工業(yè)燃煤鍋爐dcs控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、工業(yè)燃煤鍋爐 DCS 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（子課題：控制方案的組態(tài)及畫(huà)面的制作）摘要： 本文敘述了工業(yè)燃煤鍋爐的工作原理，具體闡述了鍋爐控制中對(duì)汽水控制系統(tǒng)方案和自動(dòng)檢測(cè)的設(shè)計(jì)，利用了 Control Builder 軟件、UMC800控制器和 FIX 軟件進(jìn)行 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)與控制回路的組態(tài)，并設(shè)計(jì)了友好的畫(huà)面。： 鍋爐FIXUMC800控制系統(tǒng)汽水系統(tǒng)蒸汽目錄說(shuō)明3畢業(yè)設(shè)計(jì)（）性和使用性4使用說(shuō)明4作者簽名：日期：. 4性5使用書(shū)5指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)6評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)1教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn)1第 1 章鍋爐概述4第 2 章 鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路的介紹7第 3 章 鍋

2、爐汽水控制系統(tǒng)各控制回路14第 4 章汽包水位控制方案設(shè)計(jì)24第 5 章 鍋爐熱工檢測(cè)方案的選定34第 6 章 鍋爐控制系統(tǒng)配置介紹40三沖量串級(jí)汽水控制系統(tǒng)設(shè)備. 416.1 硬件部分426.2 軟件方面45第 7 章DCS 集散控制系統(tǒng)537.1 、 概述537.2 、基本構(gòu)成557.3 、集散控制系統(tǒng)的發(fā)展57結(jié)束語(yǔ)58總結(jié)和體會(huì)59謝辭60參考文獻(xiàn)61附錄一、鍋爐系統(tǒng)配置圖62附錄二、 FIX 人機(jī)畫(huà)面63英文翻譯部分67原文：68UMC800 Control Builder68Users Guide68Doc. No.: 51-52-25-6368Release: E68Last R

3、evision Date: 1/0168Notices and Trademarks68Copyright 2001 by Honeywell68Release E January, 200168Overview68譯文：79UMC800 Control Builder 使用指南79編號(hào)：5152256379版本：E 最后修正時(shí)間為：1/0179警告和商標(biāo)792001 年為霍尼韋爾所有 2001 年一月版本為 E79性86書(shū)86. 87獨(dú) 創(chuàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（）使用. 87致謝89Abstract:the paper introduce the principle of the boiler whic

4、h isused in burning coal industrial, it describes the scheme of the steam control system in boiler control and the designofauto-detection.itusetheControlBuildersoftware,UMC800controllerandFIXsoftwaretoauto-detect 35t steam system in burning coal industrial and configuration the control loop, and des

5、igned the friendly supervision appearance.Keyword: boiler, FIX, UMC800, control system, steam system,steam pressure畢業(yè)設(shè)計(jì)（）性和使用說(shuō)明性本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者簽 名：日期： 期：

6、指導(dǎo)教師簽名：日使用說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（）的印刷本和電子版本；學(xué)校保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（）的印刷本和，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它保存；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨嫉牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日期： 性本人鄭重：所呈交的是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注的內(nèi)容外，本不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)或撰寫(xiě)的成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全本的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日使用書(shū)本作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留

7、、使用的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交的復(fù)印件和，允許被查閱和借閱。本人 大學(xué)可以將本學(xué)位的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等保存和匯編本。涉密按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫(xiě)（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成（設(shè)計(jì)

8、）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、（設(shè)計(jì)）水平1、（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）指導(dǎo)教師：（簽名）：（蓋章） 年月日評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu)

9、 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、（設(shè)計(jì)）水平1、（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）評(píng)閱教師：（簽名）：（蓋章） 年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn)教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程1、（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格

10、不及格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、1、 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）教研室（或答辯小組組長(zhǎng)）：（簽名） 年月日教學(xué)系意見(jiàn)：系（簽名）年月日引言鍋爐微機(jī)控制，是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾

11、項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國(guó)現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬(wàn)臺(tái)，每年耗煤量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的 1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。工業(yè)鍋爐采用微機(jī)控制和原有的儀表控制方式相比具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：1直觀而集中的顯示鍋爐各運(yùn)行參數(shù)。能快速計(jì)算出機(jī)組在正常運(yùn)行和啟停過(guò)程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時(shí)顯示鍋爐運(yùn)行的水位、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、測(cè)點(diǎn)溫度、燃煤量等數(shù)十個(gè)運(yùn)行參量的瞬時(shí)值、累計(jì)值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫(huà)面的相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和；2可以按需要隨時(shí)打

12、印或定時(shí)打印，能對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地，便于事故追查和分析，防止事故的漏報(bào)現(xiàn)象；3在運(yùn)行中可以隨時(shí)方便的修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)；4減少了顯示儀表，還可利用軟件來(lái)代替許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅器等），從而減少了投資也減少了故障率；5提高鍋爐的熱效率。從已在運(yùn)行的鍋爐來(lái)看，采用計(jì)算機(jī)控制后熱效率可比以前提高 5-10%，據(jù)用戶(hù)統(tǒng)計(jì)，一臺(tái) 20T 的鍋爐，全年平均負(fù)荷 70%，以平均熱效率提高 5%計(jì)，全年節(jié)煤 800 噸，按每噸煤 380 元計(jì)算每年節(jié)約 304000 元；6鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電，由于鍋爐本身特性和選型的

13、因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間里是滿(mǎn)負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門(mén)和擋板控制流量，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制可以平均節(jié)電達(dá)到30%-40%；7鍋爐是一個(gè)多輸入多輸出、非線性動(dòng)態(tài)對(duì)象，諸多調(diào)解量和被調(diào)量間存在著耦合通道。例如當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時(shí)，所有的被調(diào)量都會(huì)發(fā)生變化。故而理想控制應(yīng)該采用多變量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)比較方便；8鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)展后可構(gòu)成分級(jí)控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。這是企業(yè)現(xiàn)代化管理不可缺少的；9作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作的勞動(dòng)強(qiáng)度。在采用計(jì)算機(jī)控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安

14、全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光，和自動(dòng)連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的事故。綜合以上所述種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見(jiàn)采用計(jì)算機(jī)控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。本書(shū)主要介紹了 35 噸燃煤鍋爐的工藝過(guò)程，利用 Lead-Line Control Builder 軟件實(shí)現(xiàn)工業(yè)燃煤鍋爐汽水控制系統(tǒng)的組態(tài)，并用 FIX 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)了汽水控制系統(tǒng)的人機(jī)界面?；?FIX 與 Honeywell UMC800 控制器對(duì) 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的 DCS 控制系統(tǒng)的配置。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，得到了付麗霞老師的大力支持，在此表示由衷的感謝。由于時(shí)間倉(cāng)促，加之作者的水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，

15、并提出寶貴的意見(jiàn)。編者2006 年 6 月第 1 章鍋爐概述1.1 鍋爐的一般結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過(guò)煤、油或天然氣等的燃燒出化學(xué)能，并通過(guò)傳熱過(guò)程把能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變成蒸汽，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過(guò)蒸汽動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。因此，近代鍋爐亦稱(chēng)作蒸汽發(fā)生器。鍋爐除了和所有動(dòng)力機(jī)械一樣，必須不斷降低成本并提高效率和質(zhì)量以外，由于鍋爐本身的特性，它還具有以下特點(diǎn)。1、可靠性要求高。鍋爐一旦事故停爐，將使電廠臨時(shí)對(duì)外供直接、間接損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鍋爐本身的價(jià)值。響甚廣，其2、綜合

16、性強(qiáng)。鍋爐與汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)同為電廠三大主機(jī)，但鍋爐除了一般性的內(nèi)在外，還要能適應(yīng)性質(zhì)，使整個(gè)電廠得到安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，因而多了一個(gè)外在。此外，鍋爐還和其他工業(yè)部門(mén)的發(fā)展有著十分密切的關(guān)系，如石油化工企業(yè)中的廢熱鍋爐，蒸汽燃?xì)鈩?dòng)力裝置中的燃燒鍋爐及核反應(yīng)堆工程中的蒸汽發(fā)生器等等。3、金屬耗量和體積大。以一臺(tái)配 30 萬(wàn)千瓦機(jī)組的電站鍋爐為例，金屬耗量達(dá)四千多頓，體積達(dá)二萬(wàn)多立方米。4、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。一臺(tái)大容量鍋爐從設(shè)計(jì)、制造、安裝到投入運(yùn)行，目前一般需時(shí)二到三年，今后即使采用設(shè)計(jì)新技術(shù)及制造安裝新工藝，提高自動(dòng)化水平，要想把上述全過(guò)程在更短時(shí)間內(nèi)完成，還是比較的。5、鍋爐不能在制造廠內(nèi)整裝試運(yùn)。除小

17、容量工業(yè)鍋爐外，不可能把鍋爐在制造廠內(nèi)全部組裝好并投入試運(yùn)行，這給鑒定和提高1.2 鍋爐的工作原理質(zhì)量帶來(lái)不少?，F(xiàn)在我們以一臺(tái) 35 頓工業(yè)燃煤鍋爐為例，來(lái)說(shuō)明鍋爐的工作過(guò)程及原理。如圖1.1 所示。鍋爐通過(guò)燃煤燃燒熱量，使水變成蒸汽，以供生產(chǎn)需要。該鍋爐通過(guò)鏈條爐排把煤送入爐膛中燃燒，鍋爐的蒸發(fā)受熱面都在爐子內(nèi)壁上，組成水冷壁，充分利用爐膛中的高溫?zé)煔廨椛涑龅臒崃浚谷紵a(chǎn)物在進(jìn)入以后的對(duì)流受熱面時(shí)，可以達(dá)到必須的冷卻，同時(shí)也起到了保護(hù)爐墻的作用。后墻水冷壁（在水平煙道前方）拉稀成數(shù)列凝渣管束。拉稀的作用是防止結(jié)渣，同時(shí)對(duì)其后方的過(guò)熱器也起了保護(hù)的作用。過(guò)熱器放在水平煙道中，位于凝渣管束的后

18、方，過(guò)熱器的作用是把從鍋爐（汽包）出來(lái)的飽和蒸汽加熱成過(guò)熱蒸汽，目的是減少供熱管道內(nèi)的冷凝損失。煙氣經(jīng)過(guò)過(guò)熱器后溫度降低，然后轉(zhuǎn)彎至尾部受熱面尾部受熱面之一的省煤器（位于尾部豎井的上方）。省煤器的作用是使給水在進(jìn)入鍋筒之前，被預(yù)先加熱到某一溫度（低于飽和溫度或達(dá)到飽和溫度，甚至產(chǎn)生部分蒸汽）。另一尾部受熱面，即空氣預(yù)熱器，它的作用是使空氣在進(jìn)入爐膛以前被加熱到一定溫度，以改善爐內(nèi)燃燒過(guò)程、降低排煙溫度、提高鍋爐效率。鍋爐的工作情況如下：給水在除氧器被高溫蒸汽除氧并加熱，由給水管道將水送至省煤器，在其中被加熱到某一溫度后，進(jìn)入鍋筒，然后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁內(nèi)吸收爐膛內(nèi)的輻射熱

19、而形成汽水混合物上升到鍋筒中，蒸汽經(jīng)過(guò)汽水分離裝置，由鍋筒上部離開(kāi)，流到過(guò)熱器中。在過(guò)熱器內(nèi)，飽和蒸汽繼續(xù)吸熱成為過(guò)熱蒸汽，然后經(jīng)汽水分離器送往儲(chǔ)氣罐。煤經(jīng)鏈條爐排，進(jìn)而入爐膛，在爐膛燃燒放出大量的熱量。燃燒后的熱煙氣上升，經(jīng)過(guò)凝流管束、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)除塵裝置清除其中的飛灰，最后才由風(fēng)機(jī)送往煙囪排往大氣。第 2 章 鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路的介紹鍋爐控制系統(tǒng)，一般有燃燒控制、汽水控制、氣溫控制三大任務(wù)，鍋爐的燃燒控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，它以蒸汽作為能量平衡指標(biāo)，不斷根據(jù)用汽量與的變化調(diào)整量與送風(fēng)量，同時(shí)保證的充分燃燒及熱量的充分利用；汽水控制主要就是對(duì)鍋爐汽包的水位進(jìn)行控

20、制；氣溫控制則是對(duì)鍋爐中蒸汽溫度的調(diào)節(jié)及控制，下面就簡(jiǎn)單的介紹一下各控制系統(tǒng)的控制方法。2.1 燃燒控制2.1.1鍋爐汽壓的調(diào)整鍋爐運(yùn)行時(shí)主蒸汽的控制是通過(guò)鍋爐出力與汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)汽量的平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)兩者平衡時(shí)，對(duì)于定壓運(yùn)行的機(jī)組，便能穩(wěn)定工況、變工況或各種擾動(dòng)下均保持主蒸汽的穩(wěn)定；對(duì)于變壓運(yùn)行的機(jī)組，便能始終保持主蒸汽按負(fù)荷對(duì)應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行變化。鍋爐在運(yùn)行時(shí)，汽壓總是被作為被監(jiān)視和控制的主要參數(shù)之壓降低會(huì)減少蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功的焓降，使蒸汽作功能力降低，在外界負(fù)荷不變情況下，汽耗量也隨之增大，從而降低發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)汽輪機(jī)的軸向推力增加容易發(fā)生推力軸瓦燒壞等事故。如果蒸汽降低過(guò)多會(huì)使汽

21、輪機(jī)被迫不能保持額定負(fù)荷。汽壓過(guò)高，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以及汽缸、鍋爐承壓管道那機(jī)械應(yīng)力過(guò)大，將危及機(jī)爐和蒸汽管道的安全。鍋爐汽壓高低對(duì)于汽包水位、汽溫等主要運(yùn)行參數(shù)也有很大影響，當(dāng)汽壓降低由于對(duì)應(yīng)的飽和溫度降低，使部分爐水蒸發(fā)，會(huì)引起爐水體積膨脹，故汽包水位要上升，反之則爐水體積要收縮，汽包水位下降，引起虛假水位。汽壓變化對(duì)汽溫的影響，一般是汽壓升高時(shí)，過(guò)熱蒸汽的溫度也升高，這是因?yàn)?，?dāng)氣壓升高時(shí)對(duì)應(yīng)的飽和溫度的焓值增大，在消耗量未改變時(shí)，鍋爐的蒸發(fā)量要瞬間減小，在傳熱系數(shù)傳熱面積和傳熱溫壓基本不變的情況下，平均每公斤蒸汽的吸熱量必然增大，導(dǎo)致過(guò)熱蒸汽溫度升高。汽壓變化的速度表明了鍋爐保持及恢復(fù)汽壓

22、的能力，汽壓的變化速度影響因素是：負(fù)荷的變化速度、鍋爐的儲(chǔ)熱能力及燃燒設(shè)備的慣性等。負(fù)荷變化是主動(dòng)也是影響最大的因素，負(fù)荷變化速度越快，引起汽壓變化的速度也越快，對(duì)于單元制機(jī)組而言，汽輪機(jī)負(fù)荷的變化幅度將直接影響鍋爐主蒸汽的變化。鍋爐儲(chǔ)熱能力是指當(dāng)外界負(fù)荷變化而燃燒工況不變時(shí)，鍋爐能夠放出或者吸收熱量的能力，鍋爐的儲(chǔ)熱能力對(duì)汽壓的變化是一個(gè)緩沖作用。燃燒設(shè)備的慣性是指從量開(kāi)始變化到爐內(nèi)建立新的熱負(fù)荷所需要的時(shí)間，在鍋爐運(yùn)行時(shí)，燃燒設(shè)備慣性越大，負(fù)荷變化時(shí)，汽壓變化的速度就越慢。汽壓變化反應(yīng)了鍋爐蒸發(fā)量與外界負(fù)荷之間的平衡，由于外界負(fù)荷、爐內(nèi)燃燒工況、換熱情況以及鍋爐內(nèi)工作情況經(jīng)常變化，引起鍋爐

23、蒸發(fā)量的不斷變化，所以汽壓的變化與波動(dòng)是必然的，汽壓穩(wěn)定只是相對(duì)的。引起鍋爐汽壓的變化原因很多，主要有兩方面：一是鍋爐內(nèi)部因素，一是鍋爐外部因素。外部因素是指非鍋爐設(shè)備本身的原因造成的擾動(dòng)，主要有外界負(fù)荷的變化；高壓加熱器因故障運(yùn)行；給水變化。內(nèi)部因素主要是指爐內(nèi)燃燒工況的變動(dòng)和鍋爐內(nèi)工作情況的異常。當(dāng)外界負(fù)荷不變時(shí)，汽壓的穩(wěn)定主要取決于爐內(nèi)燃燒工況，此外，鍋爐換熱狀況的改變也會(huì)影響汽壓的穩(wěn)定。對(duì)于判斷汽壓變化的原因主要可以考慮：當(dāng)蒸汽與蒸汽流量的變化方向相反時(shí)，是由外部因素造成的；若汽壓與蒸汽流量的變化一致時(shí)，通常是由于內(nèi)部擾動(dòng)的影響。當(dāng)汽壓下降時(shí)蒸汽流量下降，說(shuō)明燃燒的供熱量不足，當(dāng)汽壓上

24、升的同時(shí)，蒸汽流量增加，說(shuō)明燃燒供熱量偏多。2.1.2鍋爐燃燒的調(diào)整爐內(nèi)燃燒調(diào)節(jié)的具體任務(wù)歸納為四點(diǎn)：（1）保證產(chǎn)汽量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要，汽壓汽溫和汽包水位穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。（2）著火穩(wěn)定，燃燒中心適當(dāng)，火焰分布均勻，不燒毀噴燃器過(guò)熱器等設(shè)備，避免結(jié)渣。（3）燃燒完全，使機(jī)組處于最佳經(jīng)濟(jì)狀況。（4）爐膛負(fù)壓的參數(shù)調(diào)整。負(fù)荷變化是鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常碰到的，此時(shí)必須及時(shí)調(diào)整送入爐膛的燃媒量和空氣量，相應(yīng)的改變?nèi)紵r。鍋爐在高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，由于爐膛溫度高，著火與混合條件較好，故燃燒一般是穩(wěn)定的，此時(shí)可適當(dāng)減少過(guò)量空氣系數(shù)，這樣既可以減少排煙，又可使?fàn)t內(nèi)溫度提高。鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，燃燒弱，爐膛溫度低

25、，火焰充滿(mǎn)度差，燃燒不穩(wěn)定，可以將爐膛負(fù)壓適當(dāng)減小，以減少漏風(fēng)，提高爐膛溫度。燃燒的調(diào)節(jié)主要包括送引風(fēng)量的調(diào)節(jié)。量的調(diào)節(jié)和燃燒調(diào)節(jié)等。鍋爐負(fù)荷發(fā)生改變而需要調(diào)節(jié)進(jìn)入爐內(nèi)的量時(shí)，通過(guò)增加或者減少送煤量的多少來(lái)實(shí)現(xiàn)。鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，送入爐內(nèi)的風(fēng)量必須與送入爐內(nèi)的量相適應(yīng)，同時(shí)也必須對(duì)引風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，通常采用送引風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)進(jìn)行爐內(nèi)風(fēng)量調(diào)前大型鍋爐多采用軸流式風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)送引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的角度來(lái)改變送引風(fēng)量的大小。22汽水控制2.2.1 汽包水位的調(diào)整及控制當(dāng)汽包水位過(guò)高時(shí)，由于汽包蒸汽容積和空間高度減小，蒸汽攜帶的水份會(huì)增加，從而蒸汽的品質(zhì)，容易造成過(guò)熱器積鹽垢，使管子過(guò)熱損壞。同時(shí)，鹽垢增加，

26、傳熱熱阻也增大，將引起傳熱，過(guò)熱汽溫下降使經(jīng)濟(jì)性下降。汽包嚴(yán)重滿(mǎn)水時(shí)，會(huì)造成蒸汽大量進(jìn)水，除引起蒸汽溫度急劇下降外，還會(huì)引起蒸汽管道和汽輪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重水沖擊，甚至打壞汽機(jī)葉片。汽包水位過(guò)低則可能破壞水循環(huán)，使水冷壁管的安全受到威脅，如果出現(xiàn)嚴(yán)重缺水而又處理不當(dāng)時(shí)，則可能造成水冷壁爆管。汽包水位是否穩(wěn)定首先取決于鍋爐負(fù)荷的變動(dòng)量及其變動(dòng)速度，因?yàn)樗粌H影響蒸發(fā)設(shè)備中水的消耗量，而且還會(huì)造成的變化，從而引起爐水狀態(tài)發(fā)生變化，促使它的體積也發(fā)生變化。鍋爐負(fù)荷突然增加時(shí)，在給水量和燃燒未做相應(yīng)的調(diào)整之前，汽包水位先升高，而后再逐漸降低；而汽壓則很快下降。汽壓下降的結(jié)果，一方面造成汽水混合物比容增大，水

27、位上升；另一方面使飽和溫度降低，造成金屬和爐水放出部分熱量用來(lái)蒸發(fā)爐水，因此爐水內(nèi)的蒸汽數(shù)量大大增加，汽水混合物體積膨脹，促使水位很快上升，形成虛假水位。因此，在負(fù)荷突然增加時(shí)，水位暫時(shí)很快上升，從物質(zhì)不平衡的情況看，蒸發(fā)量大于給水量，爐水不是多了而是少了，水位會(huì)很快下降。在鍋爐負(fù)荷和給水量未發(fā)生變化的情況下，爐內(nèi)燃燒工況發(fā)生變動(dòng)多數(shù)是由于燃燒不良，給煤量的不穩(wěn)定所引起。當(dāng)燃燒加強(qiáng)時(shí)，爐內(nèi)放熱量增加，受熱面吸熱量也增加，爐水汽水加強(qiáng)，爐水中產(chǎn)生的蒸汽汽泡數(shù)量增多，體積膨脹，水位暫時(shí)提高，由于產(chǎn)生的蒸汽量不斷增多，汽壓上升，相應(yīng)提高了飽和溫度，使?fàn)t水中的蒸汽汽泡數(shù)量有所減少，水位又會(huì)下降。對(duì)于單

28、元機(jī)組，如果此時(shí)汽壓不能恢復(fù)則汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將要關(guān)小調(diào)速汽門(mén)，進(jìn)汽量減少，因此水位又會(huì)上升。燃燒減弱時(shí)，情況與之相反。給水升高則給水量增多，從而破壞了給水量與蒸發(fā)量的平衡，因此必然引起汽包水位的波動(dòng)，在其他情況為改變的情況下，給水升高使給水量增大，水位升高，給水低使給水量減少時(shí)，水位下降。23 汽溫控制2.3.1 過(guò)熱器和再熱器蒸汽過(guò)熱器是鍋爐的重要組成部分，它的作用是把從汽包出來(lái)的飽和蒸汽加熱到具有一定過(guò)熱度的合格蒸汽，并要求在鍋爐變工況運(yùn)行時(shí)，保證過(guò)熱蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)。汽輪機(jī)高壓缸的排汽先送到鍋爐的再熱器中，經(jīng)過(guò)再一次加熱升溫到一定的溫度后，返回到汽輪機(jī)的中低壓缸和低壓缸中繼續(xù)膨脹做功

29、。通常，再熱蒸汽為過(guò)熱蒸汽的 20%左右，再熱蒸汽溫度與過(guò)熱蒸汽溫度相近。我國(guó) 125MW 及以上機(jī)組都采用了中間再熱系統(tǒng)。隨著蒸汽參數(shù)的提高，過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的吸熱量份額增加，在現(xiàn)代高參數(shù)大容量鍋爐中，過(guò)熱器和再熱器的吸熱量占工質(zhì)總吸熱量的 50%以上，因此，過(guò)熱器和再熱氣受熱面在鍋爐總受熱面中占有很大比例。再熱器的進(jìn)汽是汽輪機(jī)高壓缸的排汽，它的約為主蒸汽的 20%左右，溫度稍高于相應(yīng)的飽和溫度，流量約為主蒸汽流量的 80%，離開(kāi)再熱器后的蒸汽溫度約等于主蒸汽溫度。再熱器與過(guò)熱器相比，有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）再熱蒸汽低，蒸汽與管壁之間的對(duì)流放熱系數(shù)小，再熱蒸汽對(duì)管壁的冷卻效果差；（2）再熱蒸

30、汽低、溫度高、比容大，再熱蒸汽的容積流量比主蒸汽大的多，再熱蒸汽連接管道直徑比過(guò)熱蒸汽大；（3）再熱蒸汽對(duì)汽溫偏差較敏感；（4）再熱蒸汽出口氣溫受進(jìn)口氣溫的影響；（5）當(dāng)汽輪機(jī)甩負(fù)荷或機(jī)組起停時(shí)，再熱蒸汽無(wú)蒸汽冷卻，可能燒壞，因此過(guò)熱器和再熱器之間裝有高壓旁路，將過(guò)熱蒸汽通過(guò)高壓旁路快速減溫減壓后引入再熱器，從而起到保護(hù)再熱器的作用。通常采用的汽溫調(diào)節(jié)方法有：使用噴水減溫器，噴水減溫是將水直接噴入過(guò)熱蒸汽中，水被加熱、汽化和過(guò)熱，吸收蒸汽中的熱量，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。汽氣熱交換器；蒸汽旁通法；煙氣再循環(huán)；分隔煙道擋板調(diào)溫法，當(dāng)再熱器布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)時(shí)，為了調(diào)節(jié)再熱氣溫，有時(shí)把尾部煙道用隔墻

31、，分別將再熱器和低溫過(guò)熱器布置在兩個(gè)并聯(lián)的煙道中，在它們后面布置省煤器，在出口處設(shè)有可調(diào)煙氣擋板，調(diào)節(jié)煙氣擋板，可以改變流經(jīng)兩個(gè)煙道的煙氣流量，從而調(diào)節(jié)再熱汽溫。2.3.2蒸汽溫度的調(diào)整及控制過(guò)熱器出口汽溫是蒸汽質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過(guò)熱蒸汽汽溫過(guò)高，會(huì)加快金屬材料的蠕變，還會(huì)使過(guò)熱器蒸汽管道汽輪機(jī)高壓部分產(chǎn)生額外的熱應(yīng)力，從而縮短設(shè)備的使用。汽溫過(guò)低，會(huì)使汽輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，對(duì)葉片的侵蝕作用加劇。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生水沖擊。當(dāng)不變時(shí)汽溫加大，蒸汽的熱焓必然減少，蒸汽的做功能力將減少，汽耗必然增加，工廠經(jīng)濟(jì)性降低。影響汽溫變化的主要因素是多種多樣的，這些因素還可以同時(shí)發(fā)生。煙氣側(cè)的主要影響有

32、：性質(zhì)的變化，揮發(fā)分降低，含炭量增加時(shí)，火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，將使得汽溫升高，燃煤水份增加，爐膛出口煙溫增加，煙氣流速增加，這樣使得對(duì)流過(guò)熱器的傳熱系數(shù)增大，吸熱增多汽溫升高。風(fēng)量及其分配的變化，由于送風(fēng)量或者漏風(fēng)量增加而使?fàn)t內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)增加時(shí)，燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速提高，導(dǎo)致對(duì)流過(guò)熱器汽溫升高，但是，如果風(fēng)量不足，燃燒不好而在煙道再燃燒時(shí)，會(huì)使煙氣對(duì)流過(guò)熱器的升高，而且可能造成過(guò)熱器超溫?fù)p壞。蒸汽側(cè)的主要影響有：鍋爐負(fù)荷的變化，實(shí)際鍋爐中，過(guò)熱器的負(fù)荷特性通常是呈對(duì)流式的，即過(guò)熱器出口汽溫隨鍋爐負(fù)荷增加而升高；但是，當(dāng)負(fù)荷突然增加燃燒工況來(lái)不及改變，在汽壓未恢復(fù)前，由于過(guò)

33、熱器的加熱條件沒(méi)有改變而流經(jīng)過(guò)熱器的蒸汽流量變大了，因此這時(shí)的汽溫降低。給水溫度變化時(shí)，為適應(yīng)加熱給水量的變化，導(dǎo)致汽溫改變。例如，當(dāng)給水溫度降低時(shí)，加熱給水所需要的熱量增加，消耗量必然要增加，進(jìn)入到對(duì)流過(guò)熱器的煙溫和煙速都要提高，過(guò)熱器的吸熱量增加，但此時(shí)流經(jīng)過(guò)熱器的蒸汽量并未改變，因此汽溫必然升高。由于汽溫的變化是由蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)兩方面共同影響的，因此對(duì)過(guò)熱蒸汽汽溫的調(diào)節(jié)也可以從這兩方面來(lái)進(jìn)行。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽的溫度的原理在現(xiàn)代電廠中是利用給水作為冷卻工質(zhì)去直接冷卻蒸汽，改變蒸汽的焓增量。為此需要設(shè)置減溫器，它是將給水之惡疾呈霧狀噴射到過(guò)熱蒸汽中去與之混合，吸收蒸汽的熱量使本身加熱蒸發(fā)過(guò)

34、熱，并成為過(guò)熱蒸汽的一部分。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽溫的特點(diǎn)是，它只能使蒸汽減溫而不能升溫。由于一般過(guò)熱器的運(yùn)行特性都偏向于對(duì)流特性，所以當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，汽溫也將下降，這時(shí)減溫水就應(yīng)關(guān)小，直至減溫器解列為止，如果此后負(fù)荷再降低，由于過(guò)熱蒸汽失去汽溫調(diào)節(jié)，主汽溫度就不能保持額定值，故鍋爐一般不宜在這樣低的負(fù)荷下運(yùn)行。上面我們對(duì)鍋爐的三大任務(wù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹和認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在來(lái)具體談?wù)勫仩t的汽水控制系統(tǒng)。第 3 章鍋爐汽水控制系統(tǒng)各控制回路3.1 鍋爐水處理系統(tǒng)3.1.1 除氧的目的和原理鍋爐給水中的氧就會(huì)引起鍋爐氧腐蝕。因此為了防止鍋爐的氧腐蝕，必須控制給水中氧的含量。大型鍋爐的給水除氧，大都以熱力除氧為主。熱

35、力除氧的原理是根據(jù)再恒溫和平衡狀態(tài)下，任何氣體在水中的溶解度與該氣體在水面上的分成正比。即水中的溫度越高，水中氣體的溶解度就越小。當(dāng)水的溫度上升到沸點(diǎn)時(shí)，它就不再具有溶解氣體的能力，因此各種氣體如O2和CO2便從水中出來(lái)，從而達(dá)到除去水中氧及其他氣體的目的。通過(guò)對(duì)原水進(jìn)行過(guò)濾、離子交換、除氧就可以得到符合水質(zhì)指標(biāo)的給水。但僅僅是鍋外水處理還不夠，在鍋外水處理的同時(shí)還需進(jìn)行鍋內(nèi)水的處理。通常情況下向鍋內(nèi)投加藥劑（如Na3PO4、NaOH），使進(jìn)入鍋內(nèi)的雜質(zhì)沉淀物形成水渣，或是使水垢轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，通過(guò)定期排污或連續(xù)排污排出。在鍋爐運(yùn)行中，人要隨時(shí)對(duì)鍋爐進(jìn)行水質(zhì)，保證鍋爐的安全運(yùn)行。水處理分為 鍋外水

36、處理：沉淀軟化（石灰沉淀軟化、石灰-純堿軟化）、 離子交換軟化（Na+、H+）和 鍋內(nèi)水處理：加藥（NaCO3、NaOH、Na3PO4、栲膠）、排污控制 兩項(xiàng)。在鍋爐運(yùn)行中，水處理是個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。如果水質(zhì)不良，會(huì)造成鍋爐受熱面上結(jié)垢和金屬腐蝕。因此，工業(yè)鍋爐水處理工作，就是采取有效措施，保證鍋爐的汽、水品質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢，腐蝕及汽水共滕等不良現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)，為了環(huán)保以及節(jié)約水，還對(duì)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行一系列的處理，并使處理出來(lái)的水進(jìn)行二次利用，這樣，即可節(jié)約水，又達(dá)到環(huán)保的要求。3.2 除氧控制鍋爐是企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，鍋爐設(shè)備運(yùn)行狀況的好壞直接影響到全廠的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于煙廠的節(jié)

37、能與設(shè)備管理達(dá)標(biāo)與否，也產(chǎn)生很大的影響。而鍋爐設(shè)備的使用要達(dá)到高效率，最為關(guān)鍵的便是工藝指標(biāo)的嚴(yán)格控制。3.2.1 除氧器除氧器的主要作用是除去給水中的氧氣,保證給水的品質(zhì)。水中溶解了氧氣,就會(huì)使與水接觸的金屬腐蝕;在熱交換器中若有氣體就會(huì)妨礙傳熱過(guò)程的進(jìn)行,降低設(shè)備的傳熱效果。 因此水中溶解有任何氣體都是不利的,尤其是氧氣,它將直接威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。除氧器本身又是給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個(gè)混合式加熱器,同時(shí)高壓加熱器的疏水、化學(xué)補(bǔ)水及全廠各處水質(zhì)合格的疏水、排氣等均可通入除氧器匯總并加以利用,減少發(fā)電廠的汽水損失。當(dāng)水和某種氣體混合物接觸時(shí),就會(huì)有一部分氣體融解到水中去。氣體的溶解度就是表示氣體

38、溶解于水中的數(shù)量,以毫克/升計(jì)值,它和氣體的種類(lèi)以及它在水面的分、和水的溫度有關(guān)。 在一定的下,水的溫度越高,氣體的溶解度就越?。环粗?氣體的溶解度就越大。同時(shí)氣體在水面的分越高,其溶解度就越大,反之,其溶解度也越低。天然水中常溶解的氧氣,可達(dá) 10 毫克/升。 汽輪機(jī)的凝結(jié)水可能融有大量氧氣,因?yàn)榭諝饽芡ㄟ^(guò)處于真空狀態(tài)下的設(shè)備不嚴(yán)密部分滲入進(jìn)去. 此外,補(bǔ)充水中也含有氧氣及等其他氣體。液面上氣體混合物的全中,包括有液體蒸汽的分. 將水加熱時(shí),液面附近水蒸氣的分就會(huì)增加,相應(yīng)的液面附近其他氣體的分就會(huì)降低. 當(dāng)水加熱到沸點(diǎn)時(shí),蒸汽的分就會(huì)接近液面上的全,此時(shí)液面上其他氣體的分幾乎接近于零,于是

39、這些氣體將完全自水中清除出去。 要達(dá)到這一點(diǎn),不僅要將水加熱到沸點(diǎn),還要使液面上沒(méi)有這些氣體存在,即將逸出的氣體隨時(shí)排走。除氧器的工作原理即利用蒸汽對(duì)水進(jìn)行加熱,使水達(dá)到一定下的飽和溫度,即沸點(diǎn)。 這時(shí)除氧器的空間充滿(mǎn)著水蒸汽,而氧氣的分逐漸降低為零,溶解于水的氧氣將全部逸出,以保證給水含氧量合格。鍋爐用水的除氧是工藝指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)之一。未除氧的軟水其氧離子將使鍋爐內(nèi)管束氧化，特別在高溫、高壓環(huán)境下，將更加設(shè)備的氧化過(guò)程，嚴(yán)重降低設(shè)備的使用，減少鍋爐的蒸發(fā)量。同時(shí)含氧蒸汽又大量輸汽管道的氧化，使冷凝水的回收亦重重。按GB15762001 低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鍋爐用水的溶解氧量要小于 0.1

40、mg/L，而要達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，則除氧器除氧器溫度必須控制在 104。必須控制在 0.02MPa，3.2.2 除氧器液位控制除氧器水位控制對(duì)除氧效果而言是非常重要的，如水位過(guò)高，將導(dǎo)致進(jìn)入除氧器的水霧化空間不夠，直接影響除氧效果，如水位過(guò)低，又會(huì)直接威脅除氧器的正常工作，甚至影響到鍋爐的正常給水。除氧器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生負(fù)荷變化，也就是說(shuō)除氧器的水位會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)這種變化發(fā)生后，進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度必須有相應(yīng)的改變，才能保持水位穩(wěn)定，在水位控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器和進(jìn)水調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋的閉合回路。（見(jiàn)圖 3.1 所示）圖 3.1 除氧器液位控制圖除氧器水位由差壓變送器進(jìn)量，輸出標(biāo)準(zhǔn) 420 mADC

41、信號(hào)至調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器輸出控制調(diào)節(jié)閥。控制原理為：根據(jù)工藝指標(biāo)，給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測(cè)量的水位高于設(shè)定值時(shí)，將偏差信號(hào)送入調(diào)節(jié)器進(jìn)行 PID 參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開(kāi)度，因此，進(jìn)水流量減小，水位降低，接近設(shè)定值，反之亦然。PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。操作器作為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥與調(diào)節(jié)器間聯(lián)絡(luò)的紐帶和橋梁，也作為事故狀態(tài)下操作進(jìn)行手操，同時(shí)手操跟蹤調(diào)節(jié)器輸出，為無(wú)擾動(dòng)切換作準(zhǔn)備，當(dāng)自動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)，將手操器自動(dòng)切換為手動(dòng)狀態(tài)。3.2.3 除氧器控制圖 3.2 除氧器控制圖應(yīng)保持在 0.02MP，溫度即為 104，此時(shí)的，其重要性是不言而喻的。除氧器在運(yùn)行過(guò)根據(jù)工藝要求，除氧器的工

42、作除氧效果最佳，因此，穩(wěn)定除氧器的程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生負(fù)荷變化，也就是說(shuō)除氧器的也會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)這種變化發(fā)生后，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度必須有相應(yīng)的改變，才能保持穩(wěn)定。如圖 3.2 所示，控制原理為：根據(jù)工藝指標(biāo)，調(diào)節(jié)器給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測(cè)量的高于設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器根據(jù) PID 參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開(kāi)度，因此，進(jìn)氣流量減小，降低，接近設(shè)定值。反之亦然。當(dāng)給水流量增加，除氧箱內(nèi)吸熱加強(qiáng)，此時(shí)要增大進(jìn)汽量，否則會(huì)拉跨，特別在鍋爐給水負(fù)荷變動(dòng)大時(shí)。PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。（如圖 3.2）3.3 鍋爐給水控制圖 3.3 鍋爐的汽水系統(tǒng)工業(yè)鍋爐汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。汽包及蒸發(fā)管系

43、中儲(chǔ)藏著蒸汽和水，儲(chǔ)藏量的多少，是以被制量水位表征的，汽包的流入量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量時(shí)，汽包水位就恒定不變。引起水位變化的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化和給水量的變化。如果只考慮主要擾動(dòng)，那么汽包水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性可表示為：d 2k +dk =dtdvdv(3-1)+ kwvw ) -+ kDvD )T1T2T1(TW w dt(TDD dt2dt式中 T1 , T2時(shí)間常量Tw 給水流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)；TDKw KD蒸汽流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)； 給水流量項(xiàng)的放大系數(shù)；蒸汽流量項(xiàng)的放大系數(shù)；h = H/Ho (Ho 為穩(wěn)定情況下的水位，H 為水位高度變化)； vwW/Dmax (W 為

44、給水流量的變化，Dmax 為最大蒸汽負(fù)荷量)； vD =D/Dmax (D 為蒸汽負(fù)荷的變化)。3.3.1 汽包水位控制對(duì)象特性給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水流量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的另一個(gè)任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。在整個(gè)控制回路中要全面考慮這兩方面的任務(wù)。在控制回路中被調(diào)參數(shù)是汽包水位（H），調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是給水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)量是給水流量（W）。對(duì)汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的因素有蒸發(fā)量 D、爐膛熱負(fù)荷（量 M），給水量（W）。（如圖 3.4）一、蒸發(fā)量 D 擾動(dòng)作用下水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性（假定給水流量不變化的情況），可以直接從式（31）導(dǎo)

45、出：d 2hdvdh2+ T1= (TWD + kDvD )T1T2(3-2)dt 2dtdt拉氏變換后可得：T T S 2 H (S) + T SH(S) = -T SV (S) + K V (S)(3-3)1 21DDD D其傳遞函數(shù)為T(mén)D S + KDH (S )(3-4)W (S ) = -02V (S )T S (T S + 1)D12上式可以用兩個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來(lái)等效，即¢K 2 H (S ) 1 Ta S(3-5)W02 (S ) = V= -(S )+T¢S + 1D2K ¢ = (K T - T ) / T ；式中2D 2D1T ¢ =

46、 T / Ka1D當(dāng)蒸發(fā)量忽然增加D，給水量和量不變時(shí)，水位變化如圖 3.4（a）中所示。圖中 H1(t)直線下降，因?yàn)榻o水量小于蒸發(fā)量，使鍋爐中的蓄水量不斷減少，故水位不斷下降。但是由于蒸發(fā)量的增加，汽水混合物中的氣泡容積增加，另外鍋筒中也要降低，使氣泡膨脹，都導(dǎo)致水位上升，如 H2（t）所示。實(shí)際水位的變化曲線為H1(t)和 H2(t)的H(t)。可見(jiàn)，當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量增加時(shí)，雖然蒸發(fā)量大于給水量，但在一開(kāi)始時(shí)，水位不僅沒(méi)有下降，反而迅速上升，這是由于氣泡體積迅速增加之故，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“虛假水位”。當(dāng)汽水混合物中氣泡容積已與負(fù)荷相適應(yīng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，水位就主要決定于物質(zhì)平衡，因給水量小于蒸發(fā)量，此

47、時(shí)水位開(kāi)始下降。圖中的D是由“虛假水位”所造成的遲延，其大小決定于鍋爐的特性。二、爐膛負(fù)荷擾動(dòng)（量 M 擾動(dòng)）時(shí)水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)量增加M 時(shí)，鍋爐將吸收的燃量，蒸汽量增加，如果主汽閥門(mén)開(kāi)度不變，鍋爐出口汽壓將提高，蒸汽輸出量也將增加。此時(shí)給水量沒(méi)變，所以水位應(yīng)該是下降的。但是由于汽水混合物中氣泡體積增大，因此也出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，水位開(kāi)始上升，然后下降，如圖 3.4（b）所示。它與圖 3.4（a）很相似，但水位上升的較少，而遲延M 較大，這是由于量增加使蒸汽量增加的同時(shí)鍋筒也提高，從而使氣泡體積的增加量減少，因而導(dǎo)致水位上升較少；另一方面隨量的增加而增加的蒸汽量有較大慣性和遲延，如圖 3

48、.4（b）中的虛線所示。M 可達(dá) 34分鐘。三、給水量（W）擾動(dòng)時(shí)的水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性鍋爐給水量是它的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷不變化，那么在給水流量發(fā)生變化時(shí),汽包水位對(duì)象的微分方程可以表示為：d 2hdhdv+ T= TwW + K vT T1 21W Wdt 2dtdt(3-6)經(jīng)拉氏變換后可得：T T S 2 H (S ) + T SH (S ) = T SV (S ) + K V(3-7)1 21WWW W ( S )從式（37）可方便地得到汽包水位在給水流量作用下的傳遞函數(shù)為：H (S)TW S + KWW (S) =(3-8)10V (S)T S(T S +1)W12對(duì)于中壓鍋爐，上式

49、中 TW 的數(shù)值很小，常?？梢院雎圆挥?jì)，因此式（38）可進(jìn)一步改寫(xiě)為eH (S)W (S) =(3-9)01V (S)S(S +1)TW2式中e = KW T1 反應(yīng)速度，即給水流量改變mm/s(t/h);Vw 蒸發(fā)面以下的水容積（m3）；從式（39）可知，汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性由一個(gè)流量時(shí)水位的變化速度，環(huán)節(jié)和一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)所組成，、T2 的數(shù)值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試求得，數(shù)值的大小同鍋爐的結(jié)構(gòu)有關(guān)。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時(shí)，在較長(zhǎng)一段時(shí)間里，汽包水位并不增加，有一較長(zhǎng)的起始慣性段，對(duì)于這種鍋爐用式（39）描寫(xiě)它的動(dòng)態(tài)特性，誤差較大，這時(shí)可選用下面近似計(jì)算公式：H (S)1e-tW (S

50、) =（310）01V (S)T SWa式中給水流量擾動(dòng)下的純滯后時(shí)間，它的數(shù)值對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的鍋爐都有差別。給水量增加W 水位的反應(yīng)曲線如圖 3.4（c）所示。圖中曲線 1 是鍋爐采用沸騰式省煤器情況下的水位特性，曲線 2 是鍋爐采用非沸騰式省煤器情況下的水位特性。采用沸騰式省煤器，使水位特性的遲延和慣性大為增加，因?yàn)榻o水量的焓值較低，當(dāng)給水量突然增加時(shí)，如果熱負(fù)荷不變，則省煤器的沸騰率減小，處于省煤器中氣泡的容積減少。因此進(jìn)入省煤器的給水首先必須填補(bǔ)省煤器中的氣泡減少所讓出的空間，所以水位下降，直到過(guò)了w1 以后，才能使省煤器流入鍋筒的水量增加，水位才開(kāi)始上升。w1 約為 100200 秒。非沸騰式省煤器w2，約為 30100 秒。3.3.2 給水控制鍋爐給水系統(tǒng)中還有一個(gè)比較重要的控制回路是給水回路，因?yàn)槠鼉?nèi)較高，要給鍋爐補(bǔ)水必須提供更高的，給水回路的作用是提高水壓，使水能夠正常注入汽包。但在蒸汽流量未達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，對(duì)給水流量的要求也不高。在老式的鍋爐系統(tǒng)中一般采用給水泵一直以工頻方式運(yùn)轉(zhuǎn)，用回流閥降低水壓防止爆管，現(xiàn)在一般采用通過(guò)變頻器恒壓供水的方式控制水壓，具體實(shí)現(xiàn)方式是：系統(tǒng)下達(dá)指令由變頻器自動(dòng)啟動(dòng)第一臺(tái)泵運(yùn)行，系統(tǒng)檢測(cè)給水管的水壓，當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時(shí)，如水壓未達(dá)到設(shè)定的值，系統(tǒng)自動(dòng)將第一臺(tái)電機(jī)切換至工頻直供電，并由變頻器拖動(dòng)第二臺(tái)水泵