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燃气锅炉的控制系统及其操作方法随着我国经济的快速发展，燃气锅炉的应用越来越广泛。
燃气锅炉控制系统是整个锅炉系统的关键所在，能够确保燃气锅炉的安全、高效、稳定地运行。
本文将对燃气锅炉控制系统及其操作方法进行探讨。
一、燃气锅炉控制系统的组成燃气锅炉控制系统主要由以下几个部分组成：自动控制系统、填料控制系统、液位控制系统、排污控制系统、加药控制系统、给水控制系统和燃气供应系统。
这些系统在燃气锅炉的生产过程中，相互协调作用，以确保锅炉的安全、稳定、高效运行。
1.自动控制系统自动控制系统是燃气锅炉的核心，主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
其主要功能是监测锅炉出水温度、烟气温度、压力等参数，根据这些参数来指挥燃烧器的工作，并对锅炉的运行状态进行调整。
自动控制系统可以实现批量自动生产，提高生产效率，降低人工干预的可能性，大大提高了燃气锅炉的安全性和稳定性。
2.填料控制系统燃气锅炉填料控制系统主要用于控制内部填料的加注量和压力，确保填料的均匀分布以及压力的平衡。
填料控制系统主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
在锅炉生产过程中，系统可以根据锅炉负荷的变化来调整填料的量和压力，从而保证锅炉的工作效率和稳定性。
3.液位控制系统液位控制系统主要用于控制锅炉水位以及补给水的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
它可以精确地控制锅炉内部水位，确保锅炉的充水量和污水排放的流量。
液位控制系统的合理设计和操作，可以保证锅炉的稳定性、安全性和高效性。
4.排污控制系统燃气锅炉排污控制系统主要用于控制废气排放和污水排放的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
排污控制系统的作用非常重要，一般情况下污水和废气排放对环境造成的危害很大。
通过排污控制系统的运行，可以减少对环境的污染，保证锅炉运行环境的清洁和安全。
5.加药控制系统加药控制系统主要用于对锅炉内部水进行磷酸盐和硫酸盐等药品的添加。
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计1 绪论1.1锅炉燃烧控制项目的背景改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。
锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。
工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。
作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。
而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。
1.2锅炉燃烧控制的发展历史对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5](1）手动控制阶段因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。
这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。
因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。
（2）仪器继电器控制阶段随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。
在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。
在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。
基于PID控制的火电厂锅炉燃烧控制系统设计和优化近年来，随着能源需求的增加，火电厂作为传统能源的主要供应者，其运行效率和能源消耗问题也越来越引起人们的重视。
然而，火电厂锅炉燃烧控制系统作为影响火电厂运行效率和能源消耗的关键因素，其控制精度和稳定性问题也一直是值得关注和解决的难题。
本文将着重讨论基于PID控制的火电厂锅炉燃烧控制系统设计和优化问题。
一、 PID控制的基本原理PID控制是一种通过比较设定值和实际值来调节输出变量，以达到控制误差最小、调节时间最短、稳定性最好的控制方式。
PID的全称是“Proportional-Integral-Derivative”，即比例、积分和微分控制。
PID控制器通过对系统误差的反馈控制作用，可以实现对系统稳态误差、系统瞬时响应和稳定性的控制。
比例控制通过反馈控制器输出信号的幅值和误差信号的幅值成比例的关系，来控制系统的稳定性和响应速度；积分控制通过去除系统误差的恒定偏置，来控制系统稳态误差；微分控制通过提高系统对瞬时干扰的抵抗力，来控制系统的瞬时响应。
PID控制器将上述三种控制模式集成在一个系统中，可以根据具体的参数进行调整。
</p>二、火电厂锅炉燃烧控制系统的基本要求火电厂锅炉燃烧控制系统作为现代火电厂的关键装置，其设计和优化一旦失误，将直接影响火电厂运行的效率和成本。
因此，我们需要对火电厂锅炉燃烧控制系统的基本要求进行了解和掌握：1. 温度控制：火电厂锅炉燃烧控制系统需要实现对锅炉内部温度的控制，以确保锅炉的安全运行和燃烧效率的提高。
2. 水位控制：火电厂锅炉燃烧控制系统需要实现对锅炉内部水位的控制，以确保锅炉的安全运行和燃烧效率的提高。
3. 火焰控制：火电厂锅炉燃烧控制系统需要实现对锅炉内部火焰的控制，以确保锅炉的安全运行和燃烧效率的提高。
以上基本要求也是PID控制在设计和优化火电厂锅炉燃烧控制系统所要考虑的因素。
三、 PID控制在火电厂锅炉燃烧控制系统中的应用针对火电厂锅炉燃烧控制系统的基本要求，PID控制器可以实现如下的应用：1.温度控制：PID控制器可以通过对锅炉内部传感器信号的反馈，实现锅炉内部温度的控制。
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计一、本文概述随着科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化领域的应用日益广泛。
作为一种高效、可靠的工业控制设备，PLC以其强大的编程能力和灵活的扩展性，成为现代工业控制系统的重要组成部分。
本文旨在探讨基于PLC的锅炉供热控制系统的设计，通过对锅炉供热系统的分析，结合PLC控制技术，实现对供热系统的智能化、自动化控制，提高供热效率，降低能耗，为工业生产和居民生活提供稳定、可靠的热源。
文章首先介绍了锅炉供热系统的基本构成和工作原理，分析了传统供热系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了PLC控制系统的基本原理和核心功能，包括输入/输出模块、中央处理单元、编程软件等。
在此基础上，文章提出了基于PLC的锅炉供热控制系统的总体设计方案，包括系统硬件选型、软件编程、系统调试等方面。
通过本文的研究，期望能够实现对锅炉供热控制系统的优化设计，提高供热系统的控制精度和稳定性，降低运行成本，促进节能减排，为工业生产和居民生活提供更加安全、高效的供热服务。
也为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和借鉴。
二、锅炉供热系统基础知识锅炉供热系统是一种广泛应用的热能供应系统，其主要任务是将水或其他介质加热到一定的温度，然后通过管道系统输送到各个用户端，满足各种热需求，如工业生产、居民供暖等。
该系统主要由锅炉本体、燃烧器、热交换器、控制系统和辅助设备等几部分构成。
锅炉本体是供热系统的核心设备，负责将水或其他介质加热到预定温度。
其根据燃料类型可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等。
锅炉的性能参数主要包括蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度等。
燃烧器是锅炉的重要组成部分，负责燃料的燃烧过程。
燃烧器的性能直接影响到锅炉的热效率和污染物排放。
燃烧器需要稳定、高效、低污染，同时要适应不同的燃料类型和负荷变化。
热交换器是锅炉供热系统中的关键设备，负责将锅炉产生的热能传递给水或其他介质。
热交换器的设计应保证高效、稳定、安全，同时要考虑到热能的充分利用和防止结垢、腐蚀等问题。
锅炉燃烧过程控制系统仿真一、燃烧过程控制系统的基本理论燃油锅炉的燃烧控制主要有三个子系统构成：蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。
1．蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供应其他生产环节使用。
一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的，随着后续环节的生产用量不同，反应在燃油蒸汽锅炉环节就是蒸汽压的波动。
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实现的。
如图1所示燃烧炉蒸汽压力控制与燃料比值控制系统2．炉膛负压控制系统锅炉炉膛负压力过小时，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，会使外部大量冷空气进入炉膛，改变燃料和空气比值，增加燃料损失、热量损失和降低热效率。
保证炉膛负压的措施是引风量和送风量的平衡。
如果负压波动不大，调节引风量即可实现负压控制；当蒸汽压力波动较大时，燃料用量和送风量波动也会较大，此时，经常采用的控制方案如图2所示。
炉膛负压控制系统3、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姗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。
二、燃烧过程控制任务燃烧过程自动调节系统的选择虽然与燃料的种类和供给系统、燃烧方式以及锅炉与负荷的联接方式都有关系，但是燃烧过程自动调节的任务都是一样的。
归纳起来，燃烧过程调节系统有三大任务。
第一个任务是维持汽压恒定。
汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应，必须相应地改变燃料量，以改变锅炉的蒸汽量。
第二个任务是保证燃烧过程的经济性。
当燃料量改变时，必须相应地调节送风量，使它与燃料量相配合，保证燃烧过程有较高的经济性。
第三个任务是调节引风量与送风量相配合，以保证炉膛压力不变。
智能锅炉控制系统的设计与实现随着科技的发展和人们生活水平的提高，家居设备的智能化成为了一种趋势。
在众多的智能家居设备中，智能锅炉是一种比较受欢迎的设备。
它可以通过智能控制系统实现远程控制、节能、安全等多种功能。
本文将介绍智能锅炉控制系统的设计与实现。
一、控制系统结构一个智能锅炉控制系统主要由以下部分组成：1.硬件部分：包括传感器、执行器、控制器、显示器等硬件设备。
2.软件部分：主要由控制算法和界面设计组成，控制算法是程序员根据控制需求编写的程序，界面设计则用于方便用户操作和管理。
3.远程通信组件：包括网络通信硬件和软件，实现远程控制和监控等功能。
二、传感器与执行器的选择为了实现智能控制，必须使用传感器来获取锅炉的状态信息，并使用执行器来控制锅炉的运行状态。
在传感器的选择上，应该选择具有高精度、快速响应、耐高温等优点的传感器。
例如，温度传感器应该选用高精度、线性度好、响应速度快、温度范围广的PTC热敏电阻或热电偶传感器。
在执行器的选择上，应该选择具有高精度、稳定可靠性、结构紧凑、响应速度快等优点的执行器。
三、控制器的设计与实现控制器是智能锅炉控制系统的核心，它主要完成控制算法的实现和与硬件设备的通讯。
控制器可以采用嵌入式控制系统、单片机、FPGA等硬件以及VC、VB、C++等软件开发工具进行设计和实现。
在控制方案的设计实现时，要结合锅炉的物理特性和工作状态，运用现代控制理论设计PID算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等多种控制算法。
四、界面设计与人机交互一个好的界面设计可以让用户方便快捷地进行操作和管理。
界面设计可以采用电脑、手机APP、微信等多种形态，主要通过图形化的方式将控制参数和系统状态进行直观化显示。
在人机交互方面，可以使用语音、手势等更加便利的交互方式，以提高用户的操作效率和便利性。
五、远程通信组件的设计与实现远程通信组件是实现远程控制的关键，它主要通过网络实现用户对锅炉的远程控制和监控。
工业燃煤锅炉DCS控制系统设计（子课题：控制方案的组态及监控画面的制作）摘要：本文叙述了工业燃煤锅炉的工作原理，具体阐述了锅炉控制中对汽水控制系统方案和自动检测的设计，利用了Control Builder 软件、UMC800控制器和FIX软件进行35吨工业燃煤锅炉汽水系统的自动检测与控制回路的组态，并设计了友好的监控画面。
关键词：锅炉FIX UMC800 控制系统汽水系统蒸汽压力Abstract: the paper introduce the principle of the boiler which is used in burning coal industrial,it describes the scheme of the steam controlsystem in boiler control and the design of auto-detection. it use the Control Buildersoftware,UMC800 controller and FIX softwareto auto-detect 35t steam system in burningcoal industrial and configuration the controlloop, and designed the friendly supervisionappearance.Keyword: boiler, FIX, UMC800, control system, steam system, steam pressure引言锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的13，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。
提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
摘要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了原来越高的要求。
结合现状，本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。
该控制系统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。
本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定可靠。
采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。
关键字：锅炉控制；变频调速；组态软件；PLCAbstractAlong with social economy’s swift development, the urban construction scale’s unceasing expansion , as well as the peple living standard’s unceasing enhancement , set more and more high request to the city life heating’s user quantity and the heating quality. The union present situation, the present paper heating boiler supervisory sysem, has designed a set based on PLC and the frequency conversion velocity modulation technology heating boiler control system.This control system takes the superior machine by one Industry cybertrons , west of family household S7-300 programmable controller for lower position machine ,system through frequency changer control motor’s start , movement and vclocity modulation .the superior machine monitoring software uses the three dimensional strength to control the WinCC design , mainly completes the system operation contract surface design ,realizes the system to open/stops functions and so on control ,parameter hypothesis ,warning linkage,historical data inquiry. The lower position machine control procedure uses Siemen’s STEP7 programming software design , mainly completes the simulation quantity signal processing , temperature and pressure signal functions and so on PID control , and receives the superior machine control command to complete the air blower to open/stops the control , the parameter hypothesis, the circulating pump control and other electric motor’s control.This article designs the frequency conversion processs automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boiler’s computer control and the frequency converseon control noe only may save the energy greatly, the promotion environmental protection moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.Key Words：Boiler control；Frequency conversion velocity modulation ；Configuration Software；PLC目录摘要 0Abstract (1)第1章概述 (4)1.1 项目背景及课题的研究意义 (4)1.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状 (5)1.3锅炉控制系统的发展趋势 (6)1.4本文所做工作 (7)第2章系统方案设计 (9)2.1锅炉控制研究简介 (9)2.2 总体设计思路 (9)2.3方案比较 (10)2.3.1方案1 (10)2.3.2 方案2 (10)2.4方案论证与方案确定 (11)第3章硬件设计 (12)3.1 用户系统框图 (12)3.2 锅炉系统的理论分析 (13)3.2.1变频调速基本原理 (13)3.2.2变频调速在供暖锅炉中的应用 (13)3.2.3变频调速节能分析 (14)3.3燃烧过程控制 (19)3.4锅炉控制系统设计 (20)3.5控制系统构成介绍 (21)第4章软件设计 (25)4.1 S7-300系列PLC简介 (26)4.2 PLC编程语言简介 (28)4.2.1 PLC编程语言的国际标准 (28)4.2.2复合数据类型与参数类型 (29)4.2.3系统存储器 (29)4.2.4 S7-300 CPU中的寄存器 (30)4.3 STEP7 的原理 (31)4.3.1 STEP7概述 (31)4.3.2 硬件组态与参数设置 (32)4.3.3 符号表 (36)4.3.4 逻辑块 (37)4.3程序设计 (38)4.4通信系统 (41)4.5人机界面 (43)4.5.1监控软件WinCC介绍 (43)4.5.2监控系统设计 (45)4.5.3锅炉监控界面设计 (49)第5章结论 (53)5.1 成果的创造性和先进性 (53)5.2作用意义（经济效益和社会意义） (53)5.3 推广应用范围和前景 (53)5.4 需要进一步改进之处 (54)参考文献 (55)外文资料翻译 (56)外文翻译原文 (56)外文翻译译文 (68)致谢 (75)附录 (76)附录1 程序清单 (76)附录2 I/O点数分配表 (96)附录3 物理参数比较表 (97)第1章概述1.1 项目背景及课题的研究意义工业锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。
燃气锅炉的燃烧控制系统及其要素燃气锅炉作为一种重要的能源设备，在现代生活中扮演着不可替代的角色。
其中，燃烧控制系统是燃气锅炉的核心部件之一，对于燃气锅炉的性能、效率和安全性都起着至关重要的作用。
因此，了解燃气锅炉的燃烧控制系统及其要素是必不可少的。
本文将对燃气锅炉的燃烧控制系统作一详细解析。
一、燃烧控制系统的组成燃气锅炉的燃烧控制系统主要由点火系统、风机系统、燃气系统、火焰监测系统、温度控制系统等组成。
1. 点火系统点火系统是燃气锅炉的启动系统，其作用是将点火电流传递到点火电极上，使燃料被点燃。
点火系统由点火变压器、点火电极、高压电缆等组成。
2. 风机系统风机系统主要由鼓风机、风管等组成，其作用是将空气送入燃烧室，同时调节氧气的浓度和风量，以获取最佳的燃烧效果。
3. 燃气系统燃气系统主要由燃气阀门和燃气管道等组成，其作用是将燃气送入燃烧室中。
燃气阀门通过控制燃气的流量和压力，来调节燃烧室中的氧气浓度和燃料供应量，以达到最佳的燃烧效果。
4. 火焰监测系统火焰监测系统主要由火焰探测器、火焰信号放大器等组成，其作用是监测火焰的状态，以确保燃烧过程的安全和有效性。
一旦火焰出现问题，火焰监测系统就会发出警报，同时停止燃气供应，以保护燃烧设备和用户的安全。
5. 温度控制系统温度控制系统主要由温度传感器和温度控制器等组成，其作用是监测燃烧室内部的温度，并通过控制燃气、空气的配比和供应量，来调节燃烧室的温度，以满足用户的需求。
例如，在供暖场合下，温度控制系统可以根据室内温度的变化，自动调节燃烧室内的温度，以达到最佳的供暖效果。
二、燃烧控制系统的要素燃烧控制系统的要素主要包括燃气/空气比、火焰形态和火焰温度等。
1. 燃气/空气比燃气/空气比是指燃烧室中燃气和空气的配比，其配得过多或过少都会影响燃烧效果。
燃气/空气比过多会导致燃气未完全燃烧，产生有害气体和烟雾等物质，同时也会浪费燃料资源；而燃气/空气比过少则会导致缺氧燃烧，产生大量一氧化碳等有害气体，同时也会降低燃烧效率。
燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统的设计和仿真摘要工业自动化涉及的范围很广，过程控制是其中最重要的一个分支。
它主要针对工业过程的五大参数，即温度、压力、流量、液位(或物位)、成分和特性等参数的控制问题。
过程控制覆盖了很多工业部门，例如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等部门，在国民经济中所占有的地位极其重要。
根据实际应用领域和工艺过程的不同，所采用的控制方式及其侧重点也不相同。
而在大量的工业生产中燃烧都是必要的一环，从燃烧角度来说，有燃油、燃煤、燃气的区别。
虽然燃烧的应用场合和燃料可能不同，但燃烧过程的控制都不外是燃烧控制、温度控制、燃烧程度控制、安全性控制、节能控制等。
本文仅以燃油蒸汽锅炉为例说明燃烧系统中具有一定普遍性的控制问题。
本次课题的目的就是基于生产实际的需求，针对蒸汽压力控制、燃料空气比值控制和炉膛负压控制进行系统框架设计并在MATLAB环境下建立模型、进行控制算法的实现研究。
其主要采用了MATLAB中的SIMULINK工具箱进行仿真，通过模拟示波器中的波形来调节参数，改良控制效果。
关键字：燃烧控制系统，MATLAB，过程控制，SIMULINKTHE DESIGN AND SIMULATION OF THE COMBUSTION CONTROL SYSTEM BASED ON FUEL STEAM BOILERABSTRACTIndustrial automation involve a very wide range, while process control is one of the most important branches. It mainly refer to control techniques of five industrial processes parameters which are temperature, pressure, and flow, liquid level (or bits), composition and characteristics. Process control covers many industries, such as petroleum, chemical industry, electric power, metallurgy, light industry and textile department.It occupied an extremely important position of the national economy.The control modes and their emphasis depend on the different actual application and process bustion is essential in the industrial production.Burning speaking, it can be divide into fuel, coal and gas. Although burning applications and fuel combustion process may be different, the control of burning process all involve burning control, temperature control and burning level control, safety control, degree of saving energy control etc. This paper only to take fuel steam boiler combustion system as an example,it illustrates the control problems with certain universality in the combustion system. The purpose of this subject is to design the system framework for steam pressure control, fuel air ratio control and hearth negative pressure based on the actual production needs, also make model in the MATLAB environment as well as research for the algorithm of control . It mainly uses the MATLAB and SIMULINK toolbox, adjusting the parameters in terms of the waveform of oscilloscope.As a result, the control effect improved.Key words:,combustion control system,MATLAB, process control, SIMULINK目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (1)1绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------61.1 研究目的及意义-------------------------------------------------------------------------------------------61.2相关领域的研究现状--------------------------------------------------------------------------------------61.2.1燃油蒸汽锅炉发展和现状-----------------------------------------------------------------61.2.2燃烧控制系统的简介--------------------------------------------------------------------------------81.3 论文的章节安排2 燃油蒸汽锅炉燃烧控制系统控制原理---------------------------------------------------------62.1 系统基本结构与设备--------------------------------------------------------------------------------------62.2 主要控制技术及要求-----------------------------------------------------------------------------102.2.1稳定蒸汽母管的压力-------------------------------------------------------------------------------122.2.2维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性-------------------------------------------------------------122.2.3维持炉膛负压在一定范围------------------------------------------------------------------------ 122.2.4锅炉燃烧系统控制对象的特性-------------------------------------------------------------------123 蒸汽压力控制、燃料空气比值控制和炉膛负压控制的基本模型建立-------------------143.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统基本模型--------------------------------------------143.2炉膛负压控制系统----------------------------------------------------------------------------------------154 MATLAB环境下控制算法的研究---------------------------------------------------------------184.1系统辨识---------------------------------------------------------------------------------------------------184.2控制系统参数整定---------------------------------------------------------------------------------------184.3控制系统SIMULINK仿真-----------------------------------------------------------------------------245 结论-------------------------------------------------------------------------------------------------28 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------28 致谢-------------------------------------------------------------------------------------------------------29附录-------------------------------------------------------------------------------------------------------46 译文及原文----------------------------------------------------------------------------------------------501 绪论1.1 引言锅炉是重要的工业设备，应用于炼油、冶金、化工、轻工等行业。
（完整版）锅炉燃烧系统的控制系统设计⽬录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 (5)2.2.4影响炉内燃烧的因素 (6)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 (24)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 (27)锅炉燃烧系统的控制4.3锅炉⾃动燃烧控制系统 (31)总结 (33)致谢 (34)参考⽂献 (35)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。
燃气锅炉燃烧控制系统设计与优化一、燃气锅炉燃烧控制系统的重要性燃气锅炉是一种非常重要的热能设备，它主要通过燃烧天然气或液化气来提供供暖和热水等热能。
而燃烧是燃气锅炉运行的核心环节，燃烧效率的高低直接影响到锅炉的能源利用效率、经济性以及环保性。
因此，在燃气锅炉的设计中，燃烧控制系统至关重要。
一般来说，燃烧控制系统包括点火系统、燃气调节系统、燃烧控制系统、排烟系统以及火焰监测系统等多个部件。
这些部件共同协作，通过自动化控制实现燃烧的精确、稳定、高效的控制，为燃气锅炉提供可靠的技术支持。
二、燃气锅炉燃烧控制系统的设计（一）燃气调节系统燃气调节系统主要通过减压阀、调压阀等部件，实现对燃气的调控、减压、稳压等操作。
在设计中，需要充分考虑天然气的控制范围、加热功率等因素，以保证系统的稳定性和可靠性。
（二）点火系统点火系统主要包括点火电极、火焰检测器等部件。
点火电极采用电弧点火的方式，需保证点火高压电源的正常使用。
火焰检测器通过监测燃烧过程中的火焰信号，保障燃烧安全。
（三）燃烧控制系统燃烧控制系统是整个燃烧控制系统的核心环节，它通过对燃气、空气的比例、流量进行调节，控制燃烧过程中的温度、压力等参数。
在设计中需要根据锅炉的功率、热效率和应用要求，合理选择燃烧控制器、比例阀、执行器等部件。
（四）排烟系统排烟系统通过对燃烧产生的烟气进行处理和净化，保证其排放符合环保标准。
在设计中需要考虑锅炉排放的烟气含量、排放的方式等因素，选用合适的净化设备。
（五）火焰监测器火焰监测器用于监测锅炉内火焰状态，及时预警燃烧故障，保障燃烧安全。
设计中需要考虑其稳定性、可靠性、精度等因素，保证监测结果的准确性和及时性。
三、燃气锅炉燃烧控制系统的优化（一）优化燃烧控制燃烧控制是燃气锅炉燃烧效率的重要影响因素，因此需要通过合理的控制方式，实现燃烧的高效率、低耗能和低排放。
其中，流量控制方式可以在燃烧过程中实现燃料和空气的匹配，提高燃烧效率；焓控制方式则通过对水的温度、压力等参数进行调节，保证热能的正常传递。
锅炉燃烧控制系统的优化设计随着人类经济社会的不断发展，能源需求日益增长，能源的利用和消耗也日渐频繁。
在众多的能源中，煤炭作为一种主流的燃料，被广泛应用于各种行业。
而作为煤炭重要的消耗领域，锅炉的燃烧过程的优化设计显得尤为重要。
锅炉燃烧过程中，燃烧控制系统的优化设计是保证锅炉稳定、高效运行的关键之一。
目前煤炭行业中普遍采用的锅炉燃烧控制系统大多采用PID控制技术。
虽然PID控制在锅炉燃烧中应用广泛，但也存在一些问题。
例如：PID控制系统的调整需要具有一定专业知识和经验，初期完善度较差、后期维护困难，受温度和湿度等因素的影响易失控等等。
为了解决这些问题，研究学者们着手对锅炉燃烧控制系统进行优化设计。
现在普遍采用的系统是模糊控制系统和神经网络控制系统。
模糊控制在锅炉燃烧过程控制中得到了广泛应用。
它通过将人类的“模糊”判断应用于控制，采取模糊逻辑运算和模糊推理来运算优化控制结果。
神经网络控制是模仿人类大脑神经网络的运算过程而发展出来的一种控制系统。
该系统可以在运行过程中学习调整，不断更新自身的参数，具有较好的自我优化能力，是目前最为先进的控制系统之一。
锅炉燃烧控制系统的优化设计，不仅仅是技术和方法的优化，同时也包括对管理流程优化、能源利用效率的提高、人员培训等多个方面的提升。
只有综合考虑，把握好锅炉燃烧控制系统的各种因素，在实践中掌握好实验规范，才能在最大程度上发挥燃烧技术的优势，提高燃煤机组的热效率，达到强化环保和能源节约的双重目的。
总之，锅炉燃烧控制系统的优化设计不仅是重要的技术问题，也是应对能源危机、保持经济机制稳定的一项重要任务。
在我们努力做好煤炭行业的同时，各界人士也需要共同努力，协力推进煤炭行业的能源优化、安全生产和环境保护事业，在创造更多人类福祉的同时最大限度地提高可持续发展的利润率。
锅炉燃烧系统的控制系统设计摘要：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。
主蒸汽压力的自动调节的任务是维持过热器出口气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和经济性。
锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源[1]，又可以作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产的规模不断扩大，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。
在控制算法上、综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制等控制方法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，并有效克服了彼此的扰动，使整个系统稳定运行。
关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；Control system design of the boiler combustion system Abstract:The boiler is important and basic equipment of the thermal power plant,one of the main output variable is the main steam pressure.The task of the automatic adjustment of the main steam pressure is to maintain the superheater outlet temperature within the allowable range,to ensure the safety and economy of the unit operation.The boilers produce high pressure steam can be used as a source of power-driven turbine,but also as a distillation,drying,reaction,heating and process heat source.With industrial production expanding,as a filter for power and heat,but also toward the high-capacity,high-parameter,high-efficiency direction.In the control algorithm,the integrated use of single-loop control,cascade control,ratio control,the control method of fuel control to adjust the vapor pressure,air volume control to adjust the flue gas oxygen content,the wind control the furnace negative pressure,and effectively overcome each other disturbances so that the whole stability of the system.Key words:Boiler;Vapor pressure;Single-loop control引言随着城市的快速发展，我们对用电的需求也越来越大，如何利用好有限的能源来保证供电是一个重要的话题，在能源的利用过程中如何更加提高能源的利用率是一个可研究性的话题，本文基于上述话题对电厂的燃烧锅炉控制进行了研究。
火力发电是我国电力能源的主要来源，大型火力发电机组是由锅炉、汽轮发电机组等设备构成，它利用锅炉生产的过热蒸汽来推动汽轮机运转，带动发电机发动。
在火力发电厂中，锅炉和汽轮发电机组采用一机一炉方式。
它们作为蒸汽的供需双方，必须保持一定平衡，并且作为一个整体分析，否则会影响系统的正常运行。
综上所述，火力发电生产过程的控制部分包括三部分：锅炉控制、汽轮机控制、锅炉与汽轮机之间的协调控制。
1电厂生产过程火力发电厂的主要工艺如图1-1所示可以把它划分为锅炉和汽轮发电机组两部分，其中锅炉又可以划分为燃料系统和汽水系统。
1)锅炉燃烧系统中，燃料和热空气按一定比例送入炉膛，燃烧产生的热量传递给锅筒，通过热交换，生成饱和蒸汽。
同时，燃烧后剩余的烟气（废气）通过烟道，经引风机送往烟囱，排入大气。
由于烟气本省具有一定余热，可以通过空气预热器为输入的冷空气加热，获得的热空气又可以循环送入燃烧系统，从而节约能源。
2）锅炉汽水系统中，给水经省煤器预热后进入锅筒，再经过与燃料系统的热交换过程，产生饱和蒸汽；然后经过多级过热器，形成具有一定气温和压力的过热蒸汽，汇集至蒸汽母管，推动单元机组的工作。
3)汽轮发电机组接受锅炉提供的过热蒸汽，推动高压汽轮机转子，进而带动发电机转子转动，产生电能。
同时，温度和压力都降低的蒸汽冷凝为凝结水，又被作为给水进入锅炉汽水系统，从而加以循环利用，节约资源。
图1-1火力发电厂主要工艺流程图1.1锅炉控制锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。
锅炉控制的目的是供给合格的蒸汽，使锅炉产汽量适应负荷需要，同时保证燃烧的经济性、安全性[2]。
要实现该控制目的，必须对锅炉生产过程中的各个主要工艺参数进行严格控制。
负荷给水量锅筒水位减温水量过热蒸汽温度燃烧量锅炉设备蒸汽压力送风量过剩空气引风量炉膛负压图1-2锅炉的输入/输出变量示意图锅炉设备是一个复杂的被控对象，主要输入变量包括负荷的蒸汽需求量、给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等；主要输出变量有锅筒水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（烟气含氧量）等，图1-2所示为输入变量与输出变量之间相互关联。
如果蒸汽负荷变化或给水量发生变化，会引起锅筒水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化；而燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，还会影响锅筒水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压。
可见，锅炉是一个具有多输入/多输出变量，且变量之间相互关联的被控对象，其主要控制系统如下。
1）锅炉锅筒水位的控制：锅筒水位时保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标。
其控制目的是基于锅筒内部的物料平衡关系，使给水量满足锅炉的蒸汽量需求（即负荷要求），并将锅筒中水位维持在工艺允许的范围内。
2）锅炉燃烧系统的控制：通过控制燃料量、送风量和引风量，使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷需要；使燃料量与空气里保持一定的比例，以保证最经济的燃烧，提高锅炉的燃烧效率;使引风量与送风量的控制相匹配，以保持炉膛内负压在一定的范围内。
3）过热蒸汽系统的控制：维持过热器出口温度在允许范围内，并保证管壁温度不超过允许的工作温度。
1.2单元机组的出力控制对电网来说，要求单元机组的出力能快速适应负荷的需求，而机组的出力大小事由锅炉和汽轮机共同决定的。
两者在适应负荷变化的能力上有很大的差别：锅炉从给水到形成过热蒸汽式一个惯性较大的热交换过程，而汽轮机从蒸汽进入到产生电能是一个反应相对较快的环节。
如何合理地控制锅炉和汽轮机的各自出力[3]，使其彼此适应，最终满足负荷需求是出力控制的核心任务。
2锅炉燃烧过程控制锅炉燃烧过程控制系统的基本任务是使燃料所产生的热量能够满足蒸汽负荷的需求，同时要保证燃烧的经济性和锅炉的安全性。
为达到上诉目的，该系统划分为三个子系统，分别实现维持汽压、保持最佳空燃比和保证炉膛负压不变的控制任务。
1）蒸汽压力控制系统。
蒸汽压力反映了锅炉生产的蒸汽量和汽轮机消耗的蒸汽量相适应的程度。
当负荷变化时，通过调节燃料量使蒸汽压力稳定。
2经济燃烧控制系统。
当燃料量改变时，必须按照一定的比例调节送风量，以保证充分燃烧和经济性。
3）炉膛负压控制系统。
炉膛压力的高低关系到锅炉的安全经济运行，燃烧控制系统必须配合引风量与送风量，以保证炉膛压力稳定。
2.1主蒸汽压力的动态特性汽压调节对象结构如图2-1所示。
可见，主蒸汽压力主要受到燃料量和汽轮机耗汽量的影响。
图2-1汽压调节对象示意图Q c -燃料量Q o -进风量H-炉膛发热量Q w -进水量P b -锅筒压力P t -主蒸汽压力U g -汽轮机进汽阀开度Q t -汽轮机耗汽量N-机组实发功率燃料热值或成分的变化，会引起燃料供热量的变化。
如果燃料量增加，炉膛热负荷随之增加，锅筒压力P b 升高。
在保持汽轮机进汽阀开度U g 不变的条件下，主蒸汽压力P t 将随着蒸汽的累积而升高。
当电网负荷变化时，改变汽轮机进汽阀开度U g ，使汽轮机耗汽量发生突然改变，主蒸汽压力也相应变化。
如果汽轮机进汽阀开度加大，则汽轮机耗汽量会增加，主蒸汽量压力随之降低。
为克服燃料量和蒸汽负荷对主蒸汽压力产生的扰动，在蒸汽压力发生波动时，通过控制燃料量来满足控制要求，这种单回路控制系统虽然简单，但适用于蒸汽负荷及燃料量波动较小的情况。
当燃料量波动较大时，为及时抑制燃料量自身的扰动，采用蒸汽压力-燃料量构成的串级控制。
2.2经济燃烧控制经济燃烧以燃料量跟踪蒸汽负荷需求为前提，保证空气量（进风量）能与燃料量满足一定比例关系，使燃烧过程充分，从而以最经济[4]的燃料供给量提供最大的燃烧量。
因此，燃料量与进风量之间采用比值控制，其中，燃料量跟随蒸汽负荷变化而变化，为主流量；进风量为副流量。
其控制方案如图2-2所示。
图2-2经济燃烧控制方案图2-2a 是将蒸汽压力控制器P t C 的输出同时作为燃料量控制器F b C 和进风量控制器F i C 的设定值。
这种控制方案可以保持蒸汽压力的稳定，空燃比通过F b C 和F i C 的正确动作而间接得到保证；图2-2b 中蒸汽压力与燃料量构成串级控制，进风量跟随燃料量变化而变化，从而确保空燃比。
这种控制在负荷发生变化时，进风量的变化落后于燃料量，会导致燃烧的不完全，为克服上述两种控制方案的不足，图2-2c 在控制方案a 的基础上增加了选择性控制。
当负荷减少时，通过低值选择器LS，先减少燃料量，后减少空气量；当负荷增加时，通过高值选择器HS，先增加空气量，再加大燃料量，从而保证充分燃烧。
上述燃烧控制方案虽然考虑了燃料量与进风量的比例，但不能保证在整个生产过程中始终保持最经济的燃烧。
这是因为：在不同的负荷下，两流量的最优化比值是不同的；燃料成分（如水分、灰分的含量）和热值有可能变化；流量测量得不够准确。
这些因素都不会痛程度地引起空气过量或燃烧不玩去昂，造成锅炉热效率下降。
因此，有必要选择一个指标来检验空燃比是否恰当，并通过校正进风量来修正空燃比。
目前，常选用烟气中的含氧量作为衡量空燃比的指标。
理论和实践已证明，烟气中的各种成分，如O 2、CO 2、CO 和未燃烧烃的含量，基本上可以反映燃料燃烧的情况，最简便的方法是用烟气中的含氧量A 来表示。
