锅炉自动控制系统

锅炉自动控制系统论文

2013-10-1

一组设计

概述

锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

工业锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势：

1．直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据，能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象，减少观察的疲劳和失误；2．可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象；

3．在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参数；

4．减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，（例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等），从而减少了投资也减少了故障率；

5．提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看，采用计算机控制后热效率可比以前提高5-10%，据用户统计，一台20T的锅炉，全年平均负荷70%，以平均热效率提高5%计，全年节煤800吨，按每吨煤380元计算每年节约304000元；燃油锅炉的节约费用更为可观；6．锅炉系统中包含鼓风机，引风机，给水泵，等大功率电动机，由于锅炉本身特性和选型的因素，这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%；

7．锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象，诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便；

8．锅炉微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统，可与工厂内其他节点构成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的；

9．作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的安全机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。

综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。

目录

引言―――――――――――――――――――――４１．系统组成――――――――――――――――――５2．系统功能――――――――――――――――――５３.系统设计―――――――――――――――――――６

3.１．系统分析―――――――――――――――――６

3.２．系统程序―――――――――――――――――８4．系统全部仿真――――――――――――――――22

4.1总体仿真图―――――――――――――――――22

4.2压力部分――――――――――――――――――22

4.3泄压与报警部分―――――――――――――――23

4.4液位部分――――――――――――――――――23

4.5温度部分――――――――――――――――――24

4.6显示部分――――――――――――――――――24 5．参考文献――――――――――――――――――25 6．答谢辞―――――――――――――――――――26

引言

热水锅炉是目前广泛应用于居民住宅采暖的供热设备之一。供热系统示意图如图１所示。其工作原理是，热水锅炉将水进行加热，当水温达到要求时，启动循环水泵将供热管道的水进行加压循环，从而使住宅内的散热器升温达到采暖的目的。

图1 供热系统示意图

在供热期间，由于供热管道有一定的水量损失，为保证供热质量，必须通过补水泵对锅炉进行补水。补水的原则是：在设备和管道承压能力下保证系统水不汽化。

传统的热水锅炉供热系统中，循环泵的启动和停止有由人工操作，而补水泵是由安装在回水管上的电接点压力表控制的。通过电接点压力表设定的回水管补水压力的上下限值，来控制补水泵的停止和工作。其中压力上限值应不大于管道和锅炉所承受的最大压力，压力下限值应保证系统水不汽化。这种补水控制有如下缺点：（１）补水泵频繁启动和停止。

（２）补水压力不恒定。

（３）工人劳动强度大，工作环境差。就各工业部门的现状来看，除研制新型节能锅炉以外，对现在旧设备进行技术改造，提高锅炉的自动化程度也是一项极其重要的途径。

在设计锅炉自动调节系统方案时，考虑到现在市场上已经大量供应新器件，

而且这些新器件具有功能更强大、运行更稳定、应用更简单额、升级更方便等优点，所以本系统系统对锅炉水位、蒸汽压力、经济燃烧等系统的热工过程实现自动调节功能。本系统通过面板操作，实现开工运行、参数显示、不停机进行参数修改和功能设置等。使锅炉的安全性、操作性大大提高。

1系统组成

图2 系统组成图

2系统功能

（1）系统具有高低水位报警，由软件实现大小泵的控制来实现水位的自动调节。

（2）系统具有高低压报警，由软件控制外围电磁阀和风机来实现压力的调节。

（3）系统具有高低温报警，由软件控制外围电磁阀和风机来实现工作温度

的需求。

（4）系统具有无扰动手动切换控制以及紧急情况报警急停功能。

3系统设计

3.1系统分析

汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为:(1)水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2)水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,在锅炉控制系统中必须对汽包水位有深入了解并在运行中严加控制。

经研究表明：

（1）汽包水位不仅受汽包(包括循环水管)中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S)和给水流量Ｗ。汽包水位在给水流量作用下的动态特性见图3。由于给水温度比汽

图３给水流量作用下水位阶跃响应曲线

包内饱和水的温度低,所以给水流量Ｗ增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这