鍋爐燃燒dcs課程設(shè)計(jì)-- dcs鍋爐燃燒系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞2</b></p><p>　　1．鍋爐的工作過(guò)程2</p><p>　　2. 工業(yè)鍋爐燃燒控制的任務(wù)3</p><p>　

2、　3．基于DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1.1現(xiàn)場(chǎng)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(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2.1爐膛負(fù)壓控制10</p><p>　

3、　3.2.2蒸汽壓力控制11</p><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(diǎn)和優(yōu)勢(shì)14</p><p><b>　　6. 結(jié)束語(yǔ)15</b></p><p><b>　　參考

4、文獻(xiàn)16</b></p><p>　　DCS鍋爐燃燒系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：目前我國(guó)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(jìn)行了DCS改造。燃燒控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，所有的被調(diào)量都會(huì)發(fā)生變化，而當(dāng)改變?nèi)我蛔兞繒r(shí)，也會(huì)影響到其它變量。鍋爐燃燒過(guò)程控制任務(wù)很多，最主要

5、的是使鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)荷擾動(dòng)而使蒸汽壓力變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)燃料量或送風(fēng)量使之穩(wěn)定。其次，應(yīng)保持燃料燃燒良好，即不要因?yàn)榭諝獠蛔愣篃焽杳昂跓?，也不要因空氣量過(guò)多而增加熱量損失。所以在增加燃料時(shí)，空氣量應(yīng)先加大，在減少燃料時(shí)，空氣量也要減少。總之燃料量與空氣量應(yīng)保持一定比值，或者煙道氣中含氧量應(yīng)保持一定的數(shù)值。 再次， 應(yīng)該使排煙量與空氣量相配合，以保持爐膛負(fù)壓不變。如果負(fù)壓太小，甚至為正，則爐膛內(nèi)熱煙氣往外冒出， 影響設(shè)備與工作

6、人員的安全；如果負(fù)壓大，會(huì)使大量冷空氣漏進(jìn)爐內(nèi)，從而使熱量損失增加，降低燃燒效率。一般爐膛負(fù)壓應(yīng)該維持在0～－100Pa左右。</p><p>　　關(guān)鍵詞：DCS；燃燒控制；爐膛負(fù)壓；蒸汽壓力；爐膛含氧量</p><p><b>　　1．鍋爐的工作過(guò)程</b></p><p>　　鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設(shè)備。它通過(guò)煤、油或天然汽等燃料的燃燒

7、過(guò)程釋放出化學(xué)能，并通過(guò)傳熱過(guò)程把能量傳遞給水，把水變成蒸汽或熱水，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(wù)是把燃料中的化學(xué)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(jìn)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(guò)熱器，形成一定氣溫的過(guò)熱蒸汽D，匯集至

8、蒸汽母管。壓力為Pm的過(guò)熱蒸汽，經(jīng)負(fù)載設(shè)備控制供給負(fù)荷設(shè)備用。與此同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪，排到大氣。</p><p>　　具體來(lái)說(shuō)，燃煤鍋爐的工作過(guò)程概括起來(lái)應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：燃料的燃燒過(guò)程 、水的汽化過(guò)程、煙氣向水的傳熱過(guò)程。</p><p>　　圖1 燃煤鍋爐的工作過(guò)程<

9、/p><p>　　2. 工業(yè)鍋爐燃燒控制的任務(wù)</p><p>　　工業(yè)鍋爐燃燒系統(tǒng)控制的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。具體調(diào)節(jié)任務(wù)可概括為三個(gè)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(guò)程控制的第一項(xiàng)任務(wù)。如果出水溫度變了，就表示鍋爐的生產(chǎn)量與負(fù)荷設(shè)備的消耗量不相一

10、致，因此，必須改變?nèi)剂系墓?yīng)量，以改變鍋爐的燃燒發(fā)熱量，從而改變鍋爐的輸出，恢復(fù)出水溫度為額定值。這項(xiàng)控制任務(wù)就稱(chēng)為熱負(fù)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(gè)負(fù)荷設(shè)備下常工作的必要條件。</p><p>　　2 ．保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性 鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性是鍋爐燃燒過(guò)程控制的第二個(gè)任務(wù)。燃燒的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)難于直接測(cè)量，常用煙氣中的合氧量，或者燃料量與給風(fēng)量的比值來(lái)表示。如果能夠恰當(dāng)?shù)乇３?/p>

11、燃料量與空氣量的正確比值，就能達(dá)到最小的熱量損失和最大的燃燒效率．反之，如果比值不當(dāng)，空氣不足，結(jié)果導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，當(dāng)大部分燃料不能完全燃燒時(shí)，熱量損失直線(xiàn)上升；如果空氣過(guò)多，就會(huì)使大量的熱量損失在煙氣之中，使燃燒效率降低。一般說(shuō)來(lái)，保持2 ％的氧或10 ％的過(guò)剩空氣是最適宜的．這樣的熱量損失最小。3 ．維持爐腔負(fù)壓在一定范圍內(nèi) 爐膛負(fù)壓的變化，反映了引風(fēng)量與給風(fēng)量的不相適應(yīng)。通常要求爐膛負(fù)壓保持在0～-100 Pa 的

12、范圍內(nèi)，這時(shí)燃燒工況，鍋爐房工作條件，爐子的維護(hù)及安全運(yùn)行都最有利．如果爐j 撞負(fù)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(shè)備與操作人員的安全。爐膛負(fù)壓太大，爐勝漏風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損失。因此，需要維持爐膛負(fù)壓在一定范圍之內(nèi)。這三項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)是相互關(guān)聯(lián)的，它們可以通過(guò)調(diào)節(jié)燃料量、給風(fēng)量和引風(fēng)量來(lái)完成。對(duì)于燃燒過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求是：在</p><p>　　3．基于DCS鍋爐燃燒

13、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　SunyPCC800小型集散控系統(tǒng)簡(jiǎn)介： 隨著微型計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀表和在線(xiàn)分析儀表的迅速發(fā)展應(yīng)用和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越復(fù)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(xiǎn)分散、控制分散，而操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思想，多層分級(jí)、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)現(xiàn)代化T工業(yè)的生產(chǎn)和管理要求。Su

14、nyPCC800 系統(tǒng)特點(diǎn)：1 ．精確性I/O摸塊單獨(dú)配胃A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換器，保證轉(zhuǎn)換精度。在線(xiàn)門(mén)校正技術(shù)有效地抑制了環(huán)境溫度帶來(lái)的“零漂”問(wèn)題。2 ．穩(wěn)定性WDT 電路設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)內(nèi)部各智能節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行。I/O、通訊、控制模板及電源、控制網(wǎng)絡(luò)均可實(shí)現(xiàn)冗余配置。最優(yōu)化的通訊協(xié)議及檢錯(cuò)技術(shù)使系統(tǒng)的容錯(cuò)能力更強(qiáng)．分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，信息分散，重要信息冗余化。3 ．可靠性靈巧SmartBus 做到“服務(wù)始于端子”，維護(hù)

15、更方便。全隔離及智能調(diào)理技術(shù)，將外部干攏拒之門(mén)外。</p><p>　　信號(hào)回讀功能保證輸出無(wú)誤。分布式全隔離供電，避免了多根電源線(xiàn)產(chǎn)生的電源干攏。節(jié)點(diǎn)故障迅速隔離與自恢復(fù)，并支持防掉電保護(hù)。大容量FLASH 的應(yīng)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(huì)丟失。</p><p>　　4 ．開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兼顧了開(kāi)放性、先進(jìn)性、可靠性及安全性。標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，保證了

16、數(shù)據(jù)的一致性、安全性和大容量的需求?，F(xiàn)場(chǎng)．總線(xiàn)將控制模板、I/O模板及其它智能設(shè)備連接起來(lái)，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)且允許無(wú)中繼遠(yuǎn)程分布。 開(kāi)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(jìn)性近二百種控制算法，幾乎覆蓋所有控制方案，復(fù)雜控制算法滿(mǎn)足用戶(hù)先進(jìn)控制的要求。PC 技術(shù)的深層次挖掘，操作站／現(xiàn)場(chǎng)控制站采用最新主流配置。萬(wàn)能輸入模塊減

17、少備品備件類(lèi)型，最大限度地降低庫(kù)存成本。低功耗電路設(shè)計(jì)，降低運(yùn)行成本，是名符其實(shí)的“綠色”控制系統(tǒng)．6 ．方便性全節(jié)點(diǎn)自診斷幫助用戶(hù)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。模塊化結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的擴(kuò)展更加方便、靈活。符合IEC61 131 一3 標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)修復(fù)。全漢化Windows 風(fēng)格操作界面，提供詳細(xì)在線(xiàn)指導(dǎo)，操作簡(jiǎn)便不需專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)。</p><p>　　

18、圖2 硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)采用尖端的電子技術(shù)、儀表控制技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、吸取迄今為止各種控制系統(tǒng)的長(zhǎng)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(jìn)控制策略、圖形操作界面和在線(xiàn)實(shí)時(shí)組態(tài)工具，是一種實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)復(fù)雜多樣工業(yè)自動(dòng)化構(gòu)想的新型計(jì)算機(jī)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(luò)構(gòu)成，由于I

19、/O模塊實(shí)現(xiàn)了智能化，因此在I/O調(diào)理板內(nèi)部還有一層到端子的網(wǎng)絡(luò)——靈巧總線(xiàn)SmartBus。單機(jī)基本配置：AI:128，AO:128，DIO:256，PID:64。單機(jī)擴(kuò)展配置：AI:256，AO:256，DIO:512，PID:128；網(wǎng)絡(luò)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(chǎng)控制站

20、構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)．進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分散控制，其中I/O模塊、控制網(wǎng)CNet 和控制模板、電源組件均可實(shí)現(xiàn)冗余配置。操作站/工程師站通過(guò)冗余化系統(tǒng)網(wǎng)SNet 與現(xiàn)場(chǎng)控制站相連，完成工業(yè)過(guò)程的集中監(jiān)測(cè)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(gòu)成一個(gè)集生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)于一體的全廠(chǎng)生產(chǎn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。</p><p>　　3.1.1現(xiàn)場(chǎng)控制站</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)控制站是sunyPC

21、C800 系統(tǒng)的核心，主要由機(jī)柜、機(jī)籠、各類(lèi)板卡、散熱單元以及機(jī)柜附件組成，一切過(guò)程數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和控制均由安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制站中的UO 模板與控制模板來(lái)完成?，F(xiàn)場(chǎng)控制站直接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，是一個(gè)大規(guī)模的沁處理系統(tǒng)。它吸取了國(guó)外多家OCS 在現(xiàn)場(chǎng)控制站的技術(shù)特點(diǎn)，具有可靠性高、可冗余配置的技術(shù)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

22、業(yè)控制計(jì)算機(jī)，運(yùn)行基于Windows2000/NT 操作系統(tǒng)的SunyTech6 ．工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)，可以提供一個(gè)靈活、方便、強(qiáng)大的工程工具，以實(shí)現(xiàn)各種控制策略．操作站用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、管理，工程師站用于對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)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(shè)計(jì)</b></p><p>　　鍋爐

23、燃燒控制系統(tǒng)通常分為爐膛負(fù)壓控制、蒸汽壓力控制和爐膛含氧量控制三個(gè)子系統(tǒng)。在燃燒控制系統(tǒng)的三個(gè)子系統(tǒng)中，通常通過(guò)調(diào)節(jié)燃料量維持蒸汽壓力的恒定，調(diào)節(jié)送風(fēng)量以保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性，調(diào)節(jié)引風(fēng)量維持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。其中關(guān)鍵的問(wèn)題是如何保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性，在燃料量變化的同時(shí)如何相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)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(diǎn)： </p><p>　　a. 由于靠燃料量的變化來(lái)適應(yīng)負(fù)荷變化的需要，具有較

24、大的延遲和慣性，因此燃燒量改變后需要一定的輸送、燃燒和熱量傳遞時(shí)間，才能反應(yīng)到蒸汽量或汽壓的變化上。 </p><p>　　b. 爐排上有一定的燃料儲(chǔ)存，瞬間改變送風(fēng)量加快燃燒，能較快地適應(yīng)負(fù)荷變化的需要。即當(dāng)需要增加負(fù)荷時(shí)，先增加風(fēng)量，可使儲(chǔ)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(lái)保證負(fù)荷的要求。 </p><p>　　c. 由于燃料品種經(jīng)常變化，給合理送

25、風(fēng)帶來(lái)一定困難。為此可采用煙氣含氧量作為送風(fēng)調(diào)節(jié)的信號(hào),新型的測(cè)氧元件－ 氧化鋯測(cè)氧器的氧量信號(hào)反應(yīng)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(shí)間與時(shí)間常數(shù)相比都比較大，尤其是出口溫度廣義對(duì)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(duì)象，無(wú)論在穩(wěn)定性和響應(yīng)速度上都難以達(dá)到較好的指標(biāo)。針對(duì)燃

26、煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的純滯后問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外展開(kāi)了廣泛的研究并提出了許多新的控制策略如廣義預(yù)估控制、模糊控制等，引入燃煤鍋爐的控制中，這些先進(jìn)的控制算法有的在實(shí)際應(yīng)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(jī)運(yùn)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(yùn)算量大、占機(jī)時(shí)多；有些算法需要對(duì)象有精確的數(shù)學(xué)模型，我們實(shí)測(cè)得到的模型是在某一工作點(diǎn)附近測(cè)得的，山于對(duì)象的非線(xiàn)性，模型不可能很準(zhǔn)確。所以，這些先進(jìn)的控制算法對(duì)本系統(tǒng)的小型下

27、位機(jī)未必適用。在測(cè)試分析該燃煤熱水鍋爐燃燒對(duì)象特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)鍋爐控制方案和本鍋爐的實(shí)際，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，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(jiǎn)單、易于掌握、對(duì)大滯后有較強(qiáng)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(fù)壓回路，由于滯后相對(duì)比較小，采用一般PID 算法加引風(fēng)前饋的控制策略。</

28、p><p>　　圖 3 燃燒過(guò)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(shè)計(jì)的一種非連續(xù)的自動(dòng)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(shí)，才使控制量發(fā)生相應(yīng)的變化：在施加控制之后，等一段時(shí)間看看控制效果，以決定是否進(jìn)一步施加控制．“等等看”控制算法有如下優(yōu)點(diǎn)：1）我們研究的對(duì)象是供暖用燃煤

29、低壓熱水鍋爐，出口溫度有土l ℃ 左右的偏差是允許的；而且，主要的千擾如入口溫度的變化是緩慢進(jìn)行的，沒(méi)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(jiǎn)單，在計(jì)算機(jī)內(nèi)較短的程序就可以實(shí)現(xiàn)，減少了計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)。需整定的參數(shù)少，易于被現(xiàn)場(chǎng)工作人員掌握。3）對(duì)于純滯后大的對(duì)象，對(duì)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(méi)有大的變化，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)

30、須改變煤量，從而保證爐排上煤層厚度均勻。所以，“等等看”控制算法對(duì)層燃爐是非常適用的。</p><p>　　根據(jù)燃燒系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。由圖可知，本系統(tǒng)由汽包蒸汽壓力控制爐排的給進(jìn)速度， 即燃料量的多少。 針對(duì)鍋爐系統(tǒng)負(fù)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(hào)。由于從蒸汽壓力的動(dòng)態(tài)特性可知，蒸汽負(fù)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(hào)能夠使燃

31、料量盡快跟上負(fù)荷的變化。從熱量的意義上來(lái)說(shuō)，蒸汽流量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(chǔ)熱量的虧欠或盈余，兩者決定了作為熱量來(lái)源的燃料量的大小。</p><p>　　為保證燃料的充分燃燒，送風(fēng)量的大小應(yīng)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(hào)作為前饋信號(hào)被引至送風(fēng)副調(diào)節(jié)器。送風(fēng)調(diào)節(jié)采用串級(jí)控制方式，其主調(diào)節(jié)信號(hào)為煙氣中的氧含量，副調(diào)節(jié)器信號(hào)是送風(fēng)量，調(diào)節(jié)器的輸出通過(guò)控制

32、變頻器達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，如果鍋爐的漏風(fēng)量小，氧分析儀的測(cè)量信號(hào)準(zhǔn)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(jì)效益。</p><p>　　鍋爐引風(fēng)控制回路的工作原理比較簡(jiǎn)單，其控制目標(biāo)是保證爐膛壓力為 0 -100Pa 的微負(fù)壓。為了使引風(fēng)機(jī)能快速跟隨送風(fēng)量的變化，在本系統(tǒng)中將送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)引入引風(fēng)調(diào)節(jié)器，作為前饋信號(hào)。</p><p>　　3.2.1爐膛負(fù)壓控

33、制</p><p>　　由于燃燒狀態(tài)的不穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓大范圍、無(wú)規(guī)律地波動(dòng)，波動(dòng)范圍約是O～ -100Pa . 有時(shí)還瞬時(shí)出現(xiàn)微正壓，如果我們拿測(cè)量的信號(hào)直接用于控制，會(huì)造成閥門(mén)頻繁動(dòng)作，有時(shí)可能是誤動(dòng)作。而爐膛負(fù)壓是一個(gè)重要的生產(chǎn)變量，必須對(duì)它進(jìn)行控制．模仿操作工的操作方法，我們對(duì)負(fù)壓的測(cè)量值加了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的滑動(dòng)濾波，濾波后的值反映了爐膛負(fù)壓變化的總體趨勢(shì)，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(gè)

34、死區(qū)，只要負(fù)壓不超過(guò)這個(gè)值，使調(diào)節(jié)器輸出不變來(lái)防止閥位的誤動(dòng)作。從投運(yùn)效果來(lái)看，在鼓風(fēng)量或煤量變化后，能通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)閥，將負(fù)壓的均值控制在給定值的士SPa 以?xún)?nèi)。鼓風(fēng)量的變化是本調(diào)節(jié)回路最大的干擾，而鼓風(fēng)量沒(méi)有準(zhǔn)確計(jì)量，所以將鼓風(fēng)閥門(mén)開(kāi)度近似為風(fēng)量大小，作為前饋信號(hào)引入。</p><p>　　鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，爐膛壓力必須保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。在負(fù)壓操作中，如果負(fù)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)

35、以及環(huán)境衛(wèi)生；但是如果負(fù)壓過(guò)大，漏風(fēng)嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致總風(fēng)量增加，煙氣熱損失增大，這樣會(huì)不利于經(jīng)濟(jì)燃燒。在如圖3所示的鍋爐控制系統(tǒng)的燃燒過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)中，爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)自成一個(gè)單回路控制系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)風(fēng)量隨鍋爐負(fù)荷改變而改變時(shí)，由于爐膛負(fù)壓的變化，負(fù)壓控制系統(tǒng)將通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口檔板，改變引風(fēng)量使之與送風(fēng)量相平衡，從而將爐膛負(fù)壓控制在額定值上。</p><p>　　圖4 爐膛負(fù)壓控制回路框圖</p>&

36、lt;p>　　爐膛負(fù)壓的主要擾動(dòng)量是鼓風(fēng)量的改變，調(diào)整量為引風(fēng)量。取鼓風(fēng)量作為負(fù)壓控制回路的前饋可以使?fàn)t膛負(fù)壓快速消除鼓風(fēng)變化擾動(dòng)，保持穩(wěn)定。負(fù)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(wù)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(guò)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

37、過(guò)調(diào)整爐排轉(zhuǎn)速即燃料的供給量來(lái)保證在輸出足夠蒸汽量的同時(shí)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(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，因此鍋爐汽壓控制回路有比較大的純滯后，同時(shí)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(fēng)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(dòng)量是蒸汽負(fù)荷的改變，其主要調(diào)節(jié)量是給煤量，同時(shí)送風(fēng)量的大小對(duì)燃燒

38、也有較大影響，因此也對(duì)汽壓回路造成擾動(dòng)。送風(fēng)量應(yīng)與給煤量成一定的比例，以維持煤的充分燃燒。我們采用智能PID算法對(duì)汽壓控制回路進(jìn)行控制，同時(shí)引進(jìn)蒸汽流量作為前饋以快速消除負(fù)荷擾動(dòng)，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(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)</p><p>　　過(guò)熱蒸汽的溫度是鍋爐生產(chǎn)過(guò)程的重要

39、參數(shù)，一般由鍋爐和汽輪機(jī)生產(chǎn)的工藝確定。一方面，蒸汽溫度過(guò)高會(huì)燒壞過(guò)熱器水管，也會(huì)對(duì)負(fù)荷設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)不良影響，因?yàn)殄仩t金屬?gòu)?qiáng)度的安全系數(shù)設(shè)計(jì)比較小，超溫嚴(yán)重會(huì)使汽機(jī)或其它負(fù)荷設(shè)備膨脹過(guò)大，使汽機(jī)的軸向推力增大而發(fā)生事故；但是，另一方面，過(guò)熱蒸汽的溫度過(guò)低將直接影響負(fù)荷設(shè)備的正常運(yùn)行。就汽機(jī)而言，蒸汽溫度過(guò)低會(huì)嚴(yán)重影響它的效率，一般來(lái)說(shuō)，汽輪機(jī)的進(jìn)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(jì)技術(shù)指標(biāo)上看，必須控制過(guò)熱蒸汽溫

40、度在允許范圍之內(nèi)。在鍋爐控制系統(tǒng)中，過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為如圖6所示控制方式。</p><p>　　圖6 過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　在圖6所示的鍋爐過(guò)熱器出口過(guò)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(guò)熱電阻檢測(cè)過(guò)熱蒸汽溫度，經(jīng)過(guò)溫度變送器來(lái)調(diào)節(jié)冷水機(jī)減溫水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，通過(guò)調(diào)節(jié)減溫水的流量來(lái)控制過(guò)熱蒸汽的溫度。</p><p>

41、　　3.2.3爐膛含氧量控制</p><p><b>　　鼓風(fēng)量的控制</b></p><p>　　從實(shí)測(cè)的特性可知，鼓風(fēng)量控制回路對(duì)象純滯后和時(shí)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(shí)候取消積分作用。控制算式可寫(xiě)為：1 ）偏差時(shí)，實(shí)現(xiàn)pD 控制；2 ）偏差時(shí)，實(shí)現(xiàn)PID 控制。采用積分分

42、離PID 算法后，顯著降低了被控變量的超調(diào)，縮短了過(guò)程達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)的時(shí)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(fēng)量，顯然是來(lái)不及的。如果煤量變化大，還會(huì)冒黑煙嚴(yán)重污染環(huán)境。所以，把煤量信號(hào)作為前饋引入到風(fēng)量調(diào)節(jié)回路中，當(dāng)煤量發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)改變風(fēng)量進(jìn)行粗調(diào)，然后再由PID 進(jìn)行細(xì)調(diào)來(lái)消除余差。另外，用煤量作為鼓風(fēng)量控制的前饋時(shí)．可實(shí)現(xiàn)在煤量增加時(shí)及時(shí)增加風(fēng)量，但是在煤量減少時(shí)立即減風(fēng)

43、卻不合適。因?yàn)槊哼M(jìn)入爐膛后并不象燃油或氣那樣立即完全燃燒，如果立即減少風(fēng)量，會(huì)導(dǎo)致助燃風(fēng)量不足。所以必須加一個(gè)判斷，看煤量是增加還是減少，增加時(shí)，立即增加鼓風(fēng)量：煤量減少時(shí)，可等待一段時(shí)間，等煤量改變前拋入的煤（尤其是粉狀煤）燃燒一段時(shí)間后再減小風(fēng)量。 爐膛含氧量控制系統(tǒng)包括除氧</p><p>　　對(duì)于除氧器壓力系統(tǒng)而言，當(dāng)除氧器壓力發(fā)生變化時(shí)，壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)除氧器的進(jìn)汽閥，改變除氧器的進(jìn)汽量，從而

44、將除氧器的壓力控制在目標(biāo)值上。對(duì)于除氧器液位系統(tǒng)，當(dāng)除氧器液位發(fā)生變化時(shí)，液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)除氧器的進(jìn)水閥，改變除氧器的進(jìn)水量，從而將除氧器的液位控制在目標(biāo)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(diǎn)和優(yōu)勢(shì)</p><p>　　DCS

45、系統(tǒng)的推出并逐步發(fā)展成為過(guò)程控制領(lǐng)域的主角是由于以下一些原因：1 ．現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)日趨大型化，復(fù)雜化，需要檢測(cè)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(shì)必得另辟蹊徑。2 ．傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)通常使用多個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)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(fèi)大量人力物力，并且工藝生產(chǎn)在相當(dāng)程度上依賴(lài)這些儀表生產(chǎn)廠(chǎng)商。這一狀況也希望有所改變。</p><p>　　3 ．?dāng)?shù)字電路技

46、術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路技術(shù)的應(yīng)用，集成度以及成品率大幅度提高，使得在過(guò)程控制中大量使用微處理器在成本上成為可能。4 ．自動(dòng)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(jìn)了過(guò)程控制從傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)向DCS 系統(tǒng)變革的進(jìn)程．5 ，通訊理論和技術(shù)的發(fā)展，在對(duì)局域網(wǎng)（LAN ）的大量研究過(guò)程中，通訊理論和技術(shù)得到了極大的發(fā)展和完善，這方面對(duì)DCS 系統(tǒng)發(fā)展的影響是舉足輕重6 ．計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，尤

47、其是微軟公司的WINDOWS 一95 這樣的操作系統(tǒng)軟件的推出，為計(jì)算機(jī)在過(guò)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用莫定T 基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)和操作人員之間有了良好的界面，使不具備計(jì)算機(jī)專(zhuān)門(mén)知識(shí)的操作人員樂(lè)于接受。7 ．計(jì)算機(jī)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(fèi)用，集中控制系統(tǒng)需要較大規(guī)模的計(jì)算機(jī)，價(jià)錢(qián)昂貴。相對(duì)來(lái)說(shuō)DCS 系統(tǒng)所用的微處理器和微機(jī)要便宜得多，故障相對(duì)分散，并且DCS 系統(tǒng)中的微機(jī)或微處理器是并行運(yùn)行的，相對(duì)

48、于集中控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的串行運(yùn)行來(lái)說(shuō)處理速度也大大提高，因此具有更高的實(shí)時(shí)性指標(biāo)，這些是DCS 系統(tǒng)優(yōu)于集</p><p><b>　　6. 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　通過(guò)三周的課程設(shè)計(jì)，多方查找資料，讓我了解到環(huán)境的問(wèn)題是保證DCS 能夠長(zhǎng)期連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提，在這些方面掉以輕心對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行會(huì)造成各種危害。DCS 控制室位置位于操作間的最里間，通風(fēng)良好，室

49、內(nèi)沒(méi)有安裝暖氣，防止了因?yàn)闇囟雀?，?nèi)存和輔存不能正常工作，系統(tǒng)紊亂的現(xiàn)象。溫度太高，會(huì)產(chǎn)生靜電的威脅，會(huì)造成有些DCS 的死機(jī)現(xiàn)象。在DCS 中控室的平面布置上，加了一個(gè)緩沖間，這是防塵的好措施。DCS 控制室及輔助間均滿(mǎn)足建筑要求、采光要求、抗十?dāng)_措施、接地要求、供電要求及隔離要求。DCS 設(shè)備的內(nèi)部安裝接線(xiàn)和調(diào)試均有供暖中心的儀表自控人員參與，這對(duì)于了解系統(tǒng)情況，掌握系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)，做好今后的維護(hù)開(kāi)發(fā)和日常操作工作非常有利。DCS 的操

50、作一般都很簡(jiǎn)單方便，很容易學(xué)會(huì)，對(duì)于工藝操作人員不必講多少?gòu)?fù)雜的計(jì)算機(jī)原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，著重教會(huì)他們實(shí)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(yǔ)言問(wèn)題，對(duì)于顯示和打印的內(nèi)容，特別是繁多的縮寫(xiě)符號(hào)，記憶比較困難，影響DCS 的使用效果，在對(duì)工藝操作人員的培訓(xùn)中，這是關(guān)鍵。通過(guò)采用DCS 控制系統(tǒng)，能夠有效提高鍋爐燃燒效率。通過(guò)這段時(shí)間老師的指導(dǎo)和自己</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&

51、lt;/b></p><p>　　[1]火電廠(chǎng)機(jī)組集控運(yùn)行與仿真，劉彥臣等，中國(guó)電力出版社， 2007</p><p>　　[2]熱工控制系統(tǒng)，邊立秀，中國(guó)電力出版社， 2002</p><p>　　[3]分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)，白焰等，中國(guó)電力出版社， 2004</p><p>　　[4]熱工自動(dòng)控制，文群英，清華大學(xué)出版社，