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工业锅炉控制系统.doc

工业锅炉控制系统

断了弦旳情_
2019-02-13 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《工业锅炉控制系统doc》,可适用于IT/计算机领域

锅炉的基本构造在各种工业企业的动力设备中锅炉是重要的组成部分,所以锅炉的性能至关重要。要设计一套完整的、性能良好的工业燃烧锅炉首先就必须了解一般燃烧锅炉的基本构造和燃烧过程。锅炉是一种产生蒸汽或热水的热交换设备。它通过燃料的燃烧释放大量热能并通过热传递把能量传递给水把水变成蒸汽或热水蒸汽或热水直接供给工业和生活中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。下图为简单锅炉的大体组成部分。锅炉的主要设备包括气锅、炉子、炉膛、锅筒、水冷壁、过热器、省煤器、燃烧设备、引风设备、送风设备、给水设备、空气预热器、水处理设备、燃料供给设备以及除灰除尘设备等。气锅:由上下锅筒和三簇沸水管组成。水在管内受管外烟气加热因而管簇内发生自然的循环流动并逐渐气化产生的饱和蒸汽积聚在上锅筒里面。炉子:是使燃烧从充分燃烧并释放出热量的设备。炉膛:保证燃料的充分燃烧并使水流受热面积达到规定的数值。锅筒:使自然循环锅炉各受热面能适应负荷变化的设备。(须指出直流锅炉内无锅筒。)水冷壁:主要是辐射受热面保护炉壁的作用。过热器:是将气锅所产生的饱和蒸汽继续加热为过热蒸汽的换热器。过热器一般都装在炉膛出口。省煤器:是利用余热加热锅炉给水以降低排出烟气温度的换热器。采用省煤器后降低了排烟温度提高了锅炉效率节省了燃料。同时由于提高了进入气包的给水温度减少了因温差而引起的汽包壁的热适应力从而延长了汽包的使用寿命。燃烧设备:将燃料和燃烧所需的空气送入炉膛并使燃料着火稳定充分燃烧。引风设备:包括引风机、烟道和烟囱等几部分。用它将锅炉中的烟气连续排出。送风设备:包括有鼓风机和分道组成。用它来供应燃料所需的空气。给水设备:由水泵和给水管组成。空气预热器:是继续利用离开省煤器后的烟气余热加热燃料燃烧所需要的空气是一个换热器。省煤器出口烟温度高装上空气预热器后可以进一步降低排烟温度也可改善燃料着火和燃烧条件降低不完全燃烧所造成的损失提高锅炉机组的效率。水处理设备:其作用是为清除水中的杂质和降低给水硬度以防止在锅炉受热面上结水垢或腐蚀。燃料供给设备:由运煤设备、原煤仓和储煤斗等设备组成保证锅炉所需燃料供应。此外除了保证锅炉的正常工作和安全蒸汽锅炉还必须装设安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主气阀、排污阀和止污阀等还有用来消除受热面上积灰的吹灰器以提高锅炉运行的经济性本设计由于篇幅有限则就不必考虑这些问题了。锅炉的工作原理锅炉是一种生产蒸汽的换热设备。它通过煤、油或燃气等燃料的燃烧释放出化学能并通过传热过程将能量传递给水使水转变为蒸汽蒸汽直接供给工业生产中所需的热能或通过蒸汽动力机转变为机能或通过汽轮发电机转变为电能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能最有效地转变为蒸汽的热能。因此近代锅炉亦称为蒸汽发生器。锅炉的工作过程概括起来应该包括三个同时进行的过程:燃料的燃烧过程、水的汽化过程、烟气向水的传热过程。锅炉的燃烧过程首先将燃料(这里用煤)加到煤斗中借助于重力下落在炉排面上炉排接电动机通过变速齿轮箱减速后由链轮来带动将燃料煤带入炉内。燃料一面燃烧一面向后移动燃料所需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后向上穿过炉排到达燃料层进行燃料反应形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗(若是燃气式锅炉就没有这一部分了)这整个过程称为燃烧过程。水的汽化过程水的汽化过程就是蒸汽的产生过程主要包括水循环和水分离过程。经处理的水由泵加压先流经省煤器而得到预热然后进入气锅。锅炉工作时气锅的工作介质是处于饱和状态的汽水混合物。位于烟温较低区段的对流灌束因受热较弱汽水工质的容量较大而位于烟温较高区段的对流管束因受热强烈相应的汽水工质的容量较小从而量大的工质则向上流入下锅筒而容量小的工质则向上流入上锅筒形成了锅水的自然循环。蒸汽所产生的过程是借助于上锅筒内设的汽水分离装置。以及在锅筒本身空间的重力分离力作用使汽水混合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后进入蒸汽过热气而分离下来的水仍回到上锅筒下半部的水中。锅炉中的水循环也保证与高温烟气相接触的金属受热面的以冷却而不被烧坏是锅炉能长期安全运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热可靠工作的必要的设备。烟气向水的传热过程由于燃料的燃烧放热炉内温度很高在炉膛的四周墙面上都布置一排水管俗称水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热将热量传给管内工质水。继而烟气受引风机和烟囱的引力而向炉膛上方流动。烟气从炉膛出口掠过防渣管后就冲刷蒸汽过热器一组垂直放置的蛇型管受热面使气锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到的过热。烟气流经过过热气后掠过胀接在上、下锅筒间的对流管束在管束间设置了折烟墙使烟气呈“S”型曲折地横向冲刷再次以对流换热的方式将热量传递给管束的工质。沿途逐渐降低温度的烟气最后进入尾部烟道与省煤器和空气预热器内的工质进行热交换后以经济的较低的烟温排出锅炉。省煤器实际上同给水预热器和空气预热器一样都设置在锅炉尾部(低温)烟道以降低排烟温度提高锅炉效率从而节省了燃料。以上就是一般锅炉工水的过程一个锅炉进行工作其主要任务是:()要是锅炉出口蒸汽压力稳定。()保证燃烧过程的经济性。()保持锅炉负压恒定。通常我们是炉膛负压保持在微负压(~Pa)。为了完成上述三项任务我们对三个量进行控制:燃料量送风量引风量。从而使锅炉能正常运行。难点分析由于调量是汽包水位而调节量则是给水流量通过对给水流量的调节使汽包内部的物料达到动态平衡变化在允许范围之内虽然锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时表现却类似逆响应特性即所谓的虚假水位。造成这一原因是由于负荷增加时导致汽包压力下降使汽包内水的沸点温度下降水的沸腾突然加剧形成大量汽泡而使水位抬高。汽包水位控制系统实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标通过调整进水量的多少来达到进出平衡将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近以提高锅炉的蒸发效率保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象运行中存在虚假水位现象实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。蒸汽温度控制系统因为锅炉的运行环境不可能是理想的状态蒸汽的温度总是会受到某些干扰的影响所以必须对蒸汽的温度加以控制以在一定范围内得到温度相对恒定的蒸汽。影响蒸汽温度的主要因素是给煤量以及空煤比所以我们采用了串级比值控制系统分别控制给煤量以及给风量。另外影响蒸汽温度的因素还有给水量、蒸发量以及引风量等又考虑到了控制系统相应的快速性我们又将给水量和蒸发量作为蒸汽温度控制的前馈量构成前馈控制系统。即采用前馈比值串级控制系统对蒸汽温度进行控制其控制系统的结构框图见图所示。蒸汽压力控制系统如果过来内压力过低将会降低蒸汽质量反之如果锅炉内压力过高有可能导致爆炸等安全事故的发生。所以必须保证锅炉的压力处于一个适中的范围内即必须对锅炉压力加以控制。上述蒸汽温度控制系统在控制蒸汽温度的同时就直接影响了蒸汽压力在此不详加介绍。压力控制系统分为安全压力控制系统和超压控制系统。安全压力控制系统是锅炉压力在安全压力范围之内的控制系统其主要完成的功能是在安全的基础上对压力进行调节使压力维持在一定的范围内以得到需要的蒸汽压力保证蒸汽质量超压控制系统是锅炉压力超压时所采用的压力控制系统其主要完成的功能是当压力超出某以压力上限的设定值时迅速打开安全阀使压力迅速降低直到降到安全范围内后又迅速关闭安全阀。所以安全压力控制系统采用选择控制其结构框图见图所示。汽包液位控制系统如果汽包液位过高可能会影响蒸汽质量甚至会导致水满溢出等安全事故反之如果汽包液位过低锅炉很有可能会被烧坏甚至导致爆炸等安全事故。能够影响汽包液位的主要有两大变量那就是给水量和蒸发量在其他条件不变的情况下蒸发量越大液位越低而给水量越大则液位越高反之则反。其中蒸发量是由工业的需要所决定的而给水的主要作用就是用以维持汽包液位的所以我们选择给水量作为操纵量对汽包液位进行控制其控制系统的结构框图见图所示炉膛负压控制系统如果炉膛负压太小甚至为正则炉膛内烟气过多甚至烟气向外冒影响设备和操作人员的安全反之炉膛负压过小会使冷空气漏进炉膛内从而是热量损失增加降低燃烧效率。所以必须对炉膛的压力进行控制。影响炉膛压力的主要变量有给煤量、给风量以及抽风量等而其中给煤量和给风量是由蒸汽温度、压力以及蒸发量等因素决定的所以要想保持炉膛压力在一定范围内保持不变就只有改变抽风量亦即通过调节抽风量以达到控制炉膛压力的目的。另外又因为考虑到系统相应的快速性同时又因为给风量和给煤量成一定的比例关系为了提高控制品质以及简化控制系统的结构我们将且尽将给煤量引入前馈通道参与了炉膛压力的控制。炉膛负压控制系统采用了前馈串级控制其结构框图见图所示。 具体实施方案蒸汽温度控制系统的仪器选型蒸汽温度控制器AI全通用人工智能调节器·适合温度、压力、流量、液位、湿度等的精确控制·人性化设计的操作方法非常方便易学并且不同功能档次的仪表操作相兼容。·AI具有位式控制、AI人工智能调节、报警、变送、通讯等功能。·主输出(OUT):光电隔离的线性电流输出模块(可编程~mA、~mA等)·模拟量主输入(IN):热电偶:K、S、E、J、T、B、N·热电阻:Cu、Pt·线性电压:V、V、V、mV、mV、·线性电流:(需外界分流电阻):mA、mA、mA蒸汽温度检测变送器销热电阻·利用销的电阻随温度变化而改变的性质制成的通过测量电阻值的大小得出所测温度的数值m*QWW~~·外面一般要加保护套管保护套管材料要耐温、耐腐蚀、承受温度剧变、密封性好及足够的机械强度jZGqhGR)e·可以测量~℃测量℃以下的温度具有比热电偶更高的测量精度

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