锅炉设备控制(汇报稿).pptx
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锅炉控制
烟道气
θs
过热蒸汽 减温器 过热器
θ1
TC
θ2
θ1
减 温 水
G ff
FC
Σ
过热蒸汽温度控制方案1 过热蒸汽温度控制方案1
过热蒸汽温度控制方案2 过热蒸汽温度控制方案2
燃烧控制基本方案
PtC
蒸汽
O2 烟气
FBC
PfC
燃料 进风
O2C
×
FVC
锅炉蒸汽压力的比值控制
燃料量 蒸汽压力 空气量 含氧量
Q1 I4
PC
Q2 × I3
HS FC AC
K
FC
LS
Ip I2
I1
燃料阀
空气阀
稳态： I1= I2 = I3 = I4 = Ip Q1 = KQ2 分析提降量过程？
炉膛负压控制系统
锅炉汽包水位的控制
给水方面的干扰。例如，给水压力、 ① 给水方面的干扰。例如，给水压力、 减温器控制阀开度变化等。 减温器控制阀开度变化等。 蒸汽用量的干扰。 ② 蒸汽用量的干扰。包括管路阻力变化 和负荷设备控制阀开度变化等。 和负荷设备控制阀开度变化等。 燃料量的干扰。包括燃料热值、 ③ 燃料量的干扰。包括燃料热值、燃料 压力、含水量等。 压力、含水量等。 ④ 汽包压力变化
H (s) K1 K2 =− + D( s) s T2 s + 1 H ( s ) ( K 2 − K1T2 ) s − K1 − K1 (−T0 s + 1) = = D( s) s (T2 s + 1) s (T2 s + 1)
K2 T0 = − T2 K1
对象为非最小相位（存在位于复平面右半平面的零 点）的条件为 K2 T0 = − T2 > 0 K1
θs
过热蒸汽 减温器 过热器
θ1
TC
θ2
θ1
减 温 水
G ff
FC
Σ
过热蒸汽温度控制方案1 过热蒸汽温度控制方案1
过热蒸汽温度控制方案2 过热蒸汽温度控制方案2
燃烧控制基本方案
PtC
蒸汽
O2 烟气
FBC
PfC
燃料 进风
O2C
×
FVC
锅炉蒸汽压力的比值控制
燃料量 蒸汽压力 空气量 含氧量
Q1 I4
PC
Q2 × I3
HS FC AC
K
FC
LS
Ip I2
I1
燃料阀
空气阀
稳态： I1= I2 = I3 = I4 = Ip Q1 = KQ2 分析提降量过程？
炉膛负压控制系统
锅炉汽包水位的控制
给水方面的干扰。例如，给水压力、 ① 给水方面的干扰。例如，给水压力、 减温器控制阀开度变化等。 减温器控制阀开度变化等。 蒸汽用量的干扰。 ② 蒸汽用量的干扰。包括管路阻力变化 和负荷设备控制阀开度变化等。 和负荷设备控制阀开度变化等。 燃料量的干扰。包括燃料热值、 ③ 燃料量的干扰。包括燃料热值、燃料 压力、含水量等。 压力、含水量等。 ④ 汽包压力变化
H (s) K1 K2 =− + D( s) s T2 s + 1 H ( s ) ( K 2 − K1T2 ) s − K1 − K1 (−T0 s + 1) = = D( s) s (T2 s + 1) s (T2 s + 1)
K2 T0 = − T2 K1
对象为非最小相位（存在位于复平面右半平面的零 点）的条件为 K2 T0 = − T2 > 0 K1
锅炉PPT课件(2024)
提高燃烧效率的方 法
优化燃烧器设计、改善燃料与空气的混合、加强燃烧调整 等。
提高燃烧效率的效 益
降低燃料消耗，减少污染物排放。
06
锅炉维护与保养知识
日常维护内容及方法
清洁锅炉外壳及附属设备 ，保持整洁。
定期排污，清理水垢和杂 质。
检查锅炉水位、压力、温 度等参数是否正常。
检查燃烧器、鼓风机、水 泵等运转是否正常。
锅炉PPT课件
contents
目录
• 锅炉基本概念与原理 • 锅炉结构与主要部件 • 锅炉运行与操作管理 • 锅炉安全管理与法规要求 • 锅炉节能技术与措施 • 锅炉维护与保养知识
01
锅炉基本概念与原理
锅炉定义及作用
锅炉定义
锅炉是一种能量转换设备，向锅 炉输入的能量有燃料中的化学能 、电能，锅炉输出具有一定热能 的蒸汽、高温水或有机热载体。
排烟系统
将烟气排出炉膛，减少 对环境的污染。
自动控制系统
对锅炉运行进行自动控 制，提高运行效率和安
全性。
03
锅炉运行与操作管理
点火启动过程
检查锅炉本体及附件
确保锅炉处于完好状态，各附 件如安全阀、水位计、压力表
等齐全、准确。
准备点火材料
根据锅炉型号和燃料类型，准 备相应的点火材料，如木材、 纸张、燃油等。
控制燃烧工况
根据负荷变化和燃烧情况，及时调整送风量 、燃料量和炉排速度，保持燃烧稳定。
排污操作
定期进行排污操作，以排除锅水中的杂质和 泥渣，保持受热面清洁。
停炉操作及注意事项
停炉前准备
停炉操作
在停炉前应进行全面检查，了解锅炉运行 状况，准备好停炉所需工具和材料。
按照操作规程进行停炉操作，逐渐减少燃 料量和送风量，使锅炉逐渐降温降压。
优化燃烧器设计、改善燃料与空气的混合、加强燃烧调整 等。
提高燃烧效率的效 益
降低燃料消耗，减少污染物排放。
06
锅炉维护与保养知识
日常维护内容及方法
清洁锅炉外壳及附属设备 ，保持整洁。
定期排污，清理水垢和杂 质。
检查锅炉水位、压力、温 度等参数是否正常。
检查燃烧器、鼓风机、水 泵等运转是否正常。
锅炉PPT课件
contents
目录
• 锅炉基本概念与原理 • 锅炉结构与主要部件 • 锅炉运行与操作管理 • 锅炉安全管理与法规要求 • 锅炉节能技术与措施 • 锅炉维护与保养知识
01
锅炉基本概念与原理
锅炉定义及作用
锅炉定义
锅炉是一种能量转换设备，向锅 炉输入的能量有燃料中的化学能 、电能，锅炉输出具有一定热能 的蒸汽、高温水或有机热载体。
排烟系统
将烟气排出炉膛，减少 对环境的污染。
自动控制系统
对锅炉运行进行自动控 制，提高运行效率和安
全性。
03
锅炉运行与操作管理
点火启动过程
检查锅炉本体及附件
确保锅炉处于完好状态，各附 件如安全阀、水位计、压力表
等齐全、准确。
准备点火材料
根据锅炉型号和燃料类型，准 备相应的点火材料，如木材、 纸张、燃油等。
控制燃烧工况
根据负荷变化和燃烧情况，及时调整送风量 、燃料量和炉排速度，保持燃烧稳定。
排污操作
定期进行排污操作，以排除锅水中的杂质和 泥渣，保持受热面清洁。
停炉操作及注意事项
停炉前准备
停炉操作
在停炉前应进行全面检查，了解锅炉运行 状况，准备好停炉所需工具和材料。
按照操作规程进行停炉操作，逐渐减少燃 料量和送风量，使锅炉逐渐降温降压。
锅炉蒸汽压力控制系统PPT课件
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第四章 锅炉汽包液位的三冲量 串级PID控制系统仿真
• （1）给水流量的传递函数：
• （2）蒸汽流量的传递函数：
• （3）变送器的比例系数：
• 液位变化范围为±50mm，液位变送器的电流 变化为0-10mA，所以液位变送器的比例系数为：
• 给水流量和蒸汽流量变送器的比例系数
为：
。
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第6页/共22页
• 控制器的选择：采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列全 通用人工智能调节仪表，其中SA-12智能调节仪控制挂件为 AI-818，SA-13智能位式调节仪为AI-708型。AI-818型仪 表为PID控制型，输出为4~20mADC信号。
• 执行器的选择：RZXP型新系列气动调节阀，产品公称压力等 级有PN10、16、40、64；阀体口径范围DN20~200。适 用流体温由-200℃~560℃范围内多种档次。
直流电压信号：1～5V、0～5V 可通过设置选择精度
测量周期：0.3s
控制周期：0.3s～75.0s可设置
测量精度：±0.2%F·S ±1个字，自动对温漂、时漂进行补偿
测量分辨率：1/16000、14位A/D转换器
显示范围：-1999～9999
热电阻输入导线电阻：小于20Ω
热电偶输入冷端补偿范围：0～60℃，精度±1℃
• 积分I调节： 在I调节中，调节的输出信号的变化速度 与偏差信号e成正 比，称为积分速度，其中TI为积分时间常数。增大积分速度将会降低控制 系统的稳定程度，直至出现发散的振荡过程。I调节是无差调节，只有当被 调量偏差为零时，I调节的输出才保持不变。I调节的稳定作用比P调节差, 如果只采用I调节不可能得到稳定的系统，且振荡频率较低。
第四章 锅炉汽包液位的三冲量 串级PID控制系统仿真
• （1）给水流量的传递函数：
• （2）蒸汽流量的传递函数：
• （3）变送器的比例系数：
• 液位变化范围为±50mm，液位变送器的电流 变化为0-10mA，所以液位变送器的比例系数为：
• 给水流量和蒸汽流量变送器的比例系数
为：
。
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• 控制器的选择：采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列全 通用人工智能调节仪表，其中SA-12智能调节仪控制挂件为 AI-818，SA-13智能位式调节仪为AI-708型。AI-818型仪 表为PID控制型，输出为4~20mADC信号。
• 执行器的选择：RZXP型新系列气动调节阀，产品公称压力等 级有PN10、16、40、64；阀体口径范围DN20~200。适 用流体温由-200℃~560℃范围内多种档次。
直流电压信号：1～5V、0～5V 可通过设置选择精度
测量周期：0.3s
控制周期：0.3s～75.0s可设置
测量精度：±0.2%F·S ±1个字，自动对温漂、时漂进行补偿
测量分辨率：1/16000、14位A/D转换器
显示范围：-1999～9999
热电阻输入导线电阻：小于20Ω
热电偶输入冷端补偿范围：0～60℃，精度±1℃
• 积分I调节： 在I调节中，调节的输出信号的变化速度 与偏差信号e成正 比，称为积分速度，其中TI为积分时间常数。增大积分速度将会降低控制 系统的稳定程度，直至出现发散的振荡过程。I调节是无差调节，只有当被 调量偏差为零时，I调节的输出才保持不变。I调节的稳定作用比P调节差, 如果只采用I调节不可能得到稳定的系统，且振荡频率较低。
《锅炉自动控制系统》课件
神经网络控制算法
模拟人脑神经元网络，自适应学习和优化控制策 略，处理复杂的非线性过程。
人机界面
监控界面
实时显示锅炉的运行状态、控制参数和报警信息，方便操作人员 监控。
操作界面
提供控制按钮、输入框和菜单等交互元素，支持操作人员对控制系 统进行操作。
报表界面
生成各种运行报表，如日报表、月报表和年报表，便于分析和总结 。
03
严格控制锅炉的运行参 数，避免超压、超温等 危险情况。
04
保持工作场所整洁，避 免杂物堆积，确保安全 通道畅通。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
控制系统失灵
检查控制线路是否连接良好， 元件是否损坏，及时修复或更
换。
锅炉压力异常
检查压力传感器是否正常，调 整压力调节阀，确保压力在正
常范围内。
温度控制不稳定
建立设备维护档案，记录设备 的运行状况和维护情况，以便
及时发现问题并处理。
THANK YOU
感谢各位观看
《锅炉自动控制系统》PPT课件
目录
• 锅炉自动控制系统概述 • 锅炉自动控制系统硬件 • 锅炉自动控制系统软件 • 锅炉自动控制系统应用与案例 • 锅炉自动控制系统安全与维护
01
锅炉自动控制系统概述
定义与功能
定义
锅炉自动控制系统是指利用自动化技 术实现对锅炉运行过程的自动控制， 以达到提高效率、安全可靠、节能环 保等目的。
功能
自动控制锅炉的运行状态，包括温度 、压力、水位等参数，实现自动化调 节和远程监控，提高生产效率和安全 性。
系统组成与结构
系统组成
锅炉自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器、人机界面等部分组成。
模拟人脑神经元网络，自适应学习和优化控制策 略，处理复杂的非线性过程。
人机界面
监控界面
实时显示锅炉的运行状态、控制参数和报警信息，方便操作人员 监控。
操作界面
提供控制按钮、输入框和菜单等交互元素，支持操作人员对控制系 统进行操作。
报表界面
生成各种运行报表，如日报表、月报表和年报表，便于分析和总结 。
03
严格控制锅炉的运行参 数，避免超压、超温等 危险情况。
04
保持工作场所整洁，避 免杂物堆积，确保安全 通道畅通。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
控制系统失灵
检查控制线路是否连接良好， 元件是否损坏，及时修复或更
换。
锅炉压力异常
检查压力传感器是否正常，调 整压力调节阀，确保压力在正
常范围内。
温度控制不稳定
建立设备维护档案，记录设备 的运行状况和维护情况，以便
及时发现问题并处理。
THANK YOU
感谢各位观看
《锅炉自动控制系统》PPT课件
目录
• 锅炉自动控制系统概述 • 锅炉自动控制系统硬件 • 锅炉自动控制系统软件 • 锅炉自动控制系统应用与案例 • 锅炉自动控制系统安全与维护
01
锅炉自动控制系统概述
定义与功能
定义
锅炉自动控制系统是指利用自动化技 术实现对锅炉运行过程的自动控制， 以达到提高效率、安全可靠、节能环 保等目的。
功能
自动控制锅炉的运行状态，包括温度 、压力、水位等参数，实现自动化调 节和远程监控，提高生产效率和安全 性。
系统组成与结构
系统组成
锅炉自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器、人机界面等部分组成。
锅炉设备的控制
锅炉设备的控制锅炉是石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽不仅可以作为精馏、蒸发、干燥、化学反应等过程的热源，还可以为压缩机、风机等提供动力源。
锅炉种类很多，按所用燃料分类，有燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉，还有利用残渣、残油、释放气等为燃料的锅炉。
按所提供蒸汽压力不同，又可分为常压锅炉、低压锅炉、常高锅炉、超高压锅炉等。
不同类型的锅炉的燃料种类和工艺条件各不相同，但蒸汽发生系统的工作原理是基本相同的。
图1 给出了常见的蒸汽锅炉的主要工艺流程图。
其中，蒸汽发生系统由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
在锅炉运行过程中，燃料和空气按一定比例送入炉膛燃烧，产生的热量传给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，然后再经过过热蒸汽，形成满足一定质量指标的过热蒸汽输出，供给用户。
同时燃烧过程中产生的烟气，经过过热器将饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，再经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。
锅炉设备是一个复杂的控制对象，其主要的控制变量有燃料量、锅炉给水、减温水流量、送风量和引风量等；主要的被控量有汽包水位、过热蒸汽温度、过热蒸汽压力、炉膛负压等。
这些控制变量与被控变量之间相互关联。
例如燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、炉膛负压和烟气含氧量；给水量变化不仅会影响汽包水位，而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度都有影响。
因此锅炉设备是一个多输入/多输出且相互关联的控制对象。
锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，提供一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全经济的条件下运行。
其主要控制任务如下。
(1)锅炉供应的蒸汽量应适应负荷变化的需要。
(2)锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。
图1 锅炉设备主要工艺流程(3) 过热蒸汽温度保持在一定范围内。
(4) 汽包中的水位保持在一定范围内。
(5) 保持锅炉燃烧的经济性和安全运行。
(6) 炉膛负压保持在一定范围内。
《锅炉设备及运行》课件
锅炉组成部分
炉膛
锅炉内燃烧燃料的区域，将燃料燃烧产生的热量传 递给锅炉水。
锅炉管束
贯穿整个锅炉的管道系统，燃气通过管束与水接触， 将热量传递给水并产生蒸汽。
控制系统
控制锅炉自动启停、加热、保护、排放等，确保锅 炉的正常、安全、高效运行。
锅炉工作过程
1
供给燃料
将燃料供入炉膛内，点火，燃料燃烧产
加热水
安全运行措施
1 运行中
锅炉要定期检查，保持水 位正常、烟气排放符合国 家标准。
2 维修中
3 日常保养
锅炉维修时要关闭制动装 置，室内设置明显的标志， 设置防误进装置。
加强锅炉的日常保养，清 理烟道、灰口、定期替换 损坏的部件。
水的循环系统
水箱
水箱是锅炉的储水设备，保证锅炉在急需时有足够 的水源。
水泵
水泵承担了水的流动压力，通过其驱动水在管路中 的循环运动。
压力表
压力表是测量锅炉水压的仪表，确保锅炉的安全运 行。
水处理设备
锅炉水处理设备是为了缓解水中硬度、碱度和特定 离子对锅炉、输水系统及其附件产生的腐蚀、垢积
故障排查和解决方案
2
生高温烟气。
烟气通过锅炉管束，将热量传递给水，
被加热到一定温度后，产生大量蒸汽， 通过管道输送至设备使用点。
煤的燃烧原理
炭气化
煤在炉膛内受热分解，生成煤气。
煤气化学反应
煤气在炉膛中与氧气进行燃烧反应，产生高温烟气。
烟气伴流作用
烟气中的一部分空气与煤气进行混合，产生具有一定能量的伴流烟气。
故障分类
电气故障、进、排口堵塞、水 位控制、燃烧不良、漏气、水 压低等问题。
检查
1. 分析故障原因 2. 检查相关设备 3. 确认是否要停机检修，
第二章+锅炉自动控制系统PPT课件
3．串级三冲量给水控制系统
其给水调节任务由两个调节器完成。主调节器PI1采用比例积分调节器，以保证水 位无静态偏差，主调节器输出信号和给水、蒸汽流量信号都作用到副调节器PI2， 一般副调节器采用比例调节器，以保证副回路的快速性。
目前大中型锅炉普遍采用串级三冲量给水控制系统。
1） 串级三冲量给水控制系统的组成为：
构成的前馈控制部分。
②单级三冲量给水控制系统的整定
单级三冲量给水控制系统中水位控制回路为“主回路”，流量控制回路为“内回 路”，内回路调节对象（执行机构、调节阀）近似于比例环节，可以把“内回路” 看成是一个快速随动系统，因此整个内回路相当于主回路的比例调节器，比例
带即为给水流量反馈信号灵敏度 W
为了保证主回路有足够的稳定性裕度，可按下列近似公式计算
时的水位变化速度）
tan OB 1 H W OA W W
其中延迟时间 OA W ——指给水流量的阶跃值。
可以用响应时间
Ta
1
来表示水位对扰动影响的快慢。
1 W Ta H
响应时间的物理意义：当扰动量为100%（从满负荷突然变化为0），水位（被 调量）变化100%所需要的时间。
2．蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性 蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电 机的负荷变化，属于外部扰动。
在燃烧率Q阶跃变化时，水位的响应曲线如图2-8所示。水位变化的动态特 性用下列传递函数表示：
GHQ (s)
H (s) Q(s)
K [(1 Ts)2
]e s
s
——为迟延时间（s）。
上式与蒸汽流量的扰动影响下的传递函数相类似，但增加了一个纯迟延环节。
三．给水控制系统的类型与整定方法
汽包锅炉的给水控制系统主要有三种类型； 1．单冲量给水控制系统
其给水调节任务由两个调节器完成。主调节器PI1采用比例积分调节器，以保证水 位无静态偏差，主调节器输出信号和给水、蒸汽流量信号都作用到副调节器PI2， 一般副调节器采用比例调节器，以保证副回路的快速性。
目前大中型锅炉普遍采用串级三冲量给水控制系统。
1） 串级三冲量给水控制系统的组成为：
构成的前馈控制部分。
②单级三冲量给水控制系统的整定
单级三冲量给水控制系统中水位控制回路为“主回路”，流量控制回路为“内回 路”，内回路调节对象（执行机构、调节阀）近似于比例环节，可以把“内回路” 看成是一个快速随动系统，因此整个内回路相当于主回路的比例调节器，比例
带即为给水流量反馈信号灵敏度 W
为了保证主回路有足够的稳定性裕度，可按下列近似公式计算
时的水位变化速度）
tan OB 1 H W OA W W
其中延迟时间 OA W ——指给水流量的阶跃值。
可以用响应时间
Ta
1
来表示水位对扰动影响的快慢。
1 W Ta H
响应时间的物理意义：当扰动量为100%（从满负荷突然变化为0），水位（被 调量）变化100%所需要的时间。
2．蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性 蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电 机的负荷变化，属于外部扰动。
在燃烧率Q阶跃变化时，水位的响应曲线如图2-8所示。水位变化的动态特 性用下列传递函数表示：
GHQ (s)
H (s) Q(s)
K [(1 Ts)2
]e s
s
——为迟延时间（s）。
上式与蒸汽流量的扰动影响下的传递函数相类似，但增加了一个纯迟延环节。
三．给水控制系统的类型与整定方法
汽包锅炉的给水控制系统主要有三种类型； 1．单冲量给水控制系统
第三节-锅炉自动控制PPT
图12–6是比例控制系统方框图。图12–7是比例控 制
系统结构图。该调节系统的基本组成部分是一个压力比 例调节器YBT和一个由比例调节器控制的电动比例操作 器DBC，同时调节回油阀和风门挡板。
图12–8是压力比例调节器的原理图。
12
图12-6 比例控制系统方框图
13
图12-7 比例控制系统结构图
程序控制系统
在程序控制系统中，其主要元件包括信号发送
器、时序控制器，点火变压器及点火电极和火焰传
感器。
19
辅助锅炉的时序控制框图
20
2.燃烧控制部件
（1）信号发讯器
信号发送器包括手动信号发送器和自动信号发送器。 前者一般采用按钮和选择开关。后者采用各种自动继
电器（俗称开关），如压力继电器、温度继电器、液位 继电器等。用它们来接通或断开控制电路，以完成程序 控制的起动和停止。
锅炉的自动控制
1
锅炉控制系统概述
船舶辅锅炉是船舶动力装置的重要组 成部分。在柴油机提供推进动力的船舶上， 蒸汽主要用于加热燃油、滑油、水以及提 供各种生活用汽。
对于小型辅锅炉，对蒸汽参数的稳定 性要求不高，一般采用双位控制或比例调 节，允许蒸汽压力在设定范围内波动，实 现有差调节。
对于大容量的油轮辅锅炉，因为加热 货油、驱动货油泵、蒸汽辅机以及洗舱的 需要，多采用比例--积分环节，使蒸汽压力2
其特点主要是除了设置一个具有相当于锅炉
高负荷喷油量的主喷油器外，还配置了一个
相当于锅炉低负荷喷油量的辅助喷油器（甚
至还有主喷油器带两个可切换使用的喷油
器），辅助喷油器一般兼作点火喷油器，各
喷油器配合不同的风量运行时，可有不同的
产汽量。采用多位调节系统可以使锅炉不须
系统结构图。该调节系统的基本组成部分是一个压力比 例调节器YBT和一个由比例调节器控制的电动比例操作 器DBC，同时调节回油阀和风门挡板。
图12–8是压力比例调节器的原理图。
12
图12-6 比例控制系统方框图
13
图12-7 比例控制系统结构图
程序控制系统
在程序控制系统中，其主要元件包括信号发送
器、时序控制器，点火变压器及点火电极和火焰传
感器。
19
辅助锅炉的时序控制框图
20
2.燃烧控制部件
（1）信号发讯器
信号发送器包括手动信号发送器和自动信号发送器。 前者一般采用按钮和选择开关。后者采用各种自动继
电器（俗称开关），如压力继电器、温度继电器、液位 继电器等。用它们来接通或断开控制电路，以完成程序 控制的起动和停止。
锅炉的自动控制
1
锅炉控制系统概述
船舶辅锅炉是船舶动力装置的重要组 成部分。在柴油机提供推进动力的船舶上， 蒸汽主要用于加热燃油、滑油、水以及提 供各种生活用汽。
对于小型辅锅炉，对蒸汽参数的稳定 性要求不高，一般采用双位控制或比例调 节，允许蒸汽压力在设定范围内波动，实 现有差调节。
对于大容量的油轮辅锅炉，因为加热 货油、驱动货油泵、蒸汽辅机以及洗舱的 需要，多采用比例--积分环节，使蒸汽压力2
其特点主要是除了设置一个具有相当于锅炉
高负荷喷油量的主喷油器外，还配置了一个
相当于锅炉低负荷喷油量的辅助喷油器（甚
至还有主喷油器带两个可切换使用的喷油
器），辅助喷油器一般兼作点火喷油器，各
喷油器配合不同的风量运行时，可有不同的
产汽量。采用多位调节系统可以使锅炉不须
第六章锅炉设备的控制
第三节 蒸汽过热系统的控制
一、系统分析
1. 被控变量：过热器出口温度 被控变量： 2. 操纵变量：减温水流量 操纵变量： 3. 扰动：蒸汽流量、减温水热焓、燃烧情况、烟气 扰动：蒸汽流量、减温水热焓、燃烧情况、 温度及流速等
二、控制方案
1.简单控制系统： 1.简单控制系统： 简单控制系统 系统时间常数及时滞大，控制质量差 系统时间常数及时滞大， 2.串级控制系统： 2.串级控制系统： 串级控制系统 副被控变量：减温器出口温度']; 副被控变量：减温器出口温度']; 有效克服进入副环干扰，响应快， 有效克服进入副环干扰，响应快，控制品质改善 3.双冲量控制系统： 3.双冲量控制系统： 双冲量控制系统 减温器出口温度的微分 这是串级控制系统的变型 串级控制系统变型结构图
第五节 火电站锅炉和发电机组的协调控制 一、协调控制概述 二、协调控制
1. 单元机组动态特性的特点 2. 直接能量平衡协调控制系统 P1/PT） Psp为能量平衡信号的 为能量平衡信号的DEB协调控制系统 ● 以（P1/PT）×Psp为能量平衡信号的DEB协调控制系统 P1[1+k（Psp-PT） 为前馈信号的DEB协调控制系统 ● 以P1[1+k（Psp-PT）]为前馈信号的DEB协调控制系统 3. 单元机组的主控系统 4. 给水全程控制系案
系统图
系统图
系统图
系统图
系统图
2.锅炉设备的主要控制系统 2.锅炉设备的主要控制系统
给水自动控制系统：保持物料的平衡（给水和蒸汽） ★ 给水自动控制系统：保持物料的平衡（给水和蒸汽） 被控变量： 被控变量：汽包液位 被控变量： 被控变量：蒸汽压力 被控变量： 被控变量：烟气含氧量 被控变量： 被控变量：炉膛负压 被控变量： 被控变量：过热蒸汽温度 操纵变量： 操纵变量：给水量 操纵变量： 操纵变量：燃料量 操纵变量： 操纵变量：送风量 操纵变量： 操纵变量：引风量 操纵变量： 操纵变量：喷水量 锅炉燃烧的自动控制系统：满足经济性、 ★ 锅炉燃烧的自动控制系统：满足经济性、安全性和环保要求
锅炉设备的控制
4.3锅炉设备的控制锅炉是工业生产过程中必不可少的重要动力设备。
它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能，通过传热过程把能量传递给水，使水变成水蒸气。
这种高压蒸汽即可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的能源，又可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。
随着石油化学工业生产规模的不断扩大，生产过程不断强化，生产设备的不断更新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着高效率，大容量发展。
为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。
4.3.1工艺流程简介给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包，燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds 。
然后经过热器，形成一定气温的过热蒸汽D ，汇集至蒸汽母管。
压力为Pm 的过热蒸汽，经负载设备控制供给负荷设备用。
与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排到大气。
图4.3-1给出了一个20T/h 工业燃煤锅炉工艺流程图。
热空气燃料给水(由给水泵来)冷空气(由送风机来)烟气(由引风机送往烟囱)图4.3-1 20T/h 工业燃煤锅炉工艺流程图锅炉是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉发热量适应负荷的需要。
为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。
锅炉设备的主要控制要求如下。
① 供给蒸汽量适应负荷变化需求或保持给定负荷。
② 锅炉供给用汽设备的蒸汽压力应保持在一定范围内。
③ 过热蒸汽温度应保持在一定范围内。
④ 汽包水位保持在一定范围内。
⑤ 保持锅炉燃烧的经济性和安全运行。
⑥ 炉膛负压保持在一定范围内。
锅炉设备是一个复杂的控制对象，如图4.3-2所示，主要输入变量是锅炉给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等；主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（氧气含量等）。
上述输入变量与输出变量之间相互关联。
锅炉设备控制(汇报稿)(ppt版)
：可取1，也可小于1 ：在正常负荷下， 与
近似或正好抵消
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第十页，共三十页。
FT 101 LI 101
LC 101
给水
10
方框图
+ -
双冲量控制的另一种形式
蒸汽
FT
锅炉
LI 101
气包
101
+
LC 101
缺点(quēdiǎn)：因控制阀的非线性，很难做到稳态补 偿
给水量 不能克服 (kèfú) 的扰动 4、三冲量(chōngliàng)控制
燃料量波动较大时，可采用压力对燃料量的串级控制
为什么选蒸汽压力控制？ 为什么选燃料与空气的比值控制？
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第十三页，共三十页。
根本 控制方案 (gēnběn)
①压力控制器输出同时
燃 FT 蒸 PI
作为(zuòwéi)燃料和空气流量控制器的设定值 料 101 汽 101
特点：蒸汽压力(yālì)恒定
FC 101
LS
HS
FC 102
燃料阀
空气阀
3、烟气氧含量控制
直接指标：使燃料量与送风量的比值在各种情况下均为最优
烟气氧含量(间接指标)
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第二十三页，共三十页。
AI 含氧量 101 AC 101
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工程 实例: (gōngchéng)
青岗糖厂燃煤工业锅炉计算机控制系统 工艺:蒸汽 汽轮机发电 制糖 特点:制糖是间歇操作,负荷(fùhè)变化相当 大。 失败的教训：满足不了工况变化的要求。 成功的尝试：观察人工操作；
编制计算机控制程序。
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6、主要控制系统
(1) 汽包水位控制 受控变量：汽包水位(保证安全运行的重要指标之一) 操纵变量：给水流量 使给水适应锅炉的蒸发量，保持水位在一定范围内
(2) 燃烧系统控制 目的：使燃烧产生的热适应蒸汽负荷的变化 受控变量：蒸汽压力、烟气氧含量、炉膛负压 操纵变量：燃料量、送风量、引风量
C2 ：根据阀的特性数据计算 现场凑试，在只有负荷干扰的条件下， 调整到水位基本不变
C1：可取1，也可小于1
C0 ：在正常负荷下，C0 与C2PF 近似或正好抵消
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蒸汽
FT 101 LI 101
LC 101
PF
Pc
给水
10
方框图
R+
-
Gc
C2
C1
GV
Gm
U G ff
GPD
GPC
Y
省 煤 器
炉膛
给水 由给水泵来
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混合燃烧发热 饱和蒸汽
汽包
过热蒸汽
饱和蒸汽
热空气送炉膛
省煤器 （给水）
空气预热器 冷空气
过热蒸汽
空气预热器 （给风）
烟气 母管输出 引风机排出
经引风机排出
采用了哪些节能措施?
3
4、对象分析
锅炉的主要输入、输出
负荷
给水量 燃料量 送风量 引风量 减温水
1、汽包水位的动态特性
(1) 蒸汽负荷对水位的影响（干扰通道） D
H：实际可视水位
H1：不考虑水下面汽泡容积变化时的水位
H
H2：只考虑水面下汽泡容积变化所引起的水位 H0
t
H2
t
虚假水位 假水位与锅炉的工作压力和蒸汽量有关
H H1
100t/h~300t/h的中高压锅炉，负荷变化10%时，假水位可达30~40mm
蒸汽
FT
LI 101
101
C1
C2
C3
LC FT
101 102
给水
蒸汽
FT LI 101 101
LC 101
副回路纯比例控制器，比例度为100%
在现特代点：广水位泛无余应差用计算机控制的时代
FT 102
给水
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还有意义吗
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4.6.3 燃烧系统控制 1、控制系统的目的 ①保证锅炉出口蒸汽压力稳定 ②保持燃料良好地燃烧 ③保持炉膛负压不变 ④维持喷嘴背压在一定范围内 2、蒸汽压力控制和燃料与空气的比值控制 压力对燃料量的单回路控制适用于负荷及燃料波动较小的场合 燃料量波动较大时，可采用压力对燃料量的串级控制
(3) 过热蒸汽系统控制 目的: 维持过热器出口温度、保证管壁温度不超过允许的温度 受控变量：蒸汽温度 操纵变量：减温水量
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4.6.2 汽包水位控制
汽包水位：锅炉运行的主要指标 水位过低：负荷加大时，汽化速度加快，控制不及时会全部汽化 水位过高：影响汽水分离，产生汽带液，影响后序设备的正常运行
9
3、双冲量控制
避免虚假水位造成控制器误动作，设计负荷变化的
前馈控制
加法器的输出：
P0 C1Pc C2PF C0
C0：初始偏置差(阀位的初值)
C1、C2 ：加法器的系数。C2 的正、负取决于阀的特性
锅炉 气包
气关阀：负荷 给水量 P0 气开阀：负荷 给水量 P0
C2 应取“-” C2 应取“+”
蒸 PI 燃 FT
送风量随燃料变化的比值控制。 汽 101 料 101
PC
特点：送风量滞后于燃料量
பைடு நூலகம்
101 FC
101
空 FT 气 102
K
FC 102
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燃料阀
空气阀
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改进的控制方案
当负荷增加时，先加大空气量，后增加（燃料逻； 辑提量？）
为什么选蒸汽压力控制？ 为什么选燃料与空气的比值控制？
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基本控制方案
①压力控制器输出同时 作为燃料和空气流量控制器的设定值
特点：蒸汽压力恒定
燃料和空气的比值恒定
燃 FT 蒸 PI 料 101 汽 101
PC 101 FC 101
空 FT 气 102
K
FC 102
燃料阀
空气阀
②压力对燃料量的串级，
双冲量控制的另一种形式
蒸汽
FT
锅炉
LI 101
气包
101
+
LC 101
缺点：因控制阀的非线性，很难做到稳态补偿 不能克服给水量的扰动
4、三冲量控制
水位、负荷、给水流量的复合控制系统 方案一：
前馈与串级组成的复合控制系统 特点：克服虚假水位现象克服给水量的扰动
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锅炉 气包
给水 蒸汽
FT LI 101 101
锅炉设备的控制
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4.6 锅炉设备的控制
4.6.1 概述 重要动力设备。 耗能大户,节能研究的重点; 污染大户,环保治理的重点。
1、作用： 热源
动力源
2、组成：
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2
2、组成：
3、工作原理 过热器
过热蒸汽
燃料 空气 燃烧烟气
饱和蒸汽
减温器
汽 包
过热器
热空气 燃料
4
工业锅炉控制方案的特点
多输入多输出问题 转化为若干单输入单输出问题: （为什么不用现代控制理论解决？）
汽包水位控制(物料平衡) 燃烧系统控制(能量平衡) 过热蒸汽系统控制(质量控制) 炉膛负压系统控制(安全控制)
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任务：安全、合理的运行条件下， 提供一定温度和压力的蒸汽
要求： 蒸汽量应适合负荷变化的需要，或保持给定的负荷 蒸汽压力保持一定的范围 蒸汽温度保持一定的范围 炉膛负压保持一定的范围 汽包水位保持一定的范围 保持燃烧的经济性和安全运行
LC 101
FT FC 102 102
给水
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方案二：前馈加反馈控制
综合信号的单回路系统
受控变量： C1PL C2PF C3PW 特点：仪表少容易实现
系数设置不当、水位可能有余差
FD
C2
Gm 2
GPD
R+
-
FW
- Gc
GV
G pc
Y
C3
Gm3
C1
Gm1
方案三：前馈--串级控制系统
锅炉 气包 锅炉 气包
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G
(2) 给水流量对位的影响（控制通道）
水位特性：纯滞后过程或反向特性过程
H
2、单冲量控制
H0
t
H1 H
t
H2
水位 给水量的单回路控制
蒸汽
缺点：负荷变化时，控制不 及时，不能克服假水 位现象
适用场合：小型锅炉 负荷较稳定的场合
锅炉
LI
气包
101
LC 给水 101
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锅炉
汽包水位
蒸汽温度
蒸汽压力
汽包
烟气氧含量
炉膛负压
空气
特点： 多入多出（MIMO） 变量之间关联
燃料
炉膛
过热蒸汽 减温器
过热器
省 煤 器
给水 由给水泵来
热空气 送炉膛
空气 预热器 冷空气
烟 气
蒸汽负荷 燃料量 给水量
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汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度 蒸汽压力、汽包水位、蒸汽温度、过剩空气、炉膛负压 汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度