制粉系统.doc

XX大学本科生实践教学考查报告2014/2015学年 第一学期磨煤制粉系统课程名称：微机控制技术综合应用 任课教师： 学 院： 电气工程学院 班 级： 自动化 学 号： 姓 名： 同组成员： 负责内容： 硬件连接 成 绩： XX大学本科生实践教学考查报告2014/2015学年 第一学期磨煤制粉系统课程名称：微机控制技术综合应用 任课教师： 学 院： 电气工程学院 班 级： 自动化 学 号： 姓 名： 同组成员： 负责内容： 组态画面 成 绩： 大学本科生实践教学考查报告2014/2015学年 第一学期磨煤制粉系统课程名称：微机控制技术综合应用 任课教师： 学 院： 电气工程学院 班 级： 自动化 学 号： 姓 名： 同组成员： 负责内容： 编程 成 绩： 磨煤制粉系统的设计一工艺流程磨煤机工艺流程包括原煤储运系统，制粉系统，煤粉的输送，喷吹系统，供气系统和煤粉计量系统，还包括整个喷煤系统的计算机控制中心等。实现把原煤（无烟煤，烟煤）经过烘干，磨细，用压缩空气输送，通过喷煤枪从高炉风口直接喷入炉缸的生产工艺。其工艺流程主要由原煤储运，煤粉制备，煤粉喷吹，热烟气和供气等级部分组成。图一 磨煤机工艺流程1. 原煤储运系统：为保证高炉喷煤作业的连续性和有效性，在喷煤工艺系统中，首先要考虑的是建立合适的原煤储运系统，该系统应包括综合煤场、煤棚、储运方式。为控制原煤粒度和除去原煤中的杂物，在原煤储运过程中还必须设置筛分破碎装置和除铁器。筛分破碎即可以控制磨煤机入口的原煤粒度，除铁器则主要用于清除煤中的磁性金属杂物 2. 煤粉制备系统:制粉系统是指将原煤破碎、干燥成为具有移动细度和水分的煤粉，并且根据锅炉的运行情况对制粉出力和煤粉细度进行合理的调整，然后送入锅炉炉膛进行悬浮燃烧所需设备和相关连接管道的组合。可以分为直吹式和仓储式（及中间仓储式）两大类。中间仓储式制粉系统将磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后再根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧；而直吹式制粉系统将原煤经磨煤机制成煤粉后直接吹入炉膛进行燃烧。本次课程设计中用到的是直吹式的制粉系统，其优点：设备简单，投资少，系统的爆炸危险性小，将煤粉送往喷燃器所消耗的电能少。其缺点：制粉系统出故障时，锅炉必须降低负荷甚至停炉，可靠性差，每台锅炉需配置多台磨煤机。图1 直吹式制粉系统（1 原煤斗 2给煤机 3磨煤机 4粗粉分离器 5煤粉分配器 6一次风管 7燃烧器 8锅炉 9送风机 10一次风机 11空气预热 12热风管道 13冷风管道15二次风箱16密封风机 17混合风门 18热风门 19冷风门 20二次风门 21密封风门 22隔绝门）3.喷吹系统：喷吹系统由不同形式的喷吹罐组和相应的钟阀、流化装置等组成。煤粉喷吹通常是在喷吹罐组内充以压缩空气，在自混合器引入二次压缩空气将煤粉经管道和喷枪喷入高炉风口。4.供气系统: 供气系统是高炉喷煤工艺系统中不可缺少的组成部分，主要涉及压缩空气、氮气、氧气和少量的蒸汽。压缩空气主要用于煤的输送和喷吹，同时也为一些气动设备提供动力。氮气和蒸汽主要用于维持系统的安全正常运行。而氧气则用于富氧鼓风或氧煤喷吹。稳定运行时，原煤斗中的煤通过给煤机以一定量送入磨煤机，一次冷风与一次热风量按一定组合成一次风量，一次风量与给煤量保持一定比例进入磨煤机，磨煤机中的煤粉和风的混合通过煤粉分配皿与二次风混合吹入炉膛，其中一，二次风均由送分机提供并维持一定量。二.控制任务1. 保证机组实发功率Pe等于负荷要求指令P0，维持煤粉的供给与负载平衡。2. 维持炉内过剩空气稳定，以保证燃烧经济。图2 直吹式制粉系统方框图调节量被调量给煤量（给煤机转速）机床压力PT送风机的送风量（变频）烟气含氧量磨煤机一次风量一次风量与给煤量成比例磨煤热风量磨煤机出口温度一次风量一次风压Pv1当负荷增加时，给煤机转速增加，给煤量增加，相应的送风量增加，一次风量增加，二次风量也增加，一、二次风量均由一、二次风门变频控制，从而锅炉提供热量以维持负荷硬件1.硬件调试选择系统设备，点击新建设备连接研华模块选择设备：研华系列备注：选择相应功能的研华模块 ADAM5017做模拟输入AI ADAM5051做数字输入DI ADAM5024做模拟输出AO ADAM5017做数字输出DO说明：进行研华模块地址选择。地址分别为：ADAM5017做模拟输入AI 地址：0000.0ADAM5024做模拟输出AO 地址：0000.1ADAM5051做数字输入DI 地址：0000.2ADAM5017做数字输出DO 地址：0000.3三、控制系统方案采用直吹式制粉系统1.燃料量控制系统采用机炉协调负荷方式，负荷控制系统（主控系统）的锅炉主控信号作为锅炉的负荷要求信号。燃料主控回路将来自锅炉主控的负荷指令分配至各台运行中的磨煤机负荷控制回路，通过调节各台磨煤机的给煤量，使总燃料量满足锅炉负荷指令的要求。（1）燃料量的测量 正确及时地测量燃料量是燃料控制子系统的基本问题。然而燃料量的直接测量还是一个尚待解决的难题，一般都采用下述间接测量方法。1)给煤机转速。对于直吹式制粉系统的锅炉，在给煤机转速调节良好，考虑煤层密度、厚度对燃料量影响时，给煤量与转速之间具有确定的关系，可用给煤机转速求出燃料量。2)给粉机转速。对采用中间储仓式制粉系统锅炉，可采用给粉机转速来间接代表燃料量。不足之处是转速信号不能反映煤粉的自发性扰动。3)磨煤机进出口差压。对采用直吹式制粉系统锅炉，可用磨煤机进出口差压来近似代表燃料量，这是以假定磨煤机出力与其进出口差压的平方根成正比为前提的。（2）燃料量控制系统设计采用给粉机的转速反馈的燃料控制系统图3.燃料量控制系统（3）送风量控制采用单闭环比值送风控制系统 送风调节的任务在于保证燃烧过程中有合适的燃料与风量比例，送风调节对象近似比例环节。常采用保持燃料量与送风量成比例关系的送风控制系统。在本设计中选用随负荷、燃料品种变化而修正送风量的送风控制系统，这个系统是用乘法器构成的单闭环比值送风控制系统，燃料量的修正值作为送风量的给定值，实现B与V的比值控制。图4.送风控制系统2.制粉控制系统选用一次风量为反馈信号的燃烧控制系统图5. 一次风量为反馈信号的燃烧控制系统3. 燃烧控制系统图6.燃烧控制系统框图I/O变量：变量类型备注补偿风量内存总油量内存锅炉指令内存热量信号D 蒸汽流量I/O蒸汽流量传感器热量信号Cb dpb/dt内存汽包压力煤量平均值内存5台磨煤机转速反馈内存变量： 变量名称类型总燃料指令内存给煤量指令内存4.一次风量控制系统图7.一次风量控制系统I/O变量：变量类型备注给煤量I/O给煤机转速一次风压I/O一次风温I/O一次风量I/O内存变量：变量类型冷风量I/O5.磨煤机出口温度控制图8.磨煤机出口温度控制方框图I/O变量：变量名类型备注出口温度反馈内存内存变量：变量名类型给定磨煤机出口温度I/O一次热风机频率I/O6.一次风压控制系统图9.一次风压控制方框图I/O变量：变量名类型备注给煤量I/O给煤机转速一次风压I/O内存变量：变量名类型一次热风机频率内存一次冷风机频率内存二次热风机频率内存二次冷风机频率内存一次风机频率内存7.二次风量控制系统（送风控制） 图10.二次风量控制方框图四.计算机控制系统IPC+DCS结构4.1新建工程使用组态王，首先新建工程“制粉控制系统” 4.2新建画面进入工程，点击新建工程画面，进入开发系统画面，使用图库创建所需的器件，作图工具绘制其他结构。4.3建立仿真系统选择系统设备，点击新建设备仿真设备定义：把地理上分散的物理硬件在软件上变成集中的逻辑硬件。智能设备定义： 设置COM口 并与硬件进行连接4.4新建数据词典建立组态系统所需数据变量共新建水位、水泵运行、启动运行、出水阀门、历史曲线跨度、历史曲线卷动量、行等所需的数据词典。制粉系统的控制设计制粉系统控制的流程图如E.报警控制的设计 汽包液位过高或过低都会导致严重的后果，液位过高（90）会溢出，液位过低（0.3报警置为1YCFY0.3报警置为1不报警报警控制流程图4.5各项参数的设置4.5.1按钮参数设置在工具中选择按钮工具，并在主画面中画出如图所示的按钮，分别为管理登陆、退出登录、启动、停止、水位报警、历史曲线、数据报表、退出。对于启动、停止按钮，双击选择按下时并写入命令语言：管理登陆：LogOn();退出登录：LogOff();启动按钮为：本站点启动运行=1;停止按钮为：本站点启动运行=0;对于给煤机转速报警、磨煤机出口温度报警、一次风量报警、二次风量报警、历史曲线、数据报表、退出这些按钮则是选择弹起时并写入命令语言：给煤机转速报警：ShowPicture(给煤机转速报警);历史曲线：ShowPicture(历史曲线);数据报表：ShowPicture(数据报表);退出：Exit(0);4.5.2磨煤机转速报警画面在水位报警画面中右键点击，选择动画连接，做如图中所示设置：燃料锅炉报警画面实时曲线4.5.4历史曲线画面同样新建画面，命名为历史曲线，在画面中打开工具箱中的图库，选择历史曲线加入到画面中，如上图所示。查阅组态王帮助文档知道各按钮的意义：第一排最前面的两个按钮为时间轴左端向左卷动和时间轴左端向右卷动；第一排最后两个按钮为时间轴右端向左卷动和时间轴右端向右卷动。第二排前面四个按钮为：时间轴向左平移，时间轴向右平移，时间轴向左平移两倍，时间轴向右平移两倍。卷动百分比按钮对应卷动百分比量的输入，作用是使趋势曲线的时间轴左移或右移一个百分比，百分比是指移动量与趋势曲线当前时间轴长度的比值。比如移动前时间轴的范围是12:0014:00，时间长度120分钟，左移10%即12分钟后，时间轴变为11:4813:48。在此按钮后面有两个分别为时间轴百分比左移与时间轴百分比右移。输入调整跨度按钮用以调整跨度时间，如输入7200，表示时间调整跨度为2小时。后面有四个不同的时间跨度可以选择。时间轴缩放按钮显示时间轴的量程。可以缩小或者放大时间轴。后面有时间更新按钮，用以将历史曲线时间轴的右端设置为当前时间，以查看最新数据。最后是参数设置按钮，在软件运行时设置记录参数，包括记录起始时间、记录长度等。4.5.5总体命令语言设置组态王命令程序/* */=参数初始化=/=程序周期时间float T = 3; /单位是s/=计算热量信号参数/=蒸发受热面的蓄热能力float Cb = 0.1;/=计算热量信号=float delta0 = 0;delta0 = 本站点汽包压力100_I2 - 本站点汽包压力;本站点热量信号 = 本站点蒸汽流量D100_I1 *8 + Cb * delta0 /T;本站点汽包压力 = 本站点汽包压力100_I2;/-1-/=燃烧控制=/=计算总燃料指令float delta1 = 0;delta1 = 本站点补偿后总风量100n -本站点燃料_总油量100n;本站点燃料_总燃料指令100n = Min( 本站点燃烧_锅炉指令100n, delta1 );/=PI1主控制器作用/=输出煤量信号本站点BurnSysErr1_0 = 本站点BurnSysErr1_1;本站点BurnSysErr1_1 = 本站点燃料_总燃料指令100n - 本站点热量信号;/=增量式PI=本站点煤量指令 = 本站点煤量指令 + PID_Ctr(本站点BurnSysErr1_0,本站点BurnSysErr1_1,本站点燃料_总燃料指令100n,本站点热量信号,本站点BurnSysPI1_Kp,本站点BurnSysPI1_KI );/=本站点煤量指令 = 本站点煤量指令 + 总燃料指令微分本站点煤量指令 =本站点煤量指令 + (本站点燃料_总燃料指令100n - 本站点燃烧_总燃料指令)/T;/=手自动转换-T19=if(本站点BurnSys_T19_DO0) 本站点煤量指令 = 本站点手动煤量指令 ;/=手动设定给定值/=/给煤机频率实际表示给煤机转速本站点给煤机频率50_O3 = 本站点给煤机频率50_O3 + PID_Ctr(本站点BurnSysErr2_0,本站点BurnSysErr2_1,本站点煤量指令,本站点给煤机转速（给煤量）90_I0,本站点BurnSysPI2_Kp,本站点BurnSysPI2_KI );/=手自动转换-T2=/if(本站点BurnSys_T19_DO0)/ 本站点煤量指令 = 本站点手动煤量指令 ;/=手动设定给定值/=/=最小值限幅=if(本站点给煤机频率50_O3 93 & 本站点磨煤机出口温度100_I5 0.3) /报警/=主调节器作用=本站点一次风压控PI1输出 = 本站点一次风压控PI1输出 + PID_Ctr(本站点一次风压控Err1_0,本站点一次风压控Err1_1,PressTmp,本站点一次风压100_I3,本站点一次风压控PI1_Kp,本站点一次风压控PI1_Ki);/=副调节器作用=本站点一次风压控PI2输出 = 本站点一次风压控PI2输出 + PID_Ctr(本站点一次风压控Err2_0,本站点一次风压控Err2_1,本站点一次风压控PI1输出,本站点一次风压控PI1输出,本站点一次风压控PI2_Kp,本站点一次风压控PI2_Ki );/=下面是手自动切换=/=转换成频率输出本站点一次风机频率 = 本站点一次风压控PI2输出;/通过函数转换成一次风机频率输出/-5-/=二次风量控制=/=烟气含氧量控制=本站点烟气含氧量控PI输出 = 本站点烟气含氧量控PI输出 + PID_Ctr(本站点烟气含氧量控Err_0,本站点烟气含氧量控Err_1,100.0,本站点锅炉含氧量100I6,本站点烟气含氧量控PI_Kp,本站点烟气含氧量控PI_Ki );/=烟气含氧量设定为100，本来应该为f(蒸汽量)的函数，为了方便float OxygTmp1 = 0;float OxygTmp2 = 0;float OxygTmp3 = 0;OxygTmp1 = 本站点烟气含氧量控PI输出 * 1/*这里应该为一个函数*/+本站点燃烧_锅炉指令100n;OxygTmp2 = max(本站点燃料_总燃料指令100n,本站点热量信号);OxygTmp3 =max(OxygTmp1 ,OxygTmp2 );OxygTmp3 =max(OxygTmp3,30.0);/最小风量限幅为30/=主调节器作用=本站点二次风量控PI1输出 = 本站点二次风量控PI1输出 + PID_Ctr(本站点二次风量控Err1_0,本站点二次风量控Err1_1,OxygTmp3,本站点补偿后总风量100n,本站点二次风量控PI1_Kp,本站点二次风量控PI1_Ki );/=副调节器作用=本站点二次风量控PI2输出 = 本站点二次风量控PI2输出 + PID_Ctr(本站点二次风量控Err2_0,本站点二次风量控Err2_1,本站点二次风量控PI1输出,本站点二次风量控PI1输出*0.5,本站点二次风量控PI2_Kp,本站点二次风量控PI2_Ki );/=副调节器中的反馈值不确定/*/ * 手自动转换/*/=将风量输出转换成二次风机频率输出/=函数不确定本站点二次风机频率50_O2 = 本站点二次风量控PI2输出 *1;四、运行效果1、画面绘制：完成各种需要画面的控制 （1）制粉控制制粉控制系统是本小组的