工业锅炉热工控制系统-过程控制课程设计报告书.doc

作者姓名：甘 晓 琴 （工业锅炉热工控制系统）目录一、 概述-211工业锅炉概述-212国内工业锅炉发展状况-213国外工业锅炉发展状况-214工业锅炉的调节任务-2二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求-321给水控制系统-322过热蒸汽温度的调节系统-323燃烧调节系统-324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-431给水控制系统-4311 锅炉汽包给水控制对象的特点312锅炉汽包给水控制对象的动态特性313测量给水控制系统仪表的选择314给水控制系统的设计315给水控制系统的工作原理及SAMA图32过热蒸汽温度的调节系统-10321过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性322测量过热蒸汽温度仪表的选择323过热蒸汽温度的调节系统的设计324过热蒸汽温度串级控制系统的工作原理33燃烧调节系统-12331燃烧调节系统的对象动态特性332测量燃烧调节系统仪表的选择333燃烧调节系统的设计334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-17五、工业锅炉热工控制系统流程图-17六、设计小结-18七、参考文献-18八、附页-19一、概述11工业锅炉概述锅炉由汽锅和炉子组成。炉子是指燃烧设备，为化石燃料的化学能转换成热能提供必要的燃烧空间。汽锅是指加热设备，为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供必要的吸热和分离空间。锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学转换为水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着重要的角色。它已经有二百多年的历史了，但是锅炉工业的迅速发展却是近几十年的事情。国外的锅炉制造工业50至60年代发展最快，70年代前后达到高峰。我国的锅炉工业是在新中国成立后才建立和发展起来，1953年在上海首创了上海锅炉厂1。锅炉种类很多，按所用燃料分类，有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉；有利用残渣、残油、池放气等为燃料的锅炉。所有这些锅炉，虽然料种类各不相同，但蒸汽发生系统和蒸汽处理系统是基本相同的。12国内工业锅炉发展状况我国现有锅炉25万台，每年消耗原煤产量的三分之一1。随着生产的发展，在相当长的一段时间里，还会有越来越多的工业锅炉投入使用。这些工业锅炉的管理水平，运行水平以及自动化水平大多很低，热效率还远远没有达到制造厂家的设计指标。其中比较突出的原因是管理不完善，设备落后，既没有必要的自动化检测和控制仪表，也缺乏应有的技术力量，其运行水平主要决定于司炉人员的技术水平、生产经验和工作的责任心。13国外工业锅炉发展状况为了使锅炉设备既能安全可靠地运行、又能最大限度地提高效率，就必须使锅炉设备实现较高水平的自动化。目前国外较大型的锅炉设备2，其自动控制系统主要有：自动燃烧控制（ACC）、给水控制（FWC）、过热蒸汽温度控制（STC）、再热蒸汽温度控制（RTC）、炉内压力控制（BSC）等。此外，还有送风机的转速控制、排水的PH控制、燃烧混合控制、空气预热器温度控制等。14工业锅炉的调节任务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21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Pb进行修正。22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。23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PM，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PBM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PBM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Pf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。24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31给水控制系统311 锅炉汽包给水控制对象的特点 影响锅炉汽包水位的因素很多，不仅受到给水量（锅炉的输入量）和蒸汽量（流出量）之间平衡关系的影响，同时还要受到汽水循环管路中汽水混合物内汽水容积变化的影响。因为锅炉汽包中的液位H值不仅反映了汽包（包括水循环的管路）中的蓄水容积，也反映了水面下汽泡的容积。水面下汽泡的容积又和锅炉的负荷和蒸汽的压力有关。所以影响锅炉汽包水位变化的因素是很多的，概括起来有四个方面2：一是给水方面的扰动，包括给水母管压力的变化和给水调节阀开度的变化；二是蒸汽负荷的变化；三是燃料量的变化，还包括影响燃料发热量变化的种种因素；四是汽包压力变化，压力变化对汽包水位的影响是通过汽包内部汽水系统的“自凝力”和自“蒸发力”过程起作用的。工业锅炉汽水系统结构图如图1-1所示。汽包及蒸发管系中贮藏着蒸汽和水，贮藏量的多少是以被控制量水位表征的，汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。引起水位变化的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水流量的变化。如果只考虑主要扰动，那么汽包水位调节对象的动态特性可表示为： （3-1）式中 h汽包水位的高度； TW给水流量项的时间常数，s； TD蒸汽流量项的时间常数，s； KW给水流量项的放大系数； KD蒸汽流量项的放大系数； D锅炉蒸汽流量，kg/s； W锅炉给水流量，kg/s； T1、T2时间常数，s.；312锅炉汽包给水控制对象的动态特性3121汽包水位在给水流量作用下的动态特性如果蒸汽负荷不变，给水流量产生变化时，汽包水位调节对象运动方程式可以表示为：（3-2）将上列微分方程式两边进行拉氏变换后可得到下式：（3-3）从上式中，可以得到汽包水位调节对象在给水流量作用下的传递函数：（3-4）在工程上，对于中压以下的锅炉，给水流量项的时间常数一般较小，常常可以忽略不计，因此上式可以简化为：（3-5）式中 称为反应速度，即给水流量改变单位流量时水位的变化速度。从式（3-5）可以看出，汽包水位在给水流量作用下的动态特性，是由一个积分环节和一个一阶惯性环节组成。这样，在给水流量发生阶跃变化时，汽包水位的动态特性如图2-1所示的反应曲线。由曲线可知：当突然加大给水流量后（假定蒸发量不变），给水量大于蒸发量，但汽包水位一开始并不增加，而呈现出一段起始惯性段，而在后阶段近等于速度变化。如果做h线的渐进线并延长使之交于汽包在手扰动作用前的水位线h0，所截得的时间r，称为滞后时间。反应曲线h可以认为由曲线h1和h2相加而成。h1仅仅反映蓄水量的变化所引起的水位的变化，当给水W作阶跃变化时，h1的变化反映了汽包水位对象的积分特性。h2是反映水面下的汽泡容量变化时水位的变化，因为当给水量增加的初级阶段，温度较低的给水进入了水循环系统，使其中原来的水温度降低。所以当给水量变化时，h2的变化反映了起爆1水位对象的惯性特性，总的曲线h可以看作反应曲线h1和h2相加而得。3122汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性在给水量不变化的情况下，当负荷蒸汽量发生阶跃变化时，汽包水位调节对象的动态特性微分方程式，可以从（3-1）式导出：（3-6）对微分方程式进行拉氏变换得：（3-7）所以，在蒸汽流量扰动下汽包水位调节对象的传递函数为：（3-8）上式化简可看作两个动态环节的并联组成，即：（3-9）式中因此，在蒸汽流量扰动下，汽包水位调节的动态特性曲线如图2-2所示。汽包水位的特征曲线h可以分为h1和h2两部分，图中h1仅仅考虑由于蒸汽流量和给水流量不平衡，引起的水位变化；h2是由于蒸汽流量的扰动，改变了蒸汽压力而引起“虚假”4水位的变化。当锅炉的蒸汽负荷增加时，蒸发量大于给水量，从汽包蓄水量来看，汽包水位应该下降，如图中h1直线所示，但在蒸发量和蓄水量产生不平衡的初级阶段，因水位下降存在滞后时间r，所以实际的变化应为h1曲线。但实际上，当蒸汽负荷增加时，虽然锅炉繁荣给水量小于蒸发量，可水位不但不下降，反而迅速上升，这种特殊现象称为“虚假水位”现象。 “虚假水位”产生的原因4是，蒸汽流量增加，汽包内的气压下降，炉水的沸点降低，使炉管和汽包内的汽水混合物的汽容积增加，体积膨胀，引起汽包水位上升。所以，由于虚假水位现象，使汽包水位特性曲线h开始上升，当汽水混合物中汽的容量与负荷相适应而达到平衡时，水位才反映出物料的不平衡，开始下降。应当指出，当蒸汽负荷作阶跃变化时，一开始h2的变化速度比h1的变化速度快得多。另外，当锅炉的负荷突然减小时，则汽包水位变化的情况是相反的汽包水位先下降后上升。3123汽包水位在燃料量扰动下的动态特性汽包水位在燃料量B扰动下的响应曲线如图2-3所示。当燃料量增加时，锅炉的吸热量增加，蒸发量增大，如果用汽量不增大，则随着汽包压力的增大，汽包输出蒸汽量也增大，于是蒸发量大于给水量，暂时产生了汽包进出口工质流量的不平衡。由于水面下的蒸汽容积增大，此时也会出现虚假水位现象，但由于燃烧率的增加也将同时导致汽包压力的上升，它会使汽包体积减小，另外由于热惯性，燃料量的增加只使蒸汽量D缓慢增加，故虚假水位现象要比D扰动下缓和得多。313测量给水控制系统仪表的选择3131测量给水流量仪表的确定 在给水控制系统中，调节量是给水流量，流量的测量和控制是一个重要热工参数。流体的流量直接反映设备效率、负荷高低等运行情况。因此连续测量和监测流体的流量对于热力设备的安全、经济运行有着重要意义。流量测量的方法很多，在工业锅炉中所用的流量仪表3可归纳为三大类：（1）容积式流量计 其共同特点是：都有一个精密的、已知体积大小的测量腔室。按运动部件的形状不同，有椭圆齿轮流量计，腰轮流量计和刮板流量计等。（2）速度式流量计 包括了除容积式流量计以外的其他各种工作原理的流量测量仪表。其共同特点是：它们都是利用某一物理参数与流体的速度或体积流量之间的对应关系来实现流量测量的。（3）质量式流量计 其输出信号不受由于流体压力、温度等参数改变引起的流体密度变化的影响，其测量准确度有很大的提高。从被测流体的温度高低选择流量计。一般玻璃转子流量计、椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、水表、涡轮流量计和电磁流量计适用于被测介质温度在0100度以内；金属转子流量计、耙式流量计、涡轮流量计适用于被测介质温度在0200度以内；差压式流量计适用于被测介质在0250度以内。根据设计参数要求进口给水温度为150度，结合又可以测量水流量的流量仪表，因此，选择差压式流量计。3132测量汽包水位仪表的确定工业锅炉生产过程中，汽包水位准确的测量和控制，对于锅炉的安全运行极为重要。汽包水位过高或过低，都将引起蒸汽品质变坏或水循环恶化，甚至造成严重事故。在给水控制系统中，被调量是汽包水位。常用的水位测量仪表及变送器有差压式水位计、电接点水位计和电极式水位控制器等。314给水控制系统的设计根据汽包锅炉给水控制对象的动态特性的特点，我们可以提出确定给水控制系统结构的一些基本思想：（1） 由于对象的内扰动态特性存在一定的延迟和惯性，所以给水控制系统若采用以水位为被调量的单回路控制系统，则控制过程中水位将出现教大的动态偏差，给水流量波动较大。因此，对给水内扰动态特性迟延和惯性大的锅炉应考虑采用串级或其他控制方案。（2） 由于对象在蒸汽负荷扰动（外扰）时，有“虚假水位”现象。因此给水控制若采用以水位为被调量的单回路系统，则在扰动的初始阶段，调节器将使给水流量向与负荷变化方向相反的方向变化，从而扩大了锅炉进、出流量的不平衡。所以在设计给水控制系统时，应考虑采用以蒸汽流量D为前馈信号5的前馈系统，以改善给水控制系统的控制品质。根据本次课程设计的锅炉控制系统和设计参数的要求，应采用串级三冲量给水控制系统，增加一个主控制器作水位控制器，两个控制器串联工作，各司其职，分工明确，整定方便。串级三冲量控制系统流程图 2-4 串级三冲量控制系统原理方框图 2-5从结构上看:是一个前馈串级控制系统；从完成的任务上看：是一个串级比值（变比值）控制系统，维持W=D的最终目的是保证汽包水位等于给定值。315给水控制系统的工作原理及SAMA图（见附页图2-6） 串级三冲量给水控制系统5的串级调节系统是在前馈-反馈调节系统的基础上增加了一个调节器构成的。其主调节器采用比例积分作用，副调节器采用比例调节作用。串级系统主、副调节器的任务不同，副调节器的任务是用以消除给水压力波动等因素引起的给水流量的自发性扰动以及当蒸汽负荷改变时迅速调节给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量的平衡；主调节器的任务是校正水位偏差。32过热蒸汽温度的调节系统321过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性由图可见，减温水流量扰动下对象动态特性最 差， 都大，但工艺过程确定6只能以减温水作为操纵量，单回路控制系统显然无法满足控制质量要求，为了克服对象大的惯性和延迟，采用串级控制最为相宜。 过热汽温对象动态特性图3-1 影响过热器出口汽温s的因素很多，主要有三个方面：即蒸汽流量（负荷）D变化，减温水量Wj变化和烟气热量Q变化。对于不同的扰动，过热汽温对象的动态特性如图3.2所示。比较三种扰动的阶跃响应曲线可知，在各种扰动下，过热汽温对象都是有迟延、有惯性和有自平衡能力的，只是、T值互不相同。当蒸汽量或烟气传热量变化时，沿过热器管道长度方向上的各点温度几乎同时变化。在D、Q扰动下，对象的迟延时间和时间常数T都较小，而当减温水量变化时，过热器内的蒸汽及管壁形成具有分布参数的多容对象，因而值、T值最大。减温器离过热器出口越远，迟延和惯性就越大。322测量过热蒸汽温度仪表的选择温度是表示物体冷热程度的一个物理量。温度测量仪表种类很多，按其测量方式可分为接触式和非接触式两大类。工业锅炉生产中常用的测温元件3，一般有玻璃液体温度计、双金属温度计、热电阻和热电偶等四大类：（1）双金属温度计适宜于测量温度小于300度的介质；（2）有机液体玻璃温度计的指示液呈红色，易于读数，但不能带电接点，适宜于测量低于100度的介质温度又不要求发信号；（3）热电偶一般用于测量500度以上的高温介质；（4）热电阻温度计适于测量-200500度的温度介质，主要用于液体、气体蒸汽中、低温测量。在本过热蒸汽温度的串级控制系统中，根据参数设计要求主蒸汽温度450度，因此，在主副回路中的检测仪表都选用热电阻温度计。323过热蒸汽温度的调节系统的设计根据已知该系统的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，所以要求采用串级控制。过热蒸汽温度串级控制系统原理方框图3-2对象在喷水量Wj扰动下，过热器出口汽温s有较大的容积迟延，但减温器出口蒸汽温度则有明显的导前作用，若以d为副参数、s为主参数组成如图3-2所示的串级控制系统，可使控制质量得到改善。该系统中副回路及副控制器的任务是快速消除作用于内回路的干扰的影响，主回路及主控制器则保证过热器出口汽温恒定。目前大多数机组过热器都分段布置采用两级喷水减温常规串级控制方式，、级汽温控制系统是各自独立的串级系统，如下图所示。如仅从过热器出口主蒸汽温度的控制效果来考虑，则级汽温控制系统相当于粗调，级汽温控制系统相当于细调；级汽温控制的任务是消除来自燃烧工况变化等扰动的影响，稳态时维持屏式过热器出口汽温为给定值，该给定值随负荷而改变。同时级喷水减温还具有防止屏式过热器超温确保机组安全运行的作用；级汽温控制的任务则是保证过热器出口主蒸汽温度等于给定值。为了改善控制质量在系统设计上还考虑了机组负荷等作为前馈信号。过热蒸汽温度控制系统图3-3324过热蒸汽温度串级控制系统的工作原理对象在喷水量扰动下，过热器出口汽温有较大的容积迟延6，但减温器出口蒸汽温度则有明显的导前作用， 若以为d 副参数、s 为主参数组成如图所示的串级控制系统，可使控制质量得到改善，该系统中副回路及副控制器的任务是快速消除作用于内回路的干扰的影响，主回路及主控制器则保证过热器出口汽温恒定。33燃烧调节系统331燃烧调节系统的对象动态特性锅炉汽包蒸汽压力是燃烧系统控制对象的主要被调量，分析燃烧系统控制对象的动态特性，是确定燃烧系统自动控制方案的主要依据。为此，下面分析一下在主要扰动作用下，汽包蒸汽压力变化的动态特性。以蒸汽压力作为被控制量的燃烧控制对象的生产过程如图4-1所示。燃烧控制对象的生产过程图 4-1引起蒸汽压力变化的因素是很多的，如燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况变化的原因。它的主要扰动是燃料量的改变（称为内扰动）和蒸汽流量的改变（称为外扰动）。3311燃料量改变时蒸汽压力变化的动态特性（内扰特性）锅炉正在正常运行时，若进入炉膛的燃料量发生变化，则炉膛发热量立即改变，几乎没有延迟和惯性，即为比例环节。而蒸发部分可以看作是一个储热量的容积，反映储热量多少的主要参数是汽包压力P。当炉膛发热量Q和蒸汽流量D所带走的热量不相等时，汽包压力P就要发生变化，其关系式为：Q-D=C(dp/dt)Q单位时间内锅炉炉膛发热量；D蒸汽流量（用热量表示）；C锅炉蒸发部分的容量系数，即汽包压力变化一个单位时，锅炉蒸发部分储热量的改变；Dp/dt锅炉汽包压力对时间的变化率。蒸汽压力变化的动态特性与锅炉的供汽条件有关，如果用汽量D不变，而燃料量改变产生内扰时，蒸汽压力成积分规律变化，蒸汽压力变化的阶跃反应曲线如图4-2所示。4-2（a） 4-2(b)（a）图为蒸汽流量不变时，在燃料阶跃B作用下蒸汽压力变化的反应曲线；（b）图为蒸汽调节阀开度Ma不变时，在燃料量阶跃B用下，蒸汽压力的反应曲线。3312蒸汽流量改变时蒸汽压力变化的动态特性（外扰特性）蒸汽流量改变时对蒸汽压力扰动称为外扰。外扰有两种情况，一种是负荷设备的蒸汽阀门开度改变，另一种是负荷设备用汽量的突然增加（或减少）所产生的。下面就两种情况的扰动下分别分析蒸汽压力变化的动态特性。如果负荷设备的蒸汽调节阀开度突然改变，锅炉的汽压也随即改变，其反应曲线如4-3，当蒸汽调节阀开度突然开大，则从汽包中流向负荷设备的蒸汽流量立即增加。但是，由于燃料量没有增加，因此蒸汽压力逐渐下降，从汽包中流出的蒸汽量也逐渐减少，最后蒸汽流量只能恢复原来值。外扰的另一种情况，当负荷设备蒸汽用量突然增加时，汽包正气压力的反应曲线如图4-4，从图中可以看出，汽包蒸汽压力随蒸汽流量的增加反而下降。如果蒸汽流量继续保持增大后的数值，由于燃料量没有增加，热量不能平衡，所以蒸汽压力一直下降，直到改变燃料量使其产生的热料量与蒸汽流量相平衡时，才能恢复保持锅炉的蒸汽压力。忽略一些次要因素的影响，我们可以把蒸汽流量改变时蒸汽压力变化的动态特性近似为一个积分环节和迟后环节系统。图4-3 图4-4图4-3是负荷设备蒸汽阀门开度阶跃变化MD时，锅炉汽压的反应曲线；图4-4是蒸汽流量阶跃变化D时锅炉蒸汽压力的反应曲线。332测量燃烧调节系统仪表的选择3321测量蒸汽压力仪表的确定工业锅炉生产中，压力测量仪表的种类很多，目前工业上使用最多的是机械式弹簧压力计和压力、差压变送器，以进行压力指示、信号远传和控制。测量压力参数的系统由被控对象、取压口、连接导管和仪表组成。压力表的选型原则有：（1）对无腐蚀的介质如蒸汽、水的压力的测量可选弹簧管压力表；（2）对有腐蚀性介质或粘性介质的压力测量应选用膜片式压力表；（3）对需要发出压力上限、下限极值信号范围的测量，可选带电接点的压力表；（4）测量锅炉烟风道中烟、风的微压时可选用下列两种风压表：多管玻璃管式风压表，适用于作成组合测量时的风压，如一次风压、二次风压等；膜盒式微压计，适用于测量炉膛、烟风道的风压。 根据主蒸汽压力与流量的串级调节系统中，主被调量为出口蒸汽压力PM要求为3900kPa，所以结合以上分析选择弹簧管压力表。3322测量烟气含氧量的仪表确定锅炉生产过程燃烧工况的好坏，直接关系到锅炉生产燃料消耗率的高低和生产的安全。烟气中CO2和O2的含量是判定过剩空气系数大小的依据，它们之间的关系还与燃料品种、燃料方式和设备结构有关。通过O2的含量来确定过剩空气系数的误差较小，因此目前锅炉生产中的烟气分析一般采用氧量计：（1）氧化钴氧量计 适宜于工作温度在800度以上，以保证准确性高。（2）热磁式氧量计 利用气体的热磁效应形成磁风，即把被测烟气中氧气的含量转换成介质流量信号，从而再转换为电阻值进行测量，是工业锅炉生产过程中分析烟气中氧含量的常用仪表。在烟气含氧量与风量的串级调节系统中，烟气含氧量为主被调量，结合设计参数中的排烟温度要求在140度，因此，选择热磁式氧量计为测量烟气含氧量的仪表。3323测量炉膛负压的仪表确定根据前面所述，测量炉膛负压的仪表应选膜盒式微压计。333燃烧调节系统的设计根据系统要求可知，为了保持在任何时刻都有足够的空气以实现完全燃烧，当负荷增大时，应先增加送风量，后增加燃料量；若负荷减小时，则应先减少燃料量，再减少送风量。因此必须在燃料量和送风量两个单回路之间进行协调，以满足上述要求。图4-5所示控制系统方框图就是在这两个单回路基础上建立的交叉限制协调控制系统。其中和是燃料量检测变送器和送风量检测变送器传递函数。 带交叉限制的最佳空燃比控制系统原理方框图 4-5进一步分析单元机组燃烧过程控制的要求及对象特性可知，燃料量控制子系统任务在于使进入锅炉的燃料量随时与外界负荷要求相适应，维持主汽压为给定值。为了使系统有迅速消除燃料侧自发扰动的能力，燃料量控制子系统大都采用以主汽压力为主参数、燃料量为副参数的串级控制方案。单元机组协调控制系统中锅炉主控制器就是燃料量控制系统中的主汽压控制器，即串级系统主控制器。送风子控制系统的最终目的是达到最高的锅炉热效率，保证经济性。如图4-6所示，它首先在内环快速保证最佳空燃比(燃烧经济性粗调)，至于给煤量测量不准，则可由烟气中氧量作串级校正(燃烧经济性细调)。带氧量串级校正的送风控制系统原理方框图 4-6炉膛负压控制系统的任务在于调节烟道引风机导叶开度以改变引风量，保持炉膛负压为给定值以稳定燃烧减少污染，保证安全综上可以得到单元机组锅炉燃烧过程自动控制系统组成方案如下图4-7所示。图中五个控制器均采用PI控制规律4，稳态下含氧量（O2%)和炉膛负压分别等于各自的给定值而单元机组燃烧过程控制系统组成方案图4-7334燃烧控制系统的工作原理及炉膛负压子系统的SAMA图（见附页图4-8）锅炉燃烧控制系统有三个被控量，即蒸汽压力、过剩空气系数(含氧量O2%)和炉膛负压；有三个控制量2，即燃料量B、送风量V和引风量G；与此相应可组成三个控制回路分别调节燃料量B、送风量V和引风量G来维持三个被控制量分别等于其给定值。从对象特性看，每一个控制量对任意一个被控量都有影响，如图所示，锅炉燃烧对象是一个多输入、多输出的多变量相关对象。因而三个回路：燃料控制回路、送风控制回路和炉膛负压(引风)控制回路动作也必须是协调相关，不可分割的，从而构成一个包含三个彼此关联的子系统的多参数燃烧过程控制系统。燃烧过程控制划分为三个子系统，即燃料控制系统、送风控制系统和引风控制系统。三个子系统的动作是协调相关、不可分割的。锅炉各控制量对各被控量的影响图如上所述，主蒸汽压力PT被选作为反映锅炉燃烧率是否满足外界负荷要求的被控量，即根据汽压的变化改变燃烧率，以适应负荷的需要。锅炉燃烧过程调节对象是复杂的多变量相关调节对象，为了减少系统之间的互相影响，保证系统的稳定性，必须快速而严格地保持B、V、G这三个控制量的比例关系。为此，当负荷要求改变时，在控制系统中应考虑采用前馈控制技术，以实现B、V、G调整时的快速比例动作；在负荷不变时，在各控制系统中应采用控制量B、V、G的负反馈技术，以实现B、V、G维持稳定。燃烧过程三个调节对象的控制通道动态特性的惯迟延都不大，因此燃烧过程的自动控制从原理上看，是不难实现的。重要的是它的实现，需要涉及到较多的信号，如PT、O2、Pf、B、V等。因此正确而又快速地测量出这些信号，特别是燃料量信号B、风量信号V以及氧量信号O2测量问题的解决是实现燃烧自动控制