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文檔簡介
1、<p><b> 目錄</b></p><p> 摘要:目前我國新建的鍋爐系統(tǒng)普遍采用DCS系統(tǒng),以前采用常規(guī)控制的鍋爐也基本進行了DCS改造。燃燒控制系統(tǒng)是一個多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個復雜系統(tǒng)。當鍋爐負荷變化時,所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化,而當改變?nèi)我蛔兞繒r,也會影響到其它變量。鍋爐燃燒過程控制任務很多,最主要的是使鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。當負荷擾動
2、而使蒸汽壓力變化時,通過調(diào)節(jié)燃料量或送風量使之穩(wěn)定。其次,應保持燃料燃燒良好,即不要因為空氣不足而使煙囪冒黑煙,也不要因空氣量過多而增加熱量損失。所以在增加燃料時,空氣量應先加大,在減少燃料時,空氣量也要減少。總之燃料量與空氣量應保持一定比值,或者煙道氣中含氧量應保持一定的數(shù)值。 再次, 應該使排煙量與空氣量相配合,以保持爐膛負壓不變。如果負壓太小,甚至為正,則爐膛內(nèi)熱煙氣往外冒出, 影響設備與工作人員的安全;如果負壓大,會使大量冷空氣
3、漏進爐內(nèi),從而使熱量損失增加,降低燃燒效率。一般爐膛負壓應該維持在0~-100Pa左右。1</p><p> 關鍵詞:DCS;燃燒控制;爐膛負壓;蒸汽壓力;爐膛含氧量2</p><p> 1.鍋爐的工作過程2</p><p> 2. 工業(yè)鍋爐燃燒控制的任務3</p><p> 3.基于DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)設計4</p&g
4、t;<p> 3.1硬件體系結構設計4</p><p> 3.1.1現(xiàn)場控制站7</p><p> 3.1.2操作站/工程師站7</p><p> 3.2軟件組態(tài)設計7</p><p> 3.2.1爐膛負壓控制10</p><p> 3.2.2蒸汽壓力控制11</p>
5、<p> 3.2.3爐膛含氧量控制12</p><p> 4. DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)組態(tài)圖13</p><p> 5.DCS 系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢14</p><p><b> 6. 結束語15</b></p><p><b> 參考文獻16</b></p>
6、<p> DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)組態(tài)設計</p><p> 摘要:目前我國新建的鍋爐系統(tǒng)普遍采用DCS系統(tǒng),以前采用常規(guī)控制的鍋爐也基本進行了DCS改造。燃燒控制系統(tǒng)是一個多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個復雜系統(tǒng)。當鍋爐負荷變化時,所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化,而當改變?nèi)我蛔兞繒r,也會影響到其它變量。鍋爐燃燒過程控制任務很多,最主要的是使鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。當負荷擾動而使蒸汽壓力變
7、化時,通過調(diào)節(jié)燃料量或送風量使之穩(wěn)定。其次,應保持燃料燃燒良好,即不要因為空氣不足而使煙囪冒黑煙,也不要因空氣量過多而增加熱量損失。所以在增加燃料時,空氣量應先加大,在減少燃料時,空氣量也要減少。總之燃料量與空氣量應保持一定比值,或者煙道氣中含氧量應保持一定的數(shù)值。 再次, 應該使排煙量與空氣量相配合,以保持爐膛負壓不變。如果負壓太小,甚至為正,則爐膛內(nèi)熱煙氣往外冒出, 影響設備與工作人員的安全;如果負壓大,會使大量冷空氣漏進爐內(nèi),從而
8、使熱量損失增加,降低燃燒效率。一般爐膛負壓應該維持在0~-100Pa左右。</p><p> 關鍵詞:DCS;燃燒控制;爐膛負壓;蒸汽壓力;爐膛含氧量</p><p><b> 1.鍋爐的工作過程</b></p><p> 鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設備。它通過煤、油或天然汽等燃料的燃燒過程釋放出化學能,并通過傳熱過程把能量傳遞給水,把水
9、變成蒸汽或熱水,蒸汽或熱水直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。所以鍋爐的中心任務是把燃料中的化學能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。</p><p> 燃煤鍋爐的工藝流程(如圖1)為:給水經(jīng)給水泵、給水控制閥、省煤器進入鍋爐的汽包,燃料和熱空氣按一定的比例送入燃燒室內(nèi)燃燒,生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng),產(chǎn)生飽和蒸汽Ds。然后經(jīng)過熱器,形成一定氣溫的過熱蒸汽D,匯集至蒸汽母管。壓力為Pm的過熱蒸汽,經(jīng)負載設備控制供給負
10、荷設備用。與此同時,燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣,除將飽和蒸汽變成過熱蒸汽外,還經(jīng)省煤器預熱鍋爐給水和空氣預熱器預熱空氣,最后經(jīng)引風機送往煙囪,排到大氣。</p><p> 具體來說,燃煤鍋爐的工作過程概括起來應該包括三個同時進行的過程:燃料的燃燒過程 、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程。</p><p> 圖1 燃煤鍋爐的工作過程</p><p> 2. 工業(yè)鍋爐
11、燃燒控制的任務</p><p> 工業(yè)鍋爐燃燒系統(tǒng)控制的基本任務,是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量,適應負荷的需要,同時還要保證經(jīng)濟燃燒和鍋爐的安全運行。具體調(diào)節(jié)任務可概括為三個方面:</p><p> 1 .維持出水溫度不變 維持出水溫度不變,這是燃燒過程控制的第一項任務。如果出水溫度變了,就表示鍋爐的生產(chǎn)量與負荷設備的消耗量不相一致,因此,必須改變?nèi)剂系墓?,以改變鍋爐的燃燒發(fā)熱
12、量,從而改變鍋爐的輸出,恢復出水溫度為額定值。這項控制任務就稱為熱負荷控制.此外,保持出水溫度在一定范圍內(nèi),也是保證鍋爐和各個負荷設備下常工作的必要條件。</p><p> 2 .保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟性 鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟性是鍋爐燃燒過程控制的第二個任務。燃燒的經(jīng)濟性指標難于直接測量,常用煙氣中的合氧量,或者燃料量與給風量的比值來表示。如果能夠恰當?shù)乇3秩剂狭颗c空氣量的正確比值,就能達到最小的熱量損失和最
13、大的燃燒效率.反之,如果比值不當,空氣不足,結果導致燃料的不完全燃燒,當大部分燃料不能完全燃燒時,熱量損失直線上升;如果空氣過多,就會使大量的熱量損失在煙氣之中,使燃燒效率降低。一般說來,保持2 %的氧或10 %的過??諝馐亲钸m宜的.這樣的熱量損失最小。3 .維持爐腔負壓在一定范圍內(nèi) 爐膛負壓的變化,反映了引風量與給風量的不相適應。通常要求爐膛負壓保持在0~-100 Pa 的范圍內(nèi),這時燃燒工況,鍋爐房工作條件,爐子的維護及安
14、全運行都最有利.如果爐j 撞負壓太小,爐膛容易向外噴火,既影響環(huán)境衛(wèi)生,又可能危及設備與操作人員的安全。爐膛負壓太大,爐勝漏風量增大,增加引風機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。因此,需要維持爐膛負壓在一定范圍之內(nèi)。這三項調(diào)節(jié)任務是相互關聯(lián)的,它們可以通過調(diào)節(jié)燃料量、給風量和引風量來完成。對于燃燒過程自動控制系統(tǒng)的要求是:在</p><p> 3.基于DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)設計</p><p>
15、 3.1硬件體系結構設計</p><p> SunyPCC800小型集散控系統(tǒng)簡介: 隨著微型計算機、數(shù)字化儀表和在線分析儀表的迅速發(fā)展應用和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程越來越復雜的控制要求,產(chǎn)生了基于4C 的集散控制系統(tǒng)(DCS )。它采用危險分散、控制分散,而操作和管理集中的基本設計思想,多層分級、合作自治的結構形式,以適應現(xiàn)代化T工業(yè)的生產(chǎn)和管理要求。SunyPCC800 系統(tǒng)特點:1 .精確性I/O摸
16、塊單獨配胃A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換器,保證轉(zhuǎn)換精度。在線門校正技術有效地抑制了環(huán)境溫度帶來的“零漂”問題。2 .穩(wěn)定性WDT 電路設計保證系統(tǒng)內(nèi)部各智能節(jié)點正常運行。I/O、通訊、控制模板及電源、控制網(wǎng)絡均可實現(xiàn)冗余配置。最優(yōu)化的通訊協(xié)議及檢錯技術使系統(tǒng)的容錯能力更強.分布式實時數(shù)據(jù)庫,信息分散,重要信息冗余化。3 .可靠性靈巧SmartBus 做到“服務始于端子”,維護更方便。全隔離及智能調(diào)理技術,將外部干攏拒之門外。
17、</p><p> 信號回讀功能保證輸出無誤。分布式全隔離供電,避免了多根電源線產(chǎn)生的電源干攏。節(jié)點故障迅速隔離與自恢復,并支持防掉電保護。大容量FLASH 的應用省卻了后備電池,即使系統(tǒng)掉電,數(shù)據(jù)至少十年內(nèi)不會丟失。</p><p> 4 .開放性網(wǎng)絡結構兼顧了開放性、先進性、可靠性及安全性。標準的用戶/服務器結構,保證了數(shù)據(jù)的一致性、安全性和大容量的需求?,F(xiàn)場.總線將控制
18、模板、I/O模板及其它智能設備連接起來,實時性更強且允許無中繼遠程分布。 開放、可靠、流行的Windows 2000/NT 操作系統(tǒng),全面支持DDE 、ODBC 、OPc 、ActiveX 和TCP/IP 。5 .先進性近二百種控制算法,幾乎覆蓋所有控制方案,復雜控制算法滿足用戶先進控制的要求。PC 技術的深層次挖掘,操作站/現(xiàn)場控制站采用最新主流配置。萬能輸入模塊減少備品備件類型,最大限度地降低庫存成本。低功耗電路
19、設計,降低運行成本,是名符其實的“綠色”控制系統(tǒng).6 .方便性全節(jié)點自診斷幫助用戶了解系統(tǒng)運行狀態(tài)。模塊化結構使得系統(tǒng)的擴展更加方便、靈活。符合IEC61 131 一3 標準的組態(tài)工具和豐富的控制算法,大大縮減工程周期。所有物理模件:均可帶電插拔,在線修復。全漢化Windows 風格操作界面,提供詳細在線指導,操作簡便不需專門培訓。</p><p> 圖2 硬件結構圖</p><
20、p> SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)采用尖端的電子技術、儀表控制技術、現(xiàn)代控制理論、吸取迄今為止各種控制系統(tǒng)的長處,是集成綜合了多功能回路控制器、順序控制器、可編程控制器功能的小型集散控制系統(tǒng)。具有先進控制策略、圖形操作界面和在線實時組態(tài)工具,是一種實現(xiàn)各行各業(yè)復雜多樣工業(yè)自動化構想的新型計算機控制系統(tǒng)。由管理網(wǎng)Mnet、系統(tǒng)網(wǎng)Snet和控制網(wǎng)Cnet三層網(wǎng)絡構成,由于I/O模塊實現(xiàn)了智能化,因此在I/O調(diào)理板內(nèi)部還有一層
21、到端子的網(wǎng)絡——靈巧總線SmartBus。單機基本配置:AI:128,AO:128,DIO:256,PID:64。單機擴展配置:AI:256,AO:256,DIO:512,PID:128;網(wǎng)絡分布配置:AI:4096,AO:4096,DIO:8192。系統(tǒng)還可以成為一體化工作站形式,即控制站、操作站/工程師集成在一起,可就地安裝。</p><p> 現(xiàn)場控制站構成現(xiàn)場控制級.進行數(shù)據(jù)采集和分散控制,其中I/O模
22、塊、控制網(wǎng)CNet 和控制模板、電源組件均可實現(xiàn)冗余配置。操作站/工程師站通過冗余化系統(tǒng)網(wǎng)SNet 與現(xiàn)場控制站相連,完成工業(yè)過程的集中監(jiān)測管理、操作。操作站/工程師還可以經(jīng)管理網(wǎng)連接到管理站,構成一個集生產(chǎn)、管理、經(jīng)營于一體的全廠生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)。</p><p> 3.1.1現(xiàn)場控制站</p><p> 現(xiàn)場控制站是sunyPCC800 系統(tǒng)的核心,主要由機柜、機籠、各類板卡、散
23、熱單元以及機柜附件組成,一切過程數(shù)據(jù)的采集、運算和控制均由安裝在現(xiàn)場控制站中的UO 模板與控制模板來完成?,F(xiàn)場控制站直接與現(xiàn)場設備,是一個大規(guī)模的沁處理系統(tǒng)。它吸取了國外多家OCS 在現(xiàn)場控制站的技術特點,具有可靠性高、可冗余配置的技術特色.</p><p> 3.1.2操作站/工程師站</p><p> 操作站/工程師站為高可靠性工業(yè)控制計算機,運行基于Windows2000/NT
24、操作系統(tǒng)的SunyTech6 .工業(yè)控制應用軟件平臺,可以提供一個靈活、方便、強大的工程工具,以實現(xiàn)各種控制策略.操作站用于對生產(chǎn)過程的監(jiān)視、管理,工程師站用于對應用系統(tǒng)進行功能組態(tài)、組態(tài)數(shù)據(jù)下載,也能代替操作員站發(fā)揮監(jiān)視、管理的作用。</p><p><b> 3.2軟件組態(tài)設計</b></p><p> 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)通常分為爐膛負壓控制、蒸汽壓力控制和爐膛
25、含氧量控制三個子系統(tǒng)。在燃燒控制系統(tǒng)的三個子系統(tǒng)中,通常通過調(diào)節(jié)燃料量維持蒸汽壓力的恒定,調(diào)節(jié)送風量以保證燃燒的經(jīng)濟性,調(diào)節(jié)引風量維持爐膛負壓的穩(wěn)定。其中關鍵的問題是如何保證燃燒的經(jīng)濟性,在燃料量變化的同時如何相應地調(diào)節(jié)送風量,即如何確定系統(tǒng)的空燃比, 因此,燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有如下特點: </p><p> a. 由于靠燃料量的變化來適應負荷變化的需要,具有較大的延遲和慣性,因此燃燒量改變后需要一定的輸送、燃燒
26、和熱量傳遞時間,才能反應到蒸汽量或汽壓的變化上。 </p><p> b. 爐排上有一定的燃料儲存,瞬間改變送風量加快燃燒,能較快地適應負荷變化的需要。即當需要增加負荷時,先增加風量,可使儲存在爐排上的燃料迅速燃燒,很快提高鍋爐的蒸發(fā)量,以后再靠增加燃料量來保證負荷的要求。 </p><p> c. 由于燃料品種經(jīng)常變化,給合理送風帶來一定困難。為此可采用煙氣含氧量作為送風調(diào)節(jié)的信
27、號,新型的測氧元件- 氧化鋯測氧器的氧量信號反應迅速、可靠。</p><p> 由于出口溫度和氧含量調(diào)節(jié)通道的滯后時間與時間常數(shù)相比都比較大,尤其是出口溫度廣義對象傳遞函數(shù)已接近1 : 1 ,如果再采用常規(guī)的PID 控制算法,由于PID 調(diào)節(jié)屬于“事后調(diào)節(jié)”,它本身不具備克服純滯后的能力,用于大純滯后對象,無論在穩(wěn)定性和響應速度上都難以達到較好的指標。針對燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的純滯后問題,國內(nèi)外展開了廣泛的研究并
28、提出了許多新的控制策略如廣義預估控制、模糊控制等,引入燃煤鍋爐的控制中,這些先進的控制算法有的在實際應用中取得較好的控制效果。但是,考慮到本鍋爐控制系統(tǒng)中,下位機運算速度和內(nèi)存容量的限制.有些控制算法雖然比較好,但運算量大、占機時多;有些算法需要對象有精確的數(shù)學模型,我們實測得到的模型是在某一工作點附近測得的,山于對象的非線性,模型不可能很準確。所以,這些先進的控制算法對本系統(tǒng)的小型下位機未必適用。在測試分析該燃煤熱水鍋爐燃燒對象特性的
29、基礎上,結合國內(nèi)外有關鍋爐控制方案和本鍋爐的實際,經(jīng)過現(xiàn)場試驗,最終確定的控制方案如圖3所示。</p><p> 出口溫度的控制采用算法簡單、易于掌握、對大滯后有較強克服能力的“等等看”控制算法;氧含量控制回路采用前饋一反饋控制,控制算法采用變形的PID 算法― 積分分離式算法:負壓回路,由于滯后相對比較小,采用一般PID 算法加引風前饋的控制策略。</p><p> 圖 3 燃燒過
30、程控制系統(tǒng)框圖</p><p> 出口溫度的“等等看”控制算法: “等等看”控制算法就是仿人工操作而設計的一種非連續(xù)的自動控制方式.其主要思想是:偏差e 的校正是不連續(xù)的,只有偏差大到必須改變控制量時,才使控制量發(fā)生相應的變化:在施加控制之后,等一段時間看看控制效果,以決定是否進一步施加控制.“等等看”控制算法有如下優(yōu)點:1)我們研究的對象是供暖用燃煤低壓熱水鍋爐,出口溫度有土l ℃ 左右的偏差是允許的
31、;而且,主要的千擾如入口溫度的變化是緩慢進行的,沒有大的頻繁的干擾,所以“等等看”控制算法是適用的。2)算法簡單,在計算機內(nèi)較短的程序就可以實現(xiàn),減少了計算機的負擔。需整定的參數(shù)少,易于被現(xiàn)場工作人員掌握。3)對于純滯后大的對象,對控制中由純滯后引起的系統(tǒng)振蕩有很好的克服作用</p><p> 4)避免了煤量的頻繁調(diào)節(jié).如果入口溫度沒有大的變化,長時間內(nèi)無須改變煤量,從而保證爐排上煤層厚度均勻。所以,“等等
32、看”控制算法對層燃爐是非常適用的。</p><p> 根據(jù)燃燒系統(tǒng)的特點,設計出燃燒自動控制系統(tǒng)的結構框圖。由圖可知,本系統(tǒng)由汽包蒸汽壓力控制爐排的給進速度, 即燃料量的多少。 針對鍋爐系統(tǒng)負荷變化較大的特性,本系統(tǒng)在汽包壓力控制回路中引入蒸汽流量作為前饋信號。由于從蒸汽壓力的動態(tài)特性可知,蒸汽負荷的改變最終必將造成燃料量的變化,將蒸汽流量作為前饋信號能夠使燃料量盡快跟上負荷的變化。從熱量的意義上來說,蒸汽流量
33、表示了目前用汽帶走的熱量,汽包壓力的大小表示了蒸發(fā)部分儲熱量的虧欠或盈余,兩者決定了作為熱量來源的燃料量的大小。</p><p> 為保證燃料的充分燃燒,送風量的大小應該與燃料量作協(xié)調(diào)變化。為此,在本系統(tǒng)中,汽包壓力調(diào)節(jié)器的輸出信號作為前饋信號被引至送風副調(diào)節(jié)器。送風調(diào)節(jié)采用串級控制方式,其主調(diào)節(jié)信號為煙氣中的氧含量,副調(diào)節(jié)器信號是送風量,調(diào)節(jié)器的輸出通過控制變頻器達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的,如果鍋爐的漏風量小,氧
34、分析儀的測量信號準確,這樣的燃燒控制系統(tǒng)可以明顯改善鍋爐的熱效率,取得很好的經(jīng)濟效益。</p><p> 鍋爐引風控制回路的工作原理比較簡單,其控制目標是保證爐膛壓力為 0 -100Pa 的微負壓。為了使引風機能快速跟隨送風量的變化,在本系統(tǒng)中將送風調(diào)節(jié)器的輸出信號引入引風調(diào)節(jié)器,作為前饋信號。</p><p> 3.2.1爐膛負壓控制</p><p> 由于
35、燃燒狀態(tài)的不穩(wěn)定,爐膛負壓大范圍、無規(guī)律地波動,波動范圍約是O~ -100Pa . 有時還瞬時出現(xiàn)微正壓,如果我們拿測量的信號直接用于控制,會造成閥門頻繁動作,有時可能是誤動作。而爐膛負壓是一個重要的生產(chǎn)變量,必須對它進行控制.模仿操作工的操作方法,我們對負壓的測量值加了一個長時間的滑動濾波,濾波后的值反映了爐膛負壓變化的總體趨勢,參與控制,取得很好的效果。另外,在調(diào)節(jié)器算法中規(guī)定一個死區(qū),只要負壓不超過這個值,使調(diào)節(jié)器輸出不變來防止閥
36、位的誤動作。從投運效果來看,在鼓風量或煤量變化后,能通過調(diào)節(jié)引風閥,將負壓的均值控制在給定值的士SPa 以內(nèi)。鼓風量的變化是本調(diào)節(jié)回路最大的干擾,而鼓風量沒有準確計量,所以將鼓風閥門開度近似為風量大小,作為前饋信號引入。</p><p> 鍋爐正常運行時,爐膛壓力必須保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。在負壓操作中,如果負壓偏正,則鍋爐爐膛局部地區(qū)容易噴火,不利于安全生產(chǎn)以及環(huán)境衛(wèi)生;但是如果負壓過大,漏風嚴重,會導致總風
37、量增加,煙氣熱損失增大,這樣會不利于經(jīng)濟燃燒。在如圖3所示的鍋爐控制系統(tǒng)的燃燒過程自動控制系統(tǒng)中,爐膛負壓控制系統(tǒng)自成一個單回路控制系統(tǒng)。當進風量隨鍋爐負荷改變而改變時,由于爐膛負壓的變化,負壓控制系統(tǒng)將通過調(diào)節(jié)引風機入口檔板,改變引風量使之與送風量相平衡,從而將爐膛負壓控制在額定值上。</p><p> 圖4 爐膛負壓控制回路框圖</p><p> 爐膛負壓的主要擾動量是鼓風量的改
38、變,調(diào)整量為引風量。取鼓風量作為負壓控制回路的前饋可以使爐膛負壓快速消除鼓風變化擾動,保持穩(wěn)定。負壓控制回路框圖如圖4所示。</p><p> 3.2.2蒸汽壓力控制</p><p> 鍋爐的主要任務是生產(chǎn)蒸汽。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電或各種需要蒸汽的生產(chǎn)過程,生產(chǎn)工藝要求鍋爐不僅要輸出足夠的蒸汽量,還要保持輸出蒸汽壓力的穩(wěn)定。鍋爐是通過調(diào)整爐排轉(zhuǎn)速即燃料的供給量來保證在輸出足夠蒸汽量的
39、同時保證鍋爐的輸出蒸汽汽壓恒定。</p><p> 由于從給煤量的改變到蒸汽壓力的變化要經(jīng)過較長時間,因此鍋爐汽壓控制回路有比較大的純滯后,同時鍋爐汽壓控制回路還受到煤種、煤質(zhì)甚至氣候條件等諸多因素的影響,而且與水位、鼓風量等都有耦合,因此是較難控制的回路。鍋爐汽壓回路的被控量是蒸汽壓力,主要擾動量是蒸汽負荷的改變,其主要調(diào)節(jié)量是給煤量,同時送風量的大小對燃燒也有較大影響,因此也對汽壓回路造成擾動。送風量應與給
40、煤量成一定的比例,以維持煤的充分燃燒。我們采用智能PID算法對汽壓控制回路進行控制,同時引進蒸汽流量作為前饋以快速消除負荷擾動,形成如圖5所示的蒸汽壓力控制回路框圖。</p><p> 圖 5 蒸汽壓力控制回路框圖</p><p> 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)</p><p> 過熱蒸汽的溫度是鍋爐生產(chǎn)過程的重要參數(shù),一般由鍋爐和汽輪機生產(chǎn)的工藝確定。一方面,蒸汽
41、溫度過高會燒壞過熱器水管,也會對負荷設備的安全運行帶來不良影響,因為鍋爐金屬強度的安全系數(shù)設計比較小,超溫嚴重會使汽機或其它負荷設備膨脹過大,使汽機的軸向推力增大而發(fā)生事故;但是,另一方面,過熱蒸汽的溫度過低將直接影響負荷設備的正常運行。就汽機而言,蒸汽溫度過低會嚴重影響它的效率,一般來說,汽輪機的進汽溫度每降低5度,效率約降低1%。因此從安全生產(chǎn)和經(jīng)濟技術指標上看,必須控制過熱蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)。在鍋爐控制系統(tǒng)中,過熱蒸汽溫度控制
42、系統(tǒng)設計為如圖6所示控制方式。</p><p> 圖6 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)框圖</p><p> 在圖6所示的鍋爐過熱器出口過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)手段是改變減溫水流量。通過熱電阻檢測過熱蒸汽溫度,經(jīng)過溫度變送器來調(diào)節(jié)冷水機減溫水調(diào)節(jié)閥的開度,通過調(diào)節(jié)減溫水的流量來控制過熱蒸汽的溫度。</p><p> 3.2.3爐膛含氧量控制</p>
43、<p><b> 鼓風量的控制</b></p><p> 從實測的特性可知,鼓風量控制回路對象純滯后和時間常數(shù)之比接近1/2 ,所以采用常規(guī)PID 也容易產(chǎn)生超調(diào)和振蕩.這里采用了積分分離的PID 算法,即在偏差大的時候取消積分作用??刂扑闶娇蓪憺椋? )偏差時,實現(xiàn)pD 控制;2 )偏差時,實現(xiàn)PID 控制。采用積分分離PID 算法后,顯著降低了被控變量的超調(diào),縮短了過
44、程達到新的穩(wěn)態(tài)的時間。另外,煤量的變化是本控制回路最大的于擾,如果煤量變化后等到煙氣中的氧含量有變化后再去調(diào)節(jié)風量,顯然是來不及的。如果煤量變化大,還會冒黑煙嚴重污染環(huán)境。所以,把煤量信號作為前饋引入到風量調(diào)節(jié)回路中,當煤量發(fā)生變化時,及時改變風量進行粗調(diào),然后再由PID 進行細調(diào)來消除余差。另外,用煤量作為鼓風量控制的前饋時.可實現(xiàn)在煤量增加時及時增加風量,但是在煤量減少時立即減風卻不合適。因為煤進入爐膛后并不象燃油或氣那樣立即完全
45、燃燒,如果立即減少風量,會導致助燃風量不足。所以必須加一個判斷,看煤量是增加還是減少,增加時,立即增加鼓風量:煤量減少時,可等待一段時間,等煤量改變前拋入的煤(尤其是粉狀煤)燃燒一段時間后再減小風量。 爐膛含氧量控制系統(tǒng)包括除氧</p><p> 對于除氧器壓力系統(tǒng)而言,當除氧器壓力發(fā)生變化時,壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)除氧器的進汽閥,改變除氧器的進汽量,從而將除氧器的壓力控制在目標值上。對于除氧器液位系統(tǒng),當
46、除氧器液位發(fā)生變化時,液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)除氧器的進水閥,改變除氧器的進水量,從而將除氧器的液位控制在目標值上。</p><p> 4. DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)組態(tài)圖</p><p> 圖7 DCS燃燒系統(tǒng)組態(tài)圖</p><p> 5.DCS 系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢</p><p> DCS 系統(tǒng)的推出并逐步發(fā)展成為過程控制領域的主角是由于以下
47、一些原因:1 .現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)日趨大型化,復雜化,需要檢測和控制的參數(shù)大量增加,使得傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)顯得難以勝任,勢必得另辟蹊徑。2 .傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)通常使用多個生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品,使得工藝生產(chǎn)所需的備品備件品種繁多,為此而化費大量人力物力,并且工藝生產(chǎn)在相當程度上依賴這些儀表生產(chǎn)廠商。這一狀況也希望有所改變。</p><p> 3 .數(shù)字電路技術的迅猛發(fā)展,尤其是大規(guī)模集成電路技術的應用,集成度
48、以及成品率大幅度提高,使得在過程控制中大量使用微處理器在成本上成為可能。4 .自動化控制理論的發(fā)展,特別是連續(xù)系統(tǒng)離散化理論,采樣理論,這些理論大大地推進了過程控制從傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)向DCS 系統(tǒng)變革的進程.5 ,通訊理論和技術的發(fā)展,在對局域網(wǎng)(LAN )的大量研究過程中,通訊理論和技術得到了極大的發(fā)展和完善,這方面對DCS 系統(tǒng)發(fā)展的影響是舉足輕重6 .計算機應用技術的發(fā)展,尤其是微軟公司的WINDOWS 一95 這樣的操作系統(tǒng)
49、軟件的推出,為計算機在過程控制系統(tǒng)中的應用莫定T 基礎,計算機和操作人員之間有了良好的界面,使不具備計算機專門知識的操作人員樂于接受。7 .計算機集中控制系統(tǒng)存在固有的一些缺陷如故障集中。因此為了提高可靠性而需要巨大的費用,集中控制系統(tǒng)需要較大規(guī)模的計算機,價錢昂貴。相對來說DCS 系統(tǒng)所用的微處理器和微機要便宜得多,故障相對分散,并且DCS 系統(tǒng)中的微機或微處理器是并行運行的,相對于集中控制系統(tǒng)計算機的串行運行來說處理速度也大大提高
50、,因此具有更高的實時性指標,這些是DCS 系統(tǒng)優(yōu)于集</p><p><b> 6. 結束語</b></p><p> 通過三周的課程設計,多方查找資料,讓我了解到環(huán)境的問題是保證DCS 能夠長期連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的前提,在這些方面掉以輕心對設備正常運行會造成各種危害。DCS 控制室位置位于操作間的最里間,通風良好,室內(nèi)沒有安裝暖氣,防止了因為溫度高,內(nèi)存和輔存不能正常
51、工作,系統(tǒng)紊亂的現(xiàn)象。溫度太高,會產(chǎn)生靜電的威脅,會造成有些DCS 的死機現(xiàn)象。在DCS 中控室的平面布置上,加了一個緩沖間,這是防塵的好措施。DCS 控制室及輔助間均滿足建筑要求、采光要求、抗十擾措施、接地要求、供電要求及隔離要求。DCS 設備的內(nèi)部安裝接線和調(diào)試均有供暖中心的儀表自控人員參與,這對于了解系統(tǒng)情況,掌握系統(tǒng)優(yōu)缺點,做好今后的維護開發(fā)和日常操作工作非常有利。DCS 的操作一般都很簡單方便,很容易學會,對于工藝操作人員不必
52、講多少復雜的計算機原理和內(nèi)部結構,著重教會他們實際使用方法和操作要求即可。DCS 一般全部漢化,不存在使用語言問題,對于顯示和打印的內(nèi)容,特別是繁多的縮寫符號,記憶比較困難,影響DCS 的使用效果,在對工藝操作人員的培訓中,這是關鍵。通過采用DCS 控制系統(tǒng),能夠有效提高鍋爐燃燒效率。通過這段時間老師的指導和自己</p><p><b> 參考文獻</b></p><p
53、> [1]火電廠機組集控運行與仿真,劉彥臣等,中國電力出版社, 2007</p><p> [2]熱工控制系統(tǒng),邊立秀,中國電力出版社, 2002</p><p> [3]分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),白焰等,中國電力出版社, 2004</p><p> [4]熱工自動控制,文群英,清華大學出版社, 2009</p><p>
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