(tǒng) 1.燃料量控制子系統(tǒng) (1)熱量信號的燃燒控制子系統(tǒng)； (2)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號的燃料量控制子系統(tǒng)； (3)一次風(fēng)量總和作反饋信號的燃料量控制子系統(tǒng)； (4)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號的燃料量控制子系統(tǒng)； (5)裝煤量校正的燃料量控制子系統(tǒng)等。 2.送風(fēng)量控制子系統(tǒng) (1)燃燒率指令風(fēng)量系統(tǒng)； (2)蒸汽量風(fēng)量系統(tǒng)； (3)熱量風(fēng)量系統(tǒng)； (4)氧量風(fēng)燃比系統(tǒng)； 根據(jù)綜合分析本設(shè)計采用了燃料送風(fēng)（帶風(fēng)燃比）交叉限制控制系統(tǒng)。 爐溫 TT TC給定值 FaT FbT F

22、aC FbC K1 K2 K K 燃料 O2% 圖 2.3 燃料送風(fēng)（帶風(fēng)燃比）交叉限制控制系統(tǒng) 2.2.22.2.2 燃料燃料送風(fēng)控制系統(tǒng)送風(fēng)控制系統(tǒng) 由鍋爐運(yùn)行知識知道，在機(jī)組負(fù)荷變化時，燃料量和送風(fēng)量很難配合得當(dāng)。 若送風(fēng)量在變負(fù)荷過程中小于燃料量，則會發(fā)生缺氧燃燒，燃燒不經(jīng)濟(jì)且出現(xiàn) 冒黑煙現(xiàn)象。所以在變負(fù)荷時，送風(fēng)量應(yīng)略富裕于燃料量，為此大型單元機(jī)組 的燃燒控制系統(tǒng)中一般都采用了燃料、送風(fēng)交叉限制措施，這種控制策略如圖 2.4 所示。 F(X) D PI2 O2% PI3 Z PI1 B0 Z B V VminBmax 圖 2.4 燃料送風(fēng)交叉限制控制系統(tǒng) 當(dāng)加負(fù)荷時，燃燒率指令 B0

23、增加，該指令不能通過小選模塊，只能通過大 選模塊送到送風(fēng)量控制子系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器 PI3，增加送風(fēng)量；隨著送風(fēng)量的增大， 小選模塊的輸出逐漸增大，于是燃料量也不斷增加，這樣就實現(xiàn)了增加負(fù)荷時 先加風(fēng)、后加燃料的控制過程。減負(fù)荷時，燃燒率指令 B0減小不能通過大選模 塊，只能通過小選模塊先減少燃料量。隨著燃料量的減少，通過大選模塊，使 送風(fēng)量逐漸減少，從而實現(xiàn)減負(fù)荷時先減燃料、后減風(fēng)的控制過程。這樣就可 以保證變負(fù)荷過程中有一定的送風(fēng)量裕量，燃料充分燃燒而不致于發(fā)生缺氧燃 燒。系統(tǒng)中的低值限幅模塊限制送風(fēng)量不低于最小允許風(fēng)量 Vmin；高值限幅模 塊限制燃料量不大于最大燃料量 Bmax值，以維持鍋

24、爐燃燒工況的穩(wěn)定。 第三章第三章 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)儀表的配置、選型及參數(shù)的確定控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)儀表的配置、選型及參數(shù)的確定 3.13.1 儀表選型原則儀表選型原則 1.性價比：轉(zhuǎn)子，渦街，電磁，質(zhì)量都可以使用的流量場合，當(dāng)然用轉(zhuǎn)子 最實惠，質(zhì)量流量計太貴。# z z+ S： S0 v2 O2 2.準(zhǔn)確性：測量準(zhǔn)確度要求比較高的場合要用精度高的儀表，比如計量， 配方的場合用質(zhì)量流量計較好。7 D w： j% g) p) p- n0 U 3.針對性：許多液位測量，浮筒就比雷達(dá)在氣、液、或有汽化的場合使用 的好，浮筒在測界面時也比差壓得測量范圍大。 N： l h8 D) d。 K% 5 X： E 4.方

25、便性：鍋爐汽包的就地壓力顯示，大表盤刻度的比小表盤的壓力表方 便巡檢的人觀看。 高處不便于現(xiàn)場記錄的管線，分體式流量表比一體式好(如， 分體式渦街，電磁，質(zhì)量計，高的罐上的液位采用顯示表安裝在地面) ，不便 在線拆離的場合，雙支熱電阻比單支只在有一支故障時方便替換。 5.抗干擾性：震動大，電磁干擾大的場合不要用質(zhì)量、電磁流量計。 6.安全性：所有的儀表選擇都應(yīng)當(dāng)遵循安全使用的原則。 3.23.2 調(diào)節(jié)器的選型調(diào)節(jié)器的選型 所選調(diào)節(jié)器的型號為 DTZ2200 1.工作原理 DTZ2200 全刻度指示調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)單元的一個基型品種，對被控值與給 定值之差進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算輸出，420mA 直

26、流信號送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 實現(xiàn)對溫度、壓力、液面、流量等到工藝參數(shù)的自動調(diào)節(jié)。全刻度指示調(diào)節(jié)器 前面板有一雙針或雙光柱，全刻度指示表，在同一刻度標(biāo)尺上同時指示測量值 及給定值。由二指針的示差直接讀出偏差量，指示醒目，容易觀察調(diào)節(jié)結(jié)果， 手動和自動之間的切換是無平衡無擾動的，操作方便。全刻度指示調(diào)節(jié)器，還 具有前饋功能，和抗積分、飽和功能，前饋調(diào)節(jié)器，可以克服滯后現(xiàn)象，提高 調(diào)節(jié)質(zhì)量?？狗e分飽和調(diào)節(jié)在工藝過程異常，情況下能迅速關(guān)閉或打開安全閥， 不致使被調(diào)參數(shù)進(jìn)入非安全值區(qū)域，常用于化工設(shè)備的放空系統(tǒng)，或后縮機(jī)的 防喘系統(tǒng)。 2.技術(shù)參數(shù): 輸入信號：1-5V.DC 內(nèi)給定信號：15V.DC 外給定

27、信號：420mA.DC 調(diào)節(jié)作用： 比例+積分+微分 比例帶：2500% 積分時間：0.012.5 分 0.125 分 微分時間：0.0410 分（可切除） 輸入，給定指示表： 指示范圍：0100%，誤差：1% 輸出指示表：指示范圍 0100%，誤差2.5% 輸出信號：420mA，DC 切換特性：屬于無平衡無擾動切換。 自動軟手動切換擾動量小于滿度的0.25% 硬手動軟手動或自動切換擾動量小于滿度的0.25% 軟手動硬手動切換擾動量小于滿度的5% 負(fù)載阻抗：250750 最大工作電流：約 200mA 功耗：6W 電源: 24V.DC 重量：6 kg 工作條件： 周圍環(huán)境溫度：040 相對濕度：

28、 85% 工作振動：頻率 25HZ 全振幅 0.1mm 前饋信號：15V.DC 420mA.DC（適用于前饋調(diào)節(jié)器） 前饋系數(shù)：0.81.2（適用于前饋調(diào)節(jié)器） 刻度誤差：0.5%（適用于前饋調(diào)節(jié)器） 限制范圍： 高限：75105%（適用于抗飽和調(diào)節(jié)器） 低限：-525%（適用于抗飽和調(diào)節(jié)器） 刻度誤差：0.5% 3.端子接線圖 圖 3.1 DTZ2200 端子接線圖 3.33.3 執(zhí)行器的選型執(zhí)行器的選型 本系統(tǒng)所選用的執(zhí)行器為 ZMA 電動二通調(diào)節(jié)閥。 1.技術(shù)參數(shù)： 型 式：直通鑄造球型閥 公稱通徑：合流閥：25300mm、分流閥：80300mm 公稱壓力：PN1.6、4.0、6.4MP

29、a 法蘭標(biāo)準(zhǔn)：JB/T79.1-9479.2-94 等 材 料：鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG1Cr18Ni9Ti）等 上 閥 蓋：標(biāo)準(zhǔn)型-17+230、散熱型+230+450、波紋管密封- 40+350 壓蓋型式：螺栓壓緊式 填 料：V 型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石墨填料 結(jié)構(gòu)形式：標(biāo)準(zhǔn)型、散熱型和波紋管密封型 2.閥體結(jié)構(gòu) 閥芯型式：薄壁圓筒型閥芯 流量特性：拋物線特性和線性特性 材 料：不銹鋼（1Cr18Ni19Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、17- 4PH、9Cr18、316L）、不銹鋼堆焊司太萊合金、鈦和耐腐蝕合金等 3.執(zhí)行機(jī)構(gòu) (1)型 號：電動執(zhí)

30、行器 DKZ-410 (2)技術(shù)參數(shù)： 表 3.1DKZ-410 技術(shù)參數(shù) 項目名稱DKZ 標(biāo)準(zhǔn)型 輸入信號4-20mA 或 0-10V DC 反饋信號010mA DC 420mA DC 死區(qū)043 基本誤差25 回差15 限位開側(cè)/閉側(cè) 控制機(jī)構(gòu) 開度檢測精密導(dǎo)電塑料電位器 動力220V/50Hz 動力 驅(qū)動電機(jī)伺服電機(jī) 加熱器選擇件 附屬機(jī)構(gòu) 手動機(jī)構(gòu)手輪 環(huán)境溫度無加熱器25+70 相對濕度95 環(huán)境氣體無腐蝕性氣體 接線口十四線插頭 安裝條件 防護(hù)等級 (3)端子接線圖 圖 3.2 DKZ-410 接線圖 3.43.4 變送器的選型變送器的選型 控制系統(tǒng)中所選的流量變送器的型號為Dwyer T渦輪式流量計。 1. Dwyer T渦輪式流量計特點(diǎn) 該傳感器的工作原理是采用一個渦輪和一個光電檢測器把流量轉(zhuǎn)換成一個可 記錄的 0-5VDC 的線性信號輸出。這種流量傳感器也適用于液體，可為流量總 計提供一個脈沖信號輸出。 2.流量變送器性能物理數(shù)據(jù) 媒介：潔凈空氣或低粘度液體（10 厘斯） ，主要看型號而定 精度：3%滿量程 線性：3%滿量程 重復(fù)性：0.2%滿量程（液體型） 1%滿量程(氣體型) 信號輸出：0-5 VDC（氣體）, 0-5 VDC 和 7.5 VDC 最大脈沖信號輸出; 0- 400pps 典型值（液體） 最大使用溫度：122（50） 溫度敏感度：每攝氏