課程設(shè)計(jì)---鍋爐主汽溫度控制

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著先進(jìn)的電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和控制功能的不斷完善以及對(duì)熱電廠中鍋爐儀表控制系統(tǒng)進(jìn)行的先進(jìn)改造，以先進(jìn)的DCS系統(tǒng)作為鍋爐的控制核心，鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，以保護(hù)電機(jī)和節(jié)約能源，結(jié)合實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)儀表、變頻調(diào)速器、DCS控制方案的具體實(shí)施方案。而在鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)中，也有越來(lái)越多的方法可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制，這里需要我

2、們對(duì)過(guò)熱器的出口蒸汽溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)溫度不在控制范圍內(nèi)時(shí)就通過(guò)對(duì)過(guò)熱器閥門的控制，設(shè)計(jì)鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包主蒸汽溫度的控制，以產(chǎn)生合格的產(chǎn)品，這個(gè)就是這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鍋爐；主汽；溫度；控制</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論3</b

3、></p><p>　　第二章 熱電廠概述4</p><p>　　2.1 鍋爐概述4</p><p>　　2.2 鍋爐、鍋筒設(shè)備及結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.3 鍋爐控制的工作原理6</p><p>　　第三章 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)概述7</p><p>　　3.1

4、鍋爐蒸汽溫度控制概述7</p><p>　　3.2 過(guò)熱器的基本概念7</p><p>　　3.3 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案8</p><p>　　第四章 鍋爐主汽溫度控制的設(shè)計(jì)過(guò)程9</p><p>　　4.1 鍋爐主汽溫度控制說(shuō)明9</p><p>　　4.2 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的分

5、析與初步設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.3 鍋爐主汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖解及儀表選型11</p><p>　　4.4 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)安全保護(hù)對(duì)策13</p><p>　　第五章 總結(jié)15</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　

6、第一章 緒論</b></p><p>　　主蒸汽溫度是否穩(wěn)定是衡量鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一。控制過(guò)熱器出口汽溫在規(guī)定范圍內(nèi)，既能使過(guò)熱器管壁溫度不超過(guò)安全工作允許的溫度，從而保證過(guò)熱器的正常使用壽命，又能為蒸汽的使用設(shè)備———汽機(jī)的安全運(yùn)行提供有力的保障。工業(yè)上一般將主蒸汽溫度控制在額定值±5℃范圍內(nèi)</p><p>　　第二章 熱電廠概述</p>

7、;<p>　　熱電廠發(fā)電是利用燃燒燃料所得到的熱能發(fā)電。熱電廠發(fā)電的發(fā)電機(jī)組由兩種主要形式：一是利用鍋爐產(chǎn)生高溫高壓蒸汽汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，稱為汽輪發(fā)電機(jī)組；二是燃料進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)將熱能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，稱為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。熱電廠發(fā)電通常是指以汽輪發(fā)電機(jī)組為主的發(fā)電廠。</p><p>　　發(fā)電廠的主要生產(chǎn)過(guò)程是：儲(chǔ)存在儲(chǔ)煤場(chǎng)中的原煤有輸煤設(shè)備從儲(chǔ)煤場(chǎng)送到鍋爐的原煤斗中，再由給煤

8、機(jī)送到磨煤機(jī)中磨成煤粉。煤粉送至分離器進(jìn)行分離，合格的煤粉送到煤粉倉(cāng)儲(chǔ)存。煤粉倉(cāng)里的煤粉由給粉機(jī)送到鍋爐內(nèi)的噴燃器中，由噴燃器到爐膛內(nèi)燃燒。燃燒后的煤粉放出大量的熱能將爐膛四周水冷壁內(nèi)的水加熱成汽水混合物?；旌衔锉诲仩t汽包內(nèi)的汽水分離器進(jìn)行分離，分離出的水經(jīng)過(guò)下降管道送到水冷壁管加熱，分離出的蒸汽送到過(guò)熱器，加熱成符合規(guī)定的溫度和壓力的過(guò)熱蒸汽，經(jīng)過(guò)管道送到汽輪機(jī)內(nèi)做功。過(guò)熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)

9、發(fā)出的三相交流電送到電網(wǎng)。在汽輪機(jī)內(nèi)做完功的過(guò)熱蒸汽被冷汽器冷卻成凝結(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)過(guò)凝結(jié)泵送到低壓加熱器加熱，然后送到除氧器除氧，再經(jīng)過(guò)給水泵送到高壓加熱器加熱后，再送到鍋爐進(jìn)行熱力循環(huán)。</p><p><b>　　2.1 鍋爐概述</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制在現(xiàn)代工業(yè)中起著重要的作用，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和很多建設(shè)方面。鍋爐是熱電

10、廠重要且基本的設(shè)備，其中最主要的輸出變量之一就是主蒸汽溫度。主汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口汽溫在允許范圍內(nèi)，以確保機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　如果該溫度過(guò)高，會(huì)使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬材料的蠕變速度加快，降低使用壽命。若長(zhǎng)期超溫，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器爆管，在汽機(jī)側(cè)還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的汽缸、氣閥、前幾級(jí)噴嘴和葉片、高壓缸前軸承等部件的壽命縮短，甚至損壞；如果該汽溫過(guò)低，會(huì)降低機(jī)組的循環(huán)熱效率，同

11、時(shí)會(huì)使通過(guò)汽輪機(jī)最后幾級(jí)蒸汽濕度增加，引起葉片磨損；當(dāng)汽溫變化過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致鍋爐和汽輪機(jī)金屬管材及部件的疲勞，還將引起汽輪機(jī)汽缸和轉(zhuǎn)子的脹差變化，甚至產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，危及機(jī)組安全，所以有效精準(zhǔn)的控制策略是十分必要的。</p><p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過(guò)程不斷強(qiáng)化，作為全廠動(dòng)力和熱源的鍋爐設(shè)備，亦可向大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。它所產(chǎn)生的蒸汽不僅可以供生產(chǎn)過(guò)程作為熱源，而且還可作為蒸汽透平

12、的動(dòng)力源。為確保鍋爐生產(chǎn)的安全操作和穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)鍋爐設(shè)備的自動(dòng)控制也提出了更高的要求。</p><p>　　2.2 鍋爐、鍋筒設(shè)備及結(jié)構(gòu)</p><p>　　按鍋爐設(shè)備所使用燃料的種類、燃燒設(shè)備、爐體形式、鍋爐功能和運(yùn)行要求的不同，鍋爐生產(chǎn)有各種不同的流程。</p><p>　　給水經(jīng)過(guò)水泵、給水控制閥、省煤氣進(jìn)入鍋爐的汽包，燃料與經(jīng)預(yù)熱的空氣按一定配比混合，在爐膛

13、內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量，汽包生成飽和蒸汽，經(jīng)過(guò)熱器形成過(guò)熱蒸汽，并經(jīng)負(fù)荷分配后供生產(chǎn)過(guò)程使用。燃燒過(guò)程的廢氣將飽和蒸汽過(guò)熱，并經(jīng)過(guò)省煤氣對(duì)鍋爐的給水和空氣預(yù)熱，最后煙氣經(jīng)過(guò)引風(fēng)機(jī)送煙囪排空。 根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的不同需要，鍋爐需要提供不同規(guī)格溫度的蒸汽，應(yīng)根據(jù)安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求，使鍋爐安全運(yùn)行和完全燃燒。</p><p>　　鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過(guò)熱器、省煤

14、器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個(gè)最主要的部件是爐膛和鍋筒。</p><p>　　爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進(jìn)行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐

15、。</p><p>　　鍋筒的主要功能是儲(chǔ)水，進(jìn)行汽水分離，在運(yùn)行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器和汽輪機(jī)中。</p><p>　　鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設(shè)備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁出來(lái)的飽和蒸汽與水分離開(kāi)來(lái)，并盡量減少蒸汽中攜帶的小水滴。</p><p>　　2.3 鍋

16、爐控制的工作原理</p><p>　　常見(jiàn)的鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖</p><p>　　由圖可知，燃料和熱空氣按照一定的比例進(jìn)入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)鍋爐，產(chǎn)生飽和蒸汽 ,然后經(jīng)過(guò)熱器變成一定汽溫的過(guò)熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。過(guò)熱蒸汽經(jīng)負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生產(chǎn)負(fù)荷使用。與此同時(shí)，燃燒

17、過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽后，經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙筒排入大氣。</p><p>　　根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和安全性的總體要求，使鍋爐安全運(yùn)行和使完全燃燒。鍋爐設(shè)備的主要控制要求應(yīng)有如下幾條：</p><p>　　供給蒸汽量適應(yīng)負(fù)荷變化。</p><p>　　鍋爐供給用汽設(shè)備的蒸汽壓力保持在一定范圍內(nèi)。</p><p>

18、;　　過(guò)熱蒸汽溫度保持在一定范圍內(nèi)。</p><p>　　鍋筒水位保持在一定范圍內(nèi)。</p><p>　　爐膛負(fù)壓保持在一定范圍內(nèi)并保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。</p><p>　　第三章 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)概述</p><p>　　3.1 鍋爐蒸汽溫度控制概述 </p><p>　　鍋爐蒸汽溫度控制在熱

19、電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面有著相當(dāng)重要的地位, 也是防止?fàn)t超溫的一種重要手段,但絕大多數(shù)熱電廠內(nèi)的鍋爐系統(tǒng)不時(shí)會(huì)出現(xiàn)鍋爐主蒸汽超溫或過(guò)熱器局部超溫問(wèn)題,這就涉及如何有效地控制鍋爐減溫水系統(tǒng)的問(wèn)題了。在經(jīng)典控制理論中,人們通常假定調(diào)節(jié)量響應(yīng)迅速且遠(yuǎn)大于調(diào)節(jié)對(duì)象的變化量,但在生產(chǎn)實(shí)踐中,大多數(shù)控制系統(tǒng)并非如此。鍋爐主蒸汽溫度信號(hào)是一個(gè)大時(shí)滯信號(hào),熱電廠鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)通常采用串級(jí)PID 調(diào)節(jié)方式,在工況相對(duì)穩(wěn)定的情況下,每臺(tái)鍋爐都能將蒸汽溫度

20、控制得很好,但是,在較大幅擾動(dòng)情況下就不一定了。</p><p>　　對(duì)汽溫調(diào)節(jié)方法的基本要求是：調(diào)節(jié)慣性或延遲時(shí)間小，調(diào)節(jié)范圍大，對(duì)熱循環(huán)熱效率影響小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠及附加設(shè)備消耗少。</p><p>　　3.2 過(guò)熱器的基本概念</p><p>　　鍋爐過(guò)熱器是回收鍋爐煙氣能量的，使鍋爐出來(lái)的蒸汽可以獲得加熱，變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，有利于提高鍋爐熱效率，也有利于蒸汽輪機(jī)

21、避免水擊。過(guò)熱器主要作用是把飽和蒸汽加熱到具有一定溫度的過(guò)熱蒸汽提高電站效率。</p><p>　　過(guò)熱器采用的是耐高溫高壓的合金剛材料，過(guò)熱器正常運(yùn)行的溫度已接近材料所允許的最高溫度。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，容易損壞過(guò)熱器，也會(huì)使蒸汽管道、汽輪機(jī)內(nèi)某些零部件產(chǎn)生過(guò)大的熱膨脹而毀壞，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，將會(huì)降低機(jī)組熱效率，一般蒸汽溫度降低5-10℃，熱效率約降低1%，不僅增加燃料的消耗量，浪費(fèi)

22、能源，而且將使汽輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，加速汽輪機(jī)葉片的水蝕。</p><p>　　過(guò)熱器有以下特點(diǎn)： bbs.cnpou.com' ]% L: a! {% {# v( \2 v（1）過(guò)熱器是鍋爐中金屬壁溫最高的受熱面，對(duì)材質(zhì)要求高。（2）過(guò)熱器的阻力不能太大。（3）高熱負(fù)荷區(qū)的過(guò)熱器工質(zhì)流速高。電力聯(lián)盟 締造電力行業(yè)最具權(quán)威的技術(shù)（4）過(guò)熱器出口汽溫將隨鍋爐負(fù)荷的改變而變化。</p&g

23、t;<p>　?。?）過(guò)熱器布置受鍋爐參數(shù)影響。（6）在鍋爐點(diǎn)火升爐或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，過(guò)熱器要有一定的保護(hù)措施。</p><p>　　3.3 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　對(duì)于常規(guī)鍋爐主汽溫度常用控制方法有兩種：</p><p>　?。?）經(jīng)典串級(jí)控制系統(tǒng)</p><p>　　該控制方法廣泛應(yīng)用于工

24、業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。通過(guò)對(duì)主控制器或副控制器的改進(jìn),又產(chǎn)生了很多變形的控制算法,在眾多控制算法中的一種是將主調(diào)節(jié)器改進(jìn)為兩個(gè)單神經(jīng)元的控制器。其中一個(gè)神經(jīng)元用于對(duì)過(guò)熱汽溫進(jìn)行預(yù)測(cè),另一個(gè)神經(jīng)元完成常規(guī)神經(jīng)PID 控制,具有自適應(yīng)性。</p><p>　?。?）負(fù)荷分級(jí)串級(jí)控制系統(tǒng)</p><p>　　該類控制系統(tǒng)的基本思路是仍采用以上串級(jí)控制系統(tǒng),但考慮到主汽流量變化對(duì)主汽溫度的調(diào)節(jié)特性影響最大,

25、所以采用根據(jù)不同的鍋爐負(fù)荷,主控制器和副控制器采用不同的PID 調(diào)節(jié)參數(shù)的控制方法。在該方法中,將鍋爐負(fù)荷分為五級(jí),并融入預(yù)測(cè)控制及自適應(yīng)控制技術(shù),對(duì)不同負(fù)荷下的PID 參數(shù)進(jìn)行預(yù)估并自適應(yīng)調(diào)整,以達(dá)到較好的控制效果。其核心思想是按照不同工作負(fù)荷進(jìn)行分段控制。</p><p>　　但是在這次的鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我就采用人們最熟悉的串級(jí)控制系統(tǒng)。</p><p>　　第四章 鍋爐主

26、汽溫度控制的設(shè)計(jì)過(guò)程</p><p>　　4.1 鍋爐主汽溫度控制說(shuō)明</p><p>　　鍋爐蒸汽溫度控制主要包括一級(jí)過(guò)熱器溫度控制和二級(jí)過(guò)熱器溫度控制，其任務(wù)是維持兩級(jí)過(guò)熱器出口溫度在允許的范圍內(nèi)。大體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖就如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 鍋爐蒸汽溫度控制示意圖</p><p>　　因此，該鍋爐控制系統(tǒng)底層

27、設(shè)備是一、二級(jí)過(guò)熱器和減溫器。從鍋爐汽包的汽水分離器分離出來(lái)的蒸汽經(jīng)一級(jí)過(guò)熱器加熱后，有減溫器減溫，進(jìn)入二級(jí)過(guò)熱器加熱之后蒸汽經(jīng)過(guò)熱蒸汽管道形成合格產(chǎn)品。</p><p>　　從上面的分析過(guò)程可以獲得鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)流程圖如圖4.2所示： 熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)中，汽包中的水經(jīng)過(guò)爐膛的燃料加熱后就會(huì)被蒸發(fā)，變成飽和蒸氣與水分離，飽和蒸汽充滿汽包空間，蒸汽會(huì)從汽包上面的管道流出，即鍋爐主蒸汽從汽包中流出。此時(shí)的出口

28、溫度還比較低，大約是在300℃-400℃左右，達(dá)不到生產(chǎn)的要求，所以要將蒸汽送入兩級(jí)過(guò)熱器進(jìn)行加熱，一般情況下小型的生產(chǎn)設(shè)備不需要兩級(jí)過(guò)熱器，但是在大型鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中要有兩級(jí)過(guò)熱器，以保證蒸汽被加熱到生產(chǎn)工藝要求的控制溫度，大約是700℃-800℃左右，這樣的產(chǎn)品才是合格的產(chǎn)品。通過(guò)溫度變送器的測(cè)量，可以知道二級(jí)過(guò)熱器出口時(shí)的過(guò)熱蒸汽的溫度，如果過(guò)熱蒸汽的溫度在700℃-800℃之間，都是合格的，這時(shí)的過(guò)熱蒸汽便是生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，將會(huì)

29、用于其他的生產(chǎn)過(guò)程或供給用戶使用。如果被加熱的飽和蒸汽還沒(méi)有達(dá)到生產(chǎn)所必須的溫度，則需要通過(guò)減溫水的控制閥門來(lái)控制減溫水的流量，控制器控減溫水閥門的開(kāi)度減小，此時(shí)減溫水的壓力便減小了，過(guò)熱器通過(guò)煙氣繼續(xù)給蒸汽加熱，直到蒸汽的溫度是要求范圍內(nèi)的為止。同理，如果溫度變送器的檢測(cè)結(jié)果是過(guò)熱蒸汽的溫度已經(jīng)超過(guò)了要求的范圍，就需</p><p>　　圖4.2 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)流程圖</p><p&

30、gt;　　4.2 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的分析與初步設(shè)計(jì) </p><p>　　由上面的示意圖及流程分析過(guò)程我們就可以清楚的知道，鍋爐蒸汽溫度控制就是通過(guò)在過(guò)熱器的出口出放置溫度變送器，測(cè)量出口的蒸汽溫度，從而檢測(cè)過(guò)熱蒸汽的溫度是否達(dá)到了生產(chǎn)的要求。進(jìn)而控制減溫水的閥門開(kāi)度，是蒸汽的溫度降低或提高，以達(dá)到控制的目的，輸出合格的產(chǎn)品。</p><p>　　這樣就可以采取很多控制方案來(lái)實(shí)

31、現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，我們可以采用單回路控制系統(tǒng)也可以采用串級(jí)控制系統(tǒng)，在這次的設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了有比較好的控制效果，我就采用串級(jí)控制系統(tǒng)，主蒸汽溫度調(diào)節(jié)是通過(guò)兩側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣一方面能保證溫度值的真實(shí)性和可靠性；另一方面能反映出兩側(cè)汽溫的偏差并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　而這兩側(cè)的汽溫調(diào)節(jié)可歸納為兩大類：蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)。蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)，是指通過(guò)改變蒸汽的熱焓來(lái)調(diào)節(jié)溫度。噴水式減溫器向過(guò)熱器中噴水，噴入的水

32、的吸熱和蒸發(fā)要消耗過(guò)熱蒸汽的一部分熱量，從而使汽溫下降，調(diào)節(jié)噴入的水量，可以達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)，使通過(guò)改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱量分配比例的方法或改變流經(jīng)過(guò)熱器的煙氣量的方法來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽溫度。</p><p>　　4.3 鍋爐主汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖解及儀表選型</p><p>　　通過(guò)上面的分析也對(duì)工藝有一定的理解，就可以得到如圖4.3所示的方框圖。</

33、p><p>　　圖4.3 控制系統(tǒng)方框圖</p><p>　　該圖為一級(jí)過(guò)熱器的控制系統(tǒng)，此串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了蒸汽溫度控制的部分任務(wù)。系統(tǒng)中蒸汽溫度控制使用PID功能塊，并由兩個(gè)PID功能塊組成串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)副回路，所以系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較短。工作頻率比較高，抗外界干擾能力強(qiáng)，并且對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性也增強(qiáng)。串級(jí)控制的過(guò)程為：實(shí)測(cè)一級(jí)過(guò)熱器蒸

34、汽溫度與給定溫度進(jìn)行比較，偏差信號(hào)經(jīng)PID運(yùn)算后作為溫度(二級(jí)過(guò)熱器出口溫度)的給定信號(hào)，這個(gè)信號(hào)與實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行比較，偏差經(jīng)PID運(yùn)算后產(chǎn)生控制信號(hào)用于控制減溫量，以達(dá)到調(diào)節(jié)主蒸汽溫度的目的。在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，采用人工控制，待工作平穩(wěn)后投入自動(dòng)運(yùn)行。有自動(dòng)和手動(dòng)開(kāi)關(guān)切換，置自動(dòng)時(shí)，處理器輸出控制信號(hào)直接送執(zhí)行機(jī)構(gòu)，置手動(dòng)時(shí)，由手動(dòng)操作進(jìn)行控制。</p><p>　　為充分發(fā)揮串級(jí)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)實(shí)施控制系統(tǒng)時(shí)，

35、還應(yīng)適當(dāng)合理的設(shè)計(jì)主、副回路及主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律，溫度變送器也要選擇合適的型號(hào)，減溫水的閥門也要選擇合適的形式以及控制器的正反作用形式。</p><p>　　1.主、副控制回路的設(shè)計(jì)原則：</p><p>　　（1）副參數(shù)的選擇。應(yīng)使副回路的時(shí)間常數(shù)小，控制通道短，反應(yīng)靈敏。副回路應(yīng)該把生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)。</p><p>　?。?）副回路應(yīng)包含被控

36、對(duì)象所受的主要干擾。</p><p>　　（3）主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)當(dāng)匹配。</p><p>　　2.主、副調(diào)節(jié)器的選型：</p><p>　　串級(jí)控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，對(duì)于它們選型及控制規(guī)律的選擇也要不同考慮。</p><p>　　（1）副調(diào)節(jié)器的選型</p><p>　　副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是要快速

37、動(dòng)作迅速消除進(jìn)入副回路內(nèi)的擾動(dòng)，而且副參數(shù)并不要求無(wú)差，所以選P調(diào)節(jié)器，在一般情況下，采用P調(diào)節(jié)器就足夠了，如果主、副回路頻率相差很大，也可以采用PI調(diào)節(jié)器。</p><p>　?。?）主調(diào)節(jié)器的選型</p><p>　　主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準(zhǔn)確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)的要求。凡是需采用串級(jí)控制的生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)控制的品質(zhì)的要求都是很高的，不允許被調(diào)量存在靜差。因此主調(diào)節(jié)器必須具有積分作用，一般都采用P

38、I調(diào)節(jié)器。</p><p>　　3.主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律選擇原則</p><p>　?。?）若主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時(shí)在對(duì)副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級(jí)控制方式時(shí)，主、副調(diào)節(jié)器均可以采用比例控制。</p><p>　?。?）若要求主參數(shù)波動(dòng)范圍很小，且不允許有余差，此時(shí)副調(diào)節(jié)器可以采用比例控制，主調(diào)節(jié)器采用比例積分控制。</p

39、><p>　　（3）若主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有一定要求，這時(shí)主、副調(diào)節(jié)器均采用比例積分形式。</p><p>　　4.溫度變送器的選擇</p><p>　　根據(jù)上面的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以知道，蒸汽和煙氣的溫度都比較高，所以選用熱電阻是不合適的。因此，副溫度變送器是測(cè)量煙氣溫度的，而煙氣的溫度大約在700℃~800℃左右，所以選用的是K型熱電偶。而主溫度變送器是測(cè)量蒸汽溫度的，

40、以一級(jí)過(guò)熱器來(lái)說(shuō)，一級(jí)過(guò)熱器出口的蒸汽溫度大約在450℃左右。所以主溫度變送器選用的是E型熱電偶。</p><p>　　減溫水閥門的氣開(kāi)氣閉形式</p><p>　　減溫水的閥門在調(diào)節(jié)器輸出為零時(shí)，從安全方面考慮，為了保證執(zhí)行器的工作狀態(tài)避免算壞生產(chǎn)設(shè)備和傷害操作人員，所以減溫水的閥門應(yīng)該選擇氣開(kāi)形式。</p><p>　　6.控制器的正反作用形式</p>

41、;<p>　　通過(guò)方框圖分析主副控制器的正反作用形式，因?yàn)橹骺刂茖?duì)象是過(guò)熱器的出口溫度，當(dāng)減溫水增加時(shí)，出口溫度降低，且閥門為氣開(kāi)形式，所以控制器應(yīng)該為反作用，同理，副調(diào)節(jié)器也為反作用。</p><p>　　4.4 鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)安全保護(hù)對(duì)策</p><p>　　在鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)中， 其作用是將飽和蒸汽加熱成具有一定過(guò)熱度的過(guò)熱蒸汽。而過(guò)熱器又是鍋爐最復(fù)雜的受熱

42、面, 所布置的區(qū)域煙氣流速比較高, 受熱面管壁溫度比較高, 管內(nèi)蒸汽溫度比較高。所以過(guò)熱器的工作狀況不僅決定主蒸汽品質(zhì)高低, 而且一定程度上決定鍋爐的安全運(yùn)行, 對(duì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)性及安全性有重要的影響, 必須對(duì)過(guò)熱器采取保護(hù)措施。</p><p>　　以下是一些常用的保護(hù)措施：</p><p>　?。?）管壁溫度及蒸汽溫度是運(yùn)行人員判斷過(guò)熱器管材受熱狀況比較主要依據(jù)，在過(guò)熱器進(jìn)出口聯(lián)箱及導(dǎo)汽管

43、上均應(yīng)有足夠的管壁及蒸汽溫度測(cè)點(diǎn)。 </p><p>　?。?）定期對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行吹灰。</p><p>　?。?）在鍋爐大修時(shí),應(yīng)對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行酸洗、除垢、減少管壁的熱阻。</p><p>　?。?）減溫器投入之前,要盡量先將減溫水管內(nèi)冷水排出，起動(dòng)過(guò)程中要經(jīng)常檢查過(guò)熱器的膨脹值,膨脹過(guò)快時(shí),要及時(shí)降低鍋爐升溫升壓速度,防止兩側(cè)膨脹不均勻造成過(guò)大的熱應(yīng)力。<

44、/p><p>　?。?）鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)要停爐,防止空氣進(jìn)入汽水系統(tǒng)對(duì)受熱面管壁的氧化腐蝕。</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　本學(xué)期開(kāi)學(xué)初就做了課程設(shè)計(jì)，我們組的課程設(shè)計(jì)是圍繞熱電廠的生產(chǎn)工藝展開(kāi)的，我選的課程題目是“鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)” ，通過(guò)完成這個(gè)設(shè)計(jì)，我又了解到關(guān)于熱電廠、鍋爐以及主汽溫度控制中過(guò)熱

45、器的工藝及工作原理。通過(guò)老師的講解，對(duì)整個(gè)鍋爐控制過(guò)程有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)鍋爐的爐膛壓力，空燃比，汽包液位等的控制過(guò)程的理解又上了一個(gè)層次。其中最主要的還是鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，因?yàn)檫@個(gè)是我自己設(shè)計(jì)的，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要對(duì)整體和部分的控制的理解，還要懂得很多東西。這其中我就對(duì)論文的寫作格式、搜查資料的方法、整理資料的過(guò)程等都能更加熟練，這對(duì)以后都將有很大幫助。另一個(gè)我覺(jué)得很重要的就是，我有學(xué)會(huì)了如何用Word和CAD軟件

46、畫生產(chǎn)工藝的制圖。這個(gè)也是一個(gè)很大的進(jìn)步。課程設(shè)計(jì)本身就是對(duì)自己的知識(shí)、思維和能力的一種綜合鍛煉，我覺(jué)得這個(gè)是對(duì)我很有幫助的，我很高興能有這樣的機(jī)會(huì)來(lái)自己做設(shè)計(jì)，更多多感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]朱北恒.火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)(第一版)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006：215—217</p

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