设备管理_锅炉设备的控制培训课件

2019 12 29 1 锅炉设备的控制 2019 12 29 2 4 6锅炉设备的控制 4 6 1概述重要动力设备 耗能大户 节能研究的重点 污染大户 环保治理的重点 1 作用 动力源 热源 2 组成 2019 12 29 3 2 组成 3 工作原理 燃料空气 混合燃烧发热 汽包 饱和蒸汽 过热蒸汽 母管输出 燃烧烟气 饱和蒸汽 过热蒸汽 省煤器 给水 空气预热器 给风 引风机排出 采用了哪些节能措施 饱和蒸汽 2019 12 29 4 4 对象分析 特点 锅炉 锅炉的主要输入 输出 多入多出 MIMO 变量之间关联 2019 12 29 5 多输入多输出问题转化为若干单输入单输出问题 为什么不用现代控制理论解决 汽包水位控制 物料平衡 燃烧系统控制 能量平衡 过热蒸汽系统控制 质量控制 炉膛负压系统控制 安全控制 工业锅炉控制方案的特点 2019 12 29 6 任务 安全 合理的运行条件下 提供一定温度和压力的蒸汽 要求 蒸汽量应适合负荷变化的需要 或保持给定的负荷 蒸汽压力保持一定的范围 蒸汽温度保持一定的范围 汽包水位保持一定的范围 炉膛负压保持一定的范围 保持燃烧的经济性和安全运行 2019 12 29 7 6 主要控制系统 1 汽包水位控制 受控变量 汽包水位 保证安全运行的重要指标之一 2 燃烧系统控制 操纵变量 给水流量 使给水适应锅炉的蒸发量 保持水位在一定范围内 目的 使燃烧产生的热适应蒸汽负荷的变化 受控变量 蒸汽压力 烟气氧含量 炉膛负压 操纵变量 燃料量 送风量 引风量 3 过热蒸汽系统控制 目的 维持过热器出口温度 保证管壁温度不超过允许的温度 受控变量 蒸汽温度 操纵变量 减温水量 2019 12 29 8 4 6 2汽包水位控制 汽包水位 锅炉运行的主要指标 水位过低 负荷加大时 汽化速度加快 控制不及时会全部汽化 水位过高 影响汽水分离 产生汽带液 影响后序设备的正常运行 1 汽包水位的动态特性 1 蒸汽负荷对水位的影响 干扰通道 H 实际可视水位 H1 不考虑水下面汽泡容积变化时的水位 H2 只考虑水面下汽泡容积变化所引起的水位 假水位与锅炉的工作压力和蒸汽量有关 100t h 300t h的中高压锅炉 负荷变化10 时 假水位可达30 40mm 2019 12 29 9 2 给水流量对位的影响 控制通道 水位特性 纯滞后过程或反向特性过程 2 单冲量控制 缺点 负荷变化时 控制不及时 不能克服假水位现象 适用场合 小型锅炉负荷较稳定的场合 2019 12 29 10 3 双冲量控制 避免虚假水位造成控制器误动作 设计负荷变化的前馈控制 加法器的输出 初始偏置差 阀位的初值 加法器的系数 的正 负取决于阀的特性 根据阀的特性数据计算现场凑试 在只有负荷干扰的条件下 调整到水位基本不变 可取1 也可小于1 在正常负荷下 与近似或正好抵消 2019 12 29 11 方框图 缺点 因控制阀的非线性 很难做到稳态补偿 不能克服给水量的扰动 4 三冲量控制 水位 负荷 给水流量的复合控制系统 方案一 前馈与串级组成的复合控制系统 特点 克服虚假水位现象克服给水量的扰动 双冲量控制的另一种形式 2019 12 29 12 方案二 前馈加反馈控制 综合信号的单回路系统 特点 仪表少容易实现系数设置不当 水位可能有余差 受控变量 方案三 前馈 串级控制系统 副回路纯比例控制器 比例度为100 特点 水位无余差 在现代广泛应用计算机控制的时代还有意义吗 2019 12 29 13 4 6 3燃烧系统控制 1 控制系统的目的 保证锅炉出口蒸汽压力稳定 保持燃料良好地燃烧 保持炉膛负压不变 维持喷嘴背压在一定范围内 2 蒸汽压力控制和燃料与空气的比值控制 压力对燃料量的单回路控制适用于负荷及燃料波动较小的场合 燃料量波动较大时 可采用压力对燃料量的串级控制 为什么选蒸汽压力控制 为什么选燃料与空气的比值控制 2019 12 29 14 基本控制方案 压力控制器输出同时作为燃料和空气流量控制器的设定值 特点 蒸汽压力恒定 燃料和空气的比值恒定 压力对燃料量的串级 送风量随燃料变化的比值控制 特点 送风量滞后于燃料量 2019 12 29 15 改进的控制方案 当负荷增加时 先加大空气量 后增加燃料 当负荷减小时 先减燃料 后减空气 3 烟气氧含量控制 直接指标 使燃料量与送风量的比值在各种情况下均为最优 烟气氧含量 间接指标 逻辑提量 节能控制 讨论两个问题 2019 12 29 16 逻辑提量过程分析 反作用 过程分析 蒸汽量 P PC 空气量 燃料量 当负荷增加时 先加大空气量 后增加燃料 蒸汽量 P PC 燃料量 空气量 当负荷减小时 先减燃料 后减空气 反作用 HS LS 反作用 LS HS 作业 画出上图的原理框图 并且分析它的工作过程 2019 12 29 17 节能控制思路 热效率 仪表 热损失q 不完全燃烧的热损失 机械和化学 烟气热损失 散热损失 2019 12 29 18 热效率 热损失q 与空气过剩系数 的关系 2019 12 29 19 节能控制思路 热效率 仪表 热损失q 不完全燃烧的热损失 机械和化学 烟气热损失 散热损失 无法测量 2019 12 29 20 过剩空气量通常用过剩空气系数来描述 烟气氧含量 过剩空气系数 2019 12 29 21 空气过剩系数 与烟气氧含量的关系 2019 12 29 22 小结 节能控制思路 热效率 仪表 热损失q 不完全燃烧的热损失 机械和化学 烟气热损失 散热损失 无法测量 空气过剩系数 无法计算 烟气氧含量 氧化锆氧分析仪 2019 12 29 23 重温 改进的控制方案 当负荷增加时 先加大空气量 后增加燃料 当负荷减小时 先减燃料 后减空气 3 烟气氧含量控制 直接指标 使燃料量与送风量的比值在各种情况下均为最优 烟气氧含量 间接指标 2019 12 29 24 工程实例 青岗糖厂燃煤工业锅炉计算机控制系统工艺 蒸汽汽轮机发电制糖特点 制糖是间歇操作 负荷变化相当大 失败的教训 满足不了工况变化的要求 成功的尝试 观察人工操作 编制计算机控制程序 2019 12 29 25 启示 一切从实际出发 具体问题具体分析 灵活创新是永恒的主题 2019 12 29 26 参考文献 蒋慰孙 过程控制工程 第2版 中国石化出版社金以慧 过程控制 清华大学出版社王锦标 计算机控制系统 P200交叉控制 清华大学出版社 2019 12 29 27 4 炉膛负压控制 炉膛负压的操作手段 引风量 负荷变化较大时 单回路难于满足要求 可采用前馈 反馈控制 在引风量回路中引入送风量的前馈或蒸汽压力前馈 金以慧 过程控制 清华大学出版社P248 2019 12 29 28 4 6 4蒸汽系统控制 目的 蒸汽出口温度在允许范围内 过热器管壁温度不超过允许的工作温度 采