鍋爐煙氣含氧量控制

鍋爐煙氣含氧量控制第一頁，共三十頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)?zāi)康撵柟蘌ID控制器的使用鞏固經(jīng)驗(yàn)整定法、衰減振蕩法的使用了解組分對象的特點(diǎn)和控制方法第二頁，共三十頁，2022年，8月28日目錄一、基礎(chǔ)知識二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計三、實(shí)驗(yàn)步驟四、總結(jié)第三頁，共三十頁，2022年，8月28日一、基礎(chǔ)知識1、控制規(guī)律的選擇2、控制規(guī)律的選擇原則3、PID控制器參數(shù)整定方法4、質(zhì)量指標(biāo)控制5、成分與物性參數(shù)測量的問題6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖7、小鍋硬件和儀器儀表的說明第四頁，共三十頁，2022年，8月28日1、控制規(guī)律的選擇工業(yè)控制器常見到有開關(guān)控制、比例控制器、比例—積分控制器、比例—微分控制器、比例—積分—微分控制器。過程工業(yè)中常見的參數(shù)有液位、流量、壓力、溫度和成分第五頁，共三十頁，2022年，8月28日2、控制規(guī)律的選擇原則對控制要求不高的參數(shù)，可采用比例控制器，甚至開關(guān)控制對控制要求不高，且慣性較大的參數(shù)，可采用比例—微分控制器，但對于噪聲較大的參數(shù)，如流量，則不能選用比例—微分控制器對于精度要求高的，要加入積分規(guī)律，可選用比例—積分控制器較重要的、控制精度要求較高的、希望動態(tài)偏差小的、被控對象滯后時間較大的，可選用比例—積分—微分控制器第六頁，共三十頁，2022年，8月28日3、PID控制器參數(shù)整定方法

PID控制器參數(shù)整定方法有：理論整定法、工程整定法理論整定法：

需求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，實(shí)際問題難以滿足，理論計算較繁瑣，工程上一般不采用。工程整定法

直接在閉合的控制回路中進(jìn)行整定。是一種經(jīng)驗(yàn)方法，簡單、方便、易于掌握，工程中廣泛采用。主要包括：經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減振蕩法、響應(yīng)曲線法。第七頁，共三十頁，2022年，8月28日4、質(zhì)量指標(biāo)控制選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量是設(shè)計控制系統(tǒng)時首先要考慮的。當(dāng)直接選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量比較困難或不可能時，可以選擇一種間接的指標(biāo)作為被控變量。但是必須注意，所選用的間接指標(biāo)必須與直接指標(biāo)有單值的對應(yīng)關(guān)系，并且還需要具有一定的變化靈敏度。第八頁，共三十頁，2022年，8月28日5、成分與物性參數(shù)測量的問題并不是所有這類參數(shù)都有行之有效的測量方法，有些成分或物性參數(shù)目前尚無法實(shí)現(xiàn)在線測量和變送；成分分析儀表普遍具有比較大的測量滯后，不能及時地反映產(chǎn)品質(zhì)量變化的情況；成分分析儀表的工作環(huán)境要求都比較高，較差的工作環(huán)境可能會帶來比較大的測量誤差。第九頁，共三十頁，2022年，8月28日6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖第十頁，共三十頁，2022年，8月28日7、小鍋硬件和儀器儀表的說明省煤器實(shí)質(zhì)上也是換熱器，殼程中是爐膛燃燒產(chǎn)生的煙氣，管程中是鍋爐上水。鍋爐上水經(jīng)由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盤管組成，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾陨隙峦ㄟ^管間，與管內(nèi)的鍋爐上水換熱，回收煙氣中的余熱并使鍋爐上水進(jìn)一步預(yù)熱。被煙氣加熱成飽和水的鍋爐上水全部進(jìn)入汽包V1102。第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日燃料經(jīng)由燃料泵P1102泵入爐膛F1101的燃燒器；空氣經(jīng)由變頻鼓風(fēng)機(jī)K1101送入燃燒器。變頻器頻率為S1101（被歸一化到0~100%之間），空氣量為FT1104。燃料與空氣在燃燒器混合燃燒，產(chǎn)生熱量使鍋爐水汽化。燃燒產(chǎn)生的煙氣帶有大量余熱，對省煤器E1102中的鍋爐上水進(jìn)行預(yù)熱。省煤器煙氣出口處的煙氣流量為FT1107，溫度為TT1105。煙氣含氧量AI1101設(shè)有在線分析檢測儀表。煙道內(nèi)設(shè)有擋板DO1101。第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速旋鈕S1101和煙道擋板開度調(diào)節(jié)旋鈕DO1101均位于輔助操作臺上，它們的用途和立體流程設(shè)備盤臺上的雙效閥類似，可以內(nèi)控或外控。輔助操作臺位于鋼制盤臺正面的右上方，可伸縮。

檢測儀表說明

執(zhí)行機(jī)構(gòu)說明位號檢測點(diǎn)說明單位AI1101煙氣含氧量%位號執(zhí)行機(jī)構(gòu)說明S1101鼓風(fēng)機(jī)變頻DO1101煙道擋板煙道擋板開度調(diào)節(jié)旋鈕風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速旋鈕第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計1、認(rèn)識煙氣含氧量2、煙氣含氧量控制方案3、煙氣含氧量控制方案選擇4、煙氣含氧量控制方案第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日1、認(rèn)識煙氣含氧量煙氣含氧量是指燃料燃燒之后排出的煙氣中氧氣的含量，它是鍋爐燃燒的一個重要的指標(biāo)，它與鍋爐燃燒效率、排煙熱損失等有很大的關(guān)系影響煙氣含氧量的因素主要有燃料量、燃料成分、空氣量等，簡單而言，煙氣含氧量的影響因素就是燃燒工況（燃料量和空氣量的比值）。第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日認(rèn)識煙氣含氧量：燃燒工況的影響燃料一定，空氣量增加：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會吸收一定的能量，經(jīng)過煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費(fèi)空氣量一定，燃料量增加：煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費(fèi)的同時還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染。空氣量一定，燃料中可燃成分增加：煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費(fèi)的同時還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染。空氣量一定，燃料中可燃成分減少：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會吸收一定的能量，經(jīng)過煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費(fèi)第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日2、煙氣含氧量控制方案被控對象：煙氣被控變量：煙氣含氧量操縱變量：風(fēng)機(jī)頻率 干擾變量：擋板開度

第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日被控對象：煙氣被控變量：煙氣含氧量操縱變量：擋板開度干擾變量：空氣量第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日3、煙氣含氧量控制方案選擇進(jìn)風(fēng)量和出風(fēng)量都對煙氣含氧量有顯著的影響，那么選擇哪一個做操縱變量更好呢？經(jīng)過分析，對煙氣含氧量起到實(shí)質(zhì)性影響的應(yīng)當(dāng)是進(jìn)風(fēng)量，也就是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。煙道擋板作為一種可以調(diào)節(jié)和對煙氣含氧量有影響的因素，更適合于在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無法調(diào)節(jié)時進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢似的控制。因此，我們選擇方案一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)煙氣含氧量。第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日4、煙氣含氧量控制方案控制器正反作用：反作用控制規(guī)律：比例—積分作用第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日三、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開鍋爐工程。2、確認(rèn)S1101為內(nèi)控狀態(tài)。3、進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。設(shè)置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，采集煙氣含氧量AI1101實(shí)測值作控制器輸入。PID控制器組態(tài)（具體配置見下頁）。設(shè)置執(zhí)行單元，閥門位號S1101，數(shù)據(jù)輸出類型為“絕對量”。進(jìn)行信號連接。第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日模塊參數(shù)取值說明PID控制器位號AIC1101煙氣含氧量控制器狀態(tài)手動正反作用反作用參數(shù)Kc1參數(shù)Ti99999參數(shù)Td0不使用此參數(shù)第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日4、在趨勢曲線畫面添加AI1101、S1101、PI1102曲線。5、確認(rèn)擋板DO1101開度為19.13，運(yùn)行鍋爐工程。6、控制系統(tǒng)投運(yùn)?？刂葡到y(tǒng)投運(yùn)原則：無平衡、無擾動切換AIC1101投運(yùn)過程：在控制器手動狀態(tài)下，不斷修改控制器輸出OP，觀察控制器輸入PV的變化（SP隨之變化），當(dāng)PV達(dá)到2%時，將控制器投自動第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日7、施加擾動測試控制器性能。將AI1101設(shè)定值從2變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線。待AI1101穩(wěn)定后，將AI1101設(shè)定值從3再變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線。待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，手工將DO1101開度設(shè)置為25，觀察AI1101曲線的變化趨勢。當(dāng)AI1101穩(wěn)定后，再將DO1101開度設(shè)置為15，等待AI1101穩(wěn)定。將DO1101開度調(diào)回到19，等待AI1101穩(wěn)定。第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日8、使用經(jīng)驗(yàn)整定法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=5、Ti=3時，施加擾動得到的響應(yīng)曲線。第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日9、使用衰減振蕩法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=6.0756、Ti=0.95時，施加擾動得到的AI1101響應(yīng)曲線。第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日10、使用DO1101控制AI1101，經(jīng)驗(yàn)法整定控制器參數(shù)。第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日11、使用DO1101控制AI1101，經(jīng)驗(yàn)法整定控制器參數(shù)。第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日12、取Kc=1、Ti=0.8時，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速S1101。第二十九頁，共三十頁，2022年，8月28日四、總結(jié)PID參數(shù)整定方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)整定法簡單方便，適用于記錄曲線不規(guī)則、外界干擾頻繁的控制系統(tǒng)參數(shù)整定花費(fèi)時間長整定結(jié)果因人而異，沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)理論整定法