蒸汽鍋爐自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案本科學(xué)位論文

蒸汽鍋爐自動(dòng)控制方案沈陽九星電子技術(shù)開發(fā)有限公司第22頁共37頁目錄TOC\o"1-3"\f\h\z\u1概述 21.1簡介 21.2項(xiàng)目背景 41.3節(jié)能分析 51.3.1節(jié)煤分析 51.3.2節(jié)電分析 62系統(tǒng)方案 82.1設(shè)計(jì)原則 82.2配置原則 102.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 122.4系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 132.5功能簡介 14①自動(dòng)調(diào)節(jié)功能 14②手動(dòng)功能 15③檢測功能 16④連鎖與報(bào)警功能 17⑤軟件監(jiān)控 183控制方法簡述 223.1概述 223.2各控制回路的介紹 244系統(tǒng)工程條件 344.1引用的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 344.2工作環(huán)境條件 344.3電源系統(tǒng) 354.4系統(tǒng)接地 354.5系統(tǒng)可靠性指標(biāo) 365近二年主要工程業(yè)績 371概述1.1簡介鍋爐是全廠重要的動(dòng)力設(shè)備，其任務(wù)是供給合格穩(wěn)定的蒸汽，以滿足負(fù)荷的需要。我國現(xiàn)有大、中型鍋爐30多萬臺(tái)，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的2/5，另有更多的小型采暖鍋爐，普通存在高能耗、低效率、大浪費(fèi)和環(huán)境污染嚴(yán)重供暖現(xiàn)狀。鍋爐計(jì)算機(jī)控制，是近年來開發(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)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，利用計(jì)算機(jī)與變頻自控技術(shù)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程的各個(gè)主要參數(shù)都必須嚴(yán)格控制，鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，主要輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)量。主要輸出變量包括汽包水位、過熱蒸汽溫度及壓力、煙氣氧量和爐膛負(fù)壓等。因此鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜控制對(duì)象。鍋爐控制的控制方式大體分手動(dòng)儀表控制和微機(jī)自動(dòng)控制兩種方式，鍋爐采用微機(jī)自動(dòng)控制和原有的儀表控制方式相比具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：直觀而集中的顯示鍋爐所有運(yùn)行參數(shù)。能快速計(jì)算出鍋爐在正常運(yùn)行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，并在顯示器（屏）上同時(shí)顯示鍋爐運(yùn)行水位、壓力、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、測點(diǎn)溫度、消耗量等數(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)示意畫面相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。給操作人員以直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤；可按需要隨時(shí)打印或定時(shí)打印各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，能對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地記錄，便于事故追查和分析，防止事故的瞞報(bào)漏報(bào)現(xiàn)象；可在運(yùn)行中隨時(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)，達(dá)到最佳運(yùn)行工況；減少了顯示儀表，控制軟件代替了許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報(bào)警器等），從而減少了投資也減少了故障率；提高鍋爐熱效率。從已在運(yùn)行的鍋爐來看，采用計(jì)算機(jī)控制后熱效率可比以前提高5-10%，據(jù)用戶統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)30T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元左右；鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電動(dòng)機(jī)，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些設(shè)備大部分時(shí)間非滿負(fù)荷運(yùn)行，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費(fèi)比較嚴(yán)重。通過對(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%；鍋爐是一個(gè)多輸入多數(shù)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只有通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)比較方便；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；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，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在采用計(jì)算機(jī)控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光報(bào)警，和自動(dòng)連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。綜合以上所述種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見采用計(jì)算機(jī)控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。利用計(jì)算機(jī)來提高鍋爐自動(dòng)化水平，對(duì)節(jié)能、環(huán)保安全等諸方面意義重大，符合國家節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求。1．2項(xiàng)目背景鍋爐房現(xiàn)有：2臺(tái)20T/H蒸汽鍋爐和1臺(tái)15T/H蒸汽鍋爐，手動(dòng)操作儀表盤3套，變頻驅(qū)動(dòng)柜3套，其它附屬控制箱若干。進(jìn)行改造后需拆除鍋爐主控制室的原有操作盤及儀表盤和附屬相關(guān)設(shè)備，增加三套PLC控制系統(tǒng)（盤）和一套計(jì)算機(jī)控制盤，結(jié)合原有變頻驅(qū)動(dòng)柜組成PLC的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)2臺(tái)35T/H和1臺(tái)15T/H鍋爐運(yùn)行狀態(tài)、各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)視和鍋爐參數(shù)的自動(dòng)控制。工程范圍大概包含以下幾部分：鍋爐房自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)；鍋爐儀表操作盤及儀表傳感器制作與安裝；3臺(tái)鍋爐控制與儀表電纜電線及橋架敷設(shè)；鍋爐控制軟件的編制與調(diào)試；1.3節(jié)能分析對(duì)用戶來說，穩(wěn)定高效節(jié)能的系統(tǒng)才是受歡迎的，才能有發(fā)展前力。節(jié)能效果高低是關(guān)系用戶的切身利益，也是我們一致追求的目標(biāo)。我們大致計(jì)算一些供暖相關(guān)數(shù)據(jù)供貴方參考。1.3.1節(jié)煤分析我們2006年在對(duì)遼陽供暖公司40T鍋爐運(yùn)行（東豐鍋爐廠）檢測，其結(jié)果如下：節(jié)約前：省煤器后過剩氧O2==10%；鼓風(fēng)機(jī)入口處溫度Trk==20℃空氣預(yù)熱器后溫度Tpy==200℃根據(jù)英國排煙熱損失計(jì)算公式如下：q2=（3.55×21%/（21%—O2）+0.44）×(Tpy—Trk)/100帶入上式如下：q`2=（3.55×21%/（21%—O2）+0.44）×(Tpy—Trk)/100=（3.55×1.91+0.44）×1.8=（6.78+0.44）×1.8=12.996%=13%上了自動(dòng)控制系統(tǒng)之后：O2=4%其他溫度都不變Q``2=（3.55×21/（21-4）+0.44）×1.8=（3.55×1.235+0.44）×1.8=4.83×1.8=8.69%前后排煙熱損失差為：q2=q`2—q``2=13%-8.69%=4.31%3臺(tái)鍋爐計(jì)算數(shù)據(jù)為：3臺(tái)鍋爐（總噸位55T/H）一小時(shí)計(jì)算耗煤量公式：55T×150Kg/h=8.25T/1小時(shí)節(jié)煤為：8.25T/h×4.31%=0.3555T/h取暖一天按8小時(shí)，天數(shù)按350天算，每噸煤價(jià)按350元，鍋爐房每年可節(jié)煤費(fèi)用為：=350元/T×0.3555/h×8小時(shí)/天×350天=348，390元1.3.2節(jié)電分析由于鼓、引風(fēng)電機(jī)及采用變頻控制技術(shù)使整個(gè)控制系統(tǒng)的線性度、可靠性得到了大大提高，除此以外系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：節(jié)能效益明顯降低了運(yùn)行成本減少大電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)延長電機(jī)使用壽命提高了自動(dòng)化程度節(jié)省控制柜、減少了維護(hù)難度。節(jié)電費(fèi)用計(jì)算公式：F1=（P1+P2）×T1×T2×K×F其中：P1：引風(fēng)機(jī)功率（20T：110KW，15T：90KW）P2：鼓風(fēng)機(jī)功率（20T：30KW，15T：22KW）T1：鼓、引風(fēng)機(jī)每天運(yùn)行時(shí)間（按8小時(shí)?。㏕2：年運(yùn)行天數(shù)（按350天取）K：鼓、引風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)（N1/N=0.35~0.65按0.35取）F：單位電價(jià)（0.48元/kwh）因此運(yùn)行40T/H鍋爐每年可節(jié)電費(fèi)用為：F1=（110×2+90+30×2+22）×8×350×0.35×0.48=184，396元由于鍋爐已上變頻，此數(shù)據(jù)僅在原來工頻的基礎(chǔ)上計(jì)算出來的，由以上節(jié)煤分析來看，用最保守方法估算，鍋爐房運(yùn)行一年就可收回投資近34萬元，所以從提高效率、節(jié)能能源、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等長遠(yuǎn)角度是值得投資的。2系統(tǒng)方案2.1設(shè)計(jì)原則鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、PLC、上位機(jī)、手自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、電機(jī)等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入微機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括手動(dòng)和自動(dòng)操作部分，手動(dòng)控制時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制變頻器、滑差電機(jī)及閥等，自動(dòng)控制時(shí)對(duì)微機(jī)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故。微機(jī)控制系統(tǒng)由工控機(jī)、顯示器、打印機(jī)、PLC、手操器、報(bào)警裝置等組成，能完成對(duì)給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動(dòng)控制，使鍋爐的汽包水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全運(yùn)行，平穩(wěn)操作，達(dá)到降低煤耗、提高供送汽質(zhì)量的目的，同時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動(dòng)態(tài)模擬圖畫面并配有數(shù)字說明，還可對(duì)汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號(hào)，還可定時(shí)打印出十幾種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，有定時(shí)打印、隨機(jī)打印、自定義時(shí)間段打印等幾種方式。鍋爐控制系統(tǒng)的硬件配置，目前有幾種，功能較好首推可編程序控制器PLC，適合于多臺(tái)大型鍋爐控制，由于PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場中，故障率低。PLC編程簡單，易于通信和聯(lián)網(wǎng)，多臺(tái)PLC進(jìn)行鏈接及與計(jì)算機(jī)進(jìn)行鏈接，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)PLC構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，另外使用PLC加上位機(jī)的控制系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)容性，如需要增加控制點(diǎn)或控制回路只需添加少量輸入輸出模塊即可，為以后的控制系統(tǒng)升級(jí)改造和其他功能的添加打下良好基礎(chǔ)，也為以后一機(jī)多爐控制系統(tǒng)等其他工廠級(jí)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)打下良好基礎(chǔ)。雖然，從短期的角度看價(jià)格稍高，如果從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，其壽命長，故障率低，易于維修，值得選用。在本方案中我們充分考慮到下面的幾個(gè)問題1、方案的先進(jìn)性：設(shè)計(jì)方案符合目前控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流，采用國際先進(jìn)的硬件、軟件技術(shù)。2、可靠性：硬件系統(tǒng)選用德國西門子（SIEMENS）公司的S7-200控制器，該公司的產(chǎn)品是世界一流的。軟件選用國內(nèi)亞控公司的組態(tài)控制軟件，該公司產(chǎn)品是國內(nèi)功能最強(qiáng)大的、最專業(yè)的、最成熟的混合組態(tài)控制軟件。3、實(shí)用性：采用合理的配置、低的價(jià)格，滿足基地需要。4、操作維護(hù)方便：操作站人機(jī)界面充分考慮了操作員的方便和習(xí)慣。5、可擴(kuò)展性：用戶可方便地增加新的鍋爐、換熱站以及管理計(jì)算機(jī)。6、通訊網(wǎng)絡(luò)：采用目前流行的工業(yè)現(xiàn)場總線?？墒篃嵩磸S、換熱站組成區(qū)域網(wǎng)，同時(shí)具備聯(lián)網(wǎng)的條件。本技術(shù)方案參考了以往鍋爐控制系統(tǒng)及鍋爐相關(guān)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)我單位多年的工程實(shí)踐和貴方改造工程的實(shí)際運(yùn)行情況，通過與SIEMENS(德國西門子)公司高性能控制器與我單位先進(jìn)的控制策略相結(jié)合完全能夠滿足鍋爐的控制要求，尤其是核心控制部分。2.2配置原則本方案由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、可編程控制器、后備手操臺(tái)、變頻控制柜（已有）及儀表傳感器等組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由一臺(tái)工程師站和一臺(tái)操作員站組成，計(jì)算機(jī)采用臺(tái)灣研華高性能工業(yè)專用控制計(jì)算機(jī)EVOC-5000，其配置為P4-2.0CPU以上、256M內(nèi)存、40G硬盤、21″彩色顯示器、40速DVD-ROM、3.5″軟驅(qū)、100/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡、WindowsXP中文版一套、操作員鍵盤（觸摸防水防塵鍵盤）和組態(tài)王的可編程控制器采用西門子公司的S7-200中小型控制系統(tǒng)，該控制器具有分散控制，組成靈活等特點(diǎn)，具備較高的可靠性、免維護(hù)性。后備手操盤每臺(tái)鍋爐設(shè)置一臺(tái)手操臺(tái)(含控制器)，元器件采用品質(zhì)優(yōu)良的進(jìn)口件，保證設(shè)備使用壽命，配線方法采用標(biāo)準(zhǔn)配法，符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)，手操臺(tái)上設(shè)置必要的顯示儀表、指示燈、手操器和按鈕。變頻控制柜鼓風(fēng)、引風(fēng)、爐排、除渣、上煤采用1／1控制方式，并具備自動(dòng)變頻調(diào)速和手動(dòng)軟啟動(dòng)功能，柜體采用國家標(biāo)準(zhǔn)GGD柜生產(chǎn)。操作面板上設(shè)置必要的本地操作顯示儀表、指示燈和按鈕。原有變頻設(shè)備不更換，控制線路按現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一些必要更改。儀表傳感器鍋爐主蒸汽壓力、鍋爐水位、爐膛溫度、排煙溫度、省煤器出口溫度、爐膛負(fù)壓等現(xiàn)場信號(hào)，采用各類傳感器經(jīng)信號(hào)變送器轉(zhuǎn)換成4－20MA電流信號(hào)（避免干擾）再經(jīng)可編程序控制器處理進(jìn)入計(jì)算機(jī)，作為監(jiān)控、控制、顯示等依據(jù)。關(guān)鍵測點(diǎn)的儀表采用進(jìn)口產(chǎn)品，其他測點(diǎn)采用合資或國內(nèi)產(chǎn)品。水電煤檢測儀表這些儀表來自中外合資企業(yè)生產(chǎn)的，具有安裝維護(hù)方便，計(jì)量準(zhǔn)確等特點(diǎn)。壓力溫度檢測儀表壓力變送器、差壓變送器、微差壓變送器和溫度變送器選用進(jìn)口1151系列智能化變送器及合資公司優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。顯示及盤裝儀表采用合資公司的萬能儀表，調(diào)試和維護(hù)相當(dāng)簡便。2.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)按三級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置在主廠房鍋爐控制室內(nèi)。根據(jù)本工程規(guī)模需要系統(tǒng)最好配備一個(gè)現(xiàn)場控制站（I/O站）和一個(gè)操作員站及一個(gè)工程師站，本工程不單獨(dú)配置工程師站，其功能由操作員站兼任，現(xiàn)場控制站和操作員站通訊采用PPI多點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò)；對(duì)前期工程的3臺(tái)鍋爐的監(jiān)控通過PROFIBUS總線采用遠(yuǎn)程I/O站的形式，這樣既可以保證設(shè)備就地監(jiān)控，又可以避免信號(hào)衰減、干擾，還可以減少線纜購買及敷設(shè)的費(fèi)用。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)通過鋪設(shè)光纜的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在調(diào)度室上設(shè)置一臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控站和現(xiàn)場同步數(shù)據(jù)傳輸和更新；在技術(shù)部、副總經(jīng)理、總經(jīng)理辦公室分別設(shè)置一臺(tái)遠(yuǎn)程瀏覽站，可以通過IE瀏覽器監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行情況。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：技術(shù)辦公室圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖技術(shù)辦公室2.4系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)（1）依據(jù)主蒸汽壓力自動(dòng)計(jì)算控制負(fù)荷、自動(dòng)補(bǔ)償，根據(jù)運(yùn)行燃燒工況，自行調(diào)整鼓、引風(fēng)機(jī)以及爐排機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)精確供熱控制，使鍋爐始終在最佳工況狀態(tài)下運(yùn)行，避免大馬拉小車的能源浪費(fèi)。（2）自動(dòng)化程度的提高可以減少工人數(shù)量，節(jié)約人工費(fèi)開資，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自尋優(yōu)控制，節(jié)煤，節(jié)電，節(jié)水，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著，運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約30-50%（詳細(xì)參考節(jié)能分析）。（3）按照設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，自動(dòng)啟停爐，自動(dòng)臨測與報(bào)警，防止鍋爐跑冒滴滴等現(xiàn)象，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）設(shè)備各項(xiàng)保護(hù)功能齊全，并自動(dòng)提供報(bào)警信息以及故障解決方案，提高了設(shè)備的運(yùn)行安全。（5）自動(dòng)生成各種運(yùn)行報(bào)表（班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)），累計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，隨時(shí)可通過計(jì)算機(jī)查看和控制鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行曲線分析，便于運(yùn)營成本的分析和控制。（6）由于燃燒效率的提高而減少有害物排放量，減輕環(huán)境污染。（7）變頻調(diào)速的應(yīng)用使主要鼓、引風(fēng)機(jī)、爐排機(jī)和循環(huán)水泵可變頻調(diào)速控制，使得鍋爐的燃煤量可連續(xù)調(diào)節(jié)，同時(shí)大電動(dòng)機(jī)的零帶速軟啟動(dòng)，大大減輕設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的影響，也降低了設(shè)備故障率，使整個(gè)設(shè)備安全系數(shù)有了大幅度提高，增加了設(shè)備使用壽命。2.5功能簡介1、自動(dòng)調(diào)節(jié)功能（1）主蒸汽壓力控制鍋爐燃燒系統(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。燃燒調(diào)節(jié)是以主蒸汽壓力為主調(diào)量，采用風(fēng)-煤配比控制，通過調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速和鼓風(fēng)機(jī)頻率使蒸汽壓力盡快達(dá)到設(shè)定要求，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，采用煙氣含氧量修正風(fēng)-煤配比，維持燃燒處在最佳燃燒狀態(tài)，采用時(shí)序設(shè)定方式，根據(jù)不同要求時(shí)間自動(dòng)改變蒸汽壓力設(shè)定值，以達(dá)到較佳的燃燒工況，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（2）爐膛負(fù)壓控制爐膛負(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)，以保證其安全有效運(yùn)行，負(fù)壓調(diào)節(jié)根據(jù)爐膛負(fù)壓信號(hào)及鼓風(fēng)量信號(hào)構(gòu)成前饋-反饋控制，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率，使?fàn)t膛負(fù)壓保持在一定的范圍內(nèi)（-20Pa）。（3）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)。液位控制采用三沖量控制方法，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)，水流量調(diào)節(jié)由室外溫度變化和供回水溫差，通過變頻器調(diào)整循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制供水流量的控制方法。（4）過熱蒸汽出口溫度控制

過熱蒸汽的溫度是鍋爐生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，一般由鍋爐和生產(chǎn)的工藝確定。從安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)上看，必須控制過熱蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)。在35T鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通常調(diào)節(jié)手段是改變減溫水流量，在結(jié)構(gòu)上，采用一個(gè)的單回路控制系統(tǒng)，通過鍋爐的進(jìn)水系統(tǒng)中鍋爐的減溫水閥控制給水量，進(jìn)而控制蒸汽溫度。2、手動(dòng)功能（1）參數(shù)顯示功能：儀表盤上裝有后備顯示儀表可對(duì)系統(tǒng)重要工藝參數(shù)進(jìn)行顯示。（2）手動(dòng)控制功能：在控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制不可忽視，在初期調(diào)試和正常運(yùn)行后，一旦自動(dòng)系統(tǒng)的部分模塊出現(xiàn)任何問題都可及時(shí)切換到手動(dòng)操作和控制，而且手操器有數(shù)字光柱顯示，可方便地知道電動(dòng)執(zhí)行器或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的位置，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。儀表盤上裝有后備手操器，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程手操。當(dāng)手操器上的手/自動(dòng)開關(guān)撥于自動(dòng)位置時(shí)，為計(jì)算機(jī)控制。手動(dòng)與自動(dòng)切換為雙向無擾切換。為確保鍋爐在系統(tǒng)或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)仍能使鍋爐系統(tǒng)維持安全運(yùn)行，我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使用了后備操作器，使我們的系統(tǒng)提供了能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與儀表控制系統(tǒng)或手動(dòng)操作系統(tǒng)、遠(yuǎn)程與就地的平穩(wěn)和無擾切換功能，在系統(tǒng)故障排除后可平穩(wěn)、無擾地切換為微機(jī)自動(dòng)控制。3、檢測功能（1）溫度：鍋爐省煤器入口溫度鍋爐省煤器出口溫度鍋爐出口蒸汽溫度空氣予熱器前溫度鍋爐爐膛溫度爐膛出口煙溫（2）壓力：鍋爐主蒸汽壓力系統(tǒng)補(bǔ)水壓力鍋爐爐膛負(fù)壓鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓引風(fēng)機(jī)前負(fù)壓爐膛出口壓力（3）其它：鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速爐排機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)用水量設(shè)備耗電量鍋爐耗煤量設(shè)備啟停狀態(tài)指示4、連鎖與報(bào)警功能（1）連鎖參數(shù)鍋爐出口蒸汽壓力上下限報(bào)警連鎖停爐鍋爐省煤器出口溫度上限報(bào)警連鎖停爐爐膛溫度上限報(bào)警連鎖停爐鼓風(fēng)、引風(fēng)變頻及爐排上電與遠(yuǎn)傳信號(hào)的連鎖關(guān)系是：啟動(dòng)：引風(fēng)→鼓風(fēng)→爐排停止：爐排→鼓風(fēng)→引風(fēng)并留有與超溫、超壓的連鎖接口（2）報(bào)警參數(shù)鍋爐出口蒸汽壓力上下限報(bào)警鍋爐省煤器出口溫度上下限報(bào)警爐膛溫度上限報(bào)警系統(tǒng)供水壓力上下限報(bào)警鍋爐水位高低限報(bào)警爐膛負(fù)壓上下限報(bào)警變頻故障報(bào)警指示5、軟件監(jiān)控具有主要工藝參數(shù)的監(jiān)控、報(bào)警、歷史曲線的顯示、報(bào)表打印、信息上傳、控制參數(shù)修正等功能。其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。系統(tǒng)總貌系統(tǒng)總貌參數(shù)設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歷史曲線報(bào)警信息報(bào)表打印運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)查詢消耗統(tǒng)計(jì)用戶管理1#爐工藝3#爐工藝2#爐工藝圖2-2軟件結(jié)構(gòu)圖操作人員通過流程畫面上的提示信息和窗口信息，利用鼠標(biāo)器逐層選擇即可方便地進(jìn)行諸如手動(dòng)/自動(dòng)切換，遙控操作，流程畫面之間的切換，報(bào)表的打印等操作。除非想利用一些特殊功能鍵來實(shí)現(xiàn)快速操作，否則，所有的操作不必借助鍵盤。保證了操作的單一性，方便性和可靠性，便于用戶掌握。操作站的組態(tài)軟件（CONFIG）包括連續(xù)控制圖、順序控制圖、梯形邏輯圖、設(shè)定點(diǎn)程序、處方和上/下裝軟件，使用這些組態(tài)軟件可對(duì)控制器進(jìn)行組態(tài)；使用繪圖軟件（DRAW）可在屏幕上繪制工藝流程、工藝參數(shù)、報(bào)警狀態(tài)；使用顯示軟件（VIEW）在屏幕上顯示以繪制好的工藝流程、工藝參數(shù)、報(bào)警狀態(tài)；用數(shù)據(jù)采集軟件（COLLECT）來搜集所采集的數(shù)據(jù)；用歷史趨勢(shì)軟件（HISTORY）來顯示工藝參數(shù)的歷史趨勢(shì)；用特殊的EXCEL軟件來打印報(bào)表；它還可以設(shè)定多種安全級(jí)別，即根據(jù)每個(gè)人的工作職務(wù)決定其操作的操作權(quán)限，保證了控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防止了無權(quán)人員的誤操作。為了形象地監(jiān)視、分析和操作整個(gè)鍋爐控制過程，共生成了鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、主蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐排控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)、上煤及除渣系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、排煙污染情況監(jiān)測等動(dòng)態(tài)流程畫面。另外，為了方便開車調(diào)試、事故分析、控制方案修改，還設(shè)置了總貌畫面、報(bào)警顯示畫面、棒圖顯示畫面、調(diào)整參數(shù)畫面、報(bào)表打印畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)畫面和系統(tǒng)自檢畫面。1）流程畫面：以流程圖的形式，通過圖形符號(hào)的顏色變化、閃爍等方式，動(dòng)態(tài)顯示鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，操作人員可通過此畫面直觀了解鍋爐的各工藝參數(shù)。2）工藝參數(shù)畫面：將PLC采集來的各工藝參數(shù)與其對(duì)應(yīng)的名稱、位號(hào)以表格形式實(shí)時(shí)的顯示出來。而且通過檢測到的參數(shù)及其他輸入?yún)?shù)，可顯示對(duì)鍋爐正平衡熱效率所進(jìn)行的實(shí)時(shí)計(jì)算、累積、對(duì)比結(jié)果等，用以考核運(yùn)行人員的工作情況。3）調(diào)節(jié)畫面：將系統(tǒng)各控制回路的運(yùn)行狀態(tài)和有關(guān)參數(shù)以調(diào)節(jié)棒圖的形式顯示出來。操作人員利用鍵盤或鼠標(biāo)方便地對(duì)各控制回路的控制參數(shù)（SV、P、I、D等）進(jìn)行在線修正。也可對(duì)控制回路進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)遙控操作。4）報(bào)警畫面：用于記錄何時(shí)何處有何報(bào)警，以便有關(guān)人員查詢。同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖控制，報(bào)警及事故處理自動(dòng)控制，并具有自診斷、自恢復(fù)功能。5）歷史趨勢(shì)畫面：用于記錄系統(tǒng)主要工藝參數(shù)，一班、一天、一個(gè)月或一個(gè)供暖期的數(shù)據(jù)，以曲線的形式顯示出來，包括溫度連續(xù)圖、流量連續(xù)圖等，以便管理人員檢查，分析鍋爐及整個(gè)供暖期的運(yùn)行狀態(tài)，為今后生產(chǎn)管理提供真實(shí)的數(shù)據(jù)。注：在任何畫面中，如系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警都將在該畫面中提示報(bào)警信息，提醒操作人員進(jìn)行報(bào)警查詢和做出相應(yīng)處理。系統(tǒng)的各個(gè)模擬采樣參數(shù)均以數(shù)字形式實(shí)時(shí)的顯示出來，并以液位的上下動(dòng)作，變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)速率變化，管道介質(zhì)的流動(dòng)等形象地顯示出來。開關(guān)量的采樣參數(shù)以電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，或圖形符號(hào)的顏色變化，閃爍等方式動(dòng)態(tài)顯示。對(duì)于需控制的參數(shù)，均設(shè)制了開窗口功能，利用鼠標(biāo)器可以方便地打開、關(guān)閉子窗口。在子窗口中，可以利用鼠標(biāo)器或鍵盤方便地調(diào)整控制參數(shù)（PID調(diào)節(jié)具有自整定功能），手動(dòng)/自動(dòng)切換，以及遙控操作。為了方便用戶的操作，還設(shè)置了一些特殊功能鍵，實(shí)現(xiàn)了一些電器的點(diǎn)動(dòng)操作和畫面的快速切換。操作站還配置了一臺(tái)打印機(jī)，其一專門負(fù)責(zé)隨時(shí)打印報(bào)警，操作記錄，便于事故分析。其二負(fù)責(zé)定時(shí)或隨時(shí)打印歷史趨勢(shì)、運(yùn)行日志等報(bào)表。運(yùn)行日志報(bào)表可以利用EXCEL報(bào)表軟件生成各種自由格式報(bào)表。6）網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳功能隨著Internet科技日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，自動(dòng)化軟件的e趨勢(shì)已發(fā)展成為整合IT與自動(dòng)化的關(guān)鍵。并且不同工作職責(zé)的使用者使用各自的授權(quán)口令完成各自的操作，這包括現(xiàn)場的操作者可以完成設(shè)備的起停，中控室的工程師可以完成工藝參數(shù)的整定，辦公室的決策者可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)成本、設(shè)備利用率及產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。Internet功能逼真再現(xiàn)功能畫面，可使在任何時(shí)間任何地點(diǎn)均可實(shí)時(shí)掌控每一個(gè)運(yùn)行細(xì)節(jié)、現(xiàn)場的流程畫面、過程數(shù)據(jù)、趨勢(shì)曲線、生產(chǎn)報(bào)表(支持報(bào)表打印和數(shù)據(jù)下載)、操作記錄和報(bào)警等均輕松瀏覽。當(dāng)然您必須要有授權(quán)口令才能完成這些。用戶還可以自己編輯發(fā)布的網(wǎng)站首頁信息和圖標(biāo)，成為真正企業(yè)信息化的廠區(qū)?？傊?，以Web技術(shù)為核心的Internet使管控一體化系統(tǒng)更接近用戶，更接近應(yīng)用，更有利于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)展。是當(dāng)今信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)的主流。3控制方法簡述3.1概述圖1：工業(yè)鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖常見的工業(yè)鍋爐系統(tǒng)如圖1所示。首先除氧水通過給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥，通過給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入省煤器，冷水在經(jīng)過省煤器的過程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成溫水進(jìn)入汽包，在汽包內(nèi)加熱至沸騰產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過主蒸汽閥輸出。空氣經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入空氣預(yù)熱器，在經(jīng)過空氣預(yù)熱器的過程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成熱空氣進(jìn)入爐膛。煤經(jīng)過煤斗落在爐排上，在爐排的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)下煤進(jìn)入爐膛被前面的火點(diǎn)燃，在燃燒過程中發(fā)出熱量加熱汽包中的水，同時(shí)產(chǎn)生熱煙氣。在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下經(jīng)過省煤氣和空氣預(yù)熱器，把預(yù)熱傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐的水和空氣。通過這種方式使鍋爐的熱能得到節(jié)約。降溫后的煙氣經(jīng)過除塵器除塵，去硫等一系列凈化工藝通過煙囪排出。圖1：工業(yè)鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、PLC、上位機(jī)、手自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、電機(jī)等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入微機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括手動(dòng)和自動(dòng)操作部分，手動(dòng)控制時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制變頻器、滑差電機(jī)及調(diào)節(jié)閥等，自動(dòng)控制時(shí)對(duì)微機(jī)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故。微機(jī)控制系統(tǒng)由工控機(jī)、顯示器、打印機(jī)、PLC、手操器、報(bào)警裝置等組成，能完成對(duì)給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動(dòng)控制，使鍋爐的汽包水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全運(yùn)行，平穩(wěn)操作，達(dá)到降低煤耗、提高送汽質(zhì)量的目的，同時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動(dòng)態(tài)模擬圖畫面并配有數(shù)字說明，還可對(duì)汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號(hào)，還可定時(shí)打印出十幾種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日消耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表，有定時(shí)打印、隨機(jī)打印、自定義時(shí)間段打印等幾種方式。鍋爐控制系統(tǒng)的硬件配置，目前有幾種，功能較好首推可編程序控制器PLC，適合于多臺(tái)大型鍋爐控制，由于PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場中，故障率低。PLC編程簡單，易于通信和聯(lián)網(wǎng)，多臺(tái)PLC進(jìn)行鏈接及與計(jì)算機(jī)進(jìn)行鏈接，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)PLC構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，另外使用PLC加上位機(jī)的控制系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)容性，如需要增加控制點(diǎn)或控制回路只需添加少量輸入輸出模塊即可，為以后的控制系統(tǒng)升級(jí)改造和其他功能的添加打下良好基礎(chǔ)，也為以后一機(jī)多爐控制系統(tǒng)等其他工廠級(jí)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)打下良好基礎(chǔ)。雖然，從短期的角度看價(jià)格稍高，如果從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，其壽命長，故障率低，易于維修，值得選用。3.2鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路的介紹鍋爐控制系統(tǒng)，一般有汽包液位、燃燒控制、主蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、送風(fēng)等控制系統(tǒng)。鍋爐的燃燒控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，它以蒸汽壓力作為能量平衡指標(biāo)，不斷根據(jù)用汽量與壓力的變化調(diào)整燃料量與送風(fēng)量，同時(shí)保證燃料的充分燃燒及熱量的充分利用。3.2.1汽包液位控制本質(zhì)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)解閥，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（燃料量M），給水量（W）。①蒸發(fā)量D擾動(dòng)作用下水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)給水流量不變，蒸發(fā)量忽然增加△D時(shí)，如果只從物質(zhì)不平衡角度來看，則反映曲線如圖2(a)中的H1(t)所示，但由于蒸發(fā)量增加時(shí)，汽包容積增加，水位將上升，水位的反映曲線如圖2(a)中的H2(t)所示。H1(t)和H2(t)相結(jié)合，實(shí)際的水位階躍反應(yīng)曲線如圖2(a)中的H(t)所示。②爐膛負(fù)荷擾動(dòng)（燃料量M擾動(dòng)）時(shí)水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性燃料量增加△M時(shí)，蒸發(fā)量大于給水量，水位下降。但開始是由于有虛假水位存在，水位線上升，然后再下降。如圖2(b)中所示。③給水流量（W）擾動(dòng)時(shí)的水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)蒸發(fā)量不變，而給水量階躍擾動(dòng)時(shí)。汽包水位如圖2(c)所示。在開始階段。由于剛進(jìn)入得水水溫較低。使汽水混合物中的汽泡吞量減少。水位下降，如圖2(c)中的H1(t)所示。而H2(t)反映了物質(zhì)不平衡引起的水位變化，H1(t)和H2(t)相加得到了總的給水量擾動(dòng)的階躍反應(yīng)曲線H(t)。圖3：汽包液位控制框圖由于給水調(diào)節(jié)對(duì)象沒有自平衡能力，又存在滯后。因此在一般鍋爐控制系統(tǒng)中汽包液位回路采用閉環(huán)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所謂三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是把給水流量W，汽包水位H，蒸汽流量D三個(gè)變量通過運(yùn)算后調(diào)節(jié)給水閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。具體調(diào)節(jié)過程方框圖如圖3所示。先通過蒸汽流量變送器和給水流量變送器取得各自的信號(hào)乘以相應(yīng)的比例系數(shù)，通過比例系數(shù)可以調(diào)節(jié)蒸汽流量或給水流量對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響力度。通過差壓變送器取得水位信號(hào)作為主調(diào)節(jié)信號(hào)H。如果水位設(shè)定值為G，那么在平衡條件下應(yīng)有D*Dk-W*Wk+H-G=0的關(guān)系式存在。其中Dk為蒸汽流量系數(shù)Wk為給水流量系數(shù)。如果再設(shè)定時(shí)，保證在穩(wěn)態(tài)下D*Dk=W*Wk那么就可以得到H=G。此時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出就與符合對(duì)應(yīng)，給水閥停在某一位置上。若有一個(gè)或多個(gè)信號(hào)發(fā)生變化，平衡狀態(tài)被破壞，PI調(diào)節(jié)模塊的輸出必將發(fā)生變化。當(dāng)水位升高了，則調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)就減小，使得給水調(diào)節(jié)閥關(guān)小。反之，當(dāng)水位降低時(shí)，調(diào)節(jié)模塊的輸出值增大，使給水閥開大。實(shí)踐證明三沖量給水單極自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能保持水位穩(wěn)定，且給水調(diào)節(jié)閥動(dòng)作平穩(wěn)。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壓力回路，因?yàn)槠鼉?nèi)壓力較高，要給鍋爐補(bǔ)水必須提供更高的壓力，給水壓力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)定的壓力值，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)水泵運(yùn)行，如變頻器運(yùn)行到工頻狀態(tài)時(shí)供水母管壓力仍未達(dá)到設(shè)定壓力值系統(tǒng)自動(dòng)將第二臺(tái)水泵切換至工頻直供電，再由變頻器拖動(dòng)第三臺(tái)運(yùn)行，依次類推，直至壓力達(dá)到設(shè)定值。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統(tǒng)可自動(dòng)降低變頻器的運(yùn)行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿足要求，則變頻器自動(dòng)切換至前一臺(tái)水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行，依次類推。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是：始終利用一臺(tái)變頻器自動(dòng)調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，切換時(shí)間以管網(wǎng)的實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的差值決定，同時(shí)保證管網(wǎng)的壓力動(dòng)態(tài)恒定。值得注意的是為了防止變頻器報(bào)警停機(jī)或其他故障造成水泵不轉(zhuǎn)會(huì)引起鍋爐缺水，所以應(yīng)該加反饋裝置確保變頻器正常工作。除此之外鍋爐的供水系統(tǒng)中還包括除氧器壓力控制和除氧器水位控制，除氧器壓力控制主要是為了保證除氧器口有足夠的蒸汽壓力用于將軟化水除氧，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路，輸入?yún)?shù)是除氧器壓力輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)汽閥。除氧器水位控制主要是為了保證除氧器內(nèi)有足夠的水提供給鍋爐，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路輸入?yún)?shù)，是除氧器水位輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)水閥。3.2.2燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的選擇雖然與燃燒的種類和供給系統(tǒng)、燃燒方式以及鍋爐與負(fù)荷的聯(lián)結(jié)方式都有關(guān)系，但是燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)都是一樣的。歸納起來，燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三大任務(wù)：①維持汽壓恒定。汽壓的變化表示鍋爐蒸汽量和負(fù)荷的耗汽量不相適應(yīng)，必須相應(yīng)地改變?nèi)剂狭?，以改變鍋爐的蒸汽量。②保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)燃料量改變時(shí)，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量，使它與燃料量相配合，保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性。③調(diào)節(jié)引風(fēng)量與送風(fēng)量相配合，以保證爐膛壓力不變。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般有三個(gè)被調(diào)參數(shù)，汽壓p、煙氣含氧量a和爐膛負(fù)壓pt。一般有3個(gè)調(diào)節(jié)量，他們是燃料量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)量一般是擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)或變頻器。燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)多參數(shù)變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常把它簡化成互相聯(lián)系，密切配合但又相對(duì)獨(dú)立的3個(gè)單變量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。為便于分析，下面我們按3個(gè)系統(tǒng)來分別分析。這三個(gè)系統(tǒng)分別是以燃料量維持鍋爐壓力恒定的蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以送風(fēng)量維持鍋爐經(jīng)濟(jì)燃燒的送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以引風(fēng)量維持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定的爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3.2.3引起蒸汽壓力變化的主要原因是燃料量和用汽負(fù)荷發(fā)生變化。其控制結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，動(dòng)態(tài)特性如下。①燃料量擾動(dòng)下的汽壓變化特性在用汽負(fù)荷不變的情況下，如鍋爐燃料量(B)發(fā)生△B的階躍擾動(dòng)，此時(shí)汽壓的飛升曲線如圖4(a)所示。此時(shí)對(duì)象沒有自平衡能力，具有較大的遲滯和慣性。但如果鍋爐出口的用汽閥門開度不變，那么由于汽壓因燃料量擾動(dòng)而發(fā)生變化時(shí)，蒸汽流量也將發(fā)生變化。由于汽壓變化時(shí)，蒸汽流量增大自發(fā)地限制了汽壓的變化，因此對(duì)象有平衡能力。此時(shí)汽壓的飛升曲線如圖4(b)所示。②用汽負(fù)荷擾動(dòng)下的汽壓變化特性負(fù)荷階躍擾動(dòng)下，汽壓變化的動(dòng)態(tài)特性也有下列兩種情況：當(dāng)用汽閥門階躍擾動(dòng)時(shí)，對(duì)象表現(xiàn)出具有自平衡能力，沒有延遲，但有較大的慣性，并有一個(gè)與閥門變化成比例的啟始飛躍，飛升曲線如圖4(c)所示；當(dāng)用汽量階躍擾動(dòng)時(shí)，其飛升曲線如圖4(d)所示，此時(shí)對(duì)象沒有自平衡能力，如果不及時(shí)增加進(jìn)入鍋爐的燃料量，那么，汽壓將一直下降。圖5：主蒸汽壓力控制結(jié)構(gòu)圖3.2.4送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作好壞，直接影響爐膛的空氣過剩系數(shù)的變化也就是排出煙氣的含氧量。引起空氣過剩系數(shù)變化的主要擾動(dòng)是燃料量和送風(fēng)量配比。風(fēng)量擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性具有較大的自平衡能力，幾乎沒有延遲和慣性，近似為一比例環(huán)節(jié)。而燃料量擾動(dòng)時(shí)，需經(jīng)過輸送和燃燒過程而略有延遲。由于送風(fēng)系統(tǒng)幾乎沒有延遲和慣性。所以在燃料充足的情況下送風(fēng)量的大小將比較直接的反應(yīng)在鍋爐的蒸汽壓力上。那么怎樣才能保證股風(fēng)量和燃料量的搭配適宜，這里我們引入了風(fēng)煤比這個(gè)概念。風(fēng)煤比就是在當(dāng)前風(fēng)量下所能燃燒的煤的最大值。在控制作用中風(fēng)煤比主要是根據(jù)當(dāng)前風(fēng)量來限制爐排的轉(zhuǎn)速，防止由于風(fēng)量不夠?qū)е旅翰荒艹浞秩紵?。該參?shù)對(duì)節(jié)煤和環(huán)保都有很大意義。因?yàn)槿绻荒艹浞秩紵龑?huì)導(dǎo)致煤渣的含炭量增高，這樣比較浪費(fèi)煤，同時(shí)還會(huì)造成煙氣含炭量增高影響排放。3.2.5爐膛負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性較好，但擾動(dòng)通道的飛升時(shí)間很短，飛升速度很快。根據(jù)以上對(duì)燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象的分析，下面我們針對(duì)燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)三個(gè)任務(wù)對(duì)控制采用的方案進(jìn)行分析。燃燒過程控制系統(tǒng)一般采用的控制流程圖如圖5（a）所示，先通過蒸汽壓力變送器經(jīng)濾波后取得信號(hào)，與設(shè)定蒸汽壓力進(jìn)行比較，判斷出鼓風(fēng)PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的方向和大小，通過鼓風(fēng)P