内蒙古科技大学
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摘要 (3)
一、热电厂的生产工艺 (4)
锅炉简介 (4)
二、锅炉蒸汽出口压力控制重要性 (4)
2.1控制重要性 (4)
2.2控制要求 (5)
三、锅炉出口温度控制系统的设计 (5)
3.1蒸汽出口压力分类 (5)
3.2 蒸汽出口压力控制系统分析 (6)
3.3蒸汽控制系统的设计 (7)
3.3.1控制系统中的延时环节处理 (6)
3.3.2控制系统中控制方案选择 (9)
3.3.3反作用及控制阀的开闭形式选择 (11)
四、控制系统单元元件的选择 (11)
4.1.2蒸汽压力变送器的选用 (11)
4.2 燃料流量变送器的选用 (12)
总结 (14)
附录 (15)
参考文献 (16)
摘要
锅炉是热电厂重要且基本的设备,其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。主蒸汽压力自动调节的任务是维持过热器出口汽温在允许范围内,以确保机组运行的安全性和经济性。在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径。为了打到目标，必须对生产过程进行监视和控制。因此，过程控制的任务是在了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。本设计以包钢实习参观包钢热电厂为基础就锅炉出口蒸汽压力控制系统进行学习研究。
在控制算法上，综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、等控制方式，实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效地克服了彼此的扰动，使整个系统稳定的运行。
关键字：蒸汽压力，串级控制，变送器
一、热电厂的生产工艺
锅炉简介
锅（汽水系统）：由省煤器、汽包（汽水分离器）、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。
炉（燃烧系统）：由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。
热电厂是利用煤和天然气作为燃料发电、产汽的，这也是目前世界上主要的电能生产方式。生产工艺是将燃料送入炉膛内燃烧，放出的热量将水加热成为具有一定压力和温度的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功，高速气流冲击汽轮机叶片带动转子旋转，同时带动同轴发电机转子发电。热电厂锅炉将经过处理后的除盐水加热至430度(根据汽机工况)左右的过热蒸汽送入汽轮机,推动汽轮机保持每分钟3000转的速度带动同轴的发电机旋转,通过同轴励磁机产生的直流电输入发电机转子,在静子上产生感应电势,同时作过功的余汽可用来当作供热源
二、锅炉蒸汽出口压力控制重要性
2.1控制重要性
压力是热电厂的一个重要的参数，因为热点厂是靠蒸汽推动汽轮机转动汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。蒸汽的压力会影响后面的整个工序，如果蒸汽的压力不够的话将是汽轮机无法正常工作势必会印象到厂得效益和蒸汽机的寿命。还有就是压力过高将可能导致锅炉超压运行。动力锅炉主要为炼油装置提供生产用蒸汽，若装置因紧急情况而突然减少或切断进汽，锅炉便会出现瞬时超压情况。在锅炉生产过程中，过热蒸汽温度是整个汽水通道中最高的温度。过热器温度过高将导至过热器损坏，同时还会危及汽轮机的安全运行，甚至出现爆炸这的极端的事故。
燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，形成一点观其文的过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱，排入大气。
蒸汽压力对象的主要干扰是燃料量的波动与蒸汽负荷的变化。当燃料流量和蒸汽负荷变动较小时，可采用利用蒸汽压力来调节燃料量的单回路控制系统；当燃料流量波动较大时，可采用蒸汽压力对燃料流量的串级控制系统。主蒸汽压力控制系统的主要目的是维持主蒸汽压力恒定，因此主蒸汽压力能否准确测量直接关系到控制质量的优劣。合理的选择压力变送器在设计中有关键作用。蒸汽压力变送器将测量信号转换成标准统一信号DC4～20mA电流输出送到控制器。
2.2控制要求
1、锅炉供给用汽设备的蒸汽压力应当保持在一定的范围内；
2 、过热蒸汽温度压力保持在一定范围；
3、汽包水位保持在一定范围；
4、保持锅炉燃烧的经济性和安全性；
5 、炉膛负压保持在一定的范围内。
本设计基于过热蒸汽压力控制做的控制系统，
三、锅炉出口温度控制系统的设计
3.1蒸汽出口压力分类
锅炉按其出口蒸汽压力分类：
（1）低压锅炉出口蒸汽压力小于或等于2.45MPa的锅炉，其蒸汽温度多为饱和温度或不高于400℃。
（2）中压锅炉出口蒸汽压力为2.94——4.90MPa的锅炉。我国电站锅炉现行的参数系列，中压锅炉出口蒸汽压力规定为3.83MPa，蒸汽温度为450℃。
（3）高压锅炉出口蒸汽压力为7.84—10.8MPa的锅炉。我国电站锅炉现行参数
系列，高压锅炉出口蒸汽压力为9.81MPa,出口蒸汽温度多为540℃.
（4）超高压锅炉出口蒸压力为11.8—14.7MPa的锅炉。我国电站锅炉现行参数系列，超高压锅炉出口蒸汽压力规定为13.7MPa，蒸汽出口温度为540℃,少数为555℃.
(5)亚临界压力锅炉出口蒸汽压力为15.7—19.6MPa的锅炉。我国电站锅炉现行参数系列，亚临界压力锅炉出口蒸汽压力规定为16.7MPa，出口蒸汽温度为540℃或555℃,少数为570℃.
(6)超临界压力锅炉出口蒸汽压力超过临界压力的锅炉。水蒸气的临界压力为[5]
3.2 蒸汽出口压力控制系统分析
锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与蒸汽压力要求相适应。因为蒸汽压力是衡量锅炉热量平衡的标志，燃料又是影响蒸汽压力的主要因素，因此蒸汽压力可以作为燃料控制系统的被调量。
锅炉蒸汽压力是燃烧过程调节对象的主要被控量，引起蒸汽压力变化的因素有很多，如燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况发生变化的原因。它受到的主要扰动分为内扰(燃料的变化)和外扰(蒸汽流量的改变)。由于每个系统的输入输出之间都一定的系统延迟，即当输入变化的时候系统输出不能够马上反应其变化从而是系统的控制不及时。下面就系统的燃料量变化、蒸汽压力之间，从系统的燃料变化后会一起系统的温度变化进而引起蒸汽压力变化期间存在时间延时。下面只对出现介于干扰的情况下做个简单分析图2.1燃料量阶跃变化时，蒸汽压力反应曲线[2]图2.2 蒸汽流量阶跃变化时，蒸汽压力反应曲线
M Pm t
t D
Pm t
t
图3.1 燃料量阶跃变化时，蒸汽压力反应曲线 图3.2 蒸汽流量阶跃变化时，蒸汽压力反应曲线
3.3蒸汽控制系统的设计
3.3.1控制系统中的延时环节处理
控制系统中滞后产生的主要原因有：对系统变量的测量、系统中设备的物理
性质及物或信号的传递等。在实际工程控制问题中，有时因滞后系统的影响不
大而在系统的设计或模型中将滞后省略。但是在更多的实际工程中，滞后是不
能省略的，而且有些控制过程中，滞后往往是时变的，即滞后是时间t 的函数。所以这些对象的纯滞后时间对控制系统的控制性能都极为不利，它使系统的稳
定性降低，动态特性变坏。
由于整个控制系统存在滞后，整个系统具有一阶环节和二阶环节来近似的
等效
一阶滞后环节
τs e Ts K s G -+=1
)( 二阶滞后环节 τs e s T s T K s G -++=)
1)(1()(21 在现场环境中，蒸汽的压力变化是时时刻刻的，很难用一个固定的数学公式
将炉温的变化规律总结出来。但是我们要对蒸汽的压力进行控制就必须要对蒸汽
的压力变化进行一个规律的总结，所以在规定的要求范围内，对一些情况进行近似处理是很合理和必要的。在通常情况下，我们给定蒸汽一个压力范围，作为系统的给定，使蒸汽的出口压力可以达到个满意的结果。对于火电厂锅炉来说，炉体的容量、结构、检测元件及其安放位置等都影响着滞后的大小。它不是一个单一的问题，是一个系统问题(容积滞后时间就是级联的各个惯性环节的时间常数之和)。纯滞后产生的根源也要从整个测量系统来考虑，并且与温度的高低有关。热量从热源传到温度传感器要经过多个热阻与热容相串联的热惯性环节，而串联的多容对象会产生等效纯时滞后。随着温度的升高，辐射传热的比例增大，辐射具有穿透性，使传热路径缩短，传热速度加快。所以纯滞后的时间会随温度升高而减小。
解决滞后的办法
○
1选择惰性小的快速测量元件，以减小时间常数 ○
2选择合适的测量位置，以减小纯滞后 ○
3使用微分单元 加入 D 控制规律 如 一阶滞后τs e Ts K s G -+=1
)( 加入微分单元1+T D S,当适当的调整TD 后可以使T D =T.最后的传递函数就是K,这样就减少了延迟。[3]
主回路：TC 选择PI 控制，原因是主回路中所控制的参数为压力，压力这个
参数滞后是比较小的，当干扰到来的时候会比较快的反应在输出的变化上，所以不必加入微分环节就可以达到很好的控制目的，也节省了成本。其中的I 环节可以消除静差，使系统的控制性能的到提高。
副回路：选择P 控制。理由是副回路是粗调所以要求随度要快，粗调也就是
不要求一步到位，只是对余差进行初步的处理，最后的工作是由主回路来完成的。微分最用也是不必要的，因为加入微分后系统过于敏感，稍有扰动就会动作，这不利于系统的稳定。
整定：两步整定法。根据串级控制系统的设计原则，主、副过程的时间常数
应适当匹配，要求衰减比4到10的范围内。这样主、副回路的工作频率和操作
周期相差很大，其动态联系很小，可忽略不计。所以，副调节器参数按单回路系统方法整定后，可以将副回路作为主回路的一个环节，按单回路控制系统的整定方法，整定主调节器的参数，而不再考虑主调节器参数变化对副回路的影响。
在现代工业生产过程中，对于主参数的质量指标要求很高，而对副参数的质量指标没有严格要求。通常设置副参数的目的是为了进一步提高主参数的控制质量。在副调节器参数整定好后，再整定主调节器参数。这样，只要主参数的质量通过主调节器的参数整定得到保证，副参数的控制质量可以允许牺牲一些。
两步整定法简单的说就是第一步整定副调节器参数，第二步整定主调节器参数。
锅炉蒸汽压力控制系统
图3.1：锅炉蒸汽压力控制系统
燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与蒸汽压力要求相适应。因为蒸汽压力是衡量锅炉热量平衡的标志，燃料又是影响蒸汽压力的主要因素，因此蒸汽压力可以作为燃料控制系统的被调量。
3.3.2控制系统中控制方案选择
选择串级控制系统的理由：
○1.从回路的个数分析，由于串级控制系统是一个双回路系统，因此能迅速克服进入副回路的干扰，从某个角度讲，副回路起到了快速“粗调”作用，主回路则担当进一步“细调”的功能，所以应设法让主要扰动的进入点位于副回路内。
○2.能改善被控对象的特性，提高系统克服干扰的能力。由于副回路等效被控对象的时间常数比副对象的时间常数小很多，因而由于副回路的引入而使对象的动态特性有了很大的改善，有利于提高系统克服干扰的能力。
○3.提高了系统的控制精度。因此具有一定的自适应能力，可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。
以蒸汽压力为被调节量，以燃料量为调节量的串级控制系统设计如图 2.5所示。
蒸汽出口压力控制系统
图3.2 蒸汽出口控制系统结构图
主变量的选择应遵循以下原则：
副变量的选择应遵循以下原则：
①应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁的和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动；
② 应使主、副对象的时间常数匹配；
③ 应考虑工艺上的合理性、可能性和经济型
蒸汽压力控制系统采用串级控制，主蒸汽压力调节器为主调节器，燃料调节
器为副调节器。主调节器具有自己独立的设定值，它的输出作为副调节器的设定值，而副调节器的输出信号则是通过燃料调节阀去控制生产过程。
串级系统，实质上是把两个调节器串接起来，通过它们的协调工作，使一个
被控量准确地保持为给定值。通常串级系统副环的对象惯性小，工作频率高，而主环惯性大，工作频率低。为了提高系统的控制性能，希望主副环的工作频率相差三倍以上，以免频率相近时发生共振现象面破坏正常工作。串级控制系统可以看作一个闭合的副回路代替了原来的一部分对象，起了改善对象特征的作用。除了克服落在副环内的扰动外，还提高了系统的工作频率，加快过渡过程。
串级控制系统的主回路是一个定值控制系统，在副回路确定后，相当于一个
单回路系统，外扰——蒸汽压力扰动可以在此回路中得到有效抑制。副回路是一个随动系统，能够快速有效地克服二次扰动的影响，因此内扰——给煤扰动可以在副回路中得到有效地抑制。同时提高了对一次扰动的克服能力和对回路参数变化的自适应能力，改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率。
一般来说，一个设计合理的串级控制系统，当干扰从副回路进入时，其最大偏差将会较小到控制系统的
100
1~101，即便是干扰从主回路进入，最大偏差也会缩小到单回路控制系统的51~31。但是，如果串级控制系统设计得不合理，其优越性就不能够充分体现。因此，串级控制系统的设计合理性十分重要。
3.3.3反作用及控制阀的开闭形式选择
○
1主控制器：选择反作用，因为当阀的开度增大后，燃料的流量增加，阀的开度为+，变送器为+，所以控制器也为+所以控制器选择反作用
○
2副控制器：选择反作用，因为当阀的开度增大后，蒸汽的温度升高压力增大，阀的开度为+，变送器为+，所以控制器也为+所以控制器选择反作用
○3控制阀：气开型因为当锅炉出现事故时阀门一定得是关闭的，否则的话在事故出现后阀门是开的话使燃料流出。会加重事故。
四、控制系统单元元件的选择
4.1.1蒸汽压力变送器选择
蒸汽从锅炉经过管道到达蒸汽轮机，其压力和温度会有所降低，但降低幅度不大，一般温度会下降2-4℃，压力会下降2-4%。可以近似地认为，锅炉提供的蒸汽温度和压力，与蒸汽轮机机组初参数相同。
但我国目前尚有一些参数较低的火力发电机组仍在使用，包括高压参数、超高压参数机组。高压参数一般为：主蒸汽压力8-10MPa，温度500-540℃。
超高压参数一般为：主蒸汽压力12-14MPa，温度500-540℃。
4.1.2蒸汽压力变送器的选用
公司名称：济南亿科仪器仪表制造有限公司
特点：
不锈钢一体化结构，可适应恶劣环境
小体积，高精度，高性价比，高稳定性
0~0.1~10MPA
多种标准信号输出选择，用户调试方便
防雷击，抗电磁/射频干扰
供电电源范围宽（9~40V）
具有零点，满度可调
典型应用：
液压气压控制
锅炉，蒸汽管道，真空设备
石化管道测压
自控系统和测试系统
?安装（1）压力表应安装在易观察和检修的地方。（2）安装地点应力求避免振
动和高温影响。（3）测量蒸汽压力时应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接和测
压元件接触；对于有腐蚀介质时，应加装充有中性介质的隔离罐等。总之，针对具体
情况（如高温、低温、腐蚀、结晶、沉淀、粘稠介质等），采取相应的防护措施。
4.2 燃料流量变送器的选用
LUGB型涡街流量计根据卡门涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。广泛用于各种行业气体、液体、蒸汽流量的计量，也可测量含有微小颗料、杂质的混浊液体，并可作为流量变送器用于自动化控制系统中。
LUGB型涡街流量传感器防爆型，符合GB3836-2000《爆炸性环境用防爆电气设备》规定，防爆标志为“ExiaIICT6”，在本次设计中，选用LUGB型涡街流量传感器其精度等级完全可以满足火电厂锅炉温度控制系统的精度要求。
技术参数：
仪表材质：1Cr18Ni 9Ti
公称压力（Mpa）：PN1.6Mpa；PN2.5Mpa；PN4.0Mpa
被测介质温度（℃）：－40～＋250℃；－40～＋350℃
环境条件：温度－10～＋55℃，相对湿度5％～90％，大气压力86～106Kpa
精度等级：测量液体：示值的±0.5
测量气体或蒸汽：示值的±1.0、±1.5
量程比：1：10；1：15
输出信号：传感器：脉冲频率信号0.1～3000Hz 低电平≤1V 高电平≥6V
变送器：两线制4～20mADC电流信号
供电电源：传感器：＋12VDC、＋24VDC（可选）
变送器：＋24VDC
现场显示型：仪表自带3.2V锂电池
信号传输线：STVPV3×0.3（三线制），2×0.3（二线制）
传输距离：≤500m
信号线接口：内螺纹M20×1.5
防爆等级：ExdIIBT6
总结
大四刚开学学校并没有给我们安排课程，而是留给我们做设计，通过三年的学习现在到了验收的时候，课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。这次设计是基于大三下个学期钢厂实习所作的，所做的设计也比较自由自主选题针对热电厂的某个控制环节展开。我选择的是热电厂的锅炉蒸汽压力控制。
课程设计为期两周，第一周基本上是收集资料和选题，期间把以前学过的专业课又选节的浏览了一遍，回忆了以前的知识，再就是上图书馆查阅了一些资料，主要还是在网上查阅相关的资料了解，论文的写作、热电厂的工艺。同事也学到很多新东西，对热电厂的认识也加深了，特别是对锅炉的一部分控制系统。查阅资料的时候也有遇到过很多的苦难，不过随着设计的推进这些苦难也得到解决。还有就是设计期间得到了老师的指导，给我们讲了工厂控制系统，和如何写好写论文以及论文的格式。为以后的工作和今年的毕业设计做好前期的准备。在完成设计的过程中也发现单单读懂看懂书上那点东西是远远不够的，书上只是写理论，而理论要真的联系到实际的应用中还有很多的过程要走。只用通过动手才会发现自己在那些方面的不足。这样便可以有针对性的学习。
两周的课程设计是个面对问题解决问题的过程、是自我认识的过程。两周的设计虽然不是很长，但是使自己对三年来所学的知识有个系统的整理和总结。总
而言之，本次设计是一次能力的提升。
附录
Thermal-hydraulic analysis of a 600MW supercritical CFB
boiler with low mass flux
Abstract
MANUSCRI CEPTED
Supercritical Circulating Fluidized Bed (CFB) boiler becomes an important development trend for coal-fired power plant and thermal-hydraulic analysis is a key factor for the design and operation of water wall. According to the boiler structure and furnace-sided heat flux, the water wall system of a 600MW supercritical CFB boiler is treated in this paper as a flow network consisting of series-parallel loops, pressure grids and connecting tubes. A mathematical model for predicting the
thermal-hydraulic characteristics in boiler heating surface is based on the mass, momentum and energy conservation equations of these components, which introduces numerous empirical correlations available for heat transfer and hydraulic resistance calculation. Mass flux distribution and pressure drop data in the water wall at 35%, 75% and 100% of the boiler maximum continuous rating (BMCR) are obtained by
iteratively solving the model. Simultaneity, outlet vapor temperatures and metal temperatures in water wall tubes are estimated. The results show good heat transfer performance and low flow resistance, which implies that the water wall design of supercritical CFB boiler is applicable.
Key words: Supercritical CFB boiler; Mass flux distribution; Pressure drop; Outlet
vapor temperature; Metal temperature
参考文献
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过程控制工程 课程设计任务书 设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间：2006.2.20~2006.3.10 姓名：毛磊 班级：自动化0201 学号：05号 南京工业大学自动化学院 2006年3月
1.课程设计内容： 学习《过程控制工程》课程和下厂毕业实习2周后，在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程控制策略、实习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上，针对扬子烯烃厂丁二烯装置，设计一个复杂控制系统（至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路），并利用组态软件进行动态仿真设计，调节系统控制参数，使控制系统达到要求的控制效果。 1)独立完成设计任务，每个人根据下厂具体实习装置，确定自己的课程设 计题目，每1-3人/组； 2)选用一种组态软件（例如：采用力控组态软件）绘制系统工艺流程图； 3)绘制控制系统原有的控制回路； 4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软 件，对控制系统进行组态； 5)改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 6)调节控制参数，使性能指标达到要求； 7)写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计 思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出 说明，并对所完成的设计做出评价，对自己整个设计工作中经验教训， 总结收获。 2. 进度安排（时间3周） 1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图；绘制控制系统原有的 控制回路； 2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利 用组态软件，对控制系统进行组态； 3)第3周(1-3) 改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 调节控制参数，使性能指标达到要求； 4)第3周(4) 书写课程设计说明书 5)第3周(5) 演示、答辩
锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文
毕业论文 锅炉燃烧过程控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
标题：锅炉燃烧时时序控制工作原理现代内燃机动力装置的船舶上，辅助蒸汽锅炉（简称辅锅炉）是对水进行加热而产生蒸汽的设备。锅炉自动控制环节主要包括：水位自动调节、蒸汽压力自动控制、燃烧程序控制以及报警和保护环节。其中水位自动调节的任务是保证锅炉给水量适应蒸发量的变化，使水位波动不超过一定范围。允许变化范围是60—120mm，一般采用双位控制；燃烧过程的自动调节主要任务是使锅炉气压维持在规定值或规定之允许的的范围内，同时为了保证工作良好必须使供风量与供油量相适应；报警环节是为了在锅炉运行过程中为了达到安全、可靠、无人值班的目的，除了对锅炉水位与燃烧采用自动控制外还必须对各种危险工况采取安全保护措施。 燃烧程序自动控制辅助锅炉燃烧时序程序控制是指给锅炉一个起动信号后，能按时序的先后自动进行预扫风、预点火、喷油点火，点火成功后对锅炉进行预热，接着转入正常燃烧的负荷控制阶段。同时对锅炉的运行进行一系列的安全保护。辅助锅炉燃烧时序控制框图如图3-1所示。按下锅炉起动按钮后，自动起动姗烧油泵和鼓风机，关闭燃油电磁阀使ilk油在锅炉外面打循环，此时风门开得最大，以大风量进行预扫风，防止锅炉内残存的油气在点火时发生冷爆。预扫风的时间根据锅炉的结构形式不同而异，炉燃烧时序控制框图一般20s-60s。达到预扫风的时间自动关小风门，同时点火电极给出电火花进行预点火，时间为3秒左右。然后打开燃油电磁阀，或开大回油阀，或让一个油头喷油工作，即以小风量和少喷油进行点火。点火成功后维持一段时间低火燃烧即进入正常的负荷控制阶段。在预定的时间内若点火不成功，或风机失压，或中间熄火等现象发生，会自动停炉，待故障排除后按复位按钮方能重新起动锅炉。 炉燃烧时序控制框图一般20s-60s。达到预扫风的时间自动关小风门，同时点火电极给出电火花进行预点火，时间为3秒左右。然后打开燃油电磁阀，或开大回油阀，或让一个油头喷油工作，即以小风量和少喷油进行点火。点火成功后维持一段时间低火燃烧即进入正常的负荷控制阶段。在预定的时间内若点火不成功，或风机失压，或中间熄火等现象发生，会自动停炉，待故障排除后按复位按钮方能重新起动锅炉。
锅炉燃烧过程控制系统仿真 目的：通过该项目的训练，掌握串级控制、比值控制、前馈控制在锅炉燃烧过程控制系统的综合应用。 原理简述： 燃烧过程控制系统：燃油锅炉的燃烧过程控制主要由三个子系统构成：蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统以及炉膛负压控制系统。 1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供其他生产环节使用。一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的，后续环节对蒸汽的生产用量不同，反映在蒸汽锅炉环节就是蒸汽压力的波动。维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。 保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量，而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气的控制实现的。 因此，蒸汽压力是最终被控制量，可以根据生成情况确定； 燃料量是根据蒸汽压力确定的；空气供应量根据空气量与燃料量的合理比值确定。 2 、炉膛负压控制系统 锅炉炉膛负压过小时，炉膛内的热烟、热气会外溢，造成热量损失，影响设备安全运行甚至会危及工作人员安全；当炉膛负压太大时，会增加燃料损失、热量损失和降低热效率。 使外部大量冷空气进入炉膛，改变燃料和空气比值，
控制方案： 某锅炉燃烧系统要求对系统进行蒸汽压力控制。本项目采用燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统，并辅以炉膛负压控制的方案，控制系统框图如图所示。 已知控制系统传递函数： 燃料流量系统的数学模型：G(s)=s e s 31 122-+
空气流量模型：G(s)=s e s 21102-+ 引风量与负压关系模型：G(s)=s e s -+156 送风量对负压的干扰模型：G(s)=122 +s 并取： 燃料流量至蒸汽压力关系约为：G(s)=4 蒸汽压力至燃料流量关系约为：G(s)=1/4 燃料流量与控制流量比值：G(s)=2 空气流量与燃料流量比值：G(s)=1 实现步骤： 1、系统稳定性分析 作出伯德图，如果相角裕度Pm>0°或幅值裕度Gm>1，表示系统稳定。 (1) 燃料流量系统数学模型：G(s)=s e s 31122-+的伯德图： 空气流量数学模型G(s)=s e s 21102 -+的伯德图：
发电厂燃煤锅炉燃烧控制系统设计 摘要 在热电厂中，以单位机组为控制对象有：锅炉汽包水位控制、燃烧过程控制以及过热蒸汽温度，过热蒸汽温度控制又包括过热蒸汽温度控制和再热蒸汽温度控制。其中，热电厂锅炉的燃烧控制对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用，所以对它高效率的控制是现在热电厂的一个重要任务。 本文以一台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制机为下位机，系统通过变频器控制电机的启动，运行和调速。上位机监控采用WinCC设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启停控制，参数设定，报警联动，历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的PID控制等功能，并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制，参数设定，循环泵的控制和其余电动机的控制。 关键词:热电厂；锅炉燃烧；单片机；控制 Coal-fired power boilers burning single chip control system design Abstract Thermal power plant boiler combustion control plays an important role in security and economy of the entire power generation process, the control of its high efficiency thermal power plant is an important task. In this paper, the analysis and study of the entire combustion system,
锅炉燃烧控制系统 摘要 锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。本设计主要针对锅炉燃烧控制系统的工作原理，根据控制要求，设计了一套基于PLC的锅炉燃烧控制系统。 在控制算法上，综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、前馈控制等控制方式，实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效地克服了彼此的扰动，使整个系统稳定的运行。 在可编程控制器的选择上，采用了AB公司Logix5000系列PLC，设计了控制系统的硬件配置图、I/O模块接线图，并用其编程软件编写了实现控制算法的梯形图。同时，采用RSView32设计监控界面，使得在上位机上能够实时监控系统的运行状况并可以设置系统的工作参数，使对系统的控制简单易行。 关键词：锅炉燃烧控制系统，控制方式，PLC，监控
ABSTRACT The control of the boiler combustion which is for boilers safe, efficient operation and energy saving are of great significance, and its subsequent control and management is getting higher and higher requirements. According to the control requirements and the working principle, we design a system of a PLC based on the boiler combustion control system. In the control algorithm, we integratedly applied the single-loop control, cascade control, ratio control, feed-forward control and so on which is moded the control to achieve a fuel vapor pressure control regulator, air-conditioning of flue gas oxygen content control, citing the negative air volume control of the furnace pressure.It also effectively overcome the disturbance of each other, so that the operation of the entire system is stable. Choice in the programmable logic controller, we choose AB, Logix5000 series PLC, and applied it to the design of the control system hardware configuration diagram and I / O module wiring diagram. Then we use the preparation of its programming software control algorithm to achieve the ladder. At the same time, the use of RSView32 interface to design monitor makes PC can run real-time monitoring of system status and can set the system parameters, so that the system is easy to control. Keywords: boiler combustion control system, control, PLC ,supervisory control
过程控制系统课程课题：反应釜温度控制系统 系另I」：电气与控制工程学院 专业：自动化_____________ 姓名： ________ 彭俊峰_____________ 学号：__________________ 指导教师： _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日
反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC 调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
1系统工艺过程及被控对象特性选取 被控对象的工艺过程 本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。 反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积，耐压。为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口 图1-1釜式反应器工艺流程图 该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示，其中，D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。 表1-1主要测控参数表
学校 毕业论文 题目：辅锅炉燃烧模拟控制系统设计Auxiliary boiler combustion control system simulation 系别： 专业： 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 2011年月日
目录 前言 (3) 摘要 (3) 1 可编程序控制器的基本特点 (4) 2系统设计要求 (5) 2.1水位控制 (5) 2.2燃烧程序自动控制 (5) 2.3蒸汽压力控制 (7) 2.4自动保护和报警 (7) 3控制部分的设计 (7) 3.1硬件设计 (8) 3.2控制部分的软件设计 (9) 一、控制系统流程图 (10) 二、时序图 (11) 三、控制程序 (12) 四、控制程序的说明 (15) 4 结束语 (16) 参考文献 (16)
前言 在内燃机动力装置的船舶上，锅炉是船舶的重要辅机设备，主要产生蒸汽用于加热燃油、主机暖缸、驱动辅助机械及生活杂用。当前船舶机舱自动化的要求越来越高，锅炉的自动控制在实现无人机舱中是必不可少的。但是目前我国船舶(特别在远洋渔船)上，虽有一定程度的自动化控制，但控制系统基本上是采用接触器—继电器系统, 系统线路复杂、可靠性差、维护工作量大。为改造船舶设备，改善船员劳动强度，提高生产效率, 采用可编程序控制器来实现锅炉的自动控制, 可以使线路简单、可靠性提高、维护方便且容易实现现场调试等。可编程序控制器控制系统的经济性能比高于接触器—继电器控制系统。 随着船舶技术的发展，船舶自动化的程度越来越高，而PLC因其可靠性高、运用灵活，在自动控制领域获得了广泛的应用。目前，在船舶自动化设备中，船舶电站自动化、分油机自动控制、锅炉自动控制等领域，都已成功地应用了可编程序控制器，相信随着市场的发展和技术的进步，PLC技术在船上会有更广阔的前景。 船舶辅锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂的控制对象，其实际操作必须遵循严格的步骤，在实习和教学环节中，实现每个人都进行实际操作有难度。因燃油运行成本且可能出现操作失误，会给实习和教学带来一定的困难和不安全因素。随着虚拟现实技术的产生，这些问题将逐步得到解决。以下将会用PLC设计一个辅锅炉模拟控制系统。 摘要 目前我国船舶自动化控制程度较低，控制系统基本上是采用接触器—继电器系统, 系统线路复杂、可靠性差、维护工作量大。为改造船舶设备，改善船员劳动强度，提高生产效率, 采用可编程序控制器来实现锅炉的自动控制, 可以使线路简单、可靠性提高、维护方便且容易实现现场调试等。随着船舶自动化的发展，PLC技术越来越多的在船舶中得到应用。本文分析了PLC的特点以及在船用辅锅炉自动控制系统的应用，主要应用在船用辅锅炉锅炉水位自动控制、蒸汽压力自动控制、燃烧程序的自动控制、保护与报警，使锅炉实现自动控制，逐渐达到无人机舱的目的。 本文主要包括以下几方面内容：一、介绍可编程序控制器（PLC）的基本特点，使人了解PLC工作原理及方式；二、说明该控制系统的设计要求，也就是本文用S7—200 PLC实现自动锅炉控制要达到的目的；三、是本文最重要的一环，系统自动控制的设计包括硬件和软件方面。
北华航天工业学院 课程设计报告（论文） 设计课题：前馈反馈控制系统的 设计与整定 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间：2013年12月06日
北华航天工业学院电子工程系 过程控制课程设计任务书 指导教师：教研室主任： 2013年12月06日 注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。 课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。
内容摘要 液位控制是工业中常见的过程控制，例如在饮料食品加工、化工生产、锅炉汽泡液位等多种行业的生产加工过程中都需要对液位进行适当的控制，它对生产的影响不容忽视。对于液位控制系统的方法，目前有常规的PID控制，但是PID 控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想效果。而且，对于一些控制精度要求较高的场合，例如核电厂的蒸汽生成器中的液位控制，某些化工原料厂的化学溶液液位等问题，不允许在有扰动的情况下出现太大的超调量和过程的调节时间。 目前为了达到精度较高要求的先进控制策略的发展有：预测控制、自适应控制、智能控制、模糊控制等。具体采用的方法如将模糊控制和传统的PID控制两者结合，用模糊控制理论来整定PID控制器的比例，积分，微分系统；以负荷为前馈扰动量构成一个串级加前馈的三冲量闭环控制系统等。目前各种锅炉汽包水位控制绝大多数采用三冲量水位控制策略。 本文针对液位控制系统中较为基础的单容水箱作为控制对象，单容液位控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。而对于控制系统的选择为前馈——反馈系统。一般的控制系统都属于反馈控制, 这种控制作用总是落后于扰动作用。对于时滞较大、扰动幅度大而频繁的过程控制往往不能满足生产要求。引入前馈控制可以获得显著的控制效果。前馈控制是按照扰动作用的大小进行控制, 所以控制是及时的。如果补偿作用完善可以使被控变量不产生偏差。 索引关键词：前馈—反馈控制PID 自动控制液位控制
目录 1锅炉工艺简介 (1) 1.1锅炉的基本结构 (1) 1.2工艺流程 (2) 1.2煤粉制备常用系统 (3) 2 锅炉燃烧控制 (4) 2.1燃烧控制系统简介 (4) 2.2燃料控制 (4) 2.2.1燃料燃烧的调整 (4) 2.2.2燃烧调节的目的 (5) 2.2.3直吹式制粉系统锅炉的燃料量的调节 (6) 2.2.4影响炉内燃烧的因素 (7) 2.3锅炉燃烧的控制要求 (11) 2.3.1 锅炉汽压的调整 (11) 3锅炉燃烧控制系统设计 (14) 3.1锅炉燃烧系统蒸汽压力控制 (14) 3.1.1该方案采用串级控制来完成对锅炉蒸汽压力的控制 (14) 3.2燃烧过程中烟气氧含量闭环控制 (17) 3.2.1 锅炉的热效率 (18) 3.2.2反作用及控制阀的开闭形式选择 (20) 3.2.3 控制系统参数整定 (20) 3.3炉膛的负压控制与有关安全保护保护系统 (21) 3.3.1炉膛负压控制系统 (22) 3.3.2防止回火的连锁控制系统 (23) 3.3.3防止脱火的选择控制系统 (24) 3.4控制系统单元元件的选择（选型） (24) 3.4.1蒸汽压力变送器选择 (24) 3.4.2 燃料流量变送器的选用 (25) 4 DCS控制系统控制锅炉燃烧 (26) 4.1DCS集散控制系统 (26) 4.2基本构成 (28)
锅炉燃烧系统的控制 4.3锅炉自动燃烧控制系统 (31) 总结 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36)
1锅炉工艺简介 1.1锅炉的基本结构 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。 1、锅炉本体 锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。 炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛的结构、形状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧，并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时，灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多,遂形成渣块,称为结渣。结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道，影响锅炉的安全和经济运行。一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大，则表示炉膛容积过小，燃料在炉内的停留时间过短，不能保证燃料完全燃烧，使燃烧效率下降；同时这还表示炉墙面积过小，难以敷设足够的水冷壁管，结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高，受热面容易发生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热量。在炉膛容积确定以后，炉膛截面热负荷过大会使局部区域的壁面温度过高而引起结渣。层燃炉的炉排热负荷是单位时间内燃料燃烧所释放的热量与炉排面积的比值。炉排热负荷过高会使飞灰大大增加。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时，锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。 锅筒它是自然循环和多次强制循环锅炉中接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒筒体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，
锅炉燃烧调整总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
#2 炉优化调整 机组稳定运行已有3个多月，但在调试结束后我厂#2机组在3月份前在满负荷时床温在960℃左右，总风量大，风机电流大，厂用电率居高不下，一直困扰着我们。通过三个月的分析、调整，近期床温整体回落，总结出主要原因有以下两点： 一、煤颗粒度的差异。前一段时间负荷300MW时床温高炉膛差压在1.5KPa,下部压力2.6KPa，近期炉膛差压在2.1KPa，下部压力3.6KPa,这说明锅炉外循环更好了，分离器能捕捉更多的物料返回炉膛，同时也减少了飞灰含碳量，否则小于1mm的煤粒份额太多分离器使分离效率下降,小于1mm细颗粒太多就烧成煤粉炉的样子，从而导致高床温细颗粒全给飞灰含碳量做贡献了，大于10mm煤粒太多就烧成鼓泡床了，导致水冷壁磨损加剧爆管、冷渣器不下渣和燃烧恶化等一系列问题，所以控制好入炉煤粒度（1—9mm)是保证燃烧的前提，当煤颗粒度不合适时只能通过加大风量使床温下降，在煤颗粒度不合适时加负荷一定要先把风量加起来，否则负荷在300MW时床温会上升到接近980℃，甚至会因床温高被迫在高负荷时解床温高MFT保护，如果处理不当造成结焦造成非停。所以循环流化床锅炉控制煤粒度是决定是否把锅炉烧成真正循环流化床最为重要的因素，可以说粒度问题解决了，锅炉90%的问题都解决了，国内目前最好的煤破碎系统为三级筛分两级破碎。 二、优化燃烧调整。3月份以来#2炉床温虽然整体下降，但仍不够理想，由于我厂AGC投入运行中加减负荷频繁，所以在负荷变
化时锅炉床温变化幅度较大，在最大出力和最小出力时床温相差接近200℃，不断的调整风煤配比使其达到最优燃烧工况，保证床温维持在850℃-900℃。负荷150MW时使总风量维持32万NM3/h左右,一次流化风量21万NM3/h,二次风量11万NM3/h左右，同时关小下二次风小风门（开度20%左右,减小密相区燃烧，提高床温）和开大上二次小风门（开度40%左右，增强稀相区燃烧，提高循环倍率），可使床温维持850℃左右，正常运行中低负荷时一次风量保证最小临界流化风量的前提下尽可能低可使床温维持高一点，以保证最佳炉内脱硫脱硝温度。负荷300MW时总风量维持62万NM3/h左右，一次风量27万NM3/h左右,二次风量35万NM3/h左右，同时开大下二次小风门（开度80%左右，增强密相区扰动，降低床温），关小上二次小风门（开度60%左右，使稀相区进入缺氧燃烧状态），因为东锅厂设计原因，二次上下小风门相同开度情况下上二次风是下二次风风量的三倍，所以加减负荷时根据负荷及时调整二次小风门开度对床温影响较大。高负荷时在床温不高的情况下尽量减小一次风，以达到减少磨损的目的，二次风用来维持总风量，高负荷时床温尽量接近900℃，以达到最佳炉内脱硫脱硝温度，同时加负荷时停止部分或全部冷渣器，床压高一点增强蓄热量可降低床温，减负荷相反，稳定负荷后3台左右冷渣器可保证床压稳定。 在优化燃烧调整基本成熟的基础上，配合锅炉主管薛红军进行全负荷低氧量燃烧运行,全负荷使床温尽量靠近900℃。根据#2炉目前脱硝系统运行情况，负荷150MW时根据氧量及时减减小二次
过程控制系统课程设计报告 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师：
温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值
以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。 （1）k 的求法：k 可以用下式求得： ()(0) y y k x ∞-= （x ：输入的阶跃信号幅值）
锅炉自动燃烧控制系统 1、实时数据采集 能够对锅炉本体和辅助设备各种运行数据(包括总供回水温度、压力、流量、省煤器进出口水温度﹑压力烟气温度、除尘器进出口烟气温度压力、鼓引风压力、炉膛温度压力含氧量、煤层厚度、室外温度、鼓引风炉排电机频率速度电流状态、除渣除尘状态) 等信号通过总线进行动态采集，控制中心能够实时监控到锅炉本体﹑锅炉上煤﹑除渣等辅助设备的运行情况。 2、完整的报警机制 当锅炉调节系统发生异常情况时或报警时，上位机人机界面自动接受控制系统器发送报警信号，将报警状态及异常点在上位机上进行显示，并诊断提出相应问题大概原因，提供相应的处理办法提示，系统自动能把报警分为高中低三种报警级别，低级别的报警只做提示用，当发生低级别报警时不影响燃烧自动调节，中级别报警发生时需要做相应处理，高级别报警发生时系统能立即连锁停炉，并发出尖锐声光报警和相关提示信息，等待工程师处理后再次投入运行，所有报警系统会自动的写入永久数据库备份，供以后随时查询和故障诊断和决策处理。 报警内容有： 系统报警 包括DCS控制器自诊断硬件或致命软件命令错误
自动启动燃烧失败 通讯建立连接失败 数据报警 炉膛温度超高低报警 炉膛负压超高低报警 锅炉出口温度超高低报警 锅炉出口压力超高低报警锅炉回水温度﹑压力超高低报警 引风机风压高低报警 鼓风机风压高低报警 高级别报警 引风机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警 连锁控制保护报警 鼓风机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警 上煤系统综合保护报警 炉排机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警 除渣系统综合保护报警 3、循环水控制系统 循环水是锅炉系统与外界交互的接口，循环系统通过泵不断的把热水源源不断的输送给用户或热站，把经过热释放后的二次低温水循环到锅炉系统再加热。我们采用保持循环水进、出口温差恒定，通过改变循环流量来控制热负荷的方式，是一种新方式。
基于PLC的锅炉燃烧控制系统 1、引言 燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。
图1 燃烧控制系统结构图 2、控制方案 锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相
协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。 2.1 控制系统总体框架设计 燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图2所示。
图2 单元机组燃烧过程控制原理图
P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。 2.2 燃料量控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。
步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以
走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。
浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与应用(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0245
浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与 应用(新版) 摘要：近年来，随着我国社会的不断发展和进步，人们对于能源的需求程度也有了显著提升，能源的过度浪费不仅会造成大量不可再生资源的枯竭，而且对环境问题也会造成一定的影响，能源过度浪费问题已经成为制约能源进一步应用的主要阻碍。在可再生能源中，生物质由于具有诸多优质特性，因此具有较好的发展前景，这是因为化石能源是由生物质发展衍变而来的，通过一系列的化合反应最终变成能源，生物质能源在我国有着极为丰富的储存，现在每年农村中的生物质量约3.25亿吨。近些年以来，生物质发电已经作为我国最大的环保项目在发电过程中加以应用，本文将对生物质发电锅炉燃烧控制系统进行详细论述。 关键词：生物质发电；锅炉；控制系统
绪论：生物质发电作为现阶段我国所主要推行的项目，不仅能够有效解决秸秆等物质燃烧所带来的环境破坏问题，在减少燃烧气体排放的同时能够有效遏制温室效应的产生，而且对发电技术的进一步应用具有强有力的推动作用。目前，国能生物集团在生物质能开发利用方面卓有成效，利用生物质直燃烧方式进行生物质能发电。 1.生物质直燃发电的基本原理 生物质燃烧的原料就是桔梗、树皮。将桔梗、树皮送入锅炉的炉膛中燃烧。桔梗、树皮燃烧后生成的灰道，其中大的灰子会因自重从气流中分离出来，沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态遗，最后由排渣装置排入灰法沟，再由灰遗泵送到灰渣场大量的细小的灰粒则随烟气带走，经除尘器分离后也送到灰渣沟。 空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热，预热后的热空气，经过风道部分送入科仓作干燥以及送料粉，另部分直接引至燃烧器进入护膛。燃烧生成的高温烟气，高温烟气加热过热器中的水蒸气，形成过热蒸汽，后续烟气在引风机的作用下经过省煤器和空预热器，同时逐步将烟气的热能传给水和空气，自身变成低温烟气，经除尘
… 辽宁工业大学 过程控制系统课程设计（论文） ￥ 题目：精馏塔塔内压力控制系统设计 、 院（系）： 》 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级 设计题目 精馏塔塔内压力控制系统设计 课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 设计任务 设计精馏塔塔内压力控制系统设计，精馏塔塔内压力的单位阶跃响应曲线实验数据如下： 设计要求 1、根据实验数据辨识对象的数学模型，设计一个无差控制系统，确定控制方案并绘制原理结构图、方框图； 2、 选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数； 3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 4、若设计由数字控制系统实现应给出系统硬件电气连接图及程序流程图； 5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000 字以上。 技术参数 测量范围：0-5大气压，控制压力：1±大气压 ，超调量小于等于25%； 工作计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天 ） 2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。（1天 ） 3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。（2天 ） 4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式（ 1天），调节阀的气开 气关形式以及流量特性选择。（ 1天） 5、上机实现系统的模拟运行或仿真、答辩。（2天 ） 6、撰写、打印设计说明书（1天 ） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日
燃气锅炉燃烧控制系统 摘要： 本文主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点，对于燃烧控制系统的设计方案，根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统，并在设计中给出了不同的设计方案，以对比各自的优缺点，选择最优的控制。然后，把分别设计的控制系统组合起来，构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。最后，对设计好的控制系统进行仪表选型。 关键词：燃气锅炉，燃烧系统，比值控制，脱火回火
目录 1.引言 (3) 2.锅炉燃烧控制系统概述 (4) 2.1 燃烧控制的任务 (5) 2.1.1 维持蒸汽出口压力稳定 (5) 2.1.2 保证燃烧过程的经济性 (5) 2.1.3 保证锅炉安全运行 (6) 2.2 燃烧控制的特点 (6) 3.燃烧控制系统设计方案 (6) 3.1 蒸汽压力控制和燃料空气比值控制 (6) 3.1.1 基本控制方案 (7) 3.1.2 改进控制方案 (8) 3.2 防脱火回火选择性控制系统 (9) 3.2.1 防脱火选择性控制系统 (9) 3.2.2防脱火回火混合型选择性控制系统 (11) 3.3 燃烧控制总体方案 (12) 4. 燃烧控制系统的仪表选型 (13) 5. 总结 (14) 参考文献 (15)
1.引言 大型火力发电机组是典型的过程控制对象，它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理，化学过程，影响因素众多，并且具有强耦合，非线性等特性。 锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制，四、五十年代的单元组合仪表，综合参数仪表控制，直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。尤其是近一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的发展，加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。 电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热，通过传热对水进行加热，产生高压蒸汽，推动汽轮机发电机旋转，从而产生强大的电能。在锅炉燃烧系统中，燃料供给系统，送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要，同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。具体控制任务可分为三个方面：一，稳定蒸汽母管压力。二，维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。三，维持炉膛负压在一定范围（-20～-80Pa）。这三者是相互关联的。另外，在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时，可能使燃料流速过高而脱火；燃烧嘴背压太低又可能回火。 本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。主要内容包括燃烧控制系统的概述；燃烧控制系统的基本方案；以及燃烧控制系统的仪表选型。设计方案为以主蒸汽压力控制系统为主回路，燃料量与空气量比值控制系统为内回路，燃烧嘴防脱火回火选择控制系统为辅助安全保护系统。为节省篇幅，炉膛压力控制系统在这里暂不涉及，但在实际控制系统中炉膛压力控制系统是锅炉燃烧控制系统中必不可少的组成部分之一。