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文档简介
炉前油进油调节阀沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目: 炉前油进油调节阀 二级学院 自动化 系别名称 自动化 班级 自动化132 学生姓名 学号 2013313210 指导教师 职称 副教授/讲师 起止日期:2016年6月20日起至 2016 年6月24日摘要自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用,在火电厂的生产过程中也采用了自动控制技术。在火电厂的生产过程中采用的热工自动控制系统,是伴随着社会对电能需求的日益增加、单机容量的日益扩大和自动控制技术在火力发电厂中应用的深度与广度与日俱增而逐步发展起来的。锅炉的燃油系统是发电厂主要的工作系统之一,对锅炉启动,停炉以及制粉系统发生故障时保证机组稳定运行起着相当大的作用,锅炉的燃油系统是由燃料的油罐通过管路接引到各台炉的燃烧器前,再用高压油管接引到油枪,当需要投油时,开启有关的油管路和蒸汽管路阀门即可。燃油系统的主要作用是燃煤锅炉在启停和非正常运行的过程中,用来暖炉、点燃燃点相对较高的煤。以及在低负荷或燃用劣质煤时造成锅炉的燃烧不稳,会直接影响整个机组的稳定运行,这时也会利用燃油来进行助燃,使锅炉的燃烧得到稳定。本文首先讨论了锅炉的燃烧系统。以及燃油部分组成部分,燃油系统的主要设备,以及燃油系统运行与维护。介绍了利用PID来控制炉前燃油的自动调节的过程。关键字 PID控制 炉前燃油系统 故障处理目录1引言51.1课题研究背景及意义51.2 锅炉燃烧控制系统概述61.3 锅炉自动控制的发展61.4本设计的主要内容72 燃油系统72.1燃油部分72.2燃油的物理特性72.3.油枪雾化工作原理82.3.1机械雾化82.3.2 高能点火器82.4. 炉前燃油系统的运行92.4.1 炉前燃油系统投入前检查92.4.2 炉前燃油系统投入93 国华呼伦贝尔2*600MW炉前油进油调节阀分析101引言1.1课题研究背景及意义锅炉是工业生产中普遍使用的动力设备,是能源转换的重要设备。我国锅炉应用面宽,投运数量多,耗用一次能源大。锅炉运行的好坏,对于节约能源、保护环境等有着重大的社会经济效益。 进入21世纪以来,与人类生存和社会发展密切相关的能源和环保问题得到了人们的广泛关注。目前,我国每年用于锅炉燃烧的煤炭约为9000万吨,占总产量的7%。面对日趋减少的有限煤炭资源,节约能源、保护环境已成为国家产业政策的核心,确保燃烧过程始终处于最优状态可最大限度的节约能源、保护环境,这也是改善锅炉燃烧控制系统的目的之一。采用先进的锅炉燃烧控制技术,提高锅炉燃烧效率成为摆在致力于锅炉产业研究的众多学者面前的艰巨任务1。 配置计算机控制与管理系统,结合现代工业组态软件进行控制界面的组态与设计,是提高锅炉燃烧效率的重要方法。通过计算机控制管理系统进行作业流程操作,全部由计算机实现自动控制,系统的操作只需操作员在控制室就可以完成,而且除了工程师外,操作员也可以很容易操作整个系统的运行,这样就节省了大量的人力资源。整个锅炉燃烧控制系统的操作界面设计成易于操作的windows人机交互界面、主要功能通过计算机后台自动完成,系统实现现场控制和远程监控功能,此外,考虑到系统的可移植性,系统设计成能够根据不同被控锅炉的具体控制指标的要求灵活的调整控制参数,克服了需要重新进行设计、硬性修改等缺点,缩短了锅炉燃烧控制系统开发的周期,可以大范围推广,具有较强的现实意义2。1.2 锅炉燃烧控制系统概述 燃烧控制系统是锅炉控制的重要环节。它是一个具有严重非线性、时变特性、扰动变化激烈且幅值大的多变量系统,其中送风量、引风量、给煤量、炉膛负压、等参数的变化都将对燃烧系统产生直接扰动,当波动较大时,就会造成整个燃烧系统出现振荡现象,严重影响锅炉的安全运行;同时,锅炉燃烧效率的高低将直接关系到锅炉煤烟的排放质量,关系到是否会对环境造成污染。因此,燃烧不仅直接影响锅炉供热工况的稳定,而且对节能降耗,保护环境,提高锅炉的热效率有着重要的意义。锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料燃烧所产生的热量能够适应负荷的需要,同时还要保证锅炉运行的经济性和安全性。概括起来,燃烧过程控制系统有三大任务3: (1)维持蒸汽压力恒定。蒸汽压力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。(2)保证燃烧过程的经济性。随着送入炉内燃料量的变化,供热温度和烟气含氧量发生变化,必须根据烟气含氧量的变化相应地调节送风量,达到最优燃烧,保证燃烧过程有较高的经济性。 (3)调节引风量与送风量相配合,以保证炉膛压力不变。1.3 锅炉自动控制的发展 锅炉控制系统的发展过程与其它事物一样,也经历了由简单到复杂、由手动到自动的过程。60年代,锅炉的控制还只是实行人工操作,锅炉的燃烧完全是凭司炉工人的经验,几乎谈不到自动控制。而锅炉设备采用手动操作,则有如下缺点。(1)汽负荷中小波动时,燃料量不随负荷变化,造成蒸汽不稳定,增加了燃料消耗。(2)手动误差大;风、燃料配比控制不能自调,热效率低。到了70-80年代,逐步出现了由常规检测仪表和调节仪表构成的模拟控制系统,它具有可靠性高,成本低,易于操作和维护等优点,在大、中、小工业企业中得到了广泛应用,解决了不少自动化方面的问题。用常规仪表控制,也有一定的局限性,主要表现在: (1)难以实现复杂的控制规律。如最优控制、自适应控制、模糊控制、人工智能控制等。(2)用常规仪表难于实现集中监测且操作管理水平低。(3)改变控制方案比较困难。 (4)一次性投资大,成本高到了90年代,随着微型计算机技术的发展,计算机在工业锅炉的自动测试和控制方面的技术也日趋成熟。利用微机代替常规仪表实现对工业锅炉的控制己越来越多地被生产厂家采用。锅炉采用微机控制不仅可实现锅炉运行的自动调节,锅炉运行的安全性也大为提高。同时可以大大减轻工作人员劳动强度,改善工作环境,而且可以使锅炉热效率最佳,节约燃料4%-5%。锅炉采用微机控制系统一般有如下特点: (1)计算机具有分时操作能力,可以实现一机多控。 (2)计算机的逻辑判断能力和存贮能力使它能够根据工况变化,做出正确判断,选择最合理最有利的控制方案。 (3)计算机控制系统能够实现多种的控制算法。 (4)高速性,高精度性。进入21世纪以来,人类进入了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。21世纪第一个10年的热点必将是传感、执行与检测。锅炉自动化控制系统作为传感、执行与检测技术的一个应用方面也必将跨入数字化、网络化和智能化时代。而且,对于大规模锅炉群控,检测技术、计算机技术和通讯技术的结合在一起,形成锅炉控制系统的集成化管理、网络化控制,这将是锅炉控制系统发展的又一个里程碑。 而在锅炉控制理论方面,也有许多优秀的控制理论相继出现。最为典型的是PID控制,即比例、积分和微分控制。后来,模糊控制理论得到长足发展,目前己经很好地应用在锅炉控制系统上。工业组态软件的应用使软件功能性增强,内容丰富,具有良好的人机界面,更加方便了操作人员。 1.4本设计的主要内容本设计以锅炉为被控对象,通信协议和串口通信端口把信息传送到上位机中,上位机把反映出来的数据和图象再与参数进行调适并发送到DCS,DCS再对锅炉进行调节,达到及时监控的目的, 主要工作是对通信模块、通信协议、通信格式、通信端口、通信硬软件以及通信程序进行设计。采用PID控制方法,结合DCS油枪工程对炉前油进油实现自动控制。2 燃油系统2.1燃油部分 供油系统向锅炉提供冲管、点火及助燃时所需的燃油量。其中冲管时,两台供油泵运行,一台供油泵备用;点火及助燃时,一台供油泵运行,一台供油泵运行备用,一台供油泵检修备用。燃油量通过再循环调节。锅炉点火采用高能电弧点火装置,二级点火系统,由高能电火花点燃轻柴油,然后点燃煤粉,每台锅炉配置12只机械雾化油枪。2.2燃油的物理特性粘度是表示液体流动所产生阻力的大小,油的粘度是评价粘性油品的流动性指标,它对油的输送和燃烧(雾化条件)有直接影响。燃油粘度主要和油的组成成分、温度、压力等因素有关。 2.1粘性:是液体受外力作用流动时,在液体分子间或流团间呈现的内摩擦力,粘性的大小常用动力粘度、运动粘度、恩氏粘度三种方法来表示。 在工程上油的粘度一般用恩氏粘度来表示,恩氏粘度是指在一定的油温下200毫升油的流出时间与20的同体积蒸馏水从恩氏粘度计流出的时间之比。 2.2凝固点:是表示油品流动性的重要指标。柴油在温度降低到一定数值时会失去流动性,将盛油的试管倾斜45度,油面在一分钟内仍保持不变时的温度即为此油的凝固点,凝固点的高低与油中石蜡含量有关,石蜡含量少,凝固点低;石蜡含量高,凝固点高。2.3.油枪雾化工作原理2.3.1机械雾化一个简单机械雾化油喷嘴主要包括雾化片,旋流片,分流片三部分。具有一定压力的油首先流经分流片上的若干个小孔,汇集到一个环形槽中,然后经过旋流片上的切向槽进入中心旋涡室,分流片起均布进入各切向槽油流量的作用,切向槽与涡旋室使油压转变为旋转动量,获得相应的旋转强度。强烈旋转着的油流在流经雾化片中心孔出口处时,在离心力作用下克服油的表面张力,被撕裂成油雾状液滴,并形成具有一定扩散角的圆锥状雾化炬。在机械雾化喷嘴中,雾化油滴粒径决定于当时的油粘度,油压或者说是它能在油喷嘴中所获得旋转强度。 图1-1 机械雾化喷嘴结构示意图2.3.2 高能点火器 高能点火器主要是利用能产生高压的电源激励器、用以向油气混合物提供引燃电弧,主要包括火花棒以及伸缩机构和电缆、导管等主要部件。 3.3 炉前油系统的基本配置和流程 1) 主要配置:炉前油系统的主要配置包括燃油流量测量装置,进油调节阀,进油跳闸阀,油泄漏试验阀,油角阀,回油快关阀,以及手动阀,管路,滤网,温度,压力的测点等常规配置。 2) 燃油系统的流程:0轻柴油从燃油泵房出来,进入厂区燃油的进油母管然后送到炉前油母管中, 经过滤网过滤后,进入一个能进行精密测量的油流量测量计,进入油调节阀(主要用于调节炉前油母管的压力)然后进入进油跳闸阀(利用油泄漏试验阀进行旁路)进入炉前油的母管分前墙和后墙两个支母管,从上到下依次到各层燃烧器,且每个油枪都加装油角阀(油角阀和进回油的跳闸阀都进入BMS控制保护逻辑起保护作用)然后汇集到一根母管上经回油快关阀回到油泵房的回油母管上去。2.4. 炉前燃油系统的运行2.4.1 炉前燃油系统投入前检查 炉前消防设备齐全、完好,消防水系统投入。 燃油进油母管调节阀、燃油跳闸阀、燃油再循环阀、油枪电磁阀及泄漏试验阀已经校验合格,动作正常。 关闭各油枪进油门。 检查压缩空气至各油枪的吹扫气源门均已打开。 检查火检风机至各油枪的火检风门开度正常。 确认燃烧器各层二次风箱入口风门挡板开启。2.4.2 炉前燃油系统投入 确认燃油泵运行正常,燃油母管压力正常。 依次开启炉前进油母管滤网前后截门(一路运行,一路备用)、进油母管流量计前后截门(旁路门关闭)、燃油进油母管调节阀前后截门(旁路门关闭)、燃油泄漏试验阀前截门、进油母管总门、燃油再循环阀前后截门、回油流量计前后截门(旁路门关闭)。 开启燃油进油母管蓄能器前截门、燃油进油母管压力表前截门。 开启至各油枪的进油手动截门。 燃油母管泄漏试验完成后,进行炉膛点火前吹扫5分钟,开启燃油跳闸阀,MFT继电器复位,检查燃油再循环阀自动开启。 检查油压正常,燃油系统无泄漏。燃油温度15时,投入燃油伴热系统。 炉前燃油系统在锅炉运行时应保持连续运行,以保证随时投入油枪助燃。3 国华呼伦贝尔2*600MW炉前油进油调节阀分析总结致谢 感谢郭南老师和同学们一直以来的关心和帮助。老师们课堂上的激情洋溢,课堂下的谆谆教诲;同学们在学习中的认真热情,生活上的热心主动,所有这些都让我充满了感动。 这次课程设计我得到了很多老师和同学的帮助,其中我的论文指导老师郭南老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题,我最先做的就是向郭老师寻求帮助,而郭老师每次不管忙或闲,总会抽空来找我面谈,然后一起商量解决的办法。郭老师平日里工作繁多,但我做毕业设计的每个阶段,从选题到查阅资料,论文提纲的确定,中期论文的修改,后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月以来,郭老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想给我以无微不至的关怀,在此谨向郭老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时,本篇课程设计的写作也得到了同学们的热情帮助。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的课程设计的,同窗之间的友谊永远长存。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学,和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们,在此,我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢!,参考文献1郭南,马阳.电厂热工过程控制系统.沈阳:东北大学出版社,2013.8.2 王建国,孙玲芳.电厂热工过程自动控制.北京:中国电力出版社,2009.3张栾英,孙万云编.火电厂过程控制.北京:
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