600MW機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目： 600MW機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 自動(dòng)化學(xué)院 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 起止日期： 年 月 日起至 年 月 日止 沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目:600MW機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 自動(dòng)化學(xué)院 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn)： 教學(xué)樓F座619室 任 務(wù) 下 達(dá) 時(shí) 間： 年 月 日起止日期 年 月 日起至 年 月 日止自動(dòng)化系主任 年 月 日批準(zhǔn)沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院 熱工過(guò)程控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)院： 自動(dòng)化學(xué)院 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 審 意 見(jiàn)評(píng)價(jià)內(nèi)

2、容具 體 要 求權(quán)重評(píng) 分加權(quán)分調(diào)研論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn),收集資料；能制定課程設(shè)計(jì)方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說(shuō)明書的質(zhì)量說(shuō)明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評(píng)審成績(jī)（加權(quán)分合計(jì)乘以12） 分加權(quán)分合計(jì)指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日評(píng) 閱 教 師 評(píng) 審 意 見(jiàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評(píng) 分加權(quán)分查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)有一定廣泛性；有綜合歸

3、納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說(shuō)明書的質(zhì)量說(shuō)明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評(píng)閱教師評(píng)審成績(jī)（加權(quán)分合計(jì)乘以8）分加權(quán)分合計(jì)評(píng) 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 總 評(píng) 成 績(jī)分中文摘要目前，我國(guó)的電廠大多數(shù)是火力發(fā)電廠，煤是發(fā)電的主要燃料，鍋爐燃燒是發(fā)電的重要環(huán)節(jié)之一。我們要以最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)利用有限的能源，這就要求我們尋找燃燒的最優(yōu)方案。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外鍋爐控制現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)分析的基礎(chǔ)上，研究了燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制問(wèn)題。分析了燃燒控制系統(tǒng)的熱工控制結(jié)

4、構(gòu)特點(diǎn)，為更大范圍符合鍋爐燃燒的要求，提高燃燒自動(dòng)的控制系統(tǒng)的利用率，是在按照傳統(tǒng)燃燒自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的。燃燒控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性控制系統(tǒng)，從控制理論上講，它可為是多輸入/多輸出的多變量控制系統(tǒng)。它由六個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：燃料控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)、二次風(fēng)量控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 燃燒量，燃料主控，風(fēng)煤交叉 目錄中文摘要I目錄II1 緒 論11.1單元機(jī)組的基本控制方式11.1.1爐跟機(jī)控制方式11.1.2機(jī)跟爐控制方式11.2燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的任務(wù)21.2.1鍋爐調(diào)氣壓與汽輪機(jī)調(diào)氣壓31.2.2維持爐膛內(nèi)壓力的

5、穩(wěn)定31.3燃燒過(guò)程自動(dòng)控制內(nèi)容與特點(diǎn)41.3.1 燃料量控制41.3.2燃燒控制系統(tǒng)的特點(diǎn)42 燃燒控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性52.1 概述52.2汽壓控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性52.2.1汽壓調(diào)節(jié)對(duì)象的特性52.2.2汽壓被控對(duì)象的生產(chǎn)流程及環(huán)節(jié)劃分52.3燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象52.3.1內(nèi)擾下汽壓控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性82.3.2外擾下的汽壓控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性92.4爐煙含量動(dòng)態(tài)特性92.4.1爐膛負(fù)壓動(dòng)態(tài)特性93燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)103.1燃料控制系統(tǒng)103.2.1燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)103.2.2燃料調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)113.3總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)124 燃燒控制系統(tǒng)組態(tài)圖分析134.1燃料量控制134.1.2燃料主控1

6、44.1.3燃料主控15總結(jié)16致謝17參考文獻(xiàn)181 緒 論1.1單元機(jī)組的基本控制方式隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高參數(shù)大容量的火力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)中所占比例越來(lái)越大因此要求大型機(jī)組具有帶變動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行的能力，以便迅速滿足負(fù)荷變化的需要及參加電網(wǎng)調(diào)頻。因此通常采用鍋爐汽輪發(fā)電機(jī)組的單元制運(yùn)行方式，按鍋爐、汽輪機(jī)在控制過(guò)程中的任務(wù)和相互關(guān)系的不同，可以構(gòu)成三種基本控制方式，即機(jī)跟爐和爐跟機(jī)、機(jī)爐協(xié)調(diào)等控制方式。1.1.1爐跟機(jī)控制方式圖1.1爐跟機(jī)控制方式這種控制方式的特點(diǎn)：調(diào)壓，機(jī)調(diào)功，負(fù)荷響應(yīng)快，可以利用鍋爐蓄能，壓力波動(dòng)大。這種控制方式的的優(yōu)點(diǎn)是充分利用了鍋爐的蓄熱來(lái)迅速適應(yīng)負(fù)荷的變化，對(duì)機(jī)組調(diào)峰

7、調(diào)頻有利。缺點(diǎn)是主汽壓力變化較大，甚至超出允許范圍，將對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不利。1.1.2機(jī)跟爐控制方式圖1.2機(jī)跟爐控制方式這種控制方式的特點(diǎn)：機(jī)調(diào)壓，爐調(diào)功，壓力波動(dòng)小，負(fù)荷響應(yīng)慢，不能利用鍋爐蓄能。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是在運(yùn)行中主蒸汽壓力相當(dāng)穩(wěn)定（氣壓變化很?。?，有利于機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。缺點(diǎn)是由于沒(méi)有利用鍋爐的蓄熱，而只有當(dāng)鍋爐改變?nèi)紵试斐烧舭l(fā)量改變后，才能改變機(jī)組的出力，這樣適應(yīng)負(fù)荷變化能力較差，不利于機(jī)組帶變動(dòng)負(fù)荷和參加電網(wǎng)調(diào)頻。這種控制方式適用于承擔(dān)基本負(fù)荷的單元機(jī)組或當(dāng)機(jī)組剛剛投入運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還不夠時(shí)，采用這種系統(tǒng)可使氣壓穩(wěn)定而為機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。當(dāng)單元機(jī)組中汽輪機(jī)設(shè)備及其輔機(jī)

8、運(yùn)行正常，而機(jī)組的輸出功率受到鍋爐設(shè)備及其輔機(jī)的原因限制時(shí)，也可以采用這種汽輪機(jī)跟隨鍋爐的控制方式。1.2燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的任務(wù) 1維持汽壓。汽壓的設(shè)定值是根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)定的；負(fù)荷量是由生產(chǎn)需要隨時(shí)調(diào)整；鍋爐的蒸汽流量是由蒸汽壓力和負(fù)荷的閥門開度共同決定的。汽壓的變化表明蒸汽流出量與負(fù)荷需求量不相符，需改變給煤量以維持汽壓恒定，使蒸汽流量滿足負(fù)荷要求。 2保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。改變給煤量時(shí)，必須相應(yīng)地改變送風(fēng)量，使之與燃料量相配合，保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。送入空氣量不足，則燃料不能充分燃燒；送入空氣量過(guò)大，則過(guò)?？諝鈳ё郀t膛的熱量，造成熱損失。 3保證引風(fēng)和鼓風(fēng)的正確配比，維持爐膛負(fù)壓值。膛壓為正，

9、會(huì)使?fàn)t膛有爆炸危險(xiǎn)，并且使?fàn)t火外噴，對(duì)鍋爐周圍設(shè)備及操作人員造成威脅；負(fù)壓過(guò)大，則過(guò)?？諝鈺?huì)帶走爐膛中的熱量。1.2.1鍋爐調(diào)氣壓與汽輪機(jī)調(diào)氣壓（1）維持機(jī)前壓力PT（過(guò)熱器出口汽壓）機(jī)前壓力應(yīng)保持在給定值02Mpa范圍。（2）維持單元機(jī)組的負(fù)荷。（3）維持爐內(nèi)過(guò)?？諝夥€(wěn)定，以保證燃燒經(jīng)濟(jì)性，控制系統(tǒng)應(yīng)能保持爐內(nèi)氧量在給定值05%范圍內(nèi)。 （4）維持爐膛負(fù)壓要求控制系統(tǒng)應(yīng)能保持爐膛壓力在給定值30pa范圍內(nèi)1.2.2維持爐膛內(nèi)壓力的穩(wěn)定 正常運(yùn)行時(shí)鍋爐壓力反映了送風(fēng)量與引風(fēng)量的平衡關(guān)系，爐膛壓力的變化表圖1.3燃燒控制系統(tǒng)的組合方式明引風(fēng)量、送風(fēng)量二者之間出現(xiàn)失衡，故當(dāng)送風(fēng)量變化時(shí)，必須相應(yīng)地

10、調(diào)整引風(fēng)量的大小。另外爐膛壓力大小還與爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性密切相關(guān)，直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。從上述可知，一臺(tái)鍋爐的三項(xiàng)基本調(diào)節(jié)任務(wù)是彼此相關(guān)，不可全然分開的，但三者間又有相對(duì)的獨(dú)立性，可以用三個(gè)子系統(tǒng)來(lái)完成各自的調(diào)節(jié)任務(wù)，如圖所示。燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)變量時(shí)燃料量B，相對(duì)應(yīng)的被調(diào)量是鍋爐出口汽壓或機(jī)前壓力PT；送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)變量時(shí)送風(fēng)量V，相對(duì)應(yīng)的被調(diào)量為爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)a；引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)變量為引風(fēng)量VS，相對(duì)應(yīng)的被調(diào)量為爐膛壓力PS。圖中雖沒(méi)有表示出三個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，但實(shí)際的燃燒控制系統(tǒng)中三個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合是相當(dāng)重要的鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)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

11、要求相適應(yīng)，同時(shí)保證鍋爐燃燒過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。因此，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷改變時(shí)，需要進(jìn)行燃燒的調(diào)整。每臺(tái)鍋爐燃燒過(guò)程的具體控制任務(wù)及控制策略因燃燒種類、制粉系統(tǒng)、燃燒設(shè)備以及鍋爐的運(yùn)行方式不同而異。1.3燃燒過(guò)程自動(dòng)控制內(nèi)容與特點(diǎn)1.3.1 燃料量控制 燃料量控制就使進(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(hào)。燃料量控制是鍋爐控制中最基本也是最主要的一個(gè)系統(tǒng)。因?yàn)榻o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(duì)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(shí)，鍋爐調(diào)機(jī)組負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)汽壓，直接將電網(wǎng)的符合要求N0作為鍋

12、爐的負(fù)荷要求信號(hào)；當(dāng)單元機(jī)組采取爐跟機(jī)負(fù)荷控制方式時(shí)，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)耗氣量之間的平衡指標(biāo)，所以去鍋爐出口汽壓作為鍋爐的負(fù)荷要求信號(hào)；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)（主控系統(tǒng)）的鍋爐主控信號(hào)作為鍋爐的負(fù)荷要求信號(hào)。1.3.2燃燒控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 燃燒過(guò)程的控制對(duì)象之間存在著相互影響，每個(gè)被控量都同時(shí)受到幾個(gè)控制量的影響，每個(gè)控制量又能同時(shí)影響幾個(gè)被控量。嚴(yán)格講，燃燒過(guò)程控制對(duì)象為多輸入多輸出的多變量對(duì)象，對(duì)多變量對(duì)象應(yīng)采取多變量控制理論設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。但目前電廠廣泛使用單變量控制理論來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，這是由于用單變量控制

13、方法加上一些改進(jìn)措施（如前饋信號(hào)等）已滿足電廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程的要求。2 燃燒控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性2.1 概述鍋爐的燃燒過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換，傳遞的過(guò)程，也就是利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生汽輪機(jī)所需蒸汽的過(guò)程。主蒸汽是平衡蒸汽量與外界負(fù)荷兩者是否相適應(yīng)的一個(gè)標(biāo)志。因此，要了解燃燒過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性主要是弄清汽壓對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。2.2汽壓控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的基本任務(wù)是既要提供熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，又要保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐運(yùn)行的安全性。為了達(dá)到上述目的，燃燒過(guò)程的控制系統(tǒng)應(yīng)包括三個(gè)調(diào)節(jié)任務(wù)：即維持汽壓、保證最佳空燃比和保證爐膛負(fù)壓不變。與此相對(duì)應(yīng)，應(yīng)有三個(gè)控制回路分別調(diào)節(jié)燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)

14、量，從而構(gòu)成了多參數(shù)的燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)。為了能正確地設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，應(yīng)先了解對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。2.2.1汽壓調(diào)節(jié)對(duì)象的特性鍋爐的燃燒過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換、傳遞的過(guò)程，也就是利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生用汽設(shè)備所需蒸汽的過(guò)程。主汽壓力是衡量蒸汽量與外界負(fù)荷兩者是否相適應(yīng)的一個(gè)標(biāo)志。因此，要了解燃燒過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性主要是弄清汽壓對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。2.2.2汽壓被控對(duì)象的生產(chǎn)流程及環(huán)節(jié)劃分鍋爐汽包壓力是燃燒過(guò)程控制的主要被控量，分析燃燒過(guò)程對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，是確定燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制方案的主要依據(jù)。汽壓被控對(duì)象的生產(chǎn)流程示意圖如圖2.1所示，整個(gè)系統(tǒng)由爐膛1，汽包、水冷壁組成的蒸發(fā)受熱面2，過(guò)熱器3，母管4和用汽設(shè)備5組

15、成。工質(zhì)(水)通過(guò)爐膛吸收了燃料燃燒發(fā)出的熱量，不斷升溫,直到產(chǎn)生飽和蒸汽匯集于汽包內(nèi)，最后經(jīng)過(guò)過(guò)熱器成為過(guò)熱蒸汽，輸送到用汽設(shè)備作功。2.3燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象 燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般有3個(gè)被調(diào)參數(shù)，氣壓p、過(guò)剩空氣系數(shù)（或最佳含氧量O2）和爐膛負(fù)壓Pf；有3個(gè)調(diào)節(jié)量，它們是燃料量M、送風(fēng)量F和引風(fēng)量Y。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象對(duì)于燃料量，根據(jù)燃料種類的不同可能是爐排電機(jī)，也可能是燃料閥。對(duì)于送風(fēng)量和引風(fēng)量一般是鼓風(fēng)電機(jī)和引風(fēng)電機(jī)。圖2.1汽壓對(duì)象生產(chǎn)流程示意圖1-爐膛；2-蒸發(fā)受熱面；3-汽包；4-過(guò)熱器；5-汽輪機(jī) 汽壓對(duì)象生產(chǎn)流程如圖12-5所示，主蒸汽壓力PT受到的主要擾動(dòng)來(lái)源有兩個(gè)，其一是燃

16、燒率擾動(dòng)稱為基本擾動(dòng)或內(nèi)部擾動(dòng)；其二是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度的擾動(dòng)，稱為外部擾動(dòng)。圖示系統(tǒng)由爐膛，蒸發(fā)受熱面（水冷壁），汽包，過(guò)熱器和汽輪機(jī)等組成。工質(zhì)（水）通過(guò)爐膛吸收了燃料燃燒發(fā)出的熱量，不斷升溫，直接產(chǎn)生寶盒真去匯集于汽包內(nèi)，最后通過(guò)過(guò)熱器成為過(guò)熱蒸汽，輸送到汽輪機(jī)做功。環(huán)節(jié)1：其輸入量為單位時(shí)間內(nèi)爐膛燃燒的燃料量M（kg/s），輸出量為單位時(shí)間內(nèi)傳給爐膛受熱面的燃料發(fā)熱量Qr（kJ/s），又稱爐膛熱負(fù)荷。 在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)燃料量M發(fā)生變化時(shí)，送風(fēng)量與引風(fēng)量應(yīng)同時(shí)協(xié)調(diào)變化，這時(shí)的燃料量M的變化，表示鍋爐燃燒率的變化，Qr的變化與燃燒率的變化（相當(dāng)于M的變化）成正比。 燃料從煤斗下來(lái)落在爐排上

17、，形成均勻的、有一定厚度的燃料層進(jìn)行燃燒。所謂“火床”即是形象地表達(dá)了這種燃燒方式的特點(diǎn)。根據(jù)給煤量階躍擾動(dòng)響應(yīng)曲線求得床溫被控對(duì)象的近似傳遞函數(shù)為： （2.1） 燃燒和傳熱過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)物理過(guò)程，燃料量改變后，首先需要經(jīng)過(guò)一定的吸熱、燃燒、放熱時(shí)間，而后將熱量傳給受熱面的金屬管壁（輻射傳熱和對(duì)流傳熱同時(shí)進(jìn)行），然后將熱量傳給鍋爐的汽水容積。 根據(jù)熱力學(xué)定律，當(dāng)物體吸收熱量時(shí)其溫度將升高，并有下列等式成立（式中認(rèn)為物體質(zhì)量為單位質(zhì)量）。 Q=CT （2.2）式中 T溫度（K）； C比熱（kJ/kgK）； Q熱量（kJ）。 由此得到汽壓被控對(duì)象環(huán)節(jié)1的近似傳遞函數(shù)為： （2.3）式中 M變

18、化引起Qr變化的比例系數(shù)（kJ/kg）； M改變至Qr變化的滯后時(shí)間（s）； T1M變化引起Qr變化的慣性時(shí)間（s）；環(huán)節(jié)1的方框圖如圖2.2所示。 圖2.2 環(huán)節(jié)1方框圖環(huán)節(jié)2的動(dòng)態(tài)熱平衡方程式可以表示如下： （2.4）式中 ib汽包水焓值（kJ/kg）； Wb汽包蓄水量（kg）。由于鍋爐內(nèi)飽和水的熱焓是飽和蒸汽壓力Pb的函數(shù)，即 將上式代入式（24）得： （2.5） 環(huán)節(jié)2的輸入量取為熱量信號(hào)與蒸汽流量信號(hào)之差，輸出量為Pb，對(duì)式（27）進(jìn)行拉氏反變換，得環(huán)節(jié)2的傳遞函數(shù)為： （2.6）環(huán)節(jié)2的方框圖如圖2.3所示。 圖2.3 環(huán)節(jié)2方框圖式中 壓力變化增量（MPa）； dD蒸汽變化增量（

19、kg/s）； Rgr過(guò)熱器動(dòng)態(tài)阻力（cm2/s）。 Rgr的大小與D有關(guān)，隨負(fù)荷增加而增加。將式（210）進(jìn)行拉氏變換，得到環(huán)節(jié)3的傳遞函數(shù)： （2.7）2.3.1內(nèi)擾下汽壓控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性圖2.2內(nèi)擾B作用下的汽壓反應(yīng)曲線特點(diǎn)：(a) 有遲延，慣性，無(wú)自平衡能力。(b) 有遲延，慣性，有自平衡能力。2.3.2外擾下的汽壓控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性特點(diǎn)：(a) 無(wú)遲延，有慣性，無(wú)自平衡能力。(b) 無(wú)遲延，有慣性，有自平衡能力。2.4爐煙含量動(dòng)態(tài)特性圖2.4送風(fēng)量擾動(dòng)下氧量階躍相應(yīng)曲線2.4.1爐膛負(fù)壓動(dòng)態(tài)特性燃燒過(guò)程被控對(duì)象的被調(diào)量a和pf都是保證良好燃燒條件的鍋爐內(nèi)部參數(shù)。只要是送風(fēng)量V和引風(fēng)量

20、G隨時(shí)與燃料量B在變化時(shí)保持適當(dāng)?shù)谋壤湍鼙ＷCa和pf不會(huì)有多大變化。當(dāng)送風(fēng)量V或引風(fēng)量G單獨(dú)變化時(shí)，爐膛負(fù)壓pf的慣性很小。很近似地被認(rèn)為是比例環(huán)節(jié)。當(dāng)燃料量B或送風(fēng)量（相應(yīng)的引風(fēng)量）單獨(dú)改變時(shí)，燃燒經(jīng)濟(jì)性a也立即地發(fā)生變化。根據(jù)以上所述，這樣的動(dòng)態(tài)特性是容易調(diào)節(jié)的。3燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1燃料控制系統(tǒng)燃料控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時(shí)與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)，控制系統(tǒng)大都設(shè)計(jì)成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其接受的是鍋爐指令，反饋信號(hào)是熱量信號(hào)，控制的是給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，以給煤機(jī)轉(zhuǎn)速代表煤量信號(hào)3.2.1燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖3.1燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.2.1.1暖爐油的調(diào)節(jié) 燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖3-2所示，暖爐油流量與

21、暖爐回油流量通過(guò)減法器輸出燃油總油量，輸出的燃油總油量一路與熱量信號(hào)作代數(shù)和。另一路與給定油量作比較經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)，再通過(guò)高低限幅，輸出控制信號(hào)作用于暖爐油流量調(diào)節(jié)閥，控制燃油總油量的大小。其中高低限幅是由暖爐油母管壓力與給定值經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)得出的值。當(dāng)暖爐油母管壓力與給定值偏差過(guò)高時(shí)，跟蹤器選擇經(jīng)燃油總油量PID調(diào)節(jié)后的信號(hào)作為燃油的壓力。這樣保證燃油有足夠的壓力使油霧化，達(dá)到充分燃燒。暖爐油流量調(diào)節(jié)閥也可以通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)暖爐油流量調(diào)節(jié)閥為手動(dòng)時(shí)，由模擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)節(jié)量。3.2.1.2燃煤量指令的形成 鍋爐負(fù)荷與總風(fēng)量在小值選擇器中進(jìn)行比較，選擇小者作為燃料量指令的定值信號(hào)。通過(guò)小

22、值選擇器選擇定值信號(hào)的作用是為了保證鍋爐在燃燒過(guò)程中穩(wěn)定，鍋爐負(fù)荷指令與風(fēng)量信號(hào)及燃煤量近似相等，達(dá)到適當(dāng)?shù)娜剂?風(fēng)量靜態(tài)配比。3.2.1.3給煤指令的形成 小值選擇器的輸出作為PID燃料控制器的給定值，熱量信號(hào)作為燃料控制器的反饋信號(hào)，同時(shí)小值選擇器的輸出還作為前饋信號(hào)送至加法器，以加快燃料量的響應(yīng)速度。調(diào)節(jié)得出給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令。當(dāng)限制煤量增加或減少作用時(shí)，切換開關(guān)選通右邊的信號(hào)。3.2.2燃料調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng) 圖3.2 燃料調(diào)節(jié)測(cè)量如圖3-3所示，進(jìn)入鍋爐燃燒的總煤量由所有運(yùn)行磨煤機(jī)的給煤量相加。當(dāng)其中一臺(tái)給煤機(jī)測(cè)速變送器發(fā)生故障時(shí)，將直接產(chǎn)生給煤機(jī)轉(zhuǎn)速故障信號(hào)，送入邏輯控制系統(tǒng)，進(jìn)行邏輯控制。

23、為了防止給煤機(jī)檢修試轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)誤動(dòng)，需要對(duì)該給煤機(jī)采取相應(yīng)的措施。3.3總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)二次風(fēng)管道有左右兩側(cè)，故二次風(fēng)測(cè)量分左右兩側(cè)，每側(cè)的二次風(fēng)量經(jīng)各自的二次風(fēng)溫進(jìn)行補(bǔ)償，兩側(cè)補(bǔ)償后的二次風(fēng)相加稱為補(bǔ)償后總二次風(fēng)量。補(bǔ)償后總一次風(fēng)和補(bǔ)償后總二次風(fēng)量相加，便得到補(bǔ)償后總風(fēng)量測(cè)量值。如圖3-11所示。 圖3.3總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)圖3-1，二次風(fēng)量采用雙變送器測(cè)量，一個(gè)為主變送器，一個(gè)為副變送器，兩個(gè)變送器之間有偏差比較器。將兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)A、B補(bǔ)償后的二次風(fēng)量相加便得到總二次風(fēng)量。補(bǔ)償后總一次風(fēng)加補(bǔ)償后總二次風(fēng)，便得到補(bǔ)償后總風(fēng)量測(cè)量值。補(bǔ)償后總風(fēng)量再經(jīng)過(guò)氧量校正便得到校正后的總風(fēng)量。4 燃燒控制

24、系統(tǒng)組態(tài)圖分析4.1燃料量控制為了充分說(shuō)明在燃燒控制系統(tǒng)中，燃燒量控制系統(tǒng)的工作流程。圖4.1 燃料主控系統(tǒng)圖工作流程分析：T為切換開關(guān)，N為計(jì)數(shù)器，該燃料主控組態(tài)圖的整體作用是將A-F臺(tái)給煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。然后進(jìn)入計(jì)數(shù)器記錄下某時(shí)刻正在工作的給煤機(jī)數(shù)。然后送入總的切換開關(guān)進(jìn)行判斷。于此同時(shí)，求和器也將各個(gè)給煤機(jī)的工作狀態(tài)通過(guò)各自的切換開關(guān)進(jìn)行判斷，然后送入求和器進(jìn)行求和。最后，系統(tǒng)將其求和結(jié)果進(jìn)行提取并除以計(jì)數(shù)器同時(shí)收集到的數(shù)據(jù)，得到結(jié)果即為給煤機(jī)輸出的平均給煤信號(hào)，即平均位置信號(hào)。此時(shí),整個(gè)系統(tǒng)的作用完成。4.1.2燃料主控圖4.2燃料主控系統(tǒng)圖工作流程分析：?jiǎn)卧獧C(jī)組燃燒控制系統(tǒng)如圖

25、3.1所示，在系統(tǒng)中采用鍋爐主控指令（燃料信號(hào)Pb）和總風(fēng)量測(cè)量信號(hào)12共同輸入小值選擇器。經(jīng)過(guò)小值選擇器之后輸出為燃料量指令信號(hào)11作為圖4.3中PID調(diào)節(jié)器的SP端（煤量信號(hào)給定值）。同時(shí)，燃料量信號(hào)Pb，和煤量測(cè)量信號(hào)值信號(hào)9共同送入大值選擇器，經(jīng)過(guò)大值選擇器輸出為總風(fēng)量的給定值信號(hào)14。并將總風(fēng)量的給定值信號(hào)14繼續(xù)送往風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)風(fēng)量。于此同時(shí)，煤量測(cè)量值信號(hào)9與油量信號(hào)BAD1/2進(jìn)入求和疊加器，輸出為總?cè)剂狭啃盘?hào)值的信號(hào)13。并將總?cè)剂狭繙y(cè)量值信號(hào)13送入判斷器與燃料量指令信號(hào)11進(jìn)行比較。同時(shí)也將其送入圖4.3中的PID調(diào)節(jié)器的PV作為給定值。因此圖4.3與圖4.3結(jié)合起

26、來(lái)就構(gòu)成了緊密的燃料、送風(fēng)交叉限制結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在負(fù)荷增加時(shí)，風(fēng)量先增加，然后燃料量再增加，而負(fù)荷降低時(shí)，燃料量先減少，然后送風(fēng)量再減少。采用這種燃料、送風(fēng)交叉限制措施其目的是保證在變負(fù)荷過(guò)程中鍋爐內(nèi)有一定的送風(fēng)裕量，以使?fàn)t膛燃燒正常，防止?fàn)t膛內(nèi)發(fā)生缺氧燃燒，出現(xiàn)冒黑煙想象。提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。4.1.3燃料主控圖4.3燃料主控系統(tǒng)圖工作流程分析：首先，PID調(diào)節(jié)器的PV端接收來(lái)自圖4.2中的總?cè)剂狭繙y(cè)量值的信號(hào)13，PID調(diào)節(jié)器的SP端接收來(lái)自圖4.2中的燃料量指令信號(hào)11.兩者同時(shí)輸入PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，A-F臺(tái)給煤機(jī)的工作方式和A、B兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉工作方式將轉(zhuǎn)

27、換成為電信號(hào)輸入組態(tài)圖中。燃料主控自動(dòng)方式由A端輸入A/M手/自動(dòng)操作器。從完成而與圖4.2共同交叉限制因此圖4.2與圖4.3結(jié)合起來(lái)就構(gòu)成了緊密的燃料、送風(fēng)交叉限制結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。從而實(shí)現(xiàn)在負(fù)荷增加時(shí)，風(fēng)量先增加，然后燃料量再增加，而負(fù)荷降低時(shí)，燃料量先減少，然后送風(fēng)量再減少。采用這種燃料、送風(fēng)交叉限制措施其目的是保證在變負(fù)荷過(guò)程中鍋爐內(nèi)有一定的送風(fēng)裕量，以使?fàn)t膛燃燒正常，防止?fàn)t膛內(nèi)發(fā)生缺氧燃燒，出現(xiàn)冒黑煙想象。提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性?？偨Y(jié)經(jīng)此次課程設(shè)計(jì)，我切身體會(huì)到是對(duì)三年來(lái)所學(xué)的知識(shí)的綜合考察，不僅要求全面掌握所學(xué)知識(shí)，還要能夠綜合運(yùn)用，并結(jié)合自學(xué)有關(guān)的知識(shí)才能完成。所以，在此次課程設(shè)

28、計(jì)中，我勤翻課本，多查資料，在運(yùn)用上與課程知識(shí)面上有了很大提高。課程設(shè)計(jì)更是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行學(xué)習(xí)成果研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文，畢業(yè)論文以及工作打下良好的基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計(jì)的課題是燃燒控制系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)。這個(gè)課題的內(nèi)容與我們所學(xué)的各門專業(yè)課程有著很大的聯(lián)系，涉及的內(nèi)容相對(duì)較多，盡管如此，設(shè)計(jì)過(guò)程中，在鄧?yán)蠋熤笇?dǎo)監(jiān)督和幫助下，得以順利完成，提高了我的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力。在這段設(shè)計(jì)的時(shí)間里，我受益匪淺，使我對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)中我借閱了各種熱工控制類書籍，查閱了各種資料，各種圖紙，并且同學(xué)相互探討，和向老師細(xì)心求教，遇到問(wèn)題，及時(shí)的請(qǐng)教別人最后得以解決，在小組成員的共同努力下最后總算完成了這次設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中我細(xì)細(xì)的思考，充分提