锅炉设备的控制课件

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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
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
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方框图
R+
-
Gc
C2
C1
GV
Gm
U G ff
GPD
GPC
YHale Waihona Puke Baidu
双冲量控制的另一种形式
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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
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
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?
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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
锅炉
汽包水位
(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
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
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、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
省 煤 器
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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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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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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
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
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，
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
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？）
当负荷减小时，先减燃料，后减空气。