锅炉蒸汽压力控制系统

目录1 热电厂的生产工艺 (1)1.1锅炉简介 (1)1.2工艺流程简介 (1)2 锅炉蒸汽出口压力控制重要性 (2)2.1控制重要性 (2)2.2控制要求 (2)3 锅炉出口压力控制系统的设计 (3)3.1蒸汽出口压力分类 (3)3.2蒸汽出口压力控制系统分析 (4)3.3燃烧控制基本控制方案 (4)3.4控制系统方框图 (5)4 控制方案及仪表的选型 (6)4.1蒸汽压力变送器选择 (6)4.2燃料流量变送器的选用 (6)4.3含氧量检测器 (7)4.4控制阀的选择 (8)5 系统参数整定和仿真 (9)5.1PID参数对控制性能的影响 (9)5.2用试凑法确定PID控制器参数 (9)5.3系统的仿真 (10)6 课程设计总结 (12)参考文献1 热电厂的生产工艺1.1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.锅炉是工业生产过程中必不可少的重要动力设备。

它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能, 通过传热过程把能量传递给水, 使水变成水蒸气。

这种高压蒸汽即可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的能源, 又可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。

随着石油化学工业生产规模的不断扩大, 生产过程不断强化, 生产设备的不断更新, 作为全厂动力和热源的锅炉, 亦向着高效率, 大容量发展。

为确保安全, 稳定生产, 对锅炉设备的自动控制就显得十分重要1.2工艺流程简介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。

给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包, 燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧, 生成的热量传递给蒸汽发生系统, 产生饱和蒸汽Ds。

然后经过热器, 形成一定气温的过热蒸汽D, 汇集至蒸汽母管。

学号： 04417326 江苏工业学院毕业设计（论文）（2008届）题 目 锅炉主蒸汽压力控制学 生 张海良学 院 信息科学与工程学院 专 业 班 级 自动化（怀德学院）041 校内指导教师 薛国新 专业技术职务 研究员 校外指导老师 专业技术职务二○○八年六月锅炉主蒸汽压力控制摘要：锅炉控制系统是现代自动控制技术应用的一个重要的领域。

许多年来，人们在这方面的研究从未间断，许多应用中传统的自动控制技术为今天的智能控制技术所替代。

在锅炉众多的参数当中，蒸汽压力是保证锅炉安全运行、锅炉与负荷之间能量平衡的重要监测参数。

本设计目标是在燃煤锅炉工艺流程的基础上，使主蒸汽压力值在系统允许范围内尽量接近设定的最佳值。

以PID作为控制算法的调节器结构简单，使用方便、适应性强，而且其应用时期较长，控制工程师们积累了大量的PID控制器参数的调节经验。

介绍了所了解的某些关键的建模和控制技术，还利用MATLAB软件，对设计系统进行了仿真分析。

通过仿真分析和变参数实时控制结果表明所设计的系统有不错的效果。

关键词：锅炉；主蒸汽压力； PID控制；系统仿真Control on the Main Steam Pressure of A BoilerAbstract: The boiler control system is an important field of the modern automatic control technique application . From many years ago, its research has never been interrupted. And the traditional automatic control techniques have been replied by intelligence control techniques of nowadays in many applications. Among numerous boiler parameters, the steam pressure guarantees the boiler running safely, which is also an important monitoring parameter for the energy equilibrium between boiler and load. Based on PID control algorithm and the craft process of the coal-burning boiler, this design make the main steam pressure near to the optimal value as possible as it could be. The optimal steam pressure is within the scope allowed by the system. The controllers using PID control algorithm are simple in structure. They have good adaptability and great robustness. And they are very convenient in application. They have been used for a long time. And the control engineers have already accumulated a great deal of experiences about the regulating of PID controllers’ parameters. It gave introduction about some key technologies for modeling and control. And software MATLAB was adopted to simulate the control system. Results corresponding to different parameters were compared. The dynamic performance result and the simulation analysis showed that the control system had a good performance.Key words: boiler; main steam pressure; PID control; System simulation目录摘要 (I)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 锅炉控制系统发展概述和国内外研究现状 (1)1.2 设计的主要内容和总体思路 (3)1.3 本课题的研究意义 (3)2 燃煤锅炉的工艺流程和参数 (4)2.1 锅炉工艺流程 (4)2.2 锅炉参数 (5)2.2.1 蒸发量 (6)2.2.2 温度 (6)2.2.3 压力 (6)3 模型建立及其求解 (7)4 锅炉控制系统的选择 (8)4.1 控制理论概述 (8)4.2 锅炉的组成 (9)4.3 锅炉的工作过程 (11)4.4 锅炉各控制系统介绍 (11)4.4.1 锅炉汽包水位的控制 (11)4.4.2 锅炉燃烧系统的控制 (12)4.4.3 蒸汽温度控制系统 (12)4.5 锅炉主蒸汽控制系统设计 (13)4.5.1 锅炉主蒸汽压力控制系统介绍 (13)4.5.2 锅炉系统被控对象简图及说明 (14)4.5.3 蒸汽压力控制系统方框图 (15)5 锅炉压力控制算法的研究 (16)5.1 PID控制算法的介绍 (16)5.2 PID控制算法的公式 (17)6 系统仿真 (19)6.1 计算机仿真的介绍 (19)6.1.1 计算机仿真的基本概念 (19)6.1.2 计算机仿真系统设计的过程 (20)6.2 控制系统仿真研究 (20)6.2.1 控制系统仿真的基本原理 (20)6.2.2 控制系统仿真的特点 (21)6.3 本系统的仿真 (21)7 总结与展望 (23)参考文献 (24)致谢 (25)1 绪论1.1 锅炉控制系统发展概述和国内外研究现状21世纪已经到来，人类将进入一个以知识经济为特征的信息时代，检测技术、计算机技术和通讯技术一起构成现代信息的三大基础。

蒸汽锅炉控制系统改造方案
蒸汽锅炉控制系统改造方案可以从以下几个方面进行考虑：
1. 安全性改造：蒸汽锅炉控制系统是保证锅炉正常运行和安全的重要环节，改造方案应考虑提高系统的安全性。

可以引入高精度的传感器和仪表，对锅炉的压力、温度、水位等参数进行实时监测和控制，并配备相应的报警和自动保护装置，确保在异常情况下能及时发出警报和采取自动控制措施。

2. 节能环保改造：蒸汽锅炉在运行过程中会产生废气、废水等污染物，改造方案应关注对排放物的控制和处理。

可以采用先进的燃烧技术和脱硫、脱氮、脱尘等净化设备，降低排放物浓度和排放量，达到节能环保的目的。

3. 自动化改造：蒸汽锅炉控制系统的自动化程度越高，可以提高锅炉的运行效率和稳定性。

改造方案应考虑引入PLC或
DCS系统，实现对锅炉的自动控制和监测。

通过远程监控和
数据分析，可以实时了解锅炉的运行状态，优化控制策略，提高燃烧效率和能源利用率。

4. 数据管理改造：蒸汽锅炉控制系统需要对大量的运行数据进行记录和管理，以便后续分析和调整。

改造方案应考虑引入数据采集和管理系统，实现对锅炉运行数据的实时采集、存储和分析，提供决策支持和故障诊断的依据，减少维护和故障排除的时间和成本。

蒸汽锅炉控制系统改造方案应从提高系统的安全性、节能环保、
自动化控制和数据管理等方面进行综合考虑，以实现对锅炉运行效率和稳定性的提升。

同时，改造方案还应根据具体的锅炉类型和运行需求进行定制化设计。

蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法蒸汽锅炉是现代工业中最常见的用于产生高温高压蒸汽的设备之一。

它广泛应用于各种工业领域中，如发电厂、化工厂、食品工业、制药工业、纸业、纺织等。

然而，保证蒸汽锅炉运行的安全性和稳定性是至关重要的。

这就要求蒸汽锅炉具有可靠的控制系统，只有通过正确的控制，才能实现对蒸汽锅炉运行状态的实时监控和调整，从而提高锅炉的效率和安全性。

本文将介绍蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法。

一、蒸汽锅炉的控制系统1.控制系统的构成蒸汽锅炉的控制系统主要由以下四个部分组成：（1）燃烧控制系统：燃烧控制系统用于实现蒸汽锅炉的燃烧过程的自动控制，包括燃料供给系统和风扇系统。

（2）水位控制系统：水位控制系统用于监测锅炉内的水位，当水位过高或过低时，控制系统会自动采取相应措施。

（3）压力控制系统：压力控制系统用于监测蒸汽锅炉的压力，当锅炉内的压力过高或过低时，会触发相应的控制程序。

（4）安全保护系统：安全保护系统旨在避免蒸汽锅炉运行过程中发生可能导致人身伤害和财产损失的异常情况。

2. 控制系统的工作原理在蒸汽锅炉的控制系统中，各个部分之间是相互协作的，共同完成对锅炉的监控和控制。

其中，水位控制系统和压力控制系统属于反馈控制系统，利用传感器和控制器进行数据采集和处理，从而实现对锅炉运行状态的实时监控和控制。

另一方面，燃烧控制系统和安全保护系统属于前馈控制系统，其控制程序是预设的，会在发生异常情况时自动启动。

例如，当火焰出现失稳、燃烧不充分或者烟气过热等情况时，燃烧控制系统会自动停止燃烧或者调整气流量，以达到安全和稳定的运行状态。

二、蒸汽锅炉的操作方法1. 蒸汽锅炉的启动在启动蒸汽锅炉之前，要进行准备工作，包括燃料、水、电源等的准备，以及对锅炉各部位的检查。

启动时，需要按照一定的步骤进行，例如加热管先加热炉水，再将火焰烧起到炉膛中。

一般的启动步骤如下：（1）根据需要填加足够的炉水（2）进入点火程序，开启风扇，将空气送至炉膛（3）给炉膛供应合适的燃料，并解除启动火焰控制（4）检查是否有烟气逸出（5）启动汽水循环泵，以确保锅炉正常运行（6）根据实际情况调整炉膛内的火焰和燃料供应量，以充分燃烧2. 蒸汽锅炉的维护和保养蒸汽锅炉的维护和保养是保证其良好工作和延长寿命的关键。

主蒸汽压力控制
主蒸汽压力控制是锅炉控制系统中的一个重要组成部分，其目的是确保锅炉输出的蒸汽压力稳定在所需的设定值范围内。

以下是主蒸汽压力控制的基本步骤：
1. 信号检测：首先，控制系统会检测主蒸汽的压力，并将其转换为电信号。

这个信号将与设定的蒸汽压力值进行比较，以确定压力的偏差值。

2. 偏差计算：控制系统将检测到的实际蒸汽压力与设定的蒸汽压力进行比较，计算出偏差值。

偏差值是控制系统调整的依据。

3. 控制器输出：根据偏差值的大小和方向，控制系统会计算出一个输出信号，以调整蒸汽压力。

4. 执行机构动作：控制系统的输出信号会传递给执行机构，如调节阀或变频器等。

执行机构会根据控制信号调整锅炉的工况，以使蒸汽压力回到设定值范围内。

5. 系统反馈：当蒸汽压力调整到设定值时，控制系统会发出反馈信号，表明控制目标已达成。

这有助于维持蒸汽压力的稳定。

在实际应用中，主蒸汽压力控制系统可能会更加复杂，包括多个传感器、执行器和逻辑控制器等组件。

此外，不同的锅炉和工况可能需要不同的控制策略，例如比例控制、积分控制或微分控制等。

总之，主蒸汽压力控制是一个复杂的系统，其目的是确保锅炉输出的蒸汽压力稳定并满足生产需求。

通过合理的控制系统设计和参数调整，可以提高蒸汽压力控制的精度和响应速度，从而提高锅炉的运行效率和安全性。

锅炉控制的基本任务是什么？锅炉控制的基本任务是确保锅炉安全、高效运行，同时满足对热量或蒸汽的需求。

具体来说，锅炉控制的基本任务包括以下几个方面：1.确保锅炉的安全运行：包括水位、压力、温度等各种参数的监控和控制，以避免过热、爆炸等危险情况的发生。

2.维持锅炉的稳定运行：锅炉在运行中需要保持一定的稳定性，避免过热、过冷等问题的出现，同时也需要保证锅炉的热效率。

3.控制锅炉的燃料供给：锅炉需要通过燃料供给产生热量，因此需要对燃料的供给进行控制，以保证锅炉的热量输出能够满足需求。

4.控制锅炉的水位和水质：锅炉的水位和水质对锅炉的安全和稳定运行非常重要，因此需要对水位和水质进行监控和调节。

5.维护锅炉的清洁和维护：锅炉的清洁和维护对锅炉的安全和稳定运行也非常关键，因此需要对锅炉进行定期的清洗和维护。

它有哪些主要的控制系统？锅炉控制系统通常包括以下几个主要的控制系统：1．燃烧控制系统：燃烧控制系统用于控制锅炉的燃料供给和燃烧过程，以确保锅炉燃烧的安全、高效和环保。

燃烧控制系统包括燃料输送系统、点火系统、燃烧调节系统等。

2．水位控制系统：水位控制系统用于监测和控制锅炉的水位，以避免水位过高或过低导致的危险情况。

水位控制系统包括水位传感器、水位控制器、水位报警系统等。

3．压力控制系统：压力控制系统用于监测和控制锅炉的压力，以确保锅炉的安全运行。

压力控制系统包括压力传感器、压力控制器、压力保护系统等。

4．温度控制系统：温度控制系统用于监测和控制锅炉的温度，以确保锅炉的热效率和安全运行。

温度控制系统包括温度传感器、温度控制器、温度保护系统等。

5．氧量控制系统：氧量控制系统用于监测和控制锅炉燃烧过程中的氧气含量，以确保燃烧的高效和环保。

氧量控制系统包括氧气传感器、氧量控制器等。

此外，还有一些辅助控制系统，如排污控制系统、风机控制系统、给水控制系统等，它们都是锅炉控制系统不可或缺的组成部分。

锅炉控制系统⼯业锅炉⾃动化控制系统⼀、系统概述我国是以煤作为主要能源的国家，锅炉是耗能的主要设备，约占全国总能耗量的⼆分之⼀左右，按照国际先进⽔平衡量我国能源的利⽤率很低。

因此，节能的潜⼒很⼤。

⼀般来说⽣产过程中的节能有三⼤途径：（1）改造设备节能；（2）改进⼯艺节能；（3）提⾼应⽤管理和⾃控技术节能。

为了使锅炉⼯作稳定、安全、经济，需要提⾼对锅炉的监控品质，提⾼平均热效率，节省能源和减少污染，减轻操作⼈员的⼯作负担，提⾼锅炉的科学管理⽔平。

可以获得可观的经济效益。

应⽤管理和⾃控技术节能可做到少投⼊多产出，见效快，效果好。

⼀般采⽤⾃动化技术后，可以提⾼锅炉热效率3-5%，节煤5-8%，⾃动化技术的投资在2年左右时间既可收回。

⽤户既可以收到节约能源节省资⾦的效果，由于减少了⼤量原煤的燃烧，还净化了空⽓，美化了环境，节省了资源，在贯彻可持续发展战略的今天，具有特殊的意义，因此⽽产⽣的社会效益，将是⼗分重⼤⽽深远的。

锅炉控制通常是采⽤⼈⼯结合常规仪表监控，⼀般较难达到满意的结果，原因是锅炉的燃烧系统是⼀个多变量输⼊的复杂系统，影响燃烧的因素⼗分复杂，较正确的数学模型不易建⽴，以经典的PID为基础的常规仪表控制已很难达到最佳状态，如果靠⼈⼯⼿烧则要受⼈为因素（经验、责任⼼、⽩夜班）的影响，⽽计算机提供了诸如数字滤波，积分分离PID，选择性PID，参数⾃整定等各种充分发挥计算机这⼀智能化、多功能的优势，是常规仪表和⼈⼒难以实现或⽆法实现的，是提⾼⼯业锅炉⾃控⽔平和节能的重要措施。

本系统是针对链排式燃煤锅炉⽽设计开发，可以实现对⼀到五台锅炉及总供热系统进⾏⾃动控制和⾃动检测，能够实现锅炉系统的安全和经济运⾏，完成各项管理功能和报警保护功能，达到节约能源、减少环境污染、降低劳动强度的⽬的。

锅炉吨位可从4－150T/h。

整套系统设计合理，设备选型先进，控制功能完善，通⽤性强，具有⼿动/⾃动⽆扰切换功能。

控制设备可靠性⾼，拆装简便，维护⽅便，抗⼲扰能⼒强。

直流锅炉主蒸汽温度、压力控制肖斌[国电福州发电有限公司]摘要：随着近年来火电机组单机容量不断增大，参数不断增高，如何控制主蒸汽温度和压力成为影响机组安全经济运行的首要问题。

本文从火电厂运行值班员角度分析了主蒸汽温度、压力变化的原因以及控制手段，具有一定的实践指导意义。

关键词：直流锅炉；主蒸汽温度；主蒸汽压力；控制对于直流锅炉而言，主蒸汽温度和主蒸汽压力是其燃烧控制的主要参数，也是影响朗肯循环效率的重要参数，控制好主蒸汽温度和主蒸汽压力对火电机组的安全、经济运行有着十分重要的意义。

一.主蒸汽温度控制主蒸汽温度是锅炉燃烧控制的一项主要参数，温度超温，损坏过热器受热面，影响汽轮机组的寿命及安全性；主蒸汽温度过低，易形成蒸汽带水，对汽轮机组的安全运行造成巨大威胁。

1.燃水比直流炉主蒸汽温度的控制主要依靠控制锅炉的燃水比来实现，燃水比控制是否合适是通过中间点温度来反映的，即我们通常所说的分离器出口温度，在机组控制中通过“过热度”这一参数直观的反映中间点温度，这里的“过热度”是指分离器出口蒸汽温度与分离器压力对应下的蒸汽饱和温度的差值。

维持足够的过热度是保证主蒸汽温度稳定的重要前提，机组正常运行中该过热度一般控制在12-16℃之间。

过热度的调整通过设定偏置值来实现我们期望达到的分离器出口温度，但由于给水系统的响应需要时间，锅炉自动控制系统不能立即调整至设定值，这时候需要运行人员的人为干预进行快速调整和预判调整。

①快速调整主要是通过设定给水流量偏置，以使给水流量快速响应，在短时间内改变给水流量，达到调整燃水比的目的。

此手段较为快捷，对燃水比调节系统的后续扰动也较大，一般作为紧急情况下的干预手段。

②预判调整是指值班员通过调整BTU（热值校正系数）、过热度偏置设定值等手段提前改变燃水比，实现分离器出口温度的稳定，预判的依据是实际入炉燃料量及热值。

当实际入炉燃料量或热值增大或者即将增大时，我们通过上调BTU数值或者减小过热度偏置设定值来减小燃水比，反之亦然。

蒸汽的压力控制和安全杭州瓦特节能工程有限公司技术服务中心蒸汽工程师李少鹏在蒸汽系统中，我们经常会使用减压阀，有时在锅炉房分汽缸，有时在车间（用户）入口，有时在设备的进口。

使用蒸汽减压的原因很多：为减小锅炉的尺寸，蒸汽锅炉通常设计在安全范围内高压下工作。

相同的锅炉的储汽空间高压下可储存更多质量的蒸汽，相同的锅炉蒸发面积下，高压下单位面积的蒸发体积率降低，有利于生产高品质的蒸汽。

而在低压下工作时会减小输出，同时会导致蒸汽“带水”因此，通常锅炉产生高压蒸汽。

高压蒸汽的密度大，相同口径的管道通过的高压蒸汽质量大于通过的低压蒸汽质量。

因此，在大部分蒸汽输送系统使用高压蒸汽，以减小输送管道的尺寸。

从而降低了管道和管道附件、保温材料、支撑的投资。

高压下，由于更小管道的使用，减少了散热面积，也降低了蒸汽输送的管损。

降低使用点的冷凝水压力以节约能源。

减小压力可以降低下游管道中的温度，减小固定损失，同时也减小了从疏水阀向冷凝水集水罐排放时的闪蒸蒸汽的损失。

值得注意的是：如果冷凝水持续被排放掉，由于污染的原因，如果冷凝水在低压下排放时的能量损失会减少。

因为蒸汽的压力和温度是互相联系的，在一些制程中可以通过控制压力来控制温度。

在杀菌机和高压杀菌器中可以看到这样的应用，在造纸和瓦楞纸机应用的接触式干燥机的表面温度控制也是相同原理。

压力控制同时也是换热器温度控制的基础。

在相同热负荷情况下，有时使用低压蒸汽工作的换热器的体积要比使用高压蒸汽工作的换热器大。

低压换热器由于设计要求低，可能其成本要比高压换热器低。

车间的结构决定了每一个设备都有它的最大允许工作压力（MAWP）。

如果这个压力低于供给蒸汽的最大可能压力，蒸汽必须进行减压以保证下游系统的压力不超过最大安全工作压力。

许多设备需要使用不同压力的蒸汽。

某一特定系统将高压冷凝水闪蒸成低压闪蒸蒸汽，以供给其他制程的应用，达到节能的目的。

当产生的闪蒸蒸汽的量不够时，必须要保持稳定持续低压蒸汽的供给，此时需要一个减压阀来满足需求。

小型蒸汽锅炉的工作原理小型蒸汽锅炉是一种用于生产蒸汽的设备，常见于一些小型工厂、实验室、餐馆等场所。

它通过燃烧燃料，将水加热转化为蒸汽，供应给需要蒸汽的设备使用。

下面将详细介绍小型蒸汽锅炉的工作原理。

小型蒸汽锅炉的工作原理主要包括三个部分：燃烧系统、蒸汽发生系统和控制系统。

1. 燃烧系统：燃烧系统主要由燃料供给装置、燃烧器和燃烧室组成。

燃料供给装置将燃料输送到燃烧器中，燃烧器通过喷嘴将燃料喷入燃烧室。

燃烧室内的燃料与空气混合后，经过点火装置点燃，产生火焰。

燃料可以是柴油、天然气、液化气等，不同燃料需要相应的供给装置和燃烧器。

2. 蒸汽发生系统：蒸汽发生系统主要由锅炉壳体、锅炉管束、水位控制装置和蒸汽排放装置组成。

锅炉壳体是装载锅炉水和火焰的容器，其内部被称为锅炉腔。

锅炉管束是位于锅炉腔内的一组管子，燃烧室的火焰通过管束内壁的传热，将管束内的水加热转化为蒸汽。

水位控制装置用于监测和调节锅炉腔内水位，以保证锅炉安全运行。

蒸汽排放装置用于排放产生的蒸汽。

3. 控制系统：控制系统用于监测和控制小型蒸汽锅炉的各项参数，确保其正常运行和安全性。

控制系统包括水位控制器、压力控制器、温度控制器和安全装置等。

水位控制器通过水位传感器监测锅炉腔内的水位，根据设定值调节水的补给和排放，以保持合适的水位。

压力控制器监测锅炉的压力，当压力过高时，会自动关闭燃料供给和点火装置。

温度控制器监测锅炉的温度，以防止过热或低温运行。

安全装置包括压力表、安全阀等，用于保护锅炉在异常情况下的自动停机和减压。

小型蒸汽锅炉的工作过程可以概括为：首先，燃料供给装置将燃料输送到燃烧器中，并通过喷嘴喷出。

然后，燃烧器将燃料和空气混合，点火装置点燃，形成火焰。

火焰通过锅炉管束内壁的传热，将管束内的水加热。

当水温升高到一定程度时，水开始呈现沸腾，产生蒸汽。

同时，水位控制器会监测锅炉腔内的水位，调节水的补给和排放，保持合适的水位。

压力控制器会监测锅炉的压力，当压力过高时自动关闭燃料供给和点火装置，以防止发生危险。