锅炉燃烧控制毕业设计(编辑修改稿)

锅炉燃烧控制毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

对比值的影响，从而实现主动量从动量的精确比值。 但因主控量不受控，在他因受干扰出现大幅度波动时，从动量的设定值也将出现较大的偏差，同时导致总物第三章典型控制系统 13 料量较大的波动。 因此，这种方案对于动态比值要求严格的，系统总物料要求平稳的场合是不合适的。 双闭环比值控制系统由于实现了对主控量的鼎峙控制，大大克服了主动量干扰的影响，使主动量边的比较平稳。 双闭环的另一个优点是升降负荷比较方便。 ③ 串级控制 前面介绍的比值控制系统都是实现两种物料量间的定比值控制，在运行中它们的比值设定值是不变的。 为了保证产品的质量和产量或安全生产，必须适当修正两流量的比值，即重新设置比值系数。 由于这些干扰往往是随机的，干扰幅值又各不相同，虽然无法用人工方法去经常修正系数。 因此，出 14 现了自动修正比值系数的变比值控制系统。 变比值控制系统实际上是以比值控制系统为副回路的串级控制系统。 副回路的任务是克服干扰，保证主控制器输出设定的比值系数，从而使主回路保证表征产品质量指标的主被控变量恒定。 例如，再燃烧控制系统 中，真正的被控变量是氧含量，而把空气用途燃料的流量比值作为控制手段，因此，比值控制器的设定值由氧含量控制器给出。 串级比值控制系统方框图 控制系统的投运过程实现无扰动切换。 实际上它包含两层含义。 一方面，当控制器从手动工作状态转入自动控制状态时，必须保证尽可能 第四章 锅炉节能控制系统 — 双交叉燃烧控制系统 15 第四章 锅炉节能控制系统 —— 双交叉燃烧控制系统 锅炉是一个多输入，多输出的复杂调节对象，主要输入变量是：负荷、燃料量、给水、送风和引风。 主要输出变量 是：蒸汽压力、汽包水位（此两项对蒸汽锅炉）、出水温度（对热水锅炉），炉膛负压、烟气含氧量等。 输入变量发生变化影响蒸汽压力、汽包水位、出水温度等参数的稳定，导致锅炉不能正常生产。 要使锅炉的出口水温稳定。 因此，当负荷扰动而使出口水温变化时，通过控制燃料量（或送风量）使之稳定。 锅炉燃烧的主要任务是： ① 要使锅炉出口水温稳定。 因此，当负荷扰动而使出水温度变化时，通过控制燃料量（或送风量）使之稳定。 ②保证燃烧过程的经济性。 在出口水温恒定的条件下，要使燃料量消耗的最少，且燃烧尽量完全，热效率最高，为此，燃 料量与空气量应保持一个合理的比例。 ③保持炉膛负压恒定。 通常用引风量来使炉膛负压保持在微负压（ 20～80Pa）。 如果炉膛负压太小或者为正，则炉膛内热烟气甚至火焰将向外冒出，影响设备和操作人员的安全。 反之，炉膛负压太大，会使大量的冷空气漏进炉内，从而使热量损失增加，降低燃烧效率。 为了实现这三个任务，有三个可调节的手段：燃料量、引风量和送风量。 锅炉自动控制系统就是通过监测锅炉运行参数的变化，来调节燃料量、进风量、排风量、给水量，控制锅炉运行在较佳状态。 用微机 DDC 系统实现锅炉的自动控制，可以成分的发挥微 机强有力的逻辑运算和数学运算功能，组成各种性能优越、结构复杂、功能特殊的控制系统 ，进一步提高控制指标，取得更为满意的经济效益。 锅炉控制系统的功能： 根据一般现场的实际情况，锅炉微机控制系统要满足的检测、控制及管 .理应有如下功能： ①控制功能 要实现对锅炉的气包水位、蒸汽压力、风煤比值、烟气含氧量和炉膛压力控制，以保证安全生产，达到降低煤耗、提高效率的目的。 ②参数的在线修改功能 控制系统中个被控参数的给定值、个控制参数的整定值以及各工艺变动参数均应该能在不停的控制情况下实现在线修改，使系统的 投运和参数的整定简便快捷。 16 ③自平衡无扰动切换功能 控制系统设置了后备贿赂操作器，自动控制和手动控制之间应该能实现自平衡的双向无扰动切换。 所谓自平衡双向无扰动切换，是指由手动到自动或由自动到手动的切换之前，无须由人工进行手动输出控制信号与自动输出控制信号之间的对位平衡调整操作，在切换时也不会对执行机构的现在位置产生冲击性的切换扰动。 这样可以方便操作，提高了微机系统的适应性。 ④打印、显示和报警功能 控制系统配有 CRT 显示器，用软件设计了多个 CRT 显示画面。 画面有表格方式和直方图方式两种，均采用汉字显示。 这样 ，系统的全部整定参数都能在 CRT 画面上直观显示，方便操作人员对控制系统的集中管理。 控制系统有三种打印功能，它们是定时自动表格打印、随机各工艺参数现时值的打印和 CRT 画面的拷贝。 为了实现节能环保的目的，故本热水锅炉燃烧控制系统选择双交叉限幅并联副回路串级调节系统。 双交叉燃烧控制与热效率控制的目的是相同的，但手段不同，后者采用的是测量烟气含量和烟气温度为手段，从而保证较高的燃烧效率；而双交叉燃烧控制是以维持合适的空气、燃料的比值为手段，达到燃烧时始终维持低过剩空气系数，从而保证较 高的热率，同时减少了排烟对环境的污染。 图 表示锅炉的双交叉燃烧控制系统。 这个系统实质上是以水温调节为主回路，以燃料量和空气流量调节并列为副回路的串级调节系统，加上高、低信号选择器组成的带有逻辑功能的比值调节系统。 它的重要作用是改善系统动态性能，即当负荷变化，即使是大幅度变化引起水温变化时，也能自动调节空气流量与燃料量保持合适的比值，以维持炉温在给定值上，而且使燃烧工况始终处于低过剩空气系数的经济合理状态。 第四章 锅炉节能控制系统 — 双交叉燃烧控制系统 17 鼓风机炉排电机煤空气水锅炉测速发电机 图 工业锅炉双交叉燃烧 控制系统图 下面分三种情况进行讨论。 ① 定工况时 炉温温度在给定值上，炉温调节器 TIC 的输出信号 0I 通过高、低限模块HLM、 LLM 后，又分别通过燃烧调节系统的高、低模块 HSE LSE1 和空气调节系统 SHE LSE2，相应的加到燃料量调节器 FIC1 和空气调节器 FIC2作为它们的给定值，使燃料量和空气流量自动调节到正常数值上，从而保证炉温维持在给定值上。 在稳定工况下，所有高选、低选和高限、低限模块， 0I 对主控信号不 起限制作用。 ② 负荷在正常范围内波动时 1)当负荷增加时，炉温下降，主控制信号 0I 增加（记为 0I ），此时 0I 通过 HSE1，但不同过 LSE1，此时通过 LSE1 的信号为（156 KKKFA ）， K4 及 F 小。 所以 0I 先加到 FIC2 上，使空气流量先行 提量。 空气提量后，（6KFA－ 5K ）值增加，使 0I ＜（156 KKKFA ）， LSE1 让信号 0I 通过， 39。 0I 加到FIC1 之后，燃料流量才提量。 可见，设置 LSE1 的目的是使负荷增加时，先增加空气量，后增加燃料量，防止在提量过程中囱冒黑烟。 设置 HSE1 对负荷正常波动范围不起限制作用。 增设 DVD 和 SUB 模块的目的是把空气流量折算到对应的燃料流量。 2)当负荷减小时炉温升高， 0I 减小（记为 0I ），此时 0I 通过 LSE2，但 18 当时通过 HSE2，因为 0I 刚减小瞬间，燃料流量 F 尚未减小，所以 0I ＜（ F－ 3K ） HSE2 阻止 0I 通过，此时通过 HSE2 的信号为（ F － 3K ），空气量暂时还不能减小。 但是此时 0I 仍然大于（ AF ／ 6K － 5K － 2K ） ，所以 0I 通过 HSE1，当然也通过 LSE1， 0I 加到 FIC1，使燃料流量首先减少。 当燃料量减少之后，（此时燃料量记为 F ），使（ F － 3K ）＜ 0I ， 0I 通过 HSE2加到 FIC2 上，此时才使空气流量相应的减少。 可见设置 HSE2 是保证负荷减小时，燃料先行减量，而后空气再减量，这是为了在减量过程中避免烟囱冒黑烟。 设置 LSE2 对负荷正常波动不起限制作用。 3)当荷大幅度增（减）时 , 0I 变化幅度很大，为了避免空气流量和燃料量先行提（减）量过大，分别设置了 HSE1 与 LSE2 模块相应完成 —— K1 与 +K4运算模块。 当负荷大增时，不允许空气先行提量过度。 增设了 LSE2 模块和完成 +K 运算模块，就能限制先行提量过度，因为 0I 大增，结果使 0I ＞ 4K F ， LSE2模块阻止了 0I 通过，使 0I 信号加不到 FIC2 上，从而限制了空气量的大增。 同理，增设了 HSE1 模块和完成 +K2 运算模块，能使 0I 大减时， 0I 加不到FIC1 上，从而限制了燃料先行减量过度的目的。 炉温，空气温度都经过线性化处 理；空气流量测量信号经温度补偿和处理。 ①燃烧流量调节回路 第四章 锅炉节能控制系统 — 双交叉燃烧控制系统 19 负荷急增 负荷急减 见图 ()左半部分。 其中高值选择器和低值选择器有两个重要的选择比较参数 B、 D，是根据实测空气流量信号 AF 算出的。 其中， D 是不出现缺氧燃烧时燃料流量的上限值： D= AF 1（ 1＋ 1K ） B是不出现过氧燃烧时的燃料流量的下限值： B= AF 1（ 1－ 2K ） 式中：  —— 空气过剩率  —— 理论空气量校正系数 空气过剩率由手动设定，或可通过燃烧效率计算测定进行修正，或是由动态自动寻优控制系统来设定。  =max0maxAFF AF  一般，  =～ ， 1K ≈ 5％， 2K ≈ 5％ 0A —— 单位燃烧所必须的理论空气量； maxFF —— 燃料流量测定范围的最大值； maxAF —— 空气流量测定的最大值； 图（ ）中出口水温调节器 TC 输出的是系统要求的染俩流量信号。 A和 B 经过高值选择器得出信号 C， C 和 D 再经过低值选择器，得出信号 E，这就是对应于要求的燃料流量信号 A。 为了维持最佳燃烧，根据实测空气流量算出的容许燃烧流量信号。 要特别强调指出的是，这里出现了“要求燃烧流量信号 A”和“容许燃料流量信号 E”这两者在稳态时是相同的，在同台时是不同的。 这正是交叉限幅控制的特点。 下面说明这两个信号间相互关系。 20 燃料流量控制回路的信号选择于图（ ）所示 ,在正常状态下， B＜ A＜ D（见图中 0～ 0t 段），则燃料流量设定值 E=A，即要求燃料流量 信号本身就成为燃料流量的设定值。 这时系统处于常规的串级调节方式。 若负荷急剧增加，要求燃料流量信号 A立即上升，而空气流量的响应迟缓，这时 D＜ A。 在低值选择器的选择下，燃料流量的设定值 E 按不出现缺氧燃烧时燃料流量的上限值 D而缓缓上升，见图中 0t ～ 1t 段，从而维持了适当的空燃比 当负荷稳定时，空气流量重新适应，于是又恢复了正常状态： B＜ A＜D,E=A,见图中 1t ～ 2t 段 . 假如负荷又急减 ,要求燃料流量信号 A立即下降 ,仍由于空气流量信号响应迟缓 ,使 A＜ B。 在高值选择器的选择下，燃料流量的设定值 E按不出现过氧燃烧时燃料流量的下限值 B而缓慢下降，见图中 2t ～ 3t 段，从而维持了适当的空燃比。 当负荷稳定后，系统又恢复了稳定状态，见图中 3t ～ 4t 段。 由上述分析可知，系统在正常工作时，就是一般 的串级调节系统。 而且，一旦发生扰动，由于高低值选择器的限幅作用，就使得系统的能在一定范围内维持空燃比。 于是克服了一般比值调节方式的局限性。 交叉限幅调节方式不但根据实测空气流量对燃料流量进行上下限幅，而且还根据实测燃料流量对空气流量进行上下限幅，这就构成了所谓的“交叉限幅”。 燃料流量和空气流量按给定的关系互相制约的结果，就更能确保在动态过程中，使空燃比维持在恰当的范围。 在常规的比值调节中，空气流量仅仅是被动的跟随燃料流量而变化，不可能依据当时的空气流量对燃料流量进行限制。 相比之下，“交叉限幅”的优点就十分明 显了 ②流量调节回路如图： 第四章 锅炉节能控制系统 — 双交叉燃烧控制系统 21 负荷急减负荷急增图 空气调节回路信号选择关系 空气流量调节回路见图（ ）右半部分。 这里也有两个重要的参数 F、H，是根据是实测燃料流量信号 F 算出的。 其中 F是不出现过氧燃烧时空气流量的上限值： F＝（ 1＋ 4K ） F H是不出现缺氧燃烧时空气流量的下限值： H＝（ 1－ 3K ） F 式中 3K ＝ 4K ≈ 5%。 该系统的工作原理与燃料流量调节回路是相同的。 其信号选择关系示图于（ ） ③锅炉燃烧的微机控制系统 燃料流量的控制 —— 炉温调节器的输出值与实测的空气流量经演算得到的最优燃烧的燃料换算流量加上一个正偏移余量的值相比较，其结果比低的一方信号选择为燃料流量调节器的给定值。 空气流量控制 —— 炉温调节器的输出信号与实测燃料流量换算为相应要求的空气流量附加一个值偏移余量相比较 ，其结果比较高的一方信号选中，选中信号进而与空气过剩率  及理论空气校正系数  相乘作为空气流量的设定值。 这样变组成了交叉限幅的控制方式。 应当指出的是，在燃料流量的控制回路中，低值选择器的比较量 —— 换算的燃料流量再加上一个正。