精品資料（2021-2022年收藏）蒸汽鍋爐控制方案

1、蒸汽鍋爐控制方案鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間，存在著許多交叉的影響，調(diào)節(jié)難度非常大。我們采用將系統(tǒng)控制分散成一個(gè)一個(gè)的閉環(huán)控制：給煤控制，送風(fēng)控制，汽包液位控制，爐膛負(fù)壓控制等。一、給煤控制鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保持經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。目前，中小型煤粉爐控制系統(tǒng)效果不佳主要體現(xiàn)在送風(fēng)和給煤控制上。送風(fēng)控制系統(tǒng)應(yīng)與給煤控制相協(xié)調(diào)，控制在一定的風(fēng)煤比，維持燃燒處在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。其控制原理框圖如下：但實(shí)際的情況下，給煤設(shè)備完全做到自動(dòng)控制是比較困難的，影響的因素多種多

2、樣。如煤的品種、室外溫度、供風(fēng)量等等。一套燃燒系統(tǒng)控制方案不能夠通用于所有的燃燒環(huán)境。而一套系統(tǒng)中使用多種燃燒方案又會(huì)使控制系統(tǒng)的使用變的復(fù)雜。普通的操作員一般使用不了。因此對(duì)于大型鍋爐，考慮到經(jīng)濟(jì)燃燒的意義和操作員的素質(zhì)普遍較高，可以考慮使用自動(dòng)控制方案，而小型鍋爐可考慮半自動(dòng)的方案。即各個(gè)參數(shù)之間不進(jìn)行連鎖閉環(huán)控制。燃燒系統(tǒng)由操作員直接手動(dòng)控制。這種方案對(duì)于操作員比較直觀，而且在操作過程中容易形成適合該鍋爐的操作經(jīng)驗(yàn)。是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案燃燒系統(tǒng)的控制設(shè)備有四臺(tái)：爐排電機(jī)、爐排擋煤板、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)。1、爐排控制爐排的可調(diào)節(jié)性是系統(tǒng)優(yōu)化的一部分。當(dāng)前爐排使用的電機(jī)為交流電機(jī)。交流調(diào)速的傳統(tǒng)

3、方法是調(diào)壓調(diào)速。這種方法經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便。但是調(diào)節(jié)性能為較差。對(duì)于小功率的電機(jī)，性能價(jià)格比最高的調(diào)速方法是變頻調(diào)速。隨著小功率變頻器價(jià)格的逐漸降低，使得它成為交流調(diào)速的首選。因此為了使?fàn)t排的調(diào)速性能得到提高，需要使用交流變頻器。 由于變頻器的功能比較強(qiáng)大，它的附加功能允許操作員使用各種手段對(duì)其進(jìn)行操作。如手操器設(shè)定方式、計(jì)算機(jī)通訊方式、電流、電壓控制方式等等?？紤]到控制距離的關(guān)系（中控室離爐排電機(jī)有一定距離）。我們?cè)诳刂剖沂褂脴?biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)對(duì)爐排進(jìn)行控制。在現(xiàn)場(chǎng)通過手操器對(duì)爐排轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。變頻器以壁掛箱體或落地式箱體的形式放置于鍋爐現(xiàn)場(chǎng)。若鍋爐比較集中，可考慮將幾臺(tái)鍋爐的變頻控制系統(tǒng)置于一個(gè)箱體之內(nèi)。

4、2、爐排擋煤板控制檔煤板的控制也有自動(dòng)和手動(dòng)之分。系統(tǒng)通過它來控制鏈條爐上煤層的厚度。如果是自動(dòng)控制可以通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)來控制煤層的高度。如果為手動(dòng)，操作員根據(jù)實(shí)際情況通過機(jī)械裝置來調(diào)整煤層高度。二、爐膛負(fù)壓控制1、鼓風(fēng)量的調(diào)節(jié)：鼓風(fēng)調(diào)節(jié)的對(duì)象是鼓風(fēng)機(jī)。通過負(fù)荷規(guī)則調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)“加負(fù)荷時(shí)，先加風(fēng)后加煤；減負(fù)荷時(shí)，先減煤后減風(fēng)的控制規(guī)則。其自動(dòng)控制原理框圖如下： 一般的鍋爐系統(tǒng)中不進(jìn)行含氧量的測(cè)量，此時(shí)的鼓風(fēng)機(jī)為手動(dòng)調(diào)節(jié)或者不調(diào)節(jié)。鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)一般為變頻調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)信號(hào)為420mA。2、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)：爐膛負(fù)壓反映了送風(fēng)量與引風(fēng)量之間的平衡關(guān)系，目標(biāo)就是要保證鍋爐在運(yùn)行過程中，始終保持在微負(fù)壓的穩(wěn)定狀態(tài)，

5、以保證其安全有效運(yùn)行。負(fù)壓的控制對(duì)象有兩種：一個(gè)是引風(fēng)機(jī)，一個(gè)是引風(fēng)門。其自動(dòng)控制原理分別如下：引風(fēng)門的開度調(diào)節(jié)使用風(fēng)門開度控制器。引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)選用變頻器。在手動(dòng)控制方式下使用標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)進(jìn)行控制。三、汽包液位控制鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量,并使汽包液位保持在工藝允許的范圍內(nèi)。液位控制是有以下三種：?jiǎn)螞_量控制，即以水位為唯一調(diào)節(jié)信號(hào)的單參數(shù)、單回路控制系統(tǒng)；雙沖量控制，即以蒸汽流量作為補(bǔ)充信號(hào)的雙參數(shù)控制系統(tǒng)；三沖量控制，即以給水流量、主蒸汽流量作為補(bǔ)充信號(hào)的三參數(shù)控制系統(tǒng)。其中三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可分為三沖量單級(jí)調(diào)節(jié)和三沖量串級(jí)調(diào)節(jié)。三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)控制原理框圖如下：鍋爐

6、的給水控制在鍋爐系統(tǒng)中是十分重要的。在大容量的鍋爐控制中都使用三沖量控制方案。對(duì)于小容量的鍋爐，由于成本的考慮，基本都是單沖量控制，即水位控制?；谒豢刂频姆桨敢埠芏嘤捎谒坏牟杉绞讲煌驼{(diào)節(jié)對(duì)象的不同，水位控制方式也存在差異。1、使用電極式液位傳感器進(jìn)行汽包水位控制水位測(cè)量采用4位電極式液位傳感器。分別進(jìn)行高低限報(bào)警、超高超低限報(bào)警信號(hào)輸出。系統(tǒng)可以根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)水位控制。水位報(bào)警需要報(bào)警儀表進(jìn)行閃爍顯示。超高要求立即停止加水與水泵供水。超低要求停爐。這些控制都能提供自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制方式。自動(dòng)狀態(tài)系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)自己完成鍋爐的給水過程。手動(dòng)狀態(tài)允許操作員以手動(dòng)方式對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行操作。

7、基本原理如下圖為了增加單沖量控制系統(tǒng)的可靠性，可對(duì)汽包水位進(jìn)行視頻監(jiān)視，通過人工觀測(cè)的方式來監(jiān)視水位的異常情況。在每個(gè)鍋爐的入水口處加裝電動(dòng)閥用于控制對(duì)鍋爐的加水量。2、使用差壓傳感器進(jìn)行液位測(cè)量。四、過熱蒸汽出口溫度控制保證過熱蒸汽出口蒸汽溫度在允許的范圍內(nèi)，保護(hù)過熱器，使過熱器管壁溫度不超過允許的溫度范圍。其控制原理框圖如下：過熱蒸汽出口溫度控制原理框圖這種控制一般用于工業(yè)鍋爐，民用鍋爐一般不使用。五 鍋爐的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)鍋爐的保護(hù)系統(tǒng)是鍋爐控制系統(tǒng)的重要組成部分。其保護(hù)內(nèi)容取決于鍋爐設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)、容量、技術(shù)特性和運(yùn)行方式。一般設(shè)有汽壓保護(hù)、汽包水位保護(hù)、鍋爐滅火保護(hù)、連鎖保護(hù)和緊急停爐保

8、護(hù)等。六、鍋爐的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一個(gè)供熱車間的多個(gè)鍋爐控制終端設(shè)備可以通過總線網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)及熱備機(jī)通信。操作人員在上位機(jī)監(jiān)視各個(gè)鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警顯示、曲線報(bào)表等，以及進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。對(duì)鍋爐運(yùn)行的重要參數(shù)，如壓力、溫度、壓差、流量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和保存，進(jìn)行曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印等等。上位機(jī)采用高性能工控機(jī)或工作站，可使用雙機(jī)熱備份。1、工業(yè)Ethernet層現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控上位機(jī)加裝網(wǎng)卡后，可以連接成工業(yè)Ethernet網(wǎng)絡(luò)。在Ethernet網(wǎng)絡(luò)層可以設(shè)置多鍋爐監(jiān)控站、維護(hù)站，以及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。2、調(diào)度室管理層鍋爐DCS系統(tǒng)提供MODEM專線、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)或無線方式，使中

9、央調(diào)度室的管理人員能夠和幾公里或十幾公里之外分散的多個(gè)鍋爐房通信，了解各個(gè)鍋爐房的運(yùn)行情況、儀表完好情況、鍋爐爐況等。撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)方式可充分利用原有的電話線路，通過公用電話網(wǎng)將中央調(diào)度室和各個(gè)鍋爐房連接起來，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用和周期，很適于對(duì)各個(gè)鍋爐房每天的例行巡檢。3、監(jiān)控中心的監(jiān)視、管理功能1）、 實(shí)時(shí)檢測(cè)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)為全面掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況，監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集鍋爐有關(guān)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。系統(tǒng)具有豐富的圖形庫，通過組態(tài)可將鍋爐的設(shè)備圖形連同相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)顯示在畫面上；除此之外，還能將參數(shù)以列表或分組等形式顯示出來。? 2） 、綜合分析及發(fā)出控制指令監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)

10、到的鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，按照設(shè)定好的控制策略，發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，從而保證鍋爐高效、可靠運(yùn)行。3）、診斷故障與報(bào)警管理主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運(yùn)行的各種報(bào)警信號(hào)，從而使鍋爐的安全防爆、安全運(yùn)行等級(jí)大大的提高。為保證鍋爐系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)所監(jiān)測(cè)的參數(shù)進(jìn)行故障診斷，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)將及時(shí)在操作員屏幕上顯示報(bào)警點(diǎn)。報(bào)警相關(guān)的顯示功能使用戶定義的顯示畫面與每個(gè)點(diǎn)聯(lián)系起來，這樣，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，操作員可立即訪問該報(bào)警點(diǎn)的詳細(xì)信息和按照所推薦采取的應(yīng)急措施進(jìn)行處理。所有報(bào)警和回路狀態(tài)都記錄在報(bào)警、事件日?qǐng)?bào)中，以便于日后檢索。各個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值偏離正常值到一定的程度都

11、應(yīng)視為異常，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。4）、歷史記錄運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫將維護(hù)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的歷史記錄，另外監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)有專門的報(bào)警事件日志，用以記錄報(bào)警事件信息和操作員的變化等。歷史記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)操作人員的要求，系統(tǒng)可以顯示為瞬時(shí)值，也可以為某一段時(shí)間內(nèi)的平均值。歷史記錄的數(shù)據(jù)可有多種顯示方式，例如曲線、特定圖形、報(bào)表等顯示方式；此外歷史記錄的數(shù)據(jù)還可以由以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多種應(yīng)用軟件所應(yīng)用。歷史數(shù)據(jù)可歸檔保存或在光盤和磁盤中保存，歸檔后的歷史數(shù)據(jù)可以由監(jiān)控系統(tǒng)的軟件很方便地調(diào)入。5）、計(jì)算運(yùn)行參數(shù)鍋爐運(yùn)行的某些運(yùn)行參數(shù)不能夠直接測(cè)量，如年運(yùn)行負(fù)荷量、蒸汽耗量、補(bǔ)水量、冷凝水返回量、設(shè)備的累積運(yùn)行時(shí)

12、間等。這些參數(shù)根據(jù)所測(cè)得的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算。七、熱工參數(shù)的監(jiān)測(cè)（每臺(tái)鍋爐）1）、爐膛溫度和省煤器前煙氣溫度：測(cè)量傳感器采用耐腐蝕的熱電偶并使用溫度信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)變送功能。顯示儀表為雙顯示儀表。這兩個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)意義在于監(jiān)視爐膛的燃燒溫度和煙氣排放前的溫度。從這兩個(gè)參數(shù)可以直觀反映爐膛燃燒的情況。為鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒提供直觀的數(shù)據(jù)依據(jù)。由于燃燒過程是一個(gè)高溫的化學(xué)反應(yīng)過程。所以溫度傳感器要求具有耐高溫和抗腐蝕性。2）、鍋爐進(jìn)口水溫：采用PT100鉑電阻測(cè)溫。因?yàn)樗谶M(jìn)入鍋爐前的溫度變化范圍不會(huì)很大。一般在1050度之間。所以使用鉑電阻傳感器比較適合。它的測(cè)溫范圍是-50500度。傳感器不采用信號(hào)變送，而是

13、3線電纜直接傳送。儀表為單顯示儀表。這個(gè)參數(shù)用于操作人員掌握水系統(tǒng)的溫度參數(shù)。從而間接了解省煤器的工作效率。3）、爐膛負(fù)壓：用于鼓風(fēng)和引風(fēng)控制。數(shù)顯儀表為單顯示儀表。測(cè)量傳感器采用微差壓變送器。變送輸出420mA信號(hào)。這即是一個(gè)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)量，又是一個(gè)安全量。讓爐膛保持在負(fù)壓狀態(tài)。是鍋爐燃燒的基本條件。4）、鍋爐汽包液位：采用電極式液位傳感器進(jìn)行液位測(cè)量。同時(shí)該傳感器具有透明窗口供人工觀察用。液位輸出為開關(guān)量。該開關(guān)量直接接入到控制儀表。一方面用于報(bào)警，另一方面用于控制電動(dòng)閥。報(bào)警方式采用閃光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。八、熱工參數(shù)的監(jiān)測(cè)（公共部分）1）、室外溫度和尾煙溫度：采用PT100鉑電阻測(cè)溫。傳感器不

14、采用信號(hào)變送。而是3線電纜直接傳送。其中尾煙溫度測(cè)量選用耐腐蝕型溫度傳感器。以方式傳感器工作時(shí)被腐蝕。儀表為雙顯示儀表。室外溫度用于為鍋爐燃燒提供控制基準(zhǔn)。結(jié)合省煤器前煙氣溫度和尾煙溫度可以判斷鍋爐的燃燒效率。和省煤器、空氣預(yù)熱器的工作效率。2）、蒸汽總管溫度、壓力：溫度采用PT100鉑電阻測(cè)溫。鉑電阻不采用信號(hào)變送。而是3線電纜直接傳送。這個(gè)參數(shù)用于操作人員掌握蒸汽管道的溫度參數(shù)變化。同時(shí)經(jīng)變送后給流量積算儀表用于溫度補(bǔ)償。壓力采用電容式壓力傳感器進(jìn)行壓力測(cè)量。壓力信號(hào)經(jīng)變送輸出后給流量積算儀表用于壓力補(bǔ)償。蒸汽管道壓力是一個(gè)安全參數(shù)。要求儀表具有報(bào)警輸出功能。數(shù)顯儀表為雙顯示儀表。帶報(bào)警輸出和參數(shù)變送輸出功能。報(bào)警輸出接PLC，用于系統(tǒng)