锅炉燃烧程控制系统设计
摘
锅炉化工炼油发电等工业生产程中必少重动力设备锅炉燃烧煤炭重油等极重战略资源生锅炉燃烧控制相重控制造成资源浪费环境污染效益低锅炉燃烧达佳燃烧状态锅炉燃烧控制系统锅炉燃烧程进行动化控制关重
燃烧控制系统电厂锅炉控系统包括燃料控制系统风量控制系统炉膛压力控制系统目前部分电厂锅炉燃烧控制系统然采PID控制
燃烧控制系统蒸汽压力控制燃烧率控制组成串级控制系统中燃烧率控制燃料量控制送风量控制引风量控制构成子控制系统分通
测量控制手段保证济燃烧安全燃烧文通整燃烧系统分析研究分确定锅炉燃烧控制系统中蒸汽压力控制系统炉膛负压控制系统控制方案然控制规律参数进行选择整定仪表选型时采先进数字式仪表井PID控制实现达锅炉安全济高效运行
文详细介绍锅炉控制系统设计中包括硬件结构系统功系统硬件配置软件设计原程序流程等系统投入运行锅炉燃烧效率稳定运行情况明显改善利锅炉高效稳定运行实现增产降耗目标
关键词：锅炉燃烧控制PID控制
Control System Design of Boiler Combustion Process
Abstract
Boiler is chemical oil refining power generation and other industrial processes essential to one of the important power equipment Used in the boiler burning coal heavy oil is an extremely important strategic resource nonrenewable Therefore very important to the boiler combustion control the control will not result in waste of resources environmental pollution and low efficiency To burn combustion to achieve the best stateBoiler combustion control system for automatic control of the combustion process is essential
Power plant boiler combustion control system is the main control system Including fuel control systems air volume control system furnace pressure control system Currently most power plant boiler combustion control system still uses PID control Combustion control system consists of main steam pressure control and combustion rate control cascade control system components Which control the amount of fuel burn rate control air volume control volume control of the wind structure Respectively each in different subcontrol system Measurement control means to ensure economic and safe burning fire Based on the entire combustion system analysis and research respectively the boiler combustion control system to determine the main steam pressure control system and the furnace pressure control system of the control schemeAnd its control law and parameter selection and setting In the selection of instruments the use of advanced digital instrument well the PID control to achieve and finally reach the boiler safety economy efficient operation
Paper introduces the boiler control system design including hardware structure the main function of the system hardware configuration software design principles the main program processes System put into operation the boiler combustion efficiency and stability of operation has a significant improvement is conducive to efficient and stable operation of the boiler to achieve the target yield and reducing consumption
Keywords Boiler combustion control PID control
目 录
摘 I
Abstract III
第章 引言 1
第二章 锅炉组成工作原理 1
21 锅炉基构造 1
22 锅炉工作原理程 3
221 燃料燃烧程 4
222 水气话程 4
223 烟气水传热程 5
第三章 锅炉燃烧控制系统设计 1
31 锅炉燃烧控制系统务 1
32 锅炉燃烧控制系统组成 2
321 蒸汽压力控制系统 2
322 炉膛压力控制系统 5
33 锅炉燃烧控制系统中控变量选择 6
34 锅炉燃烧控制系统控制方案 7
341蒸汽压力控制系统方案确定 7
342 炉膛压力控制系统控制方案确定 14
35 锅炉燃烧控制系统实施 17
351 锅炉燃烧控制系统控制器规律选择 17
352 蒸汽压力控制系统控制器规律选择 18
353炉膛压力控制系统控制器规律选择 19
36 锅炉燃烧控制系统中控制器正反作选择 20
361 蒸汽压力控制系统控制器正反作选择 20
362炉膛压力控制系统控制器正反作选择 21
37锅炉燃烧控制系统参数整定 21
38仪表选择 25
381 变送器选择 25
382 控制器选择 26
383 调节阀选择 27
第四章 利MATLAB锅炉燃烧控制系统仿真 28
41建立数学模型 28
42 控制系统参数整定 29
43 控制系统Simulink仿真 33
第五章 总结 35
参考文献 36
致谢 38
第章 引言
工业锅炉工业生产中尤冶金电力化工生产中占重位控制效果坏效率高低直倍受工业界关注1锅炉生产蒸汽供工业生产直接供取暖生活热水供应洗浴采暖谓生活锅炉工业生产生活锅炉数量分布广
着生活水提高源需求量急剧增锅炉数量越越
锅炉广泛带许问题诸：
(1)量非生次源消耗源枯竭问题令忧虑
(2)CO2 等温室气体排放然会利植物生长增加粮食产量会球变暖冰山融化海面升温威胁类生存空间
(3)烟尘SOXNOX痕量重金属二恶英等害物质排放威胁类动植物生长生存
着类征服然改造然力增强然类进行惩罚国西部特西北区存严重水土流失土沙漠化草场退化沙尘暴频繁发生等特例然灾害已成持续发展障碍正缩生存发展空间
目前世界国致力高效低污染路研究开发工作力求优锅炉燃烧环境造成破坏追化种工业生产性质规模工业民采暖规模样需锅炉容量蒸汽参数结构性方面相锅炉供热源锅炉机器设备务安全效燃料化学转化成热进热传递水生产热水蒸汽提高热量效率锅炉着高压高温容量等方面发展供热锅炉生产工艺特殊需求外生产热水需高压力温度容量需
提高工业锅炉热效率降低燃烧环境造成污染燃烧程控制成重研究课题控制效果坏效率高低直倍受工业界关注锅炉动控制历三四十年代参数仪表控制四五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制直六十年代兴起计算机程控制阶段尤二十年着先进控制理计算机技术发展加计算机项性断增强价格断降锅炉应计算机控制快普应锅炉燃烧优化早提高锅炉燃烧安全性济性目标早20 世纪70 年代国开始锅炉燃烧优化技术研究国开发氧化锆氧量计次风速监测系统等属早期锅炉燃烧优化产品20 世纪80 年代末期90 年代初期着国电厂节降耗措施推行电厂开始普遍关注锅炉燃烧优化技术通燃烧优化降低锅炉煤耗提高火电厂发电效率20 世纪90 年代中期末期着测量技术发展许企业研制开发系列重影响锅炉燃烧参数线量仪表飞灰含碳量线检测装置煤粉浓度细度线检测装置煤质成分线检测装置锅炉火焰监测系统等 期着工智技术发展分散控制系统DCS层面控制逻辑优化先进工智技术锅炉燃烧优化应研究开始受广科研员关注20 世纪90 年代末期着社会环境关注电站锅炉燃烧优化已初安全性济性目标优化发展济性安全性环保举时期 电子信息技术工智技术电站锅炉燃烧优化注入新活力锅炉燃烧优化技术进入新快速发展时期电厂锅炉利煤燃烧发热通传热水进行加热产生高压蒸汽推动汽轮机发电机旋转产生强电锅炉燃烧动控制系统基务燃料燃烧提供热量适应外界锅炉输出蒸汽负荷需求 时保证锅炉安全济运行锅炉燃烧程动控制包括三项控制容 控制燃料量控制送风量控制引风量实现燃料量送风量引风量控制 相应三控制系统 燃料量控制系统送风量控制系统引风量控制系统三控制系统间存着密切相互关联 控制燃烧程 必须燃料量送风量引风量三者协调变化蒸汽压力控制系统回路燃烧率控制系统回路通传感器采集炉膛压力含氧量炉膛负压调节锅炉煤量 送风量引风量达佳热效率燃烧控制系统电厂热工控制重组成部分 目前部分电厂锅炉燃烧控制系统然采PID 控制燃烧控制系统蒸汽压力控制燃烧率控制组成控制系统 中燃烧率控制燃烧量控制送风量控制引风量控制三子系统构成锅炉生产燃烧系统动控制基务燃料产生热量适应蒸汽负荷需 事保证济燃烧锅炉安全运行具体控制务分三方面：稳定蒸汽母压力二维持锅炉燃烧佳状态济性三维持炉膛负压定范围三者相互关联2
着生产发展锅炉日益广泛应工业生产领域成发展国民济重热工设备现代建设中源需求非常然国源利率极低提高锅炉热效率具极重实际意义外锅炉否制宜效燃方燃料满足环境保护项求努力解决烟尘污染问题提高操作理水减轻劳动强度保证锅炉额定运行运行效率安全供热等课题
课题方采程控制锅炉进行控制采先进控制算法达优化技术指标提高济效益社会效益提高劳动生产率节约源改善劳动条件保护环境卫生提高市场竞争力作
第二章 锅炉组成工作原理
21 锅炉基构造
锅炉燃烧程动控制系统务控制燃料燃烧程 燃料燃烧提供热量适合外界锅炉输出蒸汽负荷需求 时保证锅炉安全济运行3锅炉种产生蒸汽热水热交换设备通燃料燃烧释放量热通热传递量传递水水变成蒸汽热水蒸汽热水直接供工业生活中需热锅炉中心务燃料中化学效转化蒸汽热图11简单锅炉体组成部分
锅炉设备包括气锅炉子炉膛锅筒水冷壁热器省煤器燃烧设备引风设备送风设备水设备空气预热器水处理设备燃料供设备灰尘设备等
气锅：锅筒三簇沸水组成水受外烟气加热簇发生燃循环流动逐渐气化产生饱蒸汽积聚锅筒里面
炉子：燃烧充分燃烧释放出热量设备
炉膛：保证燃料充分燃烧水流受热面积达规定数值
锅筒：然循环锅炉受热面适应负荷变化设备（须指出直流锅炉锅筒）
水冷壁：辐射受热面保护卢作
热器：气锅产生饱蒸汽继续加热热蒸汽换热器热器般装炉膛出口
省煤器：利余热加热锅炉水降低排出烟气温度换热器采省煤器降低排烟温度提高锅炉效率节省燃料时提高进入汽包水温度减少温差引起汽包壁热适应力延长汽包寿命
燃烧设备：燃料燃烧需空气送入炉膛燃料着火稳定充分燃烧燃烧设备磨煤机煤机燃烧器风机等4
引风设备：包括引风机烟道烟囱等部分锅炉中烟气连续排出
送风设备：包括鼓风机分道组成供应燃料需空气
水设备：水泵水组成
空气预热器：继续利离开省煤器烟气余热加热燃料燃烧需空气换热器省煤器出口烟温度高装空气预热器进步降低排烟温度改善燃料着火燃烧条件降低完全燃烧造成损失提高锅炉机组效率
水处理设备：作清水中杂质降低水硬度防止锅炉受热面结水垢腐蚀
燃料供设备：运煤设备原煤仓储煤斗等设备组成保证锅炉需燃料供应
灰尘设备：收集锅炉灰渣运储灰场设备5
外出保证锅炉正常工作安全蒸汽锅炉必须装设安全阀水位表高低水位报警器压力表汽阀排污阀止污阀等消受热面积灰吹灰器提高锅炉运行济型
图21 炉控制系统硬件组成图
22 锅炉工作原理程
锅炉种生产蒸汽换热设备通煤燃气等燃烧释放出化学通传热程量传递水水转变蒸汽蒸汽直接供工业生产中需热通蒸汽动力机嫩转变机通汽轮发电机转变电锅炉中心务燃料中化学效转变蒸汽热代锅炉称蒸汽发生器
调节系统蒸汽锅炉热工燃烧时着辅助作够燃烧环节提供必环境协调步骤序进行6锅炉工作程概括起应该包括三时进行程：燃料燃烧程水气化程烟气水传热程
221 燃料燃烧程
首先燃料（里煤）加煤斗中助重力落炉膛排面炉排接电动机通变速轮箱减速链轮带动燃料煤带入炉燃料面燃烧面移动燃料需空气风机送入炉排腹中风仓穿炉排达燃料层进行燃料反应形成高温烟气燃料燃烧剩灰渣炉排末端翻渣板排入灰斗（燃气式锅炉没部分）整程称燃烧程
222 水汽化程
水汽化程蒸汽产生程包括水循环水分离程处理水水泵加压先流省煤器预热然进入气锅锅炉工作时气锅工作介质处饱状态汽水混合物位烟温较低区段流束受热较弱汽水工质容量较位烟温较高区段流束受热强烈相应汽水工质容量较量工质流入锅筒容量工质流入锅筒形成锅水然循环
蒸汽产生程助锅筒设汽水分离装置锅筒身空间重力分离力作汽水混合物分离蒸汽锅筒顶部引出进入蒸汽热器分离出水回锅筒半部水中锅炉中水循环保证高温烟气相接处金属受热面冷烧坏锅炉长期安全运行必条件汽水混合物分离设备保证蒸汽品质蒸汽热工作必设备
223 烟气水传热程
燃料燃烧放热炉温度高炉膛四周墙面布置排水俗称水冷壁高温烟气水冷壁进行强烈辐射换热热量传工质水继烟气受引风机烟囱引力炉膛方流动烟气炉膛出口掠放渣刷蒸汽热器组垂直放置蛇形受热面气锅中产生饱蒸汽中受烟气加热程烟气流热器掠胀接锅筒间流束束间设置折烟墙烟气呈S型曲折横刷次流换热方式热量传递束工质途逐渐降低温度烟气进入胃部烟道省煤器空气预热器工质进行热交换济较低烟温排出锅炉省煤器实际水预热器空气预热器样设置锅炉尾部（低温）烟道降低排烟温度提高锅炉效率节省燃料
般锅炉工水程锅炉进行工作务：
(1) 锅炉出口压力稳定
(2) 保证燃烧程济型
(3) 保持锅炉负压恒定通常路膛负压保持微负压（10—80Pa）
完成述三项务三量进行控制：燃料量送风量引风量锅炉正常运行
第三章 锅炉燃烧控制系统设计
31 锅炉燃烧控制系统务
锅炉燃烧系统控制燃料种类燃烧设备锅炉形式等密切关系锅炉燃烧控制系统设计程中控制方案选择坏实控制目起非常重作7锅炉燃烧理知 燃煤锅炉热效率影响较变热损失排烟热损失机械完全燃烧热损失化学完全燃烧热损失8现侧重燃煤锅炉讨燃烧程控制燃烧程控制基求三：
第 保证出口蒸汽压力稳定负荷求动增减燃料量
第二 燃烧良供气适宜防止空气足烟囱黑烟
空气量增加热量
第三 保证锅炉安全运行该控制系统中选操变量3
料量送风量引风量组成燃烧系统控制方案满足燃烧产生热量适应蒸汽负荷需燃料空气量间保持定值保证燃烧济性锅炉安全运行引风量送风量相适应保持炉膛定负压免负压太甚正造成炉膛热烟气外出影响设备工作员安全果负压会量冷空气漏进炉热量损失增加外需防止燃烧嘴背压太高时脱火燃烧嘴背压太低时回火危险
32 锅炉燃烧控制系统组成
燃烧系统动调节第务维持锅炉出口热水温度保持稳定 克服身燃料方面扰动 保证负荷出力协调 第二务燃料量空气量相协调(风煤) 保证燃烧济性 第三务引风量送风量相适应 维持炉膛压定范围9锅炉燃烧控制系统蒸汽压力控制系统炉膛负压控制系统10蒸汽压力控制系统包含燃料控制系统送风控制系统两控制系统紧密联系般分开讨炉膛负压控制系统中送风量炉膛压力影炉膛压力引风机调节时称引风控制系统整锅炉燃烧控制系统中蒸汽压力变化表示锅炉蒸汽产生量负荷耗汽量相适应必须相应改变燃料供应量改变锅炉蒸汽产量燃料改变时必须相应改变送风量燃料量空气量相适应保证燃烧程较高济性时送风量改变时应该相应改变引风量炉膛压力保持20Pa左右
锅炉输入输出回路非线性相互关联复杂控制系统 调节参数调节参数间 存着许交叉影响 调节难度非常系统控制分散成煤控制送风控制 汽包液位控制 炉膛负压控制等系列闭环控11
321 蒸汽压力控制系统
炉采中间储仓式制粉系统特点制粉系统出力变化直影响锅炉负荷锅炉负荷发生变动时通改变粉机转速进行
锅炉负荷变化调节粉机转速时粉量增减应缓慢进行调节范围易太转速高会煤粉浓度堵塞次风容易粉机超负荷转速低炉膛温度太高情况浓度足着火稳容易发生熄火粉机转速控制300800r min范围调整粉机转速时应注意调整送弓}风量保持汽压汽温稳定增加负荷时先增加风量增加粉量减负荷时先减少粉量减少风量层粉机粉量致便配风
外界负荷变化需调节锅炉出力时着燃料量改变锅炉风量需作出相应调节
锅炉运行中实际进入炉空气全部燃料接触发生完全反应减少化学完全燃烧热损失烟气热损失获良燃烧效率实际送入炉空气量通常理计算空气量两者称量空气系数α量空气系数控制通烟气分析仪测量烟气中02成分实现目前普遍采氧量计量空气系数α烟气中O2含量关系式31示
(31)
式中02烟气中含氧量
α量空气系数
运行员直接根氧量表数值控制送入炉膛空气量必换算量空气系数
运行济定范围着炉膛量空气系数增改善燃料空气接触混合利完全燃烧化学完全燃烧损失降低量空气系数时炉膛温度降低烟气流速加快燃烧时间缩短完全燃烧损失反增加’烟气热损失总着量空气系数增增加量空气系数时锅炉总热损失增加时送引风机电耗增合理量空气系数应项热损失
锅炉工作安全性炉量空气系数会燃料燃烧完全造成烟气中含较未燃炭黑氧化碳燃气体等尾部烟道发生燃物燃烧灰分原性气体中熔点降低易引起炉结渣高温硫腐蚀等良果量空气系数煤粉炉受热面子引风机叶片磨损加剧影响设备寿命外量空气系数增时剩氧相应增加燃料中硫形成三氧化硫烟气露点相应提高空气预热器发生腐蚀时烟气中氧化氮增影响排放指标总送风量会锅炉安全运行带良影响
锅炉总风量调节通改变送风机出力实现炉送风机轴流风机通改变风机动叶角度调节风量锅炉风量控制中改变总风量外二次风配合调节十分重二次风风量分配应根起作进行调节次风量应已满足进入炉膛分粉混合物挥发燃烧固体焦炭氧化需原二次风量仅应满足燃烧需应起补充次风末段空气量足作外二次风应进入炉膛燃物充分混合需较二次风速高温火焰起搅拌混合作强化燃烧
两台风机均运行时调节风量程中通常应时改变两台风机风量注意观察电动机电流风机出口压风量否步变化防止轴流风机进入稳定区域运行风量调节时应通炉膛出口氧量变化判定否满足需高负荷情况应注意防止电动机电流
322 炉膛压力控制系统
炉膛压力反应燃烧况稳定否重参数炉燃烧工况旦发生变化炉膛压力迅速发生相应变化锅炉燃烧系统发生障时先炉膛压力变化反应出蒸汽参数系列变化监视控制炉膛压力保证炉燃烧工况稳定具重意义
炉膛负压会增加炉膛烟道漏风锅炉低负荷燃烧工况稳情况运行时便漏入冷风造成燃烧恶化甚发生锅炉熄灭反炉膛压力偏正炉膛高温火焰外喷影响环境卫生造成设备损坏引起身事
运行中引起炉膛负压波动原燃烧工况变化炉燃烧连续进行必须间断炉膛供燃料燃烧需空气燃烧产生烟气时排走燃烧产生烟气排放程中果排出炉膛烟气量等燃烧产生烟气量进出炉膛物质保持衡时炉膛负压相保持变述衡遭破坏炉膛负压发生变化例引风量未变时增加送风量会炉膛出现正压
运行中送引风量保持变燃烧工况总量变化炉膛压力总波动燃烧稳时炉膛压力产生剧烈波动炉膛风压表相应作幅度剧烈晃动运行验表明炉膛压力发生剧烈波动时熄火顶兆时必须加强监视炉燃烧况分析原时进行调整处理燃料量发生变化时 炉膛燃烧发热量立发生变化 时调节器发出热量信号会变化 调节器调节燃料量恢复正常样 会燃料量扰动引起汽包压力发生变化12
炉膛压力通常通改变引风机出力调节引风机风量调节方法求送风机基相
33 锅炉燃烧控制系统中控变量选择
控变量选择控制系统设计核心问题选择正确否会直接关系生产稳定操作产品产量质量提高生产安全劳动条件改善等果控变量选择采种仪表组成什样控制系统达顶期控制效果满足生产技术求控设计员必须深入生产实际进行调查研究熟悉生产艺基础正确选择相互控变量13
锅炉燃烧控制系统中包含两控制系统蒸汽压力控制系统炉膛压力控制系统’蒸汽压力蒸汽压力燃料流量构成燃料控制系统燃料流量空气流量构成送风控制系统组成炉膛压力变化引风量调节实现时炉膛压力控制系统称引风控制系统果想该系统进行高效精确控制首先次三子控制系统进行控变量选择燃料控制系统中完成务燃料流量变化着蒸汽负荷变化变化明显出该系统中控变量蒸汽压力(负荷)操变量燃料量送风控制系统中求保持合理风煤配合锅炉济燃烧该控制系统控变量烟气成分操变量送风量引风控制系统中目炉膛负压够保持定范围保证锅炉安全运行控制变量炉膛负压操变量引风量
34 锅炉燃烧控制系统控制方案
341蒸汽压力控制系统方案确定
蒸汽压力扰动蒸汽负荷变化燃料量波动蒸汽负荷燃料量波动较时采蒸汽压力控制燃料量单回路控制系统系统方框图
图32 蒸汽压力控制燃料量单回路控制系统方框图
图明显出燃料流量波动较时等蒸汽压力控制器感受样偏差控制调节阀时燃料量已原流量控制总存着定偏差滞燃料流量设置调节器干扰进行快速控制便构成串级控制系统
图32 蒸汽压力控制燃料量串级控制系统方框图
燃料量改变时必须相应改变送风量燃料量空气量值达优保证锅炉燃烧济性里燃料量送风量应该控制采双闭环值控制系统提降量方便缓慢改变流量定值提降流量时副变量踪提降保持两者值变该系统中空气量着燃料量变化燃料量流
量空气流量副流量通述分析燃烧程基控制控制方案
图33 燃烧程基控制方案
图34 双闭环值控制系统方框图
锅炉够充分完全燃烧蒸汽量求增加时应先加空气量加燃料量蒸汽量求减时应先减燃料量减空气量完成该逻辑提降量系统中设置两选择器高选择器HS低选择器LS图35示
正常工况系统处稳定状态时蒸汽压力控制器输出IP等燃料流量变送器输出I1等空气流量变送器输出呈空气剩系数K值I2高低选择器两输入端信号相等整系统犹加选择器时串级值控制组合系统进行作系统进行提量时着蒸汽量增加蒸汽压力减少压力控制器输出Ip增加(根串级控制系统求压力控制器应选反作式控制器)增加信号低选器选中高选器选中直接改变空气流量控制器
图34 燃烧程改进控制方案
定值命令空气量增加I2开始增加时I2前面介绍锅炉燃烧程燃料空气值控制存两足处首先保证两者优流量测量误差燃料质量(水分灰分等)变化造成外锅炉负荷时两者优应检验燃料空气适宜配指标作送风量校正信号通常烟气中氧含量作送风量校正信号
锅炉热效率(济燃烧)简便检测方法烟气中氧含量表示根燃烧方程式计算出燃料完全燃烧时需氧量出需空气量成理空气量场QT实际完全燃烧需空气量QP超理空气量QT需定剩空气量剩空气量增时仅炉膛温度降重烟气热损失增加燃料剩空气量优值谓济燃烧图35示
煤粉燃料优剩空气量约815剩空气量常剩空气系数α表示实际空气量QP理空气量QT
(32)
α衡量济燃烧种指标α难直接测量烟气中氧含量直接关系似式表示
(33)
式中AO 烟气中含氧量
图35剩空气量量损失关系
图36 剩空气量O2 锅炉效率间关系
图37 烟气中含氧量闭环控制方案
案中氧含量成分控制器定值正常负荷烟气氧含量优值设定剩空气系数α稳定优值保证锅炉燃烧济热效率高
342 炉膛压力控制系统控制方案确定
1 炉膛压力控制系统
炉膛负压控制系统引风控制系统控制般通控制引风量实现锅炉负荷变化较时单回路控制系统满足炉膛负荷变化较时单回路难控制负荷变化燃料送风量均变化引风量炉膛负压产生偏差时引风控制器控制样引风量变化落送风量反映负荷变化蒸汽压力作前馈信号K静态前馈放系数通常炉膛负压控制20Pa左右
2关安全保护系统
炉膛负压太甚正时会造成炉膛热烟气玩外出影响设备工作员安全果炉膛负压会冷空气漏进炉热量损失增加采取相应安全保护系统
(1)防脱火系统选择性控制系统燃烧背压正常情况蒸汽压
力控制器控制燃料阀维持锅炉出口蒸汽压力稳定燃烧嘴背压高时避免造成脱火危险时背压控制器P2C通低选器LS控制燃料阀阀关背压降防止脱火图中低选择器输出PY输入信号关系
PAPA>Pa时PYPB
两控制器均反作(根系统求确定关控制器正反作选择问题讨)中P1C正常情况工作控制器P2C非正常情况工作控制器窄例(例放倍数)
正常情况燃料压力低产生脱火压力(低定值)P2C感受负偏差输出PB呈现高信号(P2C反作窄例)时P1C输出信号相说呈现低信号样低选器LS选中P1C输出PA送控制阀构成蒸汽压力控制系统
燃料压力升超P2C定值(脱火压力)时P2C感受正偏差反作窄例P2C输出PB 跌低信号低悬着器LS改选P2C输出PB送控制阀构成燃料压力控制系统控制燃料压力升达防止脱火产生
燃料压力降低J定值时PB迅速升高信号’蒸汽压力控制P1C输出
PA相言成低信号低选择器重新选中送控制阀重新构成蒸汽压力控制系统
(2)防回火系统燃料压力足时燃料气线压力低燃烧室压力样会出现危险回火现象会危机燃料气罐发生燃烧爆炸必须设法加防止
原炉膛负压控制系统中增加带限接点压力控制器P3C电磁三通阀燃料压力正常时P3C限接点断开电磁阀失电低选器LS输出直通控制阀时系统工作情况防止脱火工作情况相旦燃料压力降低限值P3C限接点接通电磁阀电便切断低选器LS控制阀通路控制阀膜头气相通膜头压力迅速降零控制阀关闭防止回火产生燃料气线压力慢慢升正常值时P3C接点复断开电磁阀复断开低选器LS输出直通控制阀恢复正常工作状态
图38 路膛负压安全保护控制系统
35 锅炉燃烧控制系统实施
351 锅炉燃烧控制系统控制器规律选择
工业控制器常见开关控制器例控制器例积分控制器例微分控制器例积分微分控制器程工业中常见控参数温度压力液位流量参数重生产参数太重参数控制求种样控制器规律选择根具体情况定基原选择时加考虑
(1)太重参数例中间储罐液位热量回收预热系统等控制般求太严格考虑采例控制甚采开关控制
(2)太重参数惯性较希动态偏差较考虑采例微分控制器系统噪声较参数例流量选例微分控制器
(3)气较重控制精度求较高参数采例积分控制器
(4)较重控制精度求较高希动态偏差较控制象时间滞较参数应采例积分微分控制器14
352 蒸汽压力控制系统控制器规律选择
该控制系统中蒸汽压力燃料流量构成串级控制系统串级控制系统中副控制器类型根控制求进行选择串级系统中变量生产艺操作指标直接关系产品质量生产安全工艺求较严格般说变量允许余差副变量求般严格允许波动余差15副变量稳定目设置副变量目保证提高变量控制质量干扰作维持变量变副变量变外串级控制系统结构环定值系统控制器起着定值控制作变量稳定控制器必须积分作控制器般选例积分控制器然副环动系统定值控制器愉出变化变化快速踪副控制器带积分积分会踪变缓慢副控制器采例控制器
燃料流量空气流量组成双闭环值控制系统该闭环值控制系统中流量燃料流量副流量空气流量首先两流量仅保持恒定值流量实现定值控制结果副流量设定值恒定两调节器均应选例积分控制规律
353炉膛压力控制系统控制器规律选择
该系统中炉膛负压单纯前馈反馈控制系统反馈回路简单单回路控制系统象炉膛负压该控制器选例积分控制规律前馈控制器直接选具例作控制器安全保护控制系统混合型选择性控制系统般正常作控制器起着保证产品质量作应选例积分形式该控制系统象压力象考虑微分作非正常情况工作控制器生产处正常情况时迅速时采取措施防事发生控制规律应选窄例式(例放倍数)选择器类型根生产处正常情况非正常情况控制器输出信号高低确定果种情况输出高信号应选高选器果种情况输出低信号应选低选器
36 锅炉燃烧控制系统中控制器正反作选择
361 蒸汽压力控制系统控制器正反作选择
副控制器正反作选择序应该先副副控制器正反作根副环具体情况决定环关考虑问题出发点单回路控制系统相副回路构成稳定系统副回路视放倍数正环节副回路动系统求副变量快捷踪定值蒸汽压力燃料流量构成串级控制系统中蒸汽压力控制器控制器燃料流量控制器副控制器系统处危险状况时燃料阀应处关闭状态阀门气开阀Kv正阀门开度增加时燃料流量增加KO场正变送器直正K m正KvKoKmKc正Kc正燃料控制器(副控制器)反作控制器样根象变送器放倍数符号确定控制器正反作阀门开时蒸汽压力升瑜K01正变送器正Km正KC1正压力控制器(控制器)反作控制器理知空气流量控制器反作控制器
362炉膛压力控制系统控制器正反作选择
炉膛负压控制系统中该系统处危险状况时阀门应处开状态阀门气闭阀Kv负阀门开度增加时炉膛压力降低KO负变送器直正Km正KvKoKmKc正Kc负炉膛压力控制器正作控制器
安全保护控制系统防脱火控制系统中阀门气开阀Kv正变送器正Km正正常情况该系统构成蒸汽压力控制系统阀门开度增时蒸汽压力增Ko正KvKoKmKc正Kc正蒸汽压力控制器反作控制器非正常情况该系统构成燃料气压力控制系统阀门开度增时燃料气压力升高K01正理燃料压力控制器反作控制器防回火控制系统中根样方法该控制器反作控制器
37锅炉燃烧控制系统参数整定
谓控制系统目已设计安装绪控制系统通控制器参数(δTiTD)调整系统渡程达满意质量指标求
蒸汽压力燃料流量构成控制系统串级控制系统串级控制系统整定方法较逐步逼法两步法步法等整定序先整副环整环点两步法较费时采步整定法谓步整定法根验现副控制器参数次放变动然般单回路系统方法直接整定出控制器参数
步整定法串级控制系统中般说变量艺操作指标直接关系产品质量求较严格副变量设立提高变量控制质量副变量身没高求允许定范围变化整定时必精力放副环变量达规定质量指标求外锅炉燃烧控制样具体串级控制系统说定范围副控制器放倍数匹配副控制器放倍数KclKc2积等心(Ks变量呈41衰减振荡时控制器例放倍数)系统产生41衰减程然验次放副控制器参数定适合通调整控制器放倍数进行补偿结果然变量呈4 1衰减民根长期时间量验积累总结出副变量情况副控制器参数表出数进行设置
表31 副控制器参数验设置值
副变量类型
副控制器力度δ2
副控制器例放倍Kc2
温度
2060
517
压力
3070
314
流量
4080
25125
液位
2080
5125
步整定法具体步骤
(1)根副变量类型表验值选副控制器参数置副控制器(副控制器例调节)
(2)串级投运单回路系统整定方法直接整定控制器参数
(3)观察控制程根K值匹配原埋适调整控制器参数变量
品质指标达规定质量求
(4) 果系统出现振荡加副控制器参数消
振剧烈先转入手动稳定生产振时略控制器参数重新投运整定直达满意时止
燃料流量空气流量构成双闭环值控制系统值控制系统参数整定关键先明确整定求双闭环值流量回路般定值系统常规单回路系统进行整定该设计选衰减曲线法衰减曲线法系统闭环情况控制器积分时间Ti放微分时间TD放例度δ放适数值(般100)然δ逐步改变改变次δ值时通改变定值系统施加阶跃干扰时观察渡程变化情况果衰减41δ继续减衰减41时δ应增直渡程呈现41衰减时止图示
通述试验找41衰减振荡时例度δs振荡周期Ts表32出验公式算出采类型控制器渡程出现41振荡控制器参数值
图39 41衰减曲线
表32验公式算出控制器参数先例积分微分程序次控制器参数放放积分微分前应δ放计算值稍(约20)数值积分微分放δ放计算机放控制器参数加次干扰验证渡程否呈41衰减振荡果符合求适调整TD
表32衰减曲线法整定控制器参数验公式
控制器类型
控制器参数
δ
Timin
TDmin
P
δS
PI
12δS
05TS
PID
08δS
03TS
01TS
δ值直达满意止副流量动控制系统少动系统希物料迅速正确物料变化宜调说动控制系统达振荡振荡界程般定值控制系统整定求样
动控制系统整定求整定方法步骤
(1)进行值系数计算现场整定
(2)积分时间置调整例度找系统处振荡振荡
界程止
(3)适放宽例度般放20左右然积分时间慢慢减找系统
处振荡振荡界程微震荡程止
38仪表选择
381 变送器选择
变送器作种艺量(温度压力流量液位)电气信号(
电压电流频率气压信号等)转换成相应统标准信号(420Ma15V)蒸汽压力燃料流量空气流量进行测量时选变送器型号1 151系列电容式变送器工作原理生产程中液体气体蒸汽等介质压力差压液位流量等热工参数变化转换呈中间变量△C(差动电容变化)转换成420mA直流电流输出信号送关单元进行显示控制16
382 控制器选择
控制器(称调节器)变送器测量值定值相较产生偏差进行例积分微分运算井输出统标准信号控制执行机构动作实现温度压力液位工艺变量动控制该设计中选控制器AI全通土智调节器言特点
(1)性化设计操作方法非常方便易学功档次仪表操作相互兼容
(2)包含国际类仪表功通性强技术成熟
(3)提供型号事求功强求价格济获满意济
(4)全球通85264VAC输入范围开关电源24VDC电源供电具备种外型尺寸供客户选择
(5)输入采数字校正系统置常热电偶热电阻非线性校正表格测量精确稳定
(6)采先进AI工智调节算法超调具备整定(AT)功
(7)采先进模块化结构提供丰富输出规格广泛满足种应场合需交货迅速维护方便17
该设计中选型号AI808AI808型换原DDZ II III型调节器
精度高AI808温度变送器手操器伺服放器等功集成起通变成意中项项功具备AI708全部功特点外具备外定手动动切换操作手动整定显示输出值等功具备直接控制阀门位置例输出(伺服放器等功)独立做手动操作器伺服放器适合化工石化火电制药冶金等行业做高精度调节器精确控制温度压力流量液位等种物理量
383 调节阀选择
调节机构执行器调节部分般称调节阀执行机构输出力F(直行程)输出力矩M(角行程)作调节阀阀芯运动改变阀芯阀座间流通截面积改变调节阀阻力系数控介质流体流量发生相应变化
该设计中选直行程单级节流调节阀调节空气煤粉流量单级调节阀截止阀非常相似阀芯出凸出曲部分通改变阀杆轴位移改变阀芯处通流面积达调整流量压力目单级节流调节阀特点流体截止仅次达调节目
第四章 利MATLAB锅炉燃烧控制系统仿真
41建立数学模型
(1)建立燃烧炉蒸汽压力控制燃料空气值控制系统数学模型
燃料流量控象：
燃料流量蒸汽压力关系约：G(s)3
蒸汽压力燃料流量关系约：G(s)13
蒸汽压力检测变换系统数学模型：G(s)1
燃料流量检测变换系统数学模型：G(s)1
燃料流量控制流量值：G(s)12
空气流量控象：
(2)建立路膛负压控制系统数学模型
引风量负压关系：
送风量负压干扰：
42 控制系统参数整定
(1)燃料控制系统参数整定
系统静差燃料流量调节器采PI形式：G(s)Kp+(KIs)中参数KpKI 采稳定边界法整定
先KI 0调整Kp系统等幅震荡(系统控象Bode图知Kp372附时系统震荡)系统处界稳定状态系统界振荡仿真框图振荡响应图41(a)图41(b)示
(a)系统界振荡仿真框图
(b)系统界振荡响应
图41系统界振荡仿真框图振荡响应
记录时振荡周期Ter≈11s例系数Ker≈38KpKer22173KI Kp(085Ter)018
Kp173KI 018基础PI参数进步整定燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入仿真框图图42(a)示
调节Kp11KI 01时系统响应图42(b)示见系统10超调量
(a) 燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入仿真框图
(b)燃料流量闭环控制系统参数整定
图42 燃料流量闭环控制系统参数整定
(2)燃料流量控制系统整定基础采试误法整定蒸汽压力控制系统参数系统整定仿真框图图43(a)示
Kp1KI 0时(时相调节器系统简单)仿真结果图43(b)示
(a) 蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图
(b)蒸汽压力控制系统参数整定仿真结果
图43 蒸汽压力控制系统参数整定仿真
仿真结果图63(b)出系统响应超调量约25时系统调节器简单工程系统响应速度稳定程度较
(3)空气流量控制系统参数整定
空气流量控制系统正定方法燃料流量控制参数整定方法类似处赘述Kp008KI 005时系统阶跃响应图44示见系统响应超调量约25
图44 整定空气流量控制系统阶跃响应
(4)负压控制系统参数整定
负压控制系统整定方法燃料流量控制参数整定方法类似处赘述Kp003KI 005时系统阶跃响应图45示见系统响应超调量约25
图45 整定负压控制系统阶跃响应
(5)负压控制系统前馈补偿整定
采动态前馈整定前馈补偿函数：
43 控制系统Simulink仿真
利整定参数控制系统仿真框图图66(a)示假定蒸汽压力设定值10路膛负压设定值5系统受幅值±01机干扰仿真结果图66(b)示
(a) 燃烧炉控制系统仿真框图
(b)燃烧炉控制系统仿真结果
图66 燃耗控制系统仿真
第五章 总结
锅炉作工业锅炉特例典型输入输出非线性相关联象般热锅炉分相独立控制系统汽包液位控制统热蒸汽温度控制系统燃烧控制系统汽包液位控制少整锅炉安全运行着重作热蒸汽温度控制务保证热器温度保持530℃±5℃样整发电程保持高效性济性锅炉燃烧控制系统述子系统中复杂系统分蒸汽压力控制系统炉膛负压控制系统两子系统紧密联系蒸汽压力控制系统燃料蒸汽压力构成串级控制系统空气蒸汽压力构成逻辑提降量双闭环值控制系统组成炉膛负压控制系统采前馈反馈控制系统方案确定进行控制规律选择控制器正反作选择参数整定仪表选型通织态软件MCGS该系统进行实时监控
参考文献
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致谢
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里感谢帮助感谢指导老师XX老师放神圣师道尊严朋友身份告诉样完成篇文告诉搜集材料告诉快捷找相关资料告诉学校网站专业硕士博士文指导利手头文取舍嫁接整合文完成离开悉心指导孜孜倦教诲
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摘
锅炉化工炼油发电等工业生产程中必少重动力设备锅炉燃烧煤炭重油等极重战略资源生锅炉燃烧控制相重控制造成资源浪费环境污染效益低锅炉燃烧达佳燃烧状态锅炉燃烧控制系统锅炉燃烧程进行动化控制关重
燃烧控制系统电厂锅炉控系统包括燃料控制系统风量控制系统炉膛压力控制系统目前部分电厂锅炉燃烧控制系统然采PID控制
燃烧控制系统蒸汽压力控制燃烧率控制组成串级控制系统中燃烧率控制燃料量控制送风量控制引风量控制构成子控制系统分通
测量控制手段保证济燃烧安全燃烧文通整燃烧系统分析研究分确定锅炉燃烧控制系统中蒸汽压力控制系统炉膛负压控制系统控制方案然控制规律参数进行选择整定仪表选型时采先进数字式仪表井PID控制实现达锅炉安全济高效运行
文详细介绍锅炉控制系统设计中包括硬件结构系统功系统硬件配置软件设计原程序流程等系统投入运行锅炉燃烧效率稳定运行情况明显改善利锅炉高效稳定运行实现增产降耗目标
关键词：锅炉燃烧控制PID控制
Control System Design of Boiler Combustion Process
Abstract
Boiler is chemical oil refining power generation and other industrial processes essential to one of the important power equipment Used in the boiler burning coal heavy oil is an extremely important strategic resource nonrenewable Therefore very important to the boiler combustion control the control will not result in waste of resources environmental pollution and low efficiency To burn combustion to achieve the best stateBoiler combustion control system for automatic control of the combustion process is essential
Power plant boiler combustion control system is the main control system Including fuel control systems air volume control system furnace pressure control system Currently most power plant boiler combustion control system still uses PID control Combustion control system consists of main steam pressure control and combustion rate control cascade control system components Which control the amount of fuel burn rate control air volume control volume control of the wind structure Respectively each in different subcontrol system Measurement control means to ensure economic and safe burning fire Based on the entire combustion system analysis and research respectively the boiler combustion control system to determine the main steam pressure control system and the furnace pressure control system of the control schemeAnd its control law and parameter selection and setting In the selection of instruments the use of advanced digital instrument well the PID control to achieve and finally reach the boiler safety economy efficient operation
Paper introduces the boiler control system design including hardware structure the main function of the system hardware configuration software design principles the main program processes System put into operation the boiler combustion efficiency and stability of operation has a significant improvement is conducive to efficient and stable operation of the boiler to achieve the target yield and reducing consumption
Keywords Boiler combustion control PID control
目 录
摘 I
Abstract III
第章 引言 1
第二章 锅炉组成工作原理 1
21 锅炉基构造 1
22 锅炉工作原理程 3
221 燃料燃烧程 4
222 水气话程 4
223 烟气水传热程 5
第三章 锅炉燃烧控制系统设计 1
31 锅炉燃烧控制系统务 1
32 锅炉燃烧控制系统组成 2
321 蒸汽压力控制系统 2
322 炉膛压力控制系统 5
33 锅炉燃烧控制系统中控变量选择 6
34 锅炉燃烧控制系统控制方案 7
341蒸汽压力控制系统方案确定 7
342 炉膛压力控制系统控制方案确定 14
35 锅炉燃烧控制系统实施 17
351 锅炉燃烧控制系统控制器规律选择 17
352 蒸汽压力控制系统控制器规律选择 18
353炉膛压力控制系统控制器规律选择 19
36 锅炉燃烧控制系统中控制器正反作选择 20
361 蒸汽压力控制系统控制器正反作选择 20
362炉膛压力控制系统控制器正反作选择 21
37锅炉燃烧控制系统参数整定 21
38仪表选择 25
381 变送器选择 25
382 控制器选择 26
383 调节阀选择 27
第四章 利MATLAB锅炉燃烧控制系统仿真 28
41建立数学模型 28
42 控制系统参数整定 29
43 控制系统Simulink仿真 33
第五章 总结 35
参考文献 36
致谢 38
第章 引言
工业锅炉工业生产中尤冶金电力化工生产中占重位控制效果坏效率高低直倍受工业界关注1锅炉生产蒸汽供工业生产直接供取暖生活热水供应洗浴采暖谓生活锅炉工业生产生活锅炉数量分布广
着生活水提高源需求量急剧增锅炉数量越越
锅炉广泛带许问题诸：
(1)量非生次源消耗源枯竭问题令忧虑
(2)CO2 等温室气体排放然会利植物生长增加粮食产量会球变暖冰山融化海面升温威胁类生存空间
(3)烟尘SOXNOX痕量重金属二恶英等害物质排放威胁类动植物生长生存
着类征服然改造然力增强然类进行惩罚国西部特西北区存严重水土流失土沙漠化草场退化沙尘暴频繁发生等特例然灾害已成持续发展障碍正缩生存发展空间
目前世界国致力高效低污染路研究开发工作力求优锅炉燃烧环境造成破坏追化种工业生产性质规模工业民采暖规模样需锅炉容量蒸汽参数结构性方面相锅炉供热源锅炉机器设备务安全效燃料化学转化成热进热传递水生产热水蒸汽提高热量效率锅炉着高压高温容量等方面发展供热锅炉生产工艺特殊需求外生产热水需高压力温度容量需
提高工业锅炉热效率降低燃烧环境造成污染燃烧程控制成重研究课题控制效果坏效率高低直倍受工业界关注锅炉动控制历三四十年代参数仪表控制四五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制直六十年代兴起计算机程控制阶段尤二十年着先进控制理计算机技术发展加计算机项性断增强价格断降锅炉应计算机控制快普应锅炉燃烧优化早提高锅炉燃烧安全性济性目标早20 世纪70 年代国开始锅炉燃烧优化技术研究国开发氧化锆氧量计次风速监测系统等属早期锅炉燃烧优化产品20 世纪80 年代末期90 年代初期着国电厂节降耗措施推行电厂开始普遍关注锅炉燃烧优化技术通燃烧优化降低锅炉煤耗提高火电厂发电效率20 世纪90 年代中期末期着测量技术发展许企业研制开发系列重影响锅炉燃烧参数线量仪表飞灰含碳量线检测装置煤粉浓度细度线检测装置煤质成分线检测装置锅炉火焰监测系统等 期着工智技术发展分散控制系统DCS层面控制逻辑优化先进工智技术锅炉燃烧优化应研究开始受广科研员关注20 世纪90 年代末期着社会环境关注电站锅炉燃烧优化已初安全性济性目标优化发展济性安全性环保举时期 电子信息技术工智技术电站锅炉燃烧优化注入新活力锅炉燃烧优化技术进入新快速发展时期电厂锅炉利煤燃烧发热通传热水进行加热产生高压蒸汽推动汽轮机发电机旋转产生强电锅炉燃烧动控制系统基务燃料燃烧提供热量适应外界锅炉输出蒸汽负荷需求 时保证锅炉安全济运行锅炉燃烧程动控制包括三项控制容 控制燃料量控制送风量控制引风量实现燃料量送风量引风量控制 相应三控制系统 燃料量控制系统送风量控制系统引风量控制系统三控制系统间存着密切相互关联 控制燃烧程 必须燃料量送风量引风量三者协调变化蒸汽压力控制系统回路燃烧率控制系统回路通传感器采集炉膛压力含氧量炉膛负压调节锅炉煤量 送风量引风量达佳热效率燃烧控制系统电厂热工控制重组成部分 目前部分电厂锅炉燃烧控制系统然采PID 控制燃烧控制系统蒸汽压力控制燃烧率控制组成控制系统 中燃烧率控制燃烧量控制送风量控制引风量控制三子系统构成锅炉生产燃烧系统动控制基务燃料产生热量适应蒸汽负荷需 事保证济燃烧锅炉安全运行具体控制务分三方面：稳定蒸汽母压力二维持锅炉燃烧佳状态济性三维持炉膛负压定范围三者相互关联2
着生产发展锅炉日益广泛应工业生产领域成发展国民济重热工设备现代建设中源需求非常然国源利率极低提高锅炉热效率具极重实际意义外锅炉否制宜效燃方燃料满足环境保护项求努力解决烟尘污染问题提高操作理水减轻劳动强度保证锅炉额定运行运行效率安全供热等课题
课题方采程控制锅炉进行控制采先进控制算法达优化技术指标提高济效益社会效益提高劳动生产率节约源改善劳动条件保护环境卫生提高市场竞争力作
第二章 锅炉组成工作原理
21 锅炉基构造
锅炉燃烧程动控制系统务控制燃料燃烧程 燃料燃烧提供热量适合外界锅炉输出蒸汽负荷需求 时保证锅炉安全济运行3锅炉种产生蒸汽热水热交换设备通燃料燃烧释放量热通热传递量传递水水变成蒸汽热水蒸汽热水直接供工业生活中需热锅炉中心务燃料中化学效转化蒸汽热图11简单锅炉体组成部分
锅炉设备包括气锅炉子炉膛锅筒水冷壁热器省煤器燃烧设备引风设备送风设备水设备空气预热器水处理设备燃料供设备灰尘设备等
气锅：锅筒三簇沸水组成水受外烟气加热簇发生燃循环流动逐渐气化产生饱蒸汽积聚锅筒里面
炉子：燃烧充分燃烧释放出热量设备
炉膛：保证燃料充分燃烧水流受热面积达规定数值
锅筒：然循环锅炉受热面适应负荷变化设备（须指出直流锅炉锅筒）
水冷壁：辐射受热面保护卢作
热器：气锅产生饱蒸汽继续加热热蒸汽换热器热器般装炉膛出口
省煤器：利余热加热锅炉水降低排出烟气温度换热器采省煤器降低排烟温度提高锅炉效率节省燃料时提高进入汽包水温度减少温差引起汽包壁热适应力延长汽包寿命
燃烧设备：燃料燃烧需空气送入炉膛燃料着火稳定充分燃烧燃烧设备磨煤机煤机燃烧器风机等4
引风设备：包括引风机烟道烟囱等部分锅炉中烟气连续排出
送风设备：包括鼓风机分道组成供应燃料需空气
水设备：水泵水组成
空气预热器：继续利离开省煤器烟气余热加热燃料燃烧需空气换热器省煤器出口烟温度高装空气预热器进步降低排烟温度改善燃料着火燃烧条件降低完全燃烧造成损失提高锅炉机组效率
水处理设备：作清水中杂质降低水硬度防止锅炉受热面结水垢腐蚀
燃料供设备：运煤设备原煤仓储煤斗等设备组成保证锅炉需燃料供应
灰尘设备：收集锅炉灰渣运储灰场设备5
外出保证锅炉正常工作安全蒸汽锅炉必须装设安全阀水位表高低水位报警器压力表汽阀排污阀止污阀等消受热面积灰吹灰器提高锅炉运行济型
图21 炉控制系统硬件组成图
22 锅炉工作原理程
锅炉种生产蒸汽换热设备通煤燃气等燃烧释放出化学通传热程量传递水水转变蒸汽蒸汽直接供工业生产中需热通蒸汽动力机嫩转变机通汽轮发电机转变电锅炉中心务燃料中化学效转变蒸汽热代锅炉称蒸汽发生器
调节系统蒸汽锅炉热工燃烧时着辅助作够燃烧环节提供必环境协调步骤序进行6锅炉工作程概括起应该包括三时进行程：燃料燃烧程水气化程烟气水传热程
221 燃料燃烧程
首先燃料（里煤）加煤斗中助重力落炉膛排面炉排接电动机通变速轮箱减速链轮带动燃料煤带入炉燃料面燃烧面移动燃料需空气风机送入炉排腹中风仓穿炉排达燃料层进行燃料反应形成高温烟气燃料燃烧剩灰渣炉排末端翻渣板排入灰斗（燃气式锅炉没部分）整程称燃烧程
222 水汽化程
水汽化程蒸汽产生程包括水循环水分离程处理水水泵加压先流省煤器预热然进入气锅锅炉工作时气锅工作介质处饱状态汽水混合物位烟温较低区段流束受热较弱汽水工质容量较位烟温较高区段流束受热强烈相应汽水工质容量较量工质流入锅筒容量工质流入锅筒形成锅水然循环
蒸汽产生程助锅筒设汽水分离装置锅筒身空间重力分离力作汽水混合物分离蒸汽锅筒顶部引出进入蒸汽热器分离出水回锅筒半部水中锅炉中水循环保证高温烟气相接处金属受热面冷烧坏锅炉长期安全运行必条件汽水混合物分离设备保证蒸汽品质蒸汽热工作必设备
223 烟气水传热程
燃料燃烧放热炉温度高炉膛四周墙面布置排水俗称水冷壁高温烟气水冷壁进行强烈辐射换热热量传工质水继烟气受引风机烟囱引力炉膛方流动烟气炉膛出口掠放渣刷蒸汽热器组垂直放置蛇形受热面气锅中产生饱蒸汽中受烟气加热程烟气流热器掠胀接锅筒间流束束间设置折烟墙烟气呈S型曲折横刷次流换热方式热量传递束工质途逐渐降低温度烟气进入胃部烟道省煤器空气预热器工质进行热交换济较低烟温排出锅炉省煤器实际水预热器空气预热器样设置锅炉尾部（低温）烟道降低排烟温度提高锅炉效率节省燃料
般锅炉工水程锅炉进行工作务：
(1) 锅炉出口压力稳定
(2) 保证燃烧程济型
(3) 保持锅炉负压恒定通常路膛负压保持微负压（10—80Pa）
完成述三项务三量进行控制：燃料量送风量引风量锅炉正常运行
第三章 锅炉燃烧控制系统设计
31 锅炉燃烧控制系统务
锅炉燃烧系统控制燃料种类燃烧设备锅炉形式等密切关系锅炉燃烧控制系统设计程中控制方案选择坏实控制目起非常重作7锅炉燃烧理知 燃煤锅炉热效率影响较变热损失排烟热损失机械完全燃烧热损失化学完全燃烧热损失8现侧重燃煤锅炉讨燃烧程控制燃烧程控制基求三：
第 保证出口蒸汽压力稳定负荷求动增减燃料量
第二 燃烧良供气适宜防止空气足烟囱黑烟
空气量增加热量
第三 保证锅炉安全运行该控制系统中选操变量3
料量送风量引风量组成燃烧系统控制方案满足燃烧产生热量适应蒸汽负荷需燃料空气量间保持定值保证燃烧济性锅炉安全运行引风量送风量相适应保持炉膛定负压免负压太甚正造成炉膛热烟气外出影响设备工作员安全果负压会量冷空气漏进炉热量损失增加外需防止燃烧嘴背压太高时脱火燃烧嘴背压太低时回火危险
32 锅炉燃烧控制系统组成
燃烧系统动调节第务维持锅炉出口热水温度保持稳定 克服身燃料方面扰动 保证负荷出力协调 第二务燃料量空气量相协调(风煤) 保证燃烧济性 第三务引风量送风量相适应 维持炉膛压定范围9锅炉燃烧控制系统蒸汽压力控制系统炉膛负压控制系统10蒸汽压力控制系统包含燃料控制系统送风控制系统两控制系统紧密联系般分开讨炉膛负压控制系统中送风量炉膛压力影炉膛压力引风机调节时称引风控制系统整锅炉燃烧控制系统中蒸汽压力变化表示锅炉蒸汽产生量负荷耗汽量相适应必须相应改变燃料供应量改变锅炉蒸汽产量燃料改变时必须相应改变送风量燃料量空气量相适应保证燃烧程较高济性时送风量改变时应该相应改变引风量炉膛压力保持20Pa左右
锅炉输入输出回路非线性相互关联复杂控制系统 调节参数调节参数间 存着许交叉影响 调节难度非常系统控制分散成煤控制送风控制 汽包液位控制 炉膛负压控制等系列闭环控11
321 蒸汽压力控制系统
炉采中间储仓式制粉系统特点制粉系统出力变化直影响锅炉负荷锅炉负荷发生变动时通改变粉机转速进行
锅炉负荷变化调节粉机转速时粉量增减应缓慢进行调节范围易太转速高会煤粉浓度堵塞次风容易粉机超负荷转速低炉膛温度太高情况浓度足着火稳容易发生熄火粉机转速控制300800r min范围调整粉机转速时应注意调整送弓}风量保持汽压汽温稳定增加负荷时先增加风量增加粉量减负荷时先减少粉量减少风量层粉机粉量致便配风
外界负荷变化需调节锅炉出力时着燃料量改变锅炉风量需作出相应调节
锅炉运行中实际进入炉空气全部燃料接触发生完全反应减少化学完全燃烧热损失烟气热损失获良燃烧效率实际送入炉空气量通常理计算空气量两者称量空气系数α量空气系数控制通烟气分析仪测量烟气中02成分实现目前普遍采氧量计量空气系数α烟气中O2含量关系式31示
(31)
式中02烟气中含氧量
α量空气系数
运行员直接根氧量表数值控制送入炉膛空气量必换算量空气系数
运行济定范围着炉膛量空气系数增改善燃料空气接触混合利完全燃烧化学完全燃烧损失降低量空气系数时炉膛温度降低烟气流速加快燃烧时间缩短完全燃烧损失反增加’烟气热损失总着量空气系数增增加量空气系数时锅炉总热损失增加时送引风机电耗增合理量空气系数应项热损失
锅炉工作安全性炉量空气系数会燃料燃烧完全造成烟气中含较未燃炭黑氧化碳燃气体等尾部烟道发生燃物燃烧灰分原性气体中熔点降低易引起炉结渣高温硫腐蚀等良果量空气系数煤粉炉受热面子引风机叶片磨损加剧影响设备寿命外量空气系数增时剩氧相应增加燃料中硫形成三氧化硫烟气露点相应提高空气预热器发生腐蚀时烟气中氧化氮增影响排放指标总送风量会锅炉安全运行带良影响
锅炉总风量调节通改变送风机出力实现炉送风机轴流风机通改变风机动叶角度调节风量锅炉风量控制中改变总风量外二次风配合调节十分重二次风风量分配应根起作进行调节次风量应已满足进入炉膛分粉混合物挥发燃烧固体焦炭氧化需原二次风量仅应满足燃烧需应起补充次风末段空气量足作外二次风应进入炉膛燃物充分混合需较二次风速高温火焰起搅拌混合作强化燃烧
两台风机均运行时调节风量程中通常应时改变两台风机风量注意观察电动机电流风机出口压风量否步变化防止轴流风机进入稳定区域运行风量调节时应通炉膛出口氧量变化判定否满足需高负荷情况应注意防止电动机电流
322 炉膛压力控制系统
炉膛压力反应燃烧况稳定否重参数炉燃烧工况旦发生变化炉膛压力迅速发生相应变化锅炉燃烧系统发生障时先炉膛压力变化反应出蒸汽参数系列变化监视控制炉膛压力保证炉燃烧工况稳定具重意义
炉膛负压会增加炉膛烟道漏风锅炉低负荷燃烧工况稳情况运行时便漏入冷风造成燃烧恶化甚发生锅炉熄灭反炉膛压力偏正炉膛高温火焰外喷影响环境卫生造成设备损坏引起身事
运行中引起炉膛负压波动原燃烧工况变化炉燃烧连续进行必须间断炉膛供燃料燃烧需空气燃烧产生烟气时排走燃烧产生烟气排放程中果排出炉膛烟气量等燃烧产生烟气量进出炉膛物质保持衡时炉膛负压相保持变述衡遭破坏炉膛负压发生变化例引风量未变时增加送风量会炉膛出现正压
运行中送引风量保持变燃烧工况总量变化炉膛压力总波动燃烧稳时炉膛压力产生剧烈波动炉膛风压表相应作幅度剧烈晃动运行验表明炉膛压力发生剧烈波动时熄火顶兆时必须加强监视炉燃烧况分析原时进行调整处理燃料量发生变化时 炉膛燃烧发热量立发生变化 时调节器发出热量信号会变化 调节器调节燃料量恢复正常样 会燃料量扰动引起汽包压力发生变化12
炉膛压力通常通改变引风机出力调节引风机风量调节方法求送风机基相
33 锅炉燃烧控制系统中控变量选择
控变量选择控制系统设计核心问题选择正确否会直接关系生产稳定操作产品产量质量提高生产安全劳动条件改善等果控变量选择采种仪表组成什样控制系统达顶期控制效果满足生产技术求控设计员必须深入生产实际进行调查研究熟悉生产艺基础正确选择相互控变量13
锅炉燃烧控制系统中包含两控制系统蒸汽压力控制系统炉膛压力控制系统’蒸汽压力蒸汽压力燃料流量构成燃料控制系统燃料流量空气流量构成送风控制系统组成炉膛压力变化引风量调节实现时炉膛压力控制系统称引风控制系统果想该系统进行高效精确控制首先次三子控制系统进行控变量选择燃料控制系统中完成务燃料流量变化着蒸汽负荷变化变化明显出该系统中控变量蒸汽压力(负荷)操变量燃料量送风控制系统中求保持合理风煤配合锅炉济燃烧该控制系统控变量烟气成分操变量送风量引风控制系统中目炉膛负压够保持定范围保证锅炉安全运行控制变量炉膛负压操变量引风量
34 锅炉燃烧控制系统控制方案
341蒸汽压力控制系统方案确定
蒸汽压力扰动蒸汽负荷变化燃料量波动蒸汽负荷燃料量波动较时采蒸汽压力控制燃料量单回路控制系统系统方框图
图32 蒸汽压力控制燃料量单回路控制系统方框图
图明显出燃料流量波动较时等蒸汽压力控制器感受样偏差控制调节阀时燃料量已原流量控制总存着定偏差滞燃料流量设置调节器干扰进行快速控制便构成串级控制系统
图32 蒸汽压力控制燃料量串级控制系统方框图
燃料量改变时必须相应改变送风量燃料量空气量值达优保证锅炉燃烧济性里燃料量送风量应该控制采双闭环值控制系统提降量方便缓慢改变流量定值提降流量时副变量踪提降保持两者值变该系统中空气量着燃料量变化燃料量流
量空气流量副流量通述分析燃烧程基控制控制方案
图33 燃烧程基控制方案
图34 双闭环值控制系统方框图
锅炉够充分完全燃烧蒸汽量求增加时应先加空气量加燃料量蒸汽量求减时应先减燃料量减空气量完成该逻辑提降量系统中设置两选择器高选择器HS低选择器LS图35示
正常工况系统处稳定状态时蒸汽压力控制器输出IP等燃料流量变送器输出I1等空气流量变送器输出呈空气剩系数K值I2高低选择器两输入端信号相等整系统犹加选择器时串级值控制组合系统进行作系统进行提量时着蒸汽量增加蒸汽压力减少压力控制器输出Ip增加(根串级控制系统求压力控制器应选反作式控制器)增加信号低选器选中高选器选中直接改变空气流量控制器
图34 燃烧程改进控制方案
定值命令空气量增加I2开始增加时I2
锅炉热效率(济燃烧)简便检测方法烟气中氧含量表示根燃烧方程式计算出燃料完全燃烧时需氧量出需空气量成理空气量场QT实际完全燃烧需空气量QP超理空气量QT需定剩空气量剩空气量增时仅炉膛温度降重烟气热损失增加燃料剩空气量优值谓济燃烧图35示
煤粉燃料优剩空气量约815剩空气量常剩空气系数α表示实际空气量QP理空气量QT
(32)
α衡量济燃烧种指标α难直接测量烟气中氧含量直接关系似式表示
(33)
式中AO 烟气中含氧量
图35剩空气量量损失关系
图36 剩空气量O2 锅炉效率间关系
图37 烟气中含氧量闭环控制方案
案中氧含量成分控制器定值正常负荷烟气氧含量优值设定剩空气系数α稳定优值保证锅炉燃烧济热效率高
342 炉膛压力控制系统控制方案确定
1 炉膛压力控制系统
炉膛负压控制系统引风控制系统控制般通控制引风量实现锅炉负荷变化较时单回路控制系统满足炉膛负荷变化较时单回路难控制负荷变化燃料送风量均变化引风量炉膛负压产生偏差时引风控制器控制样引风量变化落送风量反映负荷变化蒸汽压力作前馈信号K静态前馈放系数通常炉膛负压控制20Pa左右
2关安全保护系统
炉膛负压太甚正时会造成炉膛热烟气玩外出影响设备工作员安全果炉膛负压会冷空气漏进炉热量损失增加采取相应安全保护系统
(1)防脱火系统选择性控制系统燃烧背压正常情况蒸汽压
力控制器控制燃料阀维持锅炉出口蒸汽压力稳定燃烧嘴背压高时避免造成脱火危险时背压控制器P2C通低选器LS控制燃料阀阀关背压降防止脱火图中低选择器输出PY输入信号关系
PA
两控制器均反作(根系统求确定关控制器正反作选择问题讨)中P1C正常情况工作控制器P2C非正常情况工作控制器窄例(例放倍数)
正常情况燃料压力低产生脱火压力(低定值)P2C感受负偏差输出PB呈现高信号(P2C反作窄例)时P1C输出信号相说呈现低信号样低选器LS选中P1C输出PA送控制阀构成蒸汽压力控制系统
燃料压力升超P2C定值(脱火压力)时P2C感受正偏差反作窄例P2C输出PB 跌低信号低悬着器LS改选P2C输出PB送控制阀构成燃料压力控制系统控制燃料压力升达防止脱火产生
燃料压力降低J定值时PB迅速升高信号’蒸汽压力控制P1C输出
PA相言成低信号低选择器重新选中送控制阀重新构成蒸汽压力控制系统
(2)防回火系统燃料压力足时燃料气线压力低燃烧室压力样会出现危险回火现象会危机燃料气罐发生燃烧爆炸必须设法加防止
原炉膛负压控制系统中增加带限接点压力控制器P3C电磁三通阀燃料压力正常时P3C限接点断开电磁阀失电低选器LS输出直通控制阀时系统工作情况防止脱火工作情况相旦燃料压力降低限值P3C限接点接通电磁阀电便切断低选器LS控制阀通路控制阀膜头气相通膜头压力迅速降零控制阀关闭防止回火产生燃料气线压力慢慢升正常值时P3C接点复断开电磁阀复断开低选器LS输出直通控制阀恢复正常工作状态
图38 路膛负压安全保护控制系统
35 锅炉燃烧控制系统实施
351 锅炉燃烧控制系统控制器规律选择
工业控制器常见开关控制器例控制器例积分控制器例微分控制器例积分微分控制器程工业中常见控参数温度压力液位流量参数重生产参数太重参数控制求种样控制器规律选择根具体情况定基原选择时加考虑
(1)太重参数例中间储罐液位热量回收预热系统等控制般求太严格考虑采例控制甚采开关控制
(2)太重参数惯性较希动态偏差较考虑采例微分控制器系统噪声较参数例流量选例微分控制器
(3)气较重控制精度求较高参数采例积分控制器
(4)较重控制精度求较高希动态偏差较控制象时间滞较参数应采例积分微分控制器14
352 蒸汽压力控制系统控制器规律选择
该控制系统中蒸汽压力燃料流量构成串级控制系统串级控制系统中副控制器类型根控制求进行选择串级系统中变量生产艺操作指标直接关系产品质量生产安全工艺求较严格般说变量允许余差副变量求般严格允许波动余差15副变量稳定目设置副变量目保证提高变量控制质量干扰作维持变量变副变量变外串级控制系统结构环定值系统控制器起着定值控制作变量稳定控制器必须积分作控制器般选例积分控制器然副环动系统定值控制器愉出变化变化快速踪副控制器带积分积分会踪变缓慢副控制器采例控制器
燃料流量空气流量组成双闭环值控制系统该闭环值控制系统中流量燃料流量副流量空气流量首先两流量仅保持恒定值流量实现定值控制结果副流量设定值恒定两调节器均应选例积分控制规律
353炉膛压力控制系统控制器规律选择
该系统中炉膛负压单纯前馈反馈控制系统反馈回路简单单回路控制系统象炉膛负压该控制器选例积分控制规律前馈控制器直接选具例作控制器安全保护控制系统混合型选择性控制系统般正常作控制器起着保证产品质量作应选例积分形式该控制系统象压力象考虑微分作非正常情况工作控制器生产处正常情况时迅速时采取措施防事发生控制规律应选窄例式(例放倍数)选择器类型根生产处正常情况非正常情况控制器输出信号高低确定果种情况输出高信号应选高选器果种情况输出低信号应选低选器
36 锅炉燃烧控制系统中控制器正反作选择
361 蒸汽压力控制系统控制器正反作选择
副控制器正反作选择序应该先副副控制器正反作根副环具体情况决定环关考虑问题出发点单回路控制系统相副回路构成稳定系统副回路视放倍数正环节副回路动系统求副变量快捷踪定值蒸汽压力燃料流量构成串级控制系统中蒸汽压力控制器控制器燃料流量控制器副控制器系统处危险状况时燃料阀应处关闭状态阀门气开阀Kv正阀门开度增加时燃料流量增加KO场正变送器直正K m正KvKoKmKc正Kc正燃料控制器(副控制器)反作控制器样根象变送器放倍数符号确定控制器正反作阀门开时蒸汽压力升瑜K01正变送器正Km正KC1正压力控制器(控制器)反作控制器理知空气流量控制器反作控制器
362炉膛压力控制系统控制器正反作选择
炉膛负压控制系统中该系统处危险状况时阀门应处开状态阀门气闭阀Kv负阀门开度增加时炉膛压力降低KO负变送器直正Km正KvKoKmKc正Kc负炉膛压力控制器正作控制器
安全保护控制系统防脱火控制系统中阀门气开阀Kv正变送器正Km正正常情况该系统构成蒸汽压力控制系统阀门开度增时蒸汽压力增Ko正KvKoKmKc正Kc正蒸汽压力控制器反作控制器非正常情况该系统构成燃料气压力控制系统阀门开度增时燃料气压力升高K01正理燃料压力控制器反作控制器防回火控制系统中根样方法该控制器反作控制器
37锅炉燃烧控制系统参数整定
谓控制系统目已设计安装绪控制系统通控制器参数(δTiTD)调整系统渡程达满意质量指标求
蒸汽压力燃料流量构成控制系统串级控制系统串级控制系统整定方法较逐步逼法两步法步法等整定序先整副环整环点两步法较费时采步整定法谓步整定法根验现副控制器参数次放变动然般单回路系统方法直接整定出控制器参数
步整定法串级控制系统中般说变量艺操作指标直接关系产品质量求较严格副变量设立提高变量控制质量副变量身没高求允许定范围变化整定时必精力放副环变量达规定质量指标求外锅炉燃烧控制样具体串级控制系统说定范围副控制器放倍数匹配副控制器放倍数KclKc2积等心(Ks变量呈41衰减振荡时控制器例放倍数)系统产生41衰减程然验次放副控制器参数定适合通调整控制器放倍数进行补偿结果然变量呈4 1衰减民根长期时间量验积累总结出副变量情况副控制器参数表出数进行设置
表31 副控制器参数验设置值
副变量类型
副控制器力度δ2
副控制器例放倍Kc2
温度
2060
517
压力
3070
314
流量
4080
25125
液位
2080
5125
步整定法具体步骤
(1)根副变量类型表验值选副控制器参数置副控制器(副控制器例调节)
(2)串级投运单回路系统整定方法直接整定控制器参数
(3)观察控制程根K值匹配原埋适调整控制器参数变量
品质指标达规定质量求
(4) 果系统出现振荡加副控制器参数消
振剧烈先转入手动稳定生产振时略控制器参数重新投运整定直达满意时止
燃料流量空气流量构成双闭环值控制系统值控制系统参数整定关键先明确整定求双闭环值流量回路般定值系统常规单回路系统进行整定该设计选衰减曲线法衰减曲线法系统闭环情况控制器积分时间Ti放微分时间TD放例度δ放适数值(般100)然δ逐步改变改变次δ值时通改变定值系统施加阶跃干扰时观察渡程变化情况果衰减41δ继续减衰减41时δ应增直渡程呈现41衰减时止图示
通述试验找41衰减振荡时例度δs振荡周期Ts表32出验公式算出采类型控制器渡程出现41振荡控制器参数值
图39 41衰减曲线
表32验公式算出控制器参数先例积分微分程序次控制器参数放放积分微分前应δ放计算值稍(约20)数值积分微分放δ放计算机放控制器参数加次干扰验证渡程否呈41衰减振荡果符合求适调整TD
表32衰减曲线法整定控制器参数验公式
控制器类型
控制器参数
δ
Timin
TDmin
P
δS
PI
12δS
05TS
PID
08δS
03TS
01TS
δ值直达满意止副流量动控制系统少动系统希物料迅速正确物料变化宜调说动控制系统达振荡振荡界程般定值控制系统整定求样
动控制系统整定求整定方法步骤
(1)进行值系数计算现场整定
(2)积分时间置调整例度找系统处振荡振荡
界程止
(3)适放宽例度般放20左右然积分时间慢慢减找系统
处振荡振荡界程微震荡程止
38仪表选择
381 变送器选择
变送器作种艺量(温度压力流量液位)电气信号(
电压电流频率气压信号等)转换成相应统标准信号(420Ma15V)蒸汽压力燃料流量空气流量进行测量时选变送器型号1 151系列电容式变送器工作原理生产程中液体气体蒸汽等介质压力差压液位流量等热工参数变化转换呈中间变量△C(差动电容变化)转换成420mA直流电流输出信号送关单元进行显示控制16
382 控制器选择
控制器(称调节器)变送器测量值定值相较产生偏差进行例积分微分运算井输出统标准信号控制执行机构动作实现温度压力液位工艺变量动控制该设计中选控制器AI全通土智调节器言特点
(1)性化设计操作方法非常方便易学功档次仪表操作相互兼容
(2)包含国际类仪表功通性强技术成熟
(3)提供型号事求功强求价格济获满意济
(4)全球通85264VAC输入范围开关电源24VDC电源供电具备种外型尺寸供客户选择
(5)输入采数字校正系统置常热电偶热电阻非线性校正表格测量精确稳定
(6)采先进AI工智调节算法超调具备整定(AT)功
(7)采先进模块化结构提供丰富输出规格广泛满足种应场合需交货迅速维护方便17
该设计中选型号AI808AI808型换原DDZ II III型调节器
精度高AI808温度变送器手操器伺服放器等功集成起通变成意中项项功具备AI708全部功特点外具备外定手动动切换操作手动整定显示输出值等功具备直接控制阀门位置例输出(伺服放器等功)独立做手动操作器伺服放器适合化工石化火电制药冶金等行业做高精度调节器精确控制温度压力流量液位等种物理量
383 调节阀选择
调节机构执行器调节部分般称调节阀执行机构输出力F(直行程)输出力矩M(角行程)作调节阀阀芯运动改变阀芯阀座间流通截面积改变调节阀阻力系数控介质流体流量发生相应变化
该设计中选直行程单级节流调节阀调节空气煤粉流量单级调节阀截止阀非常相似阀芯出凸出曲部分通改变阀杆轴位移改变阀芯处通流面积达调整流量压力目单级节流调节阀特点流体截止仅次达调节目
第四章 利MATLAB锅炉燃烧控制系统仿真
41建立数学模型
(1)建立燃烧炉蒸汽压力控制燃料空气值控制系统数学模型
燃料流量控象：
燃料流量蒸汽压力关系约：G(s)3
蒸汽压力燃料流量关系约：G(s)13
蒸汽压力检测变换系统数学模型：G(s)1
燃料流量检测变换系统数学模型：G(s)1
燃料流量控制流量值：G(s)12
空气流量控象：
(2)建立路膛负压控制系统数学模型
引风量负压关系：
送风量负压干扰：
42 控制系统参数整定
(1)燃料控制系统参数整定
系统静差燃料流量调节器采PI形式：G(s)Kp+(KIs)中参数KpKI 采稳定边界法整定
先KI 0调整Kp系统等幅震荡(系统控象Bode图知Kp372附时系统震荡)系统处界稳定状态系统界振荡仿真框图振荡响应图41(a)图41(b)示
(a)系统界振荡仿真框图
(b)系统界振荡响应
图41系统界振荡仿真框图振荡响应
记录时振荡周期Ter≈11s例系数Ker≈38KpKer22173KI Kp(085Ter)018
Kp173KI 018基础PI参数进步整定燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入仿真框图图42(a)示
调节Kp11KI 01时系统响应图42(b)示见系统10超调量
(a) 燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入仿真框图
(b)燃料流量闭环控制系统参数整定
图42 燃料流量闭环控制系统参数整定
(2)燃料流量控制系统整定基础采试误法整定蒸汽压力控制系统参数系统整定仿真框图图43(a)示
Kp1KI 0时(时相调节器系统简单)仿真结果图43(b)示
(a) 蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图
(b)蒸汽压力控制系统参数整定仿真结果
图43 蒸汽压力控制系统参数整定仿真
仿真结果图63(b)出系统响应超调量约25时系统调节器简单工程系统响应速度稳定程度较
(3)空气流量控制系统参数整定
空气流量控制系统正定方法燃料流量控制参数整定方法类似处赘述Kp008KI 005时系统阶跃响应图44示见系统响应超调量约25
图44 整定空气流量控制系统阶跃响应
(4)负压控制系统参数整定
负压控制系统整定方法燃料流量控制参数整定方法类似处赘述Kp003KI 005时系统阶跃响应图45示见系统响应超调量约25
图45 整定负压控制系统阶跃响应
(5)负压控制系统前馈补偿整定
采动态前馈整定前馈补偿函数：
43 控制系统Simulink仿真
利整定参数控制系统仿真框图图66(a)示假定蒸汽压力设定值10路膛负压设定值5系统受幅值±01机干扰仿真结果图66(b)示
(a) 燃烧炉控制系统仿真框图
(b)燃烧炉控制系统仿真结果
图66 燃耗控制系统仿真
第五章 总结
锅炉作工业锅炉特例典型输入输出非线性相关联象般热锅炉分相独立控制系统汽包液位控制统热蒸汽温度控制系统燃烧控制系统汽包液位控制少整锅炉安全运行着重作热蒸汽温度控制务保证热器温度保持530℃±5℃样整发电程保持高效性济性锅炉燃烧控制系统述子系统中复杂系统分蒸汽压力控制系统炉膛负压控制系统两子系统紧密联系蒸汽压力控制系统燃料蒸汽压力构成串级控制系统空气蒸汽压力构成逻辑提降量双闭环值控制系统组成炉膛负压控制系统采前馈反馈控制系统方案确定进行控制规律选择控制器正反作选择参数整定仪表选型通织态软件MCGS该系统进行实时监控
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致谢
半年忙碌学次毕业设计已接尾声期间验知识匮乏总会出现样样问题通老师指导学帮助努力问题迎刃解
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