锅炉控制

课程设计

2015年 8 月 7日

课程设计任务书

课程控制系统综合实验

题目锅炉控制系统

专业姓名学号

主要内容：

1、熟练掌握Realinfo应用；

2、掌握组态软件的点组态，硬件组态，报表设计格式和历史数据分析等功能；

3、理解控制系统组态的基本思想。

基本要求：

1、熟悉锅炉夹套水温串级控制系统的管路连接方式及各输入/输出信号与DCS卡件的连接方式。

2、根据串级控制系统参数整定的方法整定主、副调节器PID参数，观察PID参数变化对系统性能的影响。

参考资料：

[1]张文明，刘志军.组态软件控制技术[M].北方交通大学出版社，.

[2]龚运新，方立有.工业组态软件使用技术[M].清华大学出版社，2005.

[3]刘志峰，张军.工控组态软件实例教程[M].电子工业出版社，

[4]薛迎成，何坚强.工控机及组态控制技术原理与应用[M].中国电力出版社

[5]龙志文.工控组态软件[M].重庆大学出版社，

[6]张运刚，宋小春.工控组态技术与应用[M].人民邮电出版社，

完成期限——

指导教师

专业负责人

2015年 7 月 2 日

目录

第1章锅炉的工艺分析............................... 错误!未定义书签。

锅炉的工艺流程.................................. 错误!未定义书签。

过热蒸汽温度调节系统........................... 错误!未定义书签。

锅炉燃烧过程控制系统控制....................... 错误!未定义书签。

汽包水位调节系统................................ 错误!未定义书签。第2章锅炉控制系统设计............................. 错误!未定义书签。

仪表的选择.................................... 错误!未定义书签。

传感器的选择.................................. 错误!未定义书签。

控制方案分析................................... 错误!未定义书签。

PID选择........................................ 错误!未定义书签。第3章基于Realinfo的热电厂锅炉系统监控程序设计.... 错误!未定义书签。

主控界面...................................... 错误!未定义书签。

趋势界面....................................... 错误!未定义书签。

仪表界面....................................... 错误!未定义书签。

中心控制系统................................... 错误!未定义书签。第4章结论与体会................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................ 错误!未定义书签。

第1章锅炉的工艺分析

锅炉的工艺流程

由于锅炉设备使用的燃料、燃烧设备、炉体形式、锅炉功用和运行要求的不同，锅炉有各种各样的流程。常见流程如图所示。由图可知，蒸汽发生系统由给水泵、给水调节阀、省煤器、汽包及循环管组成。燃料和热空气按照一定的比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽sD,然后经过热器，形成一定汽温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为MP的过热蒸汽，经负荷设备调节阀供给生产负荷使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，将饱和蒸汽变成过热蒸汽后，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。

过热蒸汽温度调节系统

锅炉燃烧过程有三个任务：给煤控制，给风控制。炉膛负压控制。保持煤气与空气比例使空气过剩系数在左右，燃烧过程的经济性，维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自动调节是一个复杂的问题。对于35t锅炉来说燃烧放散锅炉煤气。要求是最大限度的利用放散的高炉煤气，故可按锅炉的最大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不做过高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。

炉膛负压PF的大小受引风量，鼓风量与煤气量三者的影响。炉膛负压大小，炉膛向外喷火和外泄露高炉煤气，危机设备与运行人员的安全。负压太大，炉膛漏风量增加，排烟损失增加，引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节搜索，35t锅炉的Pf=100Pa 来设计。调节方法是初始状态先由人工调节空气与煤气的比例，达到理想的燃烧状态，在引风机全开时达到炉膛负压100Pa，投入自动后，之调节煤气蝶阀，是压力波动下的高炉煤气流量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。因此，锅炉燃烧过程自动控制系统按照控制任务的不同可分为三个字控制系统。即蒸汽压力控制系统，烟气氧量控制系统和炉膛负压控制系统。

锅炉燃烧过程控制系统控制

使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要；使燃料量与空气量之间保持一定比例，为了完成上述目标，燃烧过程的自动控制系统要完成以下三个方面的任务；

首先保持锅炉输出蒸汽压稳定；其次，调节送风量与燃烧量的比例；最后，保持锅炉炉膛负压的稳定。

汽包水位调节系统

汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重大事故。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。

控制目标值：在操作界面上利用鼠标键盘实现对水泵启停的控制；在仪表盘上使用原有的DDZ-III操作器对水泵进行手动/自动调节控制。

系统给水自动调节分为三种模式：单水位控制模式：只通过检测汽包水位来控制给水量；双冲量水位控制模式：监测汽包水位、蒸汽流量，将蒸汽流量作为前馈信号，与汽包水位组成前馈—反馈控制方式；

三冲量水位控制模式：监测汽包水位、蒸汽流量、给水流量，将汽包水位作为主控编练个，给水流量作为辅助被控变量的串级控制系统与蒸汽流量作为前馈信号组成前馈—串级反馈控制方式。

冲量水位控制实现方式：在异常情况下，如液位偏离正常值较大时，采用规则控制，可以快速恢复水位，保证锅炉的安全稳定运行；当水位控制和主蒸汽温度控制发生矛盾时，可根据矛盾的主要方面进行两者的协调控制；它包含给水流量控制回路和汽包水位控制回路两个控制回路，实质上是蒸汽流量前馈与水位－流量串级系统组成的复合控制系统。当蒸汽流量变化时，锅炉汽包水位控制系统中的给水流量控制回路可迅速改变进水量以完成粗调，然后再由汽包水位调节器完成水位的细调。