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鍋爐控制系統(tǒng)的原理及設計方案

更新時間:2022年12月05日

鍋爐通常有水位控制、蒸汽溫度控制和燃燒控制三個緊張控制系統(tǒng)。三個系統(tǒng)互相聯(lián)系、互相配合,共同完成供應生產(chǎn)所需的蒸汽,保持蒸汽壓力、溫度穩(wěn)定,同時使鍋爐在安全和經(jīng)濟的工況下運行。是一個鍋爐控制系統(tǒng)的總圖,可以了解各控制系統(tǒng)的組成與其間的聯(lián)系。

1.給水控制系統(tǒng)

汽包水位的測量采用差壓變送器,其輸出經(jīng)低通濾波器f ( t)以平滑阻尼水位的高頻脈動。另外,汽包壓力P經(jīng)過變送器測出并轉(zhuǎn)換成標準輸出信號,經(jīng)過非線性函數(shù)單元f ()和乘法器的作用對水位信號進行壓力校正,使水位信號更為精確,減少虛假水位的影響。校正后的水位信號分為兩路,一路送低負荷運行時給水調(diào)節(jié)器G,另一路送至正常負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的加法器,作為三沖量給水調(diào)節(jié)的主信號。鍋爐給水是通過并行的兩個大小調(diào)節(jié)閥門即正常負荷調(diào)節(jié)閥1和低負荷調(diào)節(jié)閥2分別進行控制的。當鍋爐在低負荷(<30%額定負荷)運行時,正常負荷調(diào)節(jié)閥l關(guān)閉,鍋爐水位信號通過低負荷調(diào)節(jié)器G控制低負荷調(diào)節(jié)閥門2的開度以調(diào)節(jié)給水量。這時,只是以鍋爐水位為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)。當鍋爐負荷大于30%額定負荷時,低負荷調(diào)節(jié)閥已經(jīng)開至zui大,則自動切換到以水位H為主被調(diào)量,給水流量W為副被調(diào)量,蒸汽流量D為前饋量的前饋─反饋串級控制系統(tǒng),即通常稱為三沖量給水控制系統(tǒng)。這時,緊張用調(diào)節(jié)正常負荷的調(diào)節(jié)閥門1。當給水流量由小到大時,先開小閥門后開大閥門;反之,減少給水流量,先關(guān)大閥門后關(guān)小閥門的控制方式稱為分程控制。使用兩個閥門是為了克服用大閥門控制小流量難以精確的困難。

⒉蒸汽溫度控制系統(tǒng)

圖中主蒸汽出口蒸汽溫度G,為主被調(diào)量,經(jīng)測量和變送后送至主調(diào)節(jié)器T,副被調(diào)量是減溫器后的蒸汽溫度0,經(jīng)測量、變送后送至副調(diào)節(jié)器,其輸出控制減溫水的電動調(diào)節(jié)閥,以改變減溫水流量。這個系統(tǒng)是典型的串級控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)中測量溫度選用的是紹興中儀PT100熱電阻及SBWZ8000系列溫度變送器。

3.燃燒控制系統(tǒng)

燃燒控制系統(tǒng)的任務是使燃燒產(chǎn)生的熱量適應負荷的需要并維持鍋爐出口蒸汽壓力Rs穩(wěn)定;保證燃燒的經(jīng)濟性;維持爐膛負壓P穩(wěn)定。為此設置了如下三個互干系聯(lián)的控制系統(tǒng),如下圖所示。

圖:鍋爐的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖

(1)主蒸汽壓力與流量的串級交叉限幅控制系統(tǒng),以主被調(diào)量為出口蒸汽壓力PM,副被調(diào)量為燃料流量及空氣流量所組成的交叉限幅串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這系統(tǒng)帶有燃料閥后壓力選擇性調(diào)節(jié)。為了保證燃燒器的正常運行,當燃燒器前(調(diào)節(jié)閥后)的壓力PM低于某數(shù)值時,壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出大信號,通過高值選擇器3的切換動作,取代正常工況的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器去控制調(diào)節(jié)閥,從而使Pw保持在一定數(shù)值,不致過低而產(chǎn)生熄火。當鍋爐帶固定負荷時,鍋爐負荷由定值器給定。此時,燃料流量決定于定值器的輸出信號,而與蒸汽壓力調(diào)節(jié)器的輸出無關(guān)。

為了保證燃料在動態(tài)過程中完全燃燒,在系統(tǒng)中應用了高值選擇器1和低值選擇器2以實現(xiàn)加負荷時先加風,后加燃料,減負荷時先減燃料后減風,目的是不使煙囪冒黑煙。燃燒控制系統(tǒng)的構(gòu)成是這樣的:主蒸汽出口壓力R的信號送至壓力調(diào)節(jié)器,與給定值尸R比較運算后,其輸出分別送給高值選擇器l及低值選擇器2的比較信號一端。燃料流量信號測出并經(jīng)阻尼器f ( f)平滑后送至高值選擇器l,另一端與壓力調(diào)節(jié)器的輸出進行比較,選擇信號高者作為輸出。空氣流量F經(jīng)測量、阻尼平滑后送至乘法器,乘法器另一個信號來自空氣溫度函數(shù)變送器f(對),用以校正空氣因溫度變化而引起的膨脹效應。校正后的空氣流量信號送至第二個乘法器,這個乘法器是由煙氣氧含量調(diào)節(jié)器的輸出來改變空氣流量比例系數(shù)的。第二乘法器輸出分兩路,一路送至低值選擇器2的一端,另一路送至綜合比較器的左端。綜合比較器右端是接收高值比較器3的輸出信號,將這兩個信號綜合比較后其差值信號送空氣流量調(diào)節(jié)器G,去調(diào)節(jié)空氣流量的翻板閥門。

當要增大負荷時,首先壓力主調(diào)節(jié)器R的輸出增大,這將使高值選擇器1動作,選擇主調(diào)節(jié)器的信號輸出到綜合比較器,然后再通過空氣調(diào)節(jié)器去開大空氣閥門,增加空氣量。當空氣流量增大后,其信號送至低值選擇2,由其輸出控制燃料調(diào)節(jié)器逐步加大燃料流量。若空氣流量信號增至大于主調(diào)節(jié)器輸出信號時,則低值選擇器切換由主調(diào)節(jié)器輸出控制燃料流量。反之,當減少負荷時,低值選擇器首先動作,由主調(diào)節(jié)器的輸出控制降低燃料流量,然后再通過高值選擇器1去降低空氣的流量。這樣就實現(xiàn)了加負荷時先加風,后加燃料;減負荷時先減燃料后減風的交叉限幅控制。

(2)以煙氣含氧量作為燃燒經(jīng)濟性指標,燃燒的經(jīng)濟性是以燃料流量與空氣流量有zui佳的配比來實現(xiàn)的??諝獾牟蛔悖谷紵怀浞?空氣過量,使排煙帶走熱量過多。二者都不經(jīng)濟。以檢測煙氣含氧量作為燃燒經(jīng)濟性指標是一種普遍采用的方法。圖中是以檢測煙道的氧氣含量通過調(diào)節(jié)O;來改變第二乘法器的系數(shù),從而改變空氣流量的比例系數(shù),實現(xiàn)燃料與空氣的配比zui佳。由于鍋爐在負荷不同時,煙氣含氧量的zui佳值是有變化的.所以,氧氣調(diào)節(jié)器的給定值應由蒸汽流量信號通過函數(shù)變換單元來校正,煙氣合氧的定值隨鍋爐負荷而改變。

(3)爐膛負壓P控制系統(tǒng)以爐膛負壓P為被調(diào)節(jié)量,并帶有送風調(diào)節(jié)器輸出為前饋量,通過加法器綜合后去控制引風量調(diào)節(jié)器,組成前饋—反饋復合控制系統(tǒng)。

鍋爐控制系統(tǒng)的原理及設計方案系統(tǒng)中為了消除蒸汽流量、燃料流量、空氣流量、鍋爐汽包水位和爐膛負壓等被測信號的脈動,采用阻尼器f ( t)以平滑高頻脈動干擾,使整個控制系統(tǒng)工作平穩(wěn)。

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