锅炉烟气含氧量控制

苏州市职业大学项目设计说明书

项目名称锅炉烟气含氧量控制

学生姓名冯海艳

学生学号*********

班级名称12电气自动化3

项目日期2014.6.12

指导老师吴晓帆

目录

一、基础知识 (3)

1.1控制规律的选择 (3)

1.2控制规律的选择原则 (3)

1.3PID控制器参数整定方法 (3)

1.3.1理论整定法 (3)

1.3.2工程整定法 (3)

1.4质量指标控制 (3)

1.5成分与物性参数测量的问题 (4)

1.6锅炉烟气含氧量控制流程图 (4)

1.7小锅硬件和仪器仪表的说明 (4)

1.8仪表作用方式选择 (5)

1.8.1执行器开闭形式及控制器正反作用方式选择 (5)

1.8.2控制规律选择 (6)

二、烟气含氧量单回路控制系统的设计 (8)

2.1认识烟气含氧量 (8)

2.1.1认识烟气含氧量：燃烧工况的影响 (8)

2.2烟气含氧量控制方案 (9)

2.3烟气含氧量控制方案选择 (11)

2.4烟气含氧量控制方案 (12)

三、实验步骤 (13)

3.1使用S1101 控制AI1101 (13)

3.2使用DO1101 控制AI1101 (17)

四、总结 (20)

第五章参考文献 (21)

一、基础知识

1.1控制规律的选择

工业控制器常见到有开关控制、比例控制器、比例—积分控制器、比例—微分控制器、比例—积分—微分控制器。

过程工业中常见的参数有液位、流量、压力、温度和成分

1.2控制规律的选择原则

对控制要求不高的参数，可采用比例控制器，甚至开关控制

对控制要求不高，且惯性较大的参数，可采用比例—微分控制器，但对于噪声较大的参数，如流量，则不能选用比例—微分控制器

对于精度要求高的，要加入积分规律，可选用比例—积分控制器

较重要的、控制精度要求较高的、希望动态偏差小的、被控对象滞后时间较大的，可选用比例—积分—微分控制器

1.3PID控制器参数整定方法

PID控制器参数整定方法有：理论整定法、工程整定法

1.3.1理论整定法

需求出各环节的传递函数，实际问题难以满足，理论计算较繁琐，工程上一般不采用。

1.3.2工程整定法

直接在闭合的控制回路中进行整定。是一种经验方法，简单、方便、易于掌握，工程中广泛采用。

主要包括：经验整定法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。

1.4质量指标控制

选择质量指标作为被控变量是设计控制系统时首先要考虑的。

当直接选择质量指标作为被控变量比较困难或不可能时，可以选择一种间接的指标作为被控变量。但是必须注意，所选用的间接指标必须与直接指标有单值的对应关系，并且还需要具有一定的变化灵敏度。

1.5成分与物性参数测量的问题

并不是所有这类参数都有行之有效的测量方法，有些成分或物性参数目前尚无法实现在线测量和变送；

成分分析仪表普遍具有比较大的测量滞后，不能及时地反映产品质量变化的情况；

成分分析仪表的工作环境要求都比较高，较差的工作环境可能会带来比较大的测量误差。

1.6锅炉烟气含氧量控制流程图

1.7小锅硬件和仪器仪表的说明

省煤器实质上也是换热器，壳程中是炉膛燃烧产生的烟气，管程中是锅炉上水。

锅炉上水经由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包V1102。

燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机

K1101送入燃烧器。变频器频率为S1101（被归一化到0~100%之间），空气量为FT1104。

燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉上水进行预热。

省煤器烟气出口处的烟气流量为FT1107，温度为TT1105。烟气含氧量AI1101设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板DO1101。

检测仪表说明

执行机构说明

风机变频调速旋钮S1101和烟道挡板开度调节旋钮DO1101均位于辅助操作台上，它们的用途和立体流程设备盘台上的双效阀类似，可以内控或外控。辅助操作台位于钢制盘台正面的右上方，可伸缩。

1.8仪表作用方式选择

1.8.1执行器开闭形式及控制器正反作用方式选择

1）执行器开闭形式选择

从生产安全考虑，阀门FV1101、FV1106均为气开阀。

2）控制器正反作用方式确定 烟道挡板开 度调节旋钮 风机变频

调速旋钮

串级控制系统控制器正、反作用的判定顺序：先副后主

①确定副控制器的正、反作用：与主环无关，判定方法与单回路控制系统相同，判断过程如下图3—3和3—4所示。

3—3 副控制器是反作用

②确定主控制器的正、反作用：主控制的正反作用只与主对象的符号以及偏差的符号有关，与调节阀的符号没有关系。

在判断主控制器正、反作用时，将副环看成一个符号为“正”的环节。

因为副环是一个随动控制系统，即当副环的输入增加时，副环的输出也将增加；反之输入减小，输出也将减小，所以副环的符号为“正”。

3—4 主控制器是反作用

1.8.2控制规律选择

(1)PID控制规律的特点

比例作用的特点:比例增益越大，控制精度越高（余差减小），但是系统的稳定性下降。输出信号对输入信号的响应快速、调节作用非常及时比例调节器不能