锅炉控制系统设计
目录
一、概述-----------------------------------------------------------------------3
二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求--------------------------------------------3 2．1给水控制系统----------------------------------------------------------------3 2．2过热蒸汽温度的调节系统------------------------------------------------------4 2．3燃烧调节系统----------------------------------------------------------------4 2．4锅炉的主要设计参数----------------------------------------------------------4 三、工业锅炉自动控制系统方案的设计----------------------------------------------5 3．1给水控制系统----------------------------------------------------------------5 3．1．1 锅炉汽包给水控制对象的特点
3．1．2锅炉汽包给水控制对象的动态特性
3．1．3测量给水控制系统仪表的选择
3．1．4给水控制系统的设计
3．1．5给水控制系统的工作原理及SAMA图
3．2过热蒸汽温度的调节系统-----------------------------------------------------10 3．2．1过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性
3．2．2测量过热蒸汽温度仪表的选择
3．2．3过热蒸汽温度的调节系统的设计
3．2．4过热蒸汽温度串级控制系统的工作原理
3．3燃烧调节系统---------------------------------------------------------------12 3．3．1燃烧调节系统的对象动态特性
3．3．2测量燃烧调节系统仪表的选择
3．3．3燃烧调节系统的设计
3．3．4燃烧控制系统的工作原理及炉膛负压子系统的SAMA图
四、锅炉的报警系统-------------------------------------------------------------15
五、设计小结-------------------------------------------------------------------16
六、参考文献------------------------------------------------------------------ 16
一、概述
工业锅炉的生产任务是根据用户的要求，产生具有一定参数（温度和压力）的蒸汽或热水。为了满足用户的要求以及保证锅炉本身运行的安全性和经济性，工业锅炉主要有以下五项调节任务[2]：
（1）保持汽包中的水位在规定范围内；
（2）保持燃烧的经济性和保证锅炉运行的安全性；
（3）保持炉膛负压在规定范围内；
（4）使锅炉蒸发量迅速适应用户的需要；
（5）稳定蒸汽或热水的温度和压力。
工业锅炉自动控制主要包括以下4个方面：
（1）自动检测自动地检查和测量反映锅炉运行情况的参数和设备状态，如给水流量、蒸汽流量、炉膛负压、蒸汽压力、排烟温度、锅炉水位等。
（2）程序控制使锅炉的起动、停止以及正常运行等一系列操作自动化，程序是根据操作顺序和条件编制的，如燃油锅炉是按先起动鼓风机、再起动油泵、点火和主油阀的顺序进行的。
（3）自动保护可以分为以下几种保护：
（a）联锁保护
（b）限值保护
（c）紧急保护
（d）指示和报警
（4）自动调节锅炉的一些被调参数应自动地适应运行条件的变化，使锅炉保持在所要求的工况下运行。
二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求
2．1给水控制系统
给水控制系统的任务是保证汽包水位在容许的范围内，并兼顾锅炉的平稳运行。被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物平平衡，使水量适应锅炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。锅炉在低负荷（30%额定负荷）运行时，使用单冲量给水控制系统；当锅炉负荷大于30%额定负荷时，自动切换为串级三冲量控制系统。为使水位信号测量更为准确，对水位信号要求通过汽包压力P b
进行修正。
2．2过热蒸汽温度的调节系统
汽温控制主要是过热汽温控制。其基本任务是维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管理温度不超过允许工作温度，要求采用串级控制。由于大型锅炉的过热器是在接近过热器金属的极限温度的条件下运行的，金属管强度的安全系数不大，过热蒸汽温度过高会降低金属管的强度，影响设备的安全；而温度过低又会使热效率下降。同时过热蒸汽温度也是影响安全生产的重要因素，维持过热蒸汽温度相对稳定显得极为重要。
2．3燃烧调节系统
锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是既要提供适当的热量以适应蒸汽负荷的需要，又要保证燃烧的经济性和运行的安全性，即使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要；使燃料量与空气量之间保持一定比例，以保证经济燃烧，使引风量与送风量相适应，以保证炉膛负压稳定。
为此设置了如下三个相互关联控制系统。
（1）主蒸汽压力与流量的串级调节系统以主被调量为出口蒸汽压力P M，副被调量为燃料流量所组成的串级调节系统。这系统带有燃料阀后压力选择性调节。为保证燃烧器的正常运行，当燃烧器前（调节阀后）的压力P BM低于某数值时，压力调节器PC发出大信号，通过高值选择器的切换动作，取代正常工况的蒸汽压力调节器去控制燃料调节阀，从而使P BM保持在一定数值，不致过低而产生熄火。当锅炉带固定负荷时，锅炉负荷由定值器给定。此时，燃料流量决定于定值器的输出信号，而与汽压调节器的输出无关。
（2）以烟气含氧量作为燃烧经济性指标，送风调节是以烟气含氧量为主被调量，而以风量F（风量信号经风温度校正）为副被调量的串级调节系统。烟气含量的定值随锅炉负荷改变。
（3）带有送风调节器的输出为前馈信号，以炉膛负压P f为被调节量，引风量为调节量的前馈-反馈复合调节系统。
为了保证燃料在动态过程中完全燃烧，在系统中应用高值选择器1和低值选择器2以实现加负荷时先加风，后加燃料，减负荷时先减燃料后减风。为了消除蒸汽流量、空气流量、锅炉汽包水位和炉膛负压等被测信号的脉动，可采用阻尼器f(t)以平滑高频脉动干扰，使整个控制系统工作平稳。
2．4锅炉的主要设计参数
最大连续蒸发量： 35t/h
主蒸汽压力： 3900kPa
主蒸汽温度： 450℃
省煤器进口给水温度 150℃热风温度160℃冷风温度30℃
排烟温度：140℃
锅炉设计效率：85.7%
三、工业锅炉自动控制系统方案的设计
