爐膛壓力控制系統(tǒng)綜述

1、沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計1爐膛壓力控制系統(tǒng)概述1.1選題意義爐膛壓力是反映燃燒工況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)，是運行中要控制和監(jiān)視的重要參數(shù)之 一。爐內(nèi)燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛壓力隨即發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)鍋爐的燃燒系統(tǒng)發(fā)生故 障或異常時，最先將在爐膛壓力上反映出來，而后才是火檢、火焰等的變化，其次才是蒸 汽參數(shù)的變化。因此，監(jiān)視和控制爐膛壓力對于保證爐內(nèi)燃燒工況的穩(wěn)定、分析爐內(nèi)燃燒 工況、煙道運行工況、分析某些事故的原因均有極其重要的意義。以sympho ny為基礎(chǔ)的爐膛壓力控制系統(tǒng)將運行程序、壓力調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖、保護統(tǒng)一協(xié)調(diào)，為設(shè)備提供了可靠的安全 保護系統(tǒng)。當(dāng)爐膛壓力出現(xiàn)事故征兆時，控制系統(tǒng)能自動采取適當(dāng)措

2、施，防止或減少事故， 避免由于運行人員操作不及時而擴大事故。1.2爐膛壓力控制系統(tǒng)概述爐膛壓力控制系統(tǒng)也叫引風(fēng)控制系統(tǒng)，它的任務(wù)是通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機入口擋板的位置， 使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，從而維持爐膛壓力在允許的范圍內(nèi)，確保鍋爐安全運行。鍋爐運行時，如果機組要求的負(fù)荷指令改變，則進入爐膛的燃料量和送風(fēng)量將跟著改 變，燃料在爐膛中燃燒后產(chǎn)生的煙氣量也將隨之改變。這時，為了維持爐膛內(nèi)的正常壓力，必須對引風(fēng)量進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。如果爐膛壓力過低，爐膛和煙道的漏風(fēng)量將增大，可能使 燃燒惡化，燃燒損失增大，甚至?xí)紵环€(wěn)定或滅火。此外，還可能會引起過熱氣溫升高 或加大灰粒對受熱面的磨損及引風(fēng)機的損耗。反之，如

3、果爐膛壓力過高，爐膛內(nèi)火焰和高 溫?zé)煔饩蜁蛲饷嫘孤叮绊戝仩t的安全運行。因此必須對爐膛壓力進行控制，以保證爐 膛壓力保持在一定的允許范圍內(nèi)。1.3風(fēng)機簡介風(fēng)機是發(fā)電廠鍋爐設(shè)備中重要的輔機之一，在鍋爐上應(yīng)用的主要是引風(fēng)機、送風(fēng)機和 一次風(fēng)機。風(fēng)機擔(dān)負(fù)著連續(xù)輸送氣體的任務(wù)，風(fēng)機的安全運行將直接影響到鍋爐的安全、 可靠、經(jīng)濟運行。風(fēng)機按其工作原理的不同，主要有離心式風(fēng)機和軸流式風(fēng)機兩種。對離心式風(fēng)機通常 采用改變其進口導(dǎo)向擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量；現(xiàn)在大型電站鍋爐為適應(yīng)大流量通風(fēng)的要求，普遍 采用軸流式風(fēng)機，其風(fēng)量的調(diào)節(jié)時通過電動執(zhí)行機構(gòu)改變其東葉安裝角的大小來調(diào)節(jié)風(fēng) 量。2爐膛壓力控制系統(tǒng)原理2.1控制原

4、理引風(fēng)機提供了鍋爐的抽吸力，把引風(fēng)和送風(fēng)加以平衡，爐膛壓力即可保持在適當(dāng)?shù)闹怠?引風(fēng)控制系統(tǒng)是以爐膛壓力為給定值的一個單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其被調(diào)量為爐膛負(fù)壓啊，調(diào) 節(jié)變量為引風(fēng)量（即引風(fēng)機擋板開度或轉(zhuǎn)速），擾動來自送風(fēng)和引風(fēng)。由于爐膛負(fù)壓被控 對象的動態(tài)特性基本上為比例環(huán)節(jié)，負(fù)壓容易波動，因此從送風(fēng)機引進一前饋信號引入引 風(fēng)調(diào)節(jié)器。當(dāng)送風(fēng)系統(tǒng)動作時使引風(fēng)系統(tǒng)也相應(yīng)動作，從而使引風(fēng)量隨送風(fēng)量成比例的變 化，以保持爐膛負(fù)壓基本不變。爐膛負(fù)壓控制用調(diào)節(jié)兩臺引風(fēng)機的導(dǎo)葉開度，來滿足爐膛負(fù)壓略低于外界大氣壓的要 求，控制系統(tǒng)為帶送風(fēng)前饋的單回路控制系統(tǒng)，機組正常運行時，鍋爐爐膛負(fù)壓按傳統(tǒng)的 前饋-反饋方案進

5、行控制。本系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)（即只有一個PID調(diào)節(jié)器），單回路反饋控制系統(tǒng)又稱簡單控制系統(tǒng)，是指由一個被控過程、一個檢測變送器、一個控制器和一 個執(zhí)行器所組成的，對一個被控變量進行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。單回路控制系 統(tǒng)框圖如圖2.1所示。圖2.1單回路控制系統(tǒng)方框圖2.2爐膛壓力控制的主要功能控制系統(tǒng)除完成正常的調(diào)節(jié)功能外，還實現(xiàn)下列保護功能：（1）爐膛過壓保護當(dāng)爐膛壓力超過高值時應(yīng)進行報警當(dāng)超、過高且值時 ，機組進行負(fù)荷迫降，直到壓力 返回到所需求的公差值時為如果上述保護動作而壓力仍然增加到超過高值時，則系統(tǒng)產(chǎn)生跳閘信號，該信號應(yīng)為“三取二”邏輯信號。（2）爐膛內(nèi)爆保護當(dāng)爐膛壓力降

6、至低一值時應(yīng)該報警。如果壓力繼續(xù)下降低至二值時則啟動超馳回路，產(chǎn)生一個增壓信號，關(guān)引風(fēng)機擋板。（3）鍋爐跳閘后的爐膛內(nèi)爆保護控制系統(tǒng)接受來自聯(lián)鎖系統(tǒng)的鍋爐跳閘信號，為的是將爐膛內(nèi)負(fù)壓偏差降到最小。 在 主燃料跳閘的事故情況下，由于突然停止燃燒會造成爐膛內(nèi)煙氣量和煙氣溫度急劇下降 ， 顯然這是引起爐膛低壓峰值的主要原因。這個低壓峰值會引起爐膛內(nèi)爆 ，是很危險的。爐膛壓力的計算非常近似于下式：PV=MRTP絕對壓力V爐膛容積M 一爐膛煙氣質(zhì)量R煙氣常數(shù)T 一絕對溫度由于容積是固定的，R是常數(shù)，故壓力P與MT成正比關(guān)系。因此，在主燃料跳閘后因 爐膛內(nèi)煙氣量減少和溫度降低將造成壓力急劇下降?；谏鲜鲈?/p>

7、因，本控制系統(tǒng)設(shè)計了突跳回路。該回路能識別何時發(fā)生主燃料跳閘，并在跳閘時起作用以減少由于鍋爐跳閘引起 的負(fù)壓力偏差。2.3爐膛壓力控制系統(tǒng)注意事項600MW機組鍋爐都裝有兩臺送引風(fēng)機，當(dāng)兩臺送引風(fēng)機都在運行狀態(tài)，又需要調(diào)節(jié)送 風(fēng)量時，一般應(yīng)同時改變兩臺送風(fēng)機的風(fēng)量，以使煙道兩側(cè)的煙氣流動工況均勻。風(fēng)量調(diào) 節(jié)時出現(xiàn)風(fēng)機的“喘振”（喘振值報警），應(yīng)立即關(guān)小動葉，降低負(fù)荷運行。如果喘振是由 于出口風(fēng)門誤關(guān)引起的，應(yīng)立即開啟風(fēng)門。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化需要進行風(fēng)量調(diào)節(jié)時，為避免爐膛冒正壓，在增加負(fù)荷時應(yīng)先增加引 風(fēng)量，然后再增加送風(fēng)量和燃料量；減少負(fù)荷時則應(yīng)先減少燃料量和送風(fēng)量，然后再減少 引風(fēng)量。對多數(shù)大型

8、鍋爐的燃燒系統(tǒng)，爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)也是通過爐膛與風(fēng)箱間的差壓而影 響到二次風(fēng)量的，會影響燃燒器出口的風(fēng)煤比以及著火的穩(wěn)定性，因此，有一定調(diào)節(jié)速度 的限制。-9 -3爐膛壓力控制系統(tǒng)控制邏輯3.1引風(fēng)機操作方式系統(tǒng)各回路中都設(shè)置了手自動兩種操作方式，為了實現(xiàn)無擾動切換，系統(tǒng)引入了各控 制對象的反饋值，在手動操作時 PLC輸出會自動跟蹤控制對象的反饋，當(dāng)切換到自動狀態(tài) 時可以進行無擾動切換，使系統(tǒng)平穩(wěn)的過渡到自動狀態(tài)。3.1.1操作方式調(diào)節(jié)器的輸出疊加上前饋指令（送風(fēng)機動葉平均指令），并行送到兩臺引風(fēng)機的控制回路上，在引風(fēng)機B操作站，由運行人員設(shè)定的偏置信號分別輸入到引風(fēng)機 A操作站和輸 入到引風(fēng)機B

9、操作站上，偏置信號的作用是在自動方式下，可以用來調(diào)節(jié)兩臺引風(fēng)機A、B的負(fù)荷平衡。當(dāng)兩臺引風(fēng)機都在手動控制方式（或有強制輸出時），爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)器跟蹤兩臺引風(fēng) 機A、B檔板開度指令的平均值。3.2增閉鎖和減閉鎖當(dāng)機組運行時產(chǎn)生故障時，為了防止故障的危害進一步擴大，對每臺引風(fēng)機動葉的控制指令還設(shè)計了閉鎖增和閉鎖減功能。當(dāng)爐膛壓過高或過低時，發(fā)出爐膛壓力高、低報警。正常情況下，模擬切換器1468接通S1,即為引風(fēng)機模擬控制站的輸出。當(dāng)爐膛負(fù)壓信號 10HBK10CP901高于某一值時，模擬切換器接通 S2,使輸出只增不減，實行減閉鎖功能， 禁止動態(tài)關(guān)小引風(fēng)機動葉，再與輸出值進行大選之后輸出，同理系統(tǒng)還

10、設(shè)有增閉鎖功能， 即當(dāng)爐膛負(fù)壓信號10HBK10CP90低于某一值時，模擬切換器接通 S2,使輸出只減不增， 實行增閉鎖功能，禁止動態(tài)開大引風(fēng)機動葉。輸出的信號與負(fù)荷給定ULD經(jīng)過超前/滯后函數(shù)、乘法器等一系列處理后求和。再與 10HNC10AA101XQ作差，當(dāng)偏差超高、低限值 或質(zhì)量不合格時，發(fā)生報警信號，引風(fēng)機 A站輸出故障。同理，引風(fēng)機B站輸出故障與其 相同。當(dāng)出現(xiàn)NO RB并且10HBK10CP901越高、低限時，出現(xiàn)爐膛壓力調(diào)節(jié)故障。3.3 MFT動作時的超馳控制爐膛負(fù)壓控制除采用了前饋-反饋傳統(tǒng)方案外，最突出的特點是對爐膛負(fù)壓控制設(shè)計了一個超馳控制回路，其作用是防止主燃料跳閘（M

11、FT動作）時，引起爐膛滅火而產(chǎn)生鍋爐內(nèi)爆的事故。當(dāng)鍋爐接受到MFT動作信號后，通常不到幾秒就可以導(dǎo)致爐膛滅火，爐內(nèi)溫度將急劇 下降，從理想氣體狀態(tài)方程式 PV/T = R可知，當(dāng)爐膛內(nèi)煙氣容積 V不變時，爐膛負(fù)壓P將隨爐內(nèi)溫度T的下降而降低，爐內(nèi)將出現(xiàn)較大的負(fù)壓，加之爐內(nèi)燃燒是急劇的化學(xué)變化 過程，在燃燒后的煙氣中，除包括一、二次風(fēng)外，還包括燃燒時產(chǎn)生的CO和水蒸汽；當(dāng)鍋爐滅火時，CO和水蒸汽大減少，從而使煙氣的質(zhì)量流量大大減少， 如果此時引風(fēng)機動葉 仍保持原來的開度，勢必造成很大的爐膛負(fù)壓，如不采取措施，鍋爐將有產(chǎn)生內(nèi)爆的危險， 為了防止此類事故的發(fā)生，爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)設(shè)計超馳保護回路，當(dāng)M

12、FT動作時，控制系統(tǒng)強制前饋信號為0,關(guān)小引風(fēng)機導(dǎo)葉開度，以減少引風(fēng)機出力，使?fàn)t膛負(fù)壓不至太低。3.4爐膛壓力控制系統(tǒng)其它功能引風(fēng)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是維持爐膛壓力穩(wěn)定，另外，一般爐膛壓力控制系統(tǒng)還有以下功能：（1）防內(nèi)爆發(fā)生MFT瞬間爐膛壓力急劇下降，可能發(fā)生爐膛變形。因此一旦發(fā)生MFT爐膛壓力不高，引風(fēng)調(diào)節(jié)機構(gòu)按送風(fēng)執(zhí)行器指令比例減小，4秒后逐步恢復(fù)。（2）送風(fēng)機跳閘影響送風(fēng)機對爐膛壓力影響較大，采用比例前饋適當(dāng)減小引風(fēng)控制，可以有效的抑制爐膛壓力 波動。（3）RB切除燃料影響RB發(fā)生時切除磨煤機（BMS，同時引風(fēng)調(diào)節(jié)前饋關(guān)，關(guān)的幅度與切除燃料量成比例。（4）非線性控制爐膛負(fù)壓影響因素較多

13、，波動也很頻繁。對于較小波動不調(diào)節(jié)，這樣有利于運行工況穩(wěn)定。（5）方向閉鎖爐膛壓力高于50Pa,送風(fēng)控制增閉鎖、弓I風(fēng)控制減閉鎖；爐膛壓力低于 -200Pa，送風(fēng)控制 減閉鎖、引風(fēng)控制增閉鎖。（6）啟停磨影響磨得啟停對爐膛壓力影響較大，一般為系統(tǒng)設(shè)計動態(tài)前饋。（7）送風(fēng)機跳閘影響送風(fēng)機跳閘對爐膛壓力影響較大，采用比例前饋適當(dāng)減小引風(fēng)量，可以有效地抑制抑制爐 膛壓力波動。回顧起此此課程設(shè)計，我感慨頗多，從理論到實踐，在整整一個星期的時間里，我學(xué)到 了很多東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的很多東西，而且學(xué)到了很多書本上沒有的東西。通過 這次實習(xí)使我意識到理論聯(lián)系實際的重要性 ，只有理論知識是遠遠不夠的，

14、只有把理論跟 實際聯(lián)系起來并從中得到結(jié)論才是真正的知識 ，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考 能力。在設(shè)計的過程中遇到了各種各樣的問題 ，同時發(fā)現(xiàn)了很多自己的不足之處，對以前所 學(xué)過的知識理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固，通過這次課程設(shè)計，把以前的知識重新溫固 鞏固了所學(xué)知識。課程設(shè)計是一門綜合性的實踐課程 ，對于培養(yǎng)我們發(fā)現(xiàn)問題解決問題的 能力至關(guān)重要，同時課程設(shè)計還有利于我們及時了解和掌握所學(xué)相關(guān)知識。這次課程設(shè)計順利完成了，它帶給我的不僅是知識的掌握，更重要的是能力的提高，我 深深的懂得雖然已經(jīng)學(xué)完了 ，但是我們懂得的還只是毛皮，更多的專業(yè)知識等著我們?nèi)W(xué) 習(xí)。最后感謝所有幫助過我的老師

15、同學(xué)們，謝謝你們！致謝本次設(shè)計能夠順利的完成，首先我要感謝遲新利、劉禹林兩位老師，在整個設(shè)計過程 中，兩位老師對我在設(shè)計過程中遇到的問題和困難進行了耐心的指導(dǎo)和認(rèn)真的解答，從而 保證了我的課程設(shè)計課題能夠得以順利完成。此外遲老師一絲不茍的治學(xué)態(tài)度以及嚴(yán)于律 己、寬以待人的品質(zhì)無時無刻不在激勵著我，令我終生難忘，使我滿懷信心的迎接新的挑 戰(zhàn)。我從遲老師身上不但學(xué)到了許多學(xué)問而且也學(xué)會了許多做學(xué)問的方法以及做學(xué)問所需 的態(tài)度和精神。在此還要特別感謝學(xué)校對我們的大力支持，為我們提供了較為先進的實驗 室和計算機房，使我們在設(shè)計過程中能夠更好的將所學(xué)的理論知識運用到實踐中去。再次對所有熱心幫助過我的老師和同學(xué)們致以衷心的感謝！正是有了你們的幫助，才 使我能夠順利的完成本次設(shè)計。參考文獻1 溫希東.INFI-90分散控制系統(tǒng).沈陽電力高等專科學(xué)校，1996.112 解建寶.600MW火電機組培訓(xùn)教材.北京：中國電力出版社，20063 張磊.大型火力發(fā)電機組疾控運行北京：中國電