燃烧过程自动控制系统

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。

锅炉自动控制系统原理由于控制器+变频调速装置在风机和泵类负载上的应用具有显著的节能效果，并且具有无冲击启动和软停起的优良控制特性，可极大地延长机械设备的使用寿命，减少设备的维护量，故随着新型电力电子器件和高性能微处理器的新型控制器应用及控制技术的发展，变频器的性能价格比也越来越高、体积越来越小、运行可靠性越来越高，并且集成了实用的PI调节功能、简易PLC、灵活的输入/输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参数存储选择等功能，为变频控制装置纳入自动控制系统、降低系统成本、提高系统可靠性具有极大价值。

我公司的新型的STEC 控制器+变频器已广泛地应用于在冶金、电气、石化、供热和民用风机水泵的控制领域。

链条炉是一种应用最广泛的火床炉，至今已有100余年的历史。

煤在火床—水平运动的炉排上燃烧，空气从炉排下方自下而上引入。

煤从煤斗落到炉排上，经过炉闸门时被刮成一定的厚度，随后进入炉膛，在炉排上分段燃烧成渣。

目前在我国小型电厂及工、矿和供热企业中使用很普遍，运行经验也比较丰富。

但目前国内在链条炉运行中风机和泵类负载控制器+变频调速装置应用程度不够普遍，锅炉运行过程能源浪费严重，出力不能随着外界温度的变化而及时变化，炉膛温度低，排烟温度较高，负煤比不能及时调整，炉膛换热效率低，锅炉鼓引峥嵘还采用闸板控制风量，循环水泵、补水泵采用工频运行，炉排机、刮煤器采用差速装置等，因此用先进的新型以太网控制器来设计出合理化的控制方法，不管是对旧有锅炉的改造还是新炉的制造都具有很大的现实意义。

链条炉燃烧变频控制的基本任务既要使用权供热量适应负荷需要，还要保证燃烧的经济性和锅炉运行的安全性。

因而燃烧控制要通过复杂的数学运算来调节给煤量，保持锅炉分配到的负荷，调节送风量使其随时与给煤量保持恰当的比例，即风煤比，以保证燃料完全的燃烧和最小的热损失。

调节引风使其随时与送风相适应，保持炉膛负压在一定的范围内，可保证锅炉燃烧的安全性和燃煤燃烧的充分性。

电厂热工自动控制系统电厂热工自动控制系统单元机组的自动调节系统¾ ¾ ¾ ¾ ¾机组功率－转速调节系统汽温控制系统（过热、再热）水位控制系统（凝汽器、除氧器、汽包）燃烧控制系统（燃料、风量、炉膛压力及一、二次风配比控制）其它单回路控制系统第一部分汽温控制系统一、过热汽温控制系统1. 任务温度过高，可能造成过热器、蒸气管道和汽轮机的高压部分金属损坏；温度过低，会引起电厂热耗上升，并使汽轮机轴向推力增大造成推力轴承过载，还会引起汽轮机末级叶片蒸汽湿度增加，降低汽轮机内效率，加剧对叶片的腐蚀控制要求：最大控制偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃规定要求：2. 静态特性过热器的传热形式、结构、布置将直接影响其静态特性。

大容量锅炉一般采用对流过热器、辐射过热器和屏式过热器交替串连布置。

过热器出口温度对流式3. 动态特性蒸汽流量变化、热烟气的热量变化、减温水流量变化相同点：均为有迟延的惯性环节辐射式不同点：特性参数有较大区别蒸汽流量变化扰动下，汽温的迟延和惯性较小烟气扰动与蒸汽流量扰动相似，汽温反映较快减温水流量扰动由于管道较长，汽温反应较慢4. 控制方案串级控制导前微分控制过热器减温器出口温度TE4001TE4025末级过热器出口温度TE4024LDC指令过热器减温水阀控制逻辑静态特性：纯对流特性动态特性：更容易受负荷、燃烧工况等干扰的影响，温度变化幅度较大调节手段：烟气再循环、尾部烟道挡板、喷燃器摆角、喷水减温烟气再循环：尾部烟道烟气抽至炉膛底部，降低炉膛温度，减少炉膛的辐射传热，从而提高炉膛出口烟气的温度和流速。

使再热器的对流传热加强，达到调温的目的。

优点：反应灵敏，调温幅度大。

缺点：系统结构复杂尾部烟道挡板：尾部烟道被分割为两部分，主烟道中布置低温再热器，旁路烟道中布置低温过热器，烟气挡板布置在温度较低的省煤器下面。

优点：结构简单，操作方便缺点:调温灵敏度差，幅度小，挡板开度与汽温不成线性关系。

目录目录 (I)摘要 (II)1 PLC的概述 (1)1.1可编程控制器的基本结构 (1)1.2可编程控制器的工作原理 (2)2 锅炉控制系统概况 (7)2.1燃油锅炉结构示意图 (7)2.2燃油锅炉工作原理 (7)2.3控制要求 (8)3 总体方案的确定 (9)3.1PLC控制系统与继电器控制系统的比较 (9)3.2PLC控制系统与微型计算机控制系统的比较 (9)3.3控制系统总体框架设计 (10)4 PLC的选型及硬件电路的设计 (12)4.1I/O地址分配 (12)4.2设计PLC的外部接线 (12)4.3主控制电路的设计 (13)4.4外部电路设计、器件选择 (13)5 软件的设计 (15)5.1程序设计流程图 (15)5.2梯形图及基本逻辑指令编程 (15)6 燃油锅炉控制系统的抗干扰措施 (20)6.1硬件抗干扰措施 (20)6.2软件抗干扰措施 (22)7 总结与展望 (23)致谢 (24)参考文献 (25)摘要锅炉是一次性能源煤炭石油天然气转换成二次能源蒸汽量的重要动力设备。

据有关数据统计，目前我国有各类工业锅炉约25万多台。

每年耗煤量占全国产量的1/3，同时还消耗大量的石油和天然气。

工业锅炉是生产过程中重要的动力设备。

在石油化工领域，它的主要作用是向生产装置提供所需要的合格蒸汽，其控制质量的优劣不仅关系到锅炉自身运行的效果，而且还将直接影响道相关装置生产过程的稳定性。

现代燃油燃烧机多为自动控制的燃烧机，一般采用工业程序控制器、火焰检测器以及温度传感器等组成自动控制系统。

燃油锅炉和建筑物自备发电机随着城市发展而越来越多地应用。

以前使用燃煤锅炉由于其在燃烧时产生大量的CO2和粉尘污染环境而逐渐被淘汰，相对应的用燃油锅炉来代替燃煤锅炉已被广泛用于宾馆、大型商场等建筑。

由PLC组成的燃油锅炉控制系统适用于配用各种进口及国产燃烧器的燃油锅炉，对锅炉实行全自动控制，包括锅炉水位、蒸汽压力、燃烧系统的参数检测、指示、报警、调节等进行控制。

集中管理
DCS系统通过计算机网络技术将各个控制 器连接起来，实现集中管理和监控，方便 了操作和管理。
开放性
DCS系统采用开放式设计和标准化的通信 协议，方便与其他系统和设备的连接和集 成。
实时性
DCS系统具有快速的数据处理能力和实时 响应能力，能够及时处理生产过程中的各 种信号和数据。
DCS系统的应用范围
工程师可以使用工程师站进行系统配置、控制逻辑设 计、图形界面制作等任务，以满足生产工艺的需求。
操作站是DCS系统中用于监控现场设备运行状 况的人机界面。
工程师站是用于组态和维护DCS系统的计算机。
通讯设备
01
通讯设备是DCS系统中用于实现各硬件设备之间信 息传输的设备。
02
它包括通讯卡、交换机、中继器等设备，以确保系 统各部分之间的可靠通讯。
蒸汽。
蒸汽驱动涡轮机
蒸汽进入涡轮机，驱动 涡轮机旋转，从而产生
电力。
蒸汽冷凝和回收
蒸汽在涡轮机中释放完 能量后，被冷凝成水， 经过处理后再次循环利
用。
DCS系统在火电厂的配置方案
控制单元
DCS系统通过控制单元实现对火电厂设备的 远程控制和监测。
数据采集
DCS系统实时采集火电厂设备的运行数据， 如温度、压力、流量等。
智能运维
DCS系统将实现智能运维管理，通过实时监测和数据分析， 自动预测设备维护需求和故障风险，提高运维效率和安全 性。
DCS系统的安全性提升
安全防护
DCS系统将加强安全防护措施，采用更加先进的安全技术和加密算 法，保护系统免受网络攻击和恶意软件的侵害。
容错与冗余设计
DCS系统将采用容错与冗余设计，确保系统在发生故障时能够快速 恢复运行，降低对火电厂生产的影响。

燃气锅炉燃烧控制系统李凯凯（山东建筑大学热能工程学院山东省济南市 250101）摘要：此次论文主要目的是以标准燃烧器为基本设备，结合汽包压力控制、炉膛压力控制的特点和需要，设计燃气锅炉燃烧控制系统。

主要方法是通过锅炉情况介绍、燃烧器类型选择、燃烧与汽压控制设计、节炉膛压力控制设计、仪表装置选型等步骤，逐一计算所需数据并选择设备类型，然后根据所得参数查阅有关资料按标准设计符合设备的控制系统。

由最终设计结果可知此方法可行。

关键词：燃气锅炉、燃气控制、汽包压力、炉膛压力0 引言近几年来，我国城市燃气结构有了很大变化，尤其是西气东输工程的加速实施，以及不断签署的燃气协议，为长期受限制的燃气锅炉的应用推广创造了条件。

一方面，燃气锅炉的燃料价格相对较高，因此应尽量提高燃料的利用效率；另一方面，气体燃料易燃易爆，燃气锅炉的危险性大，控制系统的生产保证和安全保障要求严格。

国外燃气锅炉的研究历史较长，燃气燃烧控制技术比较成熟，但是燃气锅炉的燃烧控制，多为单回路常规控制，远不能适应我国各地区及各部门条件多变的需要。

为了提高燃气锅炉的热效率和安全生产水平，有必要对燃所锅炉的燃烧控制技术进行研究。

1 锅炉情况本次论文采用一台卧式三回程火管式燃气蒸汽锅炉，使用天然气为燃料，额定蒸发量2T/h，额定汽压1.25MPa，额定蒸汽温度194℃；额定耗气量160Nm³/h，排烟温度230℃，热效率90%。

1.1 燃气蒸汽锅炉的组成结构组成：具体结构由主要部件和辅助设备组成。

主要部件有炉膛、省煤器、锅筒、水冷壁、燃烧设备、空气预热器、炉墙构架组成；辅助设备主要有引风设备、除尘设备、燃料供应设备、除尘除渣设备、送风设备、自动控制设备组成。

系统组成：燃气锅炉主要是由燃烧器和控制器两个大的部分组成，其中燃烧器又能分为五个小的系统，分别为送风系统，点火系统，监测系统，燃料系统和电控系统。

1.2 燃气蒸汽锅炉的工作原理燃气蒸汽锅炉是用天然气、液化气、城市煤气等气体燃料在炉内燃烧放出来的热量加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽的热能转换设备。

直燃机的工作原理直燃机是一种常见的燃气锅炉，广泛应用于工业、商业和家庭等领域。

它采用燃气作为燃料，通过燃烧产生的热能来加热水或者产生蒸汽。

直燃机的工作原理可以简单概括为燃气燃烧产生热能，热能通过传导、对流和辐射等方式传递给工作介质。

1. 燃气供应系统：直燃机的燃气供应系统包括燃气管道、调压阀、燃气计量装置等。

燃气从管道进入直燃机，通过调压阀调整燃气的压力，确保燃气的稳定供应。

2. 点火系统：直燃机的点火系统主要包括电极和点火变压器。

当燃气进入燃烧室时，点火系统会产生高压电弧，点燃燃气。

点火后，燃气会继续燃烧，产生火焰。

3. 燃烧室：燃烧室是直燃机燃烧过程中的关键部份。

燃气在燃烧室中与空气混合后，通过点火系统点燃。

燃烧室内的火焰将燃烧产生的热能传递给工作介质。

4. 热交换器：热交换器是直燃机中的核心部件，用于将燃烧产生的热能传递给工作介质。

热交换器通常由管道和翅片组成，燃烧产生的热气经过管道，热量通过翅片传递给水或者空气。

通过热交换器，水可以被加热成为热水，或者产生蒸汽。

5. 排烟系统：排烟系统用于将燃烧产生的废气排出。

废气中含有一些有害物质，如一氧化碳和氮氧化物等。

排烟系统通过烟囱将废气排放到室外，确保室内空气的质量。

6. 控制系统：直燃机的控制系统用于控制燃气的供应、点火、燃烧和住手等过程。

控制系统通常由传感器、控制器和执行器等组成，可以实现自动控制和调节。

总结：直燃机的工作原理是通过燃气的燃烧产生热能，热能通过热交换器传递给工作介质。

燃烧产生的废气通过排烟系统排放到室外。

控制系统可以实现对燃气供应、点火和燃烧过程的自动控制。

直燃机具有高效、环保、安全等特点，被广泛应用于各个领域。

确 捧 制 燃烧 ［ Ｉ 的 ｆ的 。 通 过 实 际 火烧 试 验考 俊 ， 明 ｒ １＇ ＝ ｑＨ ｛ ｊ 证 系统 可 以 自动 完 成油 量 计 算 、 捧 制 ， 也验 证 了其 工程 应川 可 靠性 。
关键词 ： 火烧 试 验 ； 液 删 昂 ； 自动 控 制 中 Ｉ 炎 ： ） 到分 Ｔ｝ ９ ２ 文 献 ： Ｂ 文章 编 ‘ｌ０ ７４ （０ ０ｌ ０ ０ ０ ：０ ３ ２ １ １）１—０ ４ ４ ２
６ ｍ、９ 油池 ， ｍ 池底 水平 ， 池深分别为 ３ ０ ０ ｍｍ、４ ０ ｍ、 ５ｒ ａ
必要 进行火 烧 试验 、跌 落试验 等异 常环 境试 验来 考核
６０ ０ ｍｍ， 可根据产品大小选择相应的油池 ； 控制间主要由
其贮运安全特性…。火烧试验 的主要 特点是要求精确控
制油 池燃烧 时间 ， 为此 研发 了油池 自动 控制 系统 ， 能 它 灵活 、可靠地完成 自动点火 、加油 、补油 的试验控 制过 程 。试验 中 ， 由于 油品 、气候 、天气 、风速 大小 、环境 温度 等影响 ， 油池 的燃 烧速度 会产生一 定变化 ， 此系 为
自 化 术与 用 ２１ 年 ９ 第１ 期 动 技 应 ００ 第２ 卷 １
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｓ ￣ Ｃｏｎ ｒ ｌ ｄ Ａｐｐ ｉａ ｉ ｓ ｄｕ ｔ ｔｏ ａｎ ｌ ｔ ｃ ｏｎ
火 烧 试 验 自动 控 制 系 统 设 计
张 毅， 宁 菲 ， 小伶 ， 宝 良 甘 牛
ａ ａ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｂ ｒ ａ ｌ ｉ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｌ Ｔｈ ｕ ｏｍａ ｉ ａ ｃ ｌｔｏ ｎ ｏ ｔｏ ｆｏ ｌ ｕ ｎ ｉ ａ ｅ ｃ ｅ ｋ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｄ ｐ ｉ ｏ ｔ ｕ ｎ ｂ ｅ ｔ ｃ ｕ ａ ｅ ｙ． ｅ ａ ｔ ｖ ｏ ｍ ｔ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｑ ａ ｔ ｙ ｃ ｎ ｂ ｈ ｃ ｅ ｈ ｏ ｇ ｃ ｏ ｔ ａ ｔ ａ ｉｅ ｔ ｓ ， ｓｗｅ ｌａ ｈ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｒ ｌａ ｉ ｔ ｃ ｕ ｌ ｒ ｅ ｔ ａ ｌ ｓｔ ｅ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｅ ｉ ｂ ｌ ｙ． ｆ ｏ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｉｅ ｔ ｓ； ｉ ｕ ｄ ｌ ｖ ｌ ａ ｕ ｅ ｅ ｔ ａ ｔ ｍａ ｉ ｏ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｅ ｔ ｌ ｉ — ｅ ｒ ｑ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍ ｎ ； ｕ ｏ ｔ ｃｎｒｌ ｃ

实函数x(t)的拉氏变换
复平面内
变量：实数变为复数
函数：原函数变为象函数
CH2 自动控制系统的数学描述
拉氏反变换:已知x(t)的拉氏变换X(s)求x(t),通常用 L1[] 表示,计算式为:
x(t) L-1[ X ( s)] 1 j st X ( s ) e ds j 2j 其中, x(t) 叫做原函数 , X(s)叫做像函数
B(s) B( s) X (s) A(s) ( s s1 )(s s2 ) ( s sn ) A1 A2 An ( s s1 ) ( s s2 ) ( s sn )
Ai X (s)( s s i ) s si
CH2 自动控制系统的数学描述
2.2 系统的动态特性
输入：x
系统
输出：y
物理模型
？
y=f（x）
数学模型 稳态时,该关系为系统的稳定特性,是一个代数函数. 动态时,该关系为系统的动态特性,是一个微分方程.
CH2 自动控制系统的数学描述
2.2 系统的动态特性-微分方程vs传递函数 2.2.1 数学模型的建立
已知：如右图所示的 RC 电路，已知电阻阻 值为 R，电容为C. 当输 入信号为 ur （ t ），输 出信号为 uc （ t ）时， 试写出系统的动态特 性方程。
L[ x(t - )] e- s X (s)
L[e-at x(t)] X (s a)
t L[ x( )] aX ( as ) a
④时标变换定理
CH2 自动控制系统的数学描述 ⑤微分定理 如果是在零初始条件下，则
n阶导数的拉氏变换
L[ x (t )] s X (s)
n n
热工过程经常讨论的是在零初始条件下的情况

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。

热工控制系统B思考题与习题第一章控制系统概述1. 什么叫自动控制系统？2．自动控制系统主要由哪几部分组成？每一部分的作用是什么？3．控制对象、被控制量、控制量和给定值是如何定义的？请举例说明。

4．自动控制系统的主要分类方法有哪几种？说明各种分类方法的特点，指出各种分类方法所包括的系统是什么？各系统的特点是什么？5．什么叫前馈控制系统？什么叫反馈控制系统？6．什么叫反馈？什么叫负反馈？7、什么叫定值控制系统？对定值控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的定值控制系统。

8．什么叫随动控制系统？对随动控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的随动控制系统。

9．、对一个实际控制系统如何实现负反馈？10．说明汽包锅炉有哪些被控制量？相应的控制量、控制机构有哪些？锅炉运行过程中被控制量可能会受到哪些扰动？11．控制过程的基本形式有哪几种？它们各有什么特点？如何根据控制过程曲线来检验控制系统是否满足基本要求？哪种控制过程的基本形式符合热工控制过程的要求，给出稳定性指标的范围。

12．通常从哪三个方面衡量自动调节系统的工作品质，表示调节系统的工作品质的指标有哪几个？如何兼顾这些指标？13．举出反馈控制系统的实例，指出被控制量、控制量、控制机构、给定值、扰动，画出控制系统的示意图。

14．水位自动控制系统的两种方案如下图所示，在运行中，希望水位高度H维持不变：（1）说明各系统的工作原理。

（2）画出各系统的方框图，并说明控制对象、被控制量、给定值、扰动各是什么？（3）试说明两系统各属于何种结构的控制方式。

（4）当水箱出口水流量q2变化时，各系统能否使水位高度保持不变？试从原理上定性说明。

第二章控制对象的动态特性1．为什么要研究对象动态特性？2．热工控制对象一般有哪几种类型？每种类型的特点是什么？写出相对应的传递函数。

3．热工控制对象的特征参数有哪些？是如何定义的，物理意义是什么？4．写出表示有自平衡能力对象动态特性的两套特征参数和它们之间的关系。

串级三冲量给水控制系统图
燃烧率阶跃扰动下的水位响应曲线
在燃烧率Q阶跃变化时，水位的响应曲线如图2-8所示。水位变化的动态特 性用下列传递函数表示：
GHQ ( s)
——为迟延时间（s）。
H (s) K [ ]e s Q( s ) (1 Ts)2 s
上式与蒸汽流量的扰动影响下的传递函数相类似，但增加了一个纯迟延环节。
(4) 根据运行中汽包“虚假水位”现象的 情况。设定蒸汽流量信号强度系数 D 。如“虚假水位”现象严重，可适当加强蒸 汽流量信号，例如可使蒸汽流量信号强度为 给水流量信号强度的1～3倍。但若因此需要 减小给水流量信号强度，则需要重新修正主、 副调节器的整定参数。 (5) 进行机组负荷扰动试验，要求同单级三 冲量系统。
1） 串级三冲量给水控制系统的组成为： (1) 给水流量W、给水流量变送器 rw 和给水流量反馈装置 aw 、副调节器PI2、 执行机构 K Z 、调节阀 K 组成的内回路（或称副回路）。
(2) 由水位控制对象 W01 s 、水位变送器 rH 、主调节器PI1和内回路组成 的外回路（或称主回路）。 (3) 由蒸汽流量信号D及蒸汽流量测量装置 rD 、蒸汽流量前馈装置
本章主要学习模拟量控制系统中锅炉部分的各主要子控制系统：给水控制系统、气 温控制系统和燃烧控制系统。
一、 模拟量闭环控制系统（MCS）
主要包括以下子系统： 1．锅炉给水控制系统 锅炉给水控制系统是调节锅炉的给水量以适应机组负荷（蒸汽量）的变化， 保持汽包水位稳定（对于汽包锅炉）或保持在不同锅炉负荷下的最佳燃水 比（对于直流锅炉） 2．汽温控制系统 汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主蒸汽温度控制和 再热蒸汽温度控制 （过热气温调节：喷减温水；再热气温调节：烟气挡板位置）

ａ ｄ ｔａ ｉｏ ａ ｏ ｔｏ ｔｏ ｎ ｒ ｄｔ ｎ ｌｃ ｎｒｌｍｅｈ ｄ，ｔ ｅｆａ ｉｉｉ ｎｄ ｓ ｐ ｒ ｒｔ ｆｔｅ ｎ ｗ ｔ ｏ ｒ ｅｉ ｅ ． Ｔ ｓｉ ｘ ｅｌｎ ｕｄ ｎ ｅ ｆｒｉ ｒ ｖｎ ｏ ｔｏ ｉ ｈ ｅ ｓｂｌｔ ａ ｕ ｅ ｉｉ ｙ ｏ ｈ ｅ ｍｅｈ ｄ ａｅ ｖ ｒｆ ｄ ｈｉ ｓｅ ｃ ｌｅ ｔｇ ｉａ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｉｇ ｃ ｎｒｌ ｙ ｏ ｉ
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的差异 以及对 控制要 求的改变等 ， 因此 ， 需要对控 制量 进行 实时的调整 ， 使被 控量达 到最佳 的控 制状态 。然 而， 在调 整过程 中， 由于控 制量 存在较 大 的滞 后性 ， 使
得传 统的控制很难对被控变量进行准确 、 时的调整 ， 及 从 而影 响整个 锅炉 的生 产过 程。 因此 ， 本文针 对这 些 问题 提出了一种新的控制方案 。
作人员 的安全 ； 如果 负压 太大 ， 炉膛 漏风量 增大 ， 增 会 加 引风机 的电耗 和烟气 带走 的热 量损 失。 因此 ， 需要 将 炉膛压 力维持在一定范 围内。
该 系统利用神经 网络 强大 的 函数逼 近 能力 ， 非 对 线性 系统的传 递函数进行 辨识 ， 后将 锅炉生 产 中 已 然 有 的数 据归纳 在一起作 为系统 的辨识 量 ， 再利 用神 经 网络 的 自学 习能力 ， 除一些偏差很 大的数 据 ， 终得 剔 最 出一个合适 的数 学模 型。 由于控 制 系统本 身很复 杂 ， 导致得 出的数 学模 型不一 定适合 现有 的控制 模式 ， 因

火力发电厂锅炉燃烧控制系统优化火力发电厂是一种大型工程，具有很高的能源消耗率。

其煤炭燃烧过程会产生废气排放，对环境造成污染。

为减少环境污染的同时提高火力发电厂燃烧效率，需要进行燃烧控制系统优化。

这一系列措施将进一步提高火力发电厂运行效率，缓解环境污染的影响。

一、火力发电厂燃烧控制系统的类别目前，火力发电厂燃烧控制系统主要包括两类：分层燃烧系统和条排燃烧系统。

分层燃烧系统主要通过数控火焰扫描技术实现，并可以控制多达10个燃烧分层。

该控制系统方案依靠燃气、燃油等不同的燃料来实现不同的燃烧效果，有利于减少废气排放的同时提高能源消耗率，提高极限热效率。

条排燃烧系统通过辅燃器对锅炉的燃烧进行控制。

其优点在于其操作简单，维护方便，另外可以通过热交换器将更高温度的烟气转化为冷却水进行进一步利用，提高厂房的效率。

二、燃烧控制系统的主要问题在实际运行中，火力发电厂锅炉燃烧控制系统存在以下主要问题：1、燃料选择问题。

不同的燃料在燃烧过程中产生的废气排放量不同，需要根据本地环境条件和能源密度等考虑确定。

2、燃烧质量问题。

在没有得到良好的控制的情况下，火力发电厂的锅炉可能会产生过多废气排放和能源浪费。

3、燃气泄漏问题。

燃气泄漏可能会导致爆炸和毒性气体中毒，需要通过有效的燃气扩散和泄漏控制等机制来解决。

三、如何优化燃烧控制系统为了解决上述问题，需要实行一系列优化措施来优化火力发电厂锅炉燃烧控制系统：1、对锅炉进行细致的维护，保证安全可靠的运行，做到及时发现并解决影响锅炉燃烧的个别因素。

2、通过对不同燃料的选择和燃烧机制的研究，优化锅炉的运行，提高能源利用效率，降低排放。

3、安装自动控制系统，实现对燃烧过程的自动监测和控制。

通过异步控制、PID控制等技术，实现对燃烧过程的高精度控制。

4、采用喷射嘴或激波喷射器等技术，在燃烧室内形成旋转流动，并通过燃烧过程中的瞬时变化和氧气浓度的变化，实现燃料的完全燃烧。

5、实现废气净化和回收。

燃烧控制技术种类一、空燃比例阀自动跟随控制系统：该系统搭载大调节比空燃比例阀，能根据温度的变化实时调整风门控制阀的开度，一旦风门控制阀开度发生变化，随即的压力会通过反馈管反馈给空燃比例阀，进而调整燃气流量，确保空气和燃气始终成比例燃烧。

二、双交叉限幅调节系统：在冶金钢铁行业，特别在轧钢系统加热炉燃烧控制多用双交叉限幅控制。

因为在加热炉操作中，保证燃烧的空燃比很重要。

空燃比过高使钢坯表面氧化，热量损失增加，空燃比过低，燃料不能完全燃烧，产生黑烟，浪费燃料和污染环境。

使用双交叉限幅控制可以在炉温低时，先增加空气后增煤气；炉温高时，先减煤气后减空气。

这样既节省燃料有可以防止黑烟产生。

三、脉冲控制系统脉冲控制系统，始终确保优化空燃比供给烧嘴燃烧。

达到高精度控温，对不同的工艺曲线，系统均能使烧嘴在优化状态下工作，并使实际温度曲线和理论工艺曲线趋于一致。

烧嘴采用脉冲大小火燃烧控制，从燃料燃烧的角度看，烧嘴只有三种工作状态，大火、小火，关闭。

烧嘴总在优化状态工作，燃料燃烧充分。

烧嘴火焰的出口度高，约100米/秒，在炉膛内对流换热系数大，传热效率高。

高速的燃烧气流对炉内的气流进行充分的搅拌，强化气体的循环和对流传热，提高了炉温均匀性和传热效果，缩短了加热时间。

可编程序脉冲控制器控制烧嘴实现大小火按时间比例交替、脉冲燃烧，以满足各种加热温度和速度的需要。

升温时，温控表根据升温曲线输出信号，脉冲控制烧嘴的大/小火。

并可根据曲线中的低温段控制需要控制烧嘴的开关来辅助控温，达到准确控制。

四、数字化燃烧及其控制技术数字化燃烧及其控制技术是在传统工业炉技术基础上发展起来的崭新的燃烧控制技术。

它基于虚拟供热区概念，通过控制烧嘴的燃烧时间（占空比），而不是通过调节空气及燃料的流量来控制供热量，从而使得热量传送，气氛控制与供热量相对独立。

数字化燃烧及控制技术通过单个烧嘴的独立控制，克服了传统工业炉固定分区域控制的局限性，使炉子的灵活性增强，从而得以满足不同钢种，不同产量变化的各种工况需求。

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。
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。
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
理论和实践已证明，烟气中的各种成分，如O2、CO2、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。根据燃烧时的化学反应方程式，可以计算出使燃料完全燃烧所需要的含氧量，进而可以折算出所需的空气量，称为理想空气量，用QT表示。但实际上完全燃烧时所需的空气量QP，要超过理论计算的QT，既要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分，当过剩空气量增多时，会使炉膛温度降低，同时使烟气热损失增加。因此，过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值，以达到最优经济燃烧。

（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。