锅炉循环水控制系统设计——自控工程课程(编辑修改稿)

锅炉循环水控制系统设计——自控工程课程(编辑修改稿)内容摘要：

控制系统 锅炉燃烧控制系统的基本任务是保证锅炉经济、安全运行的同时使燃料燃烧所产生的热量适应水温负荷的需求。 在燃烧控制系统的三个子系统中，通常通过调节燃料量维持蒸汽压力的恒定，调节送风量以保证燃烧的经济性，调节引风量维持炉膛负压的稳定。 本系统由蒸汽压力控制炉排的给进速度，燃料量对锅炉系统负荷变化较大，本系统在汽包压力控制 回路中引入蒸汽流量作为前馈信号。 为保证燃料充分燃烧，送风量应该与燃料量作协调变化。 汽包压力调节器的输出信号作为前馈信号被引至送风副调节器。 送风调节采用串级控制方式，其主调节信号为送风压力，副调节器信号时燃料量，调节器的输出通过控制变频器达到调节电机转速的目的。 锅炉引风控制的控制目标是保证炉膛压力稳定，为了使引风机能快速跟随送风量的变化，将送风调节器的输出信号引入引风调节器，作为前馈信号。 图 23 锅炉燃烧控制系统框图 液位变送器 差压变送器 差压变送器 压力变送器 汽包液位 蒸汽流量 送风压力 炉膛负压 调节器 变频器 炉排电机 主调节器 变频器 副调节器 送风机 引风机 变频器 调节器 自控工程课程设计 8 （ 3） 过热蒸汽温度控制系统 蒸汽温 度是重要的工艺参数。 锅炉过热蒸汽系统的控制任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。 锅炉蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器等。 图 24 过热蒸汽温度串级控制系统框图 I — — Tsp Gm2(s) Gm1(s) Gc1（ s） Gc2(s) Gv(s) Gp2(s) Gp1(s) 自控工程课程设计 9 第 3 章 控制系统仪表选型 检测元件选型 液位传感器选型 由于该设计的目的是控制水位稳定，而整个控制系统的基础是对水位的准确测量，因此水位能否准确测量直接关系到控制质量的优劣。 合理的选择水位传感器在水位控制系统的设计中有关键作用。 知道汽包水位应 该控制在 300177。 30 mm，根据过程控制仪表量程选择原则：仪表量程应该为被测量参数的 4/3～ 3/2 倍。 因此所选传感器的最大量程为 :400～ 450 mm。 而且汽包水位应该控制在 300177。 30 mm，因此所选水位传感器的精度应该高于 10/450=% FS。 CR6031 型智能锅炉汽包液位计，采用独特结构，耐高温、高压，其中变送器利用液位变化与其对测量探极产生的电容变化之间的关系，通过专用模式系统软件将检测的电容变化经各种补偿计算后输出与物位成正比的 420maDC 标准信号。 选择测量围为：100～ 500 mm，测量精度在 1% FS 的型号可以满足控制要求。 该型号的传感器主要技术参数如下： 量程： 100～ 500 mm(水位高 /深度 ) 综合精度： % FS 输出信号： 4～ 20 ma(二线制 )、 0～ 5V、 1～ 5V、 0～ 10V(三线制 ) 供电电压： 24DCV(9～ 36DCV) 负载电阻：电流输出型：最大 800Ω；电压输出型：大于 50KΩ 绝缘电阻：大于 20xxMΩ(100VDC) 密封等级： IP68 长期稳定性能： % FS/年 振动影响：在机械振动频率 20Hz～ 1000Hz 内，输出变化小于 % FS 电气 接口 (信号接口 )：紧线防水螺母与五芯通汽电缆连接 机械连接 (螺纹接口 )：投入式 使用时可以采用 24V直流电源为水位传感器供电保证其正常工作，将 1～ 5V电压信号作为反馈量引入 PLC 模拟量输入端口进行控制运算。 流量传感器的选型 根据控制方案可以知道流量传感器用于测量给水流量和蒸汽流量，这两个信号可以有效地改善控制质量，因此合理的选择流量传感器能够有效的改善整个系统的控制质量。 知道所要控制的是 35t/h 锅炉的汽包水位，即该锅炉正常工作时每小时蒸发 35t 蒸汽也就是有 35t 水被蒸发成为蒸汽，水位稳定时定时供水量 为：35 3m /h。 LUGB99 型涡街 流量计 是一种基于卡门涡街原理流体振动式新型 流量计 ，它具有测量范围广、压损小、性能稳定、准确度高和安装、使用方便等优 点，广泛应用于封闭工业管道中液体、汽体和蒸汽介质体积和质量流量的测量。 该流量计的技术参数如下： 自控工程课程设计 10 （ 1）测量介质：蒸汽、汽体、液体 （ 2）传感器的感应元件不直接与被测介质接触，性能稳定、可靠性高 （ 3）传感器内无可动部件，结构简单而牢固，压损小维扩量小、使用寿命长。 （ 4）范围度宽达 10： 1～ 15： 1 （ 5）测量范围：正常工作范围，雷诺数为 20， 000～ 7， 000， 000；输出信号不受液体温度、压力、粘度及组份影响。 测量可能范围，雷诺数 8， 000～ 7，000000 （ 6）精度等级：液体，指示值的 177。 %；蒸 汽，指示值的 177。 % 输出信号： a、电压脉冲 低电平： 01V；高电平：大于 4V；占空比为50% b、 电流： 4～ 20ma(三线制 ) （ 7） 电源电压： 24DCV （ 8） 壳体材料：碳钢；不锈钢 (1Cr18Ni9Ti) （ 9） 规格： (管道内径 ) 2 3 50、 6 80、 12 150、 200、 250、300(大于 DN300 口径为插入式 ) 根据过程控制仪表量程选择原则仪表量程应该为被测量参数的 4/3～ 3/2 倍，流量计应当能够检测的最大流量为： ～ 52 3m /h，因此汽包送水管道直径选用50 mm并用 LUGB99 型涡街 流量计 检测流量可以检测的流量范围是 3～ 50 3m /h，可以满足设计要求进行检测汽包给水流量信号。 由于 LUGB99 型涡街 流量计 既可用于液体流量检测也可用于蒸汽流量检测，因此还可以选择该流量计作为汽包负荷蒸汽流量的检测传感器。 正常工作时汽包蒸汽压力大约是 ，由蒸汽密度表可以查到蒸汽密度大约是 2700 Kg/ m3，根据过程控制选择仪表量程原则仪表量程应该为被测量参数的 4/3～ 3/2 倍，流量计应当能够检测的最大流量为： ～ 3m /h 因 此汽包蒸汽管道直径选用20 mm，并用 LUGB99 型涡街 流量计 检测流量可以检测的流量范围是 8～80 3m /h，可以满足设计要求进行检测蒸汽流量信号。 执行元件 一、 GB/T26241993 概述 在石油化工生产中，流量计的应用非常广泛，而流量计中差压式流量计又占大部分。 因而节流装置的选型 及其设计是自控工程设计的重要组成部分。 1993 年 2 月 3 日由国家技术监督局批准 GB/T26241993 代替 GB262481，1993 年 8 月 1 日实施。 该标准第一次等效采用 ISO5167（ 1991） 与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国际标准上的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。 GB/T26241993 全称为《流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体测量》。 其主要特点有： 自控工程课程设计 11 以流出系数 C 代替流量系数 α； C 值的计算中的 β 降阶计算由原流量系数 α0 计算中的 最高阶 β20 降至流出系数 C 计算中的最高阶 β8 次幂。 提出 5 种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。 提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。 差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。 管道粗糙度不再参加计算，而是在计算结果出来后验证。 所谓 “ 标准节流装置 ” 就是他们的结构、尺寸和技术条件都有统一标准，有关计算步骤和方法都经过系统试验而有统一规定。 按统一标准规定进行设计制造的节流装置，不必经过个别标定就可以使用。 在 GB。