锅炉温度控制系统设计

本科毕业设计（论文）XXXXXXXX 大学本科生过程控制课程设计说明书题 目：热电厂锅炉炉膛温度控制系统的设计学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 本科毕业设计（论文）摘要锅炉是热电厂重要且基本的设备 ,其最主要的输出变量之一就是主蒸汽温度。主汽温度自动调节的任务是维持过热器出口汽温在允许范围内 ,以确保机组运行的安全性和经济性。如果该温度过高 ,会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快 ,降低使用寿命。若长期超温 ,则会导致过热器爆管 ,在汽机侧还会导致汽轮机的汽缸、 汽阀、 前几级喷嘴和叶片、高压缸前轴承等部件的寿命缩短 ,甚至损坏;假如该汽温过低 ,会降低机组的循环热效率 ,一般汽温每降低 5 10 ,效率约降低 1 % ,同时会使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加 ,引起叶片磨损;当汽温变化过大时 ,将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳 ,还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化 ,甚至产生剧烈振动 ,危及机组的安全 ,所以有效精准的控制策略是十分必要的锅炉炉膛温度的控制效果直接影响着产品的质量，温度低于或者高于要求时都不能达到生产质量指标，有时甚至会发生生产事故，此设计控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变量设计热电厂锅炉温度控制系统，以达到精度在正负 5 范围内。关键词：热电厂；锅炉；炉膛温度；串级控制本科毕业设计（论文）目 录引 言 .4第一章 热电厂的工艺流程及要求 .5第二章 锅炉的工艺流程及控制要求 .72.1 锅炉的工艺流程 .72.2 锅炉的控制要求 .8第三章 锅炉炉膛温度的分析 .9第四章 锅炉炉膛温度控制系统的设计 .114.1 炉膛温度控制的理论数学模型 .114.2 炉膛温度控制方法的选择 .124.3 系统单元元件的选择 .124.3.1 温度检测变送器的选择 .124.3.2 流量检测变送器的选择 .134.3.3 主、副调节器正反作用的选择 .154.3.4 主、副回路调节器调节规律的选择 .154.3.5 控制器仪表的选择 .164.3.6 控制阀的选择 .18第五章 锅炉炉膛温度控制系统的工作原理 .18第六章总 结 .19参考文献 .20本科毕业设计（论文）引 言随着现代工业生产的迅速发展 ,对工艺操作条件的要求更加严格 ,对安全运行及对控制质量的要求也更高 。而单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求 ,在这样的情况下 ,串级控制系统应运而生 。锅炉温度串级控制系统的生产工艺要求 :(1) 可以实现对整个锅炉系统工艺流程的控制 。(2) 能够自动控制锅炉温度 ,并达到所需精度 。(3) 有良好的人机界面 ,能方便地在线修改参数 ,并以动画实现数据和流程的“可视化 。工程控制是工业自动化的重要分支。几十年来，工业过程控制获得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及能源的节约都起着重要的作用。生产过程是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。该过程中通常会发生物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递等等，或者说生产过程表现为物流过变化的过程，伴随物流变化的信息包括物流性质的信息和操作条件的信息。生产过程的总目标，应该是在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径，将原物料加工成预期的合格产品。为了打到目标，必须对生产过程进行监视和控制。因此，过程控制的任务是在了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。本科毕业设计（论文）第一章 热电厂的工艺流程及要求1.1 热电厂生产工艺原煤经过制粉系统将大块的煤转化成可供锅炉燃烧的煤粉，生水经过水处理系统再经过除盐处理而除去水质里的钙、镁、钠等盐分子，然后通入锅炉，锅炉里的煤粉和通入的热空气经过一定比例的混合后燃烧使得锅炉产生蒸汽，这些高温的蒸汽通过汽轮机，使得汽轮机高速运转产生的旋转机械能，发电机连接着汽轮机，发电机将汽轮机产生的旋转机械能转化成电能，这些电压不定的电力在主变压器的作用下变成一定电压的电量，经过高压远程输电送入各个电网输送到全国各地热电厂是联合生产电能和热能的发电厂。热电厂供热系统是利用汽轮机同时生产电能和热能的热电系统作为热源。以热电厂作为热源不仅热能利用效率高，同时有利于环保。以热电厂作为热源的供热系统称为热电厂集中供热系统。集中热水供应系统主要由热媒系统，热水供应系统和附件三个部分组成。热媒系统由热源，换热器和热媒管网组成。由锅炉生产的蒸汽通过热媒管网送到换热器加热冷水，变成高温水通过热媒管网供暖。经过热交换蒸汽变成冷凝水，大部分和新补充的软化水经冷凝循环泵再送回锅炉加热成蒸汽，如此循环完成热传递过程。热水供水系统由热水配水管网和回水管网组成。被加热到一定温度的冷水，从换热器出来，经配水管网送至各个热水配水点，而换热器冷水由高位水箱或给水管网补给。供热后的热水经回水管使一定量的热水经过循环水泵再流回换热器。热电厂包含有火力发电厂车间、水处理车间和热力车间三个部分。其中火力发电厂流程为燃料的化学能蒸汽的热势能机械能电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。水处理系统就是为了产出电导率B2时,低选器选中 B2,B1 被中断,同时 B3B1 时,低选器又选中 B1,B1 又作为该回路 PID 设定值,交叉限制作用结束,系统稳定。对于煤粉流量调节回路,随着煤粉流量的增加,高选器选 A1,而低选器中,开始时选 A1 作为该回路 PID 的设定值, 煤粉流量增加,A1A2 时,低选气选A2,A1 被中断, 煤粉流量随着空气流量增加而增加 ,交叉限制作用开始,当 A2 增加到 A2A1 时,低选器又选 A1,此时 A1A3,使交叉限制作用结束,系统恢复稳定。负荷剧减时相反。可见负荷增加过程中，先开空气后开煤粉，煤粉和空气交替逐渐增加，从而保证充分燃烧，不产生黑烟。负荷减少时，先关煤粉后关空气，空气和煤粉交替逐渐减少，保证合理燃烧，不会空气过剩，带走热量。本科毕业设计（论文）第六章总结课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的快速发展，过程控制已经成现代工业应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握过程控制系统相关技术的设计与理论知识是十分重要的。回顾起此次过程控制系统课程设计，至今我仍感慨颇多。的确，从选题到定稿，从理论到实践，在一个多星期的日子里，可以说得是苦多于甜。记得由于自己不小心，曾经不得不把画了大半个小时的锅炉基本结构图重新画一次。但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。例如一些电路设计软件的学习与应用等等。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，这一点对于我们这些即将走上各自工作岗位的应届毕业生来说是一个很好的前社会实践过程。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但有以前一些相关课程的课程设计经验，面对各种问题，最终还是成功解决了。设计之初在确定设计方案的时候，为了查找资料还专门到图书城去查阅相关火电厂的书籍，并通过互联网络搜寻相关的知识。在设计方案的过程中，发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，最后不得不重新拿起课本自习阅读相关的知识点。总而言之，在这次课程设计中，是自己的能力又有了进一步的提高。本科毕业设计（论文）参考文献于开江,吕剑虹 . 锅炉主汽温和一级汽温的优化控制J . 动力工程,2004 ,24 (2) :212 - 214.黄成静, 刘红军,王东风. DMC2PID 串级主汽温控制系J .华北电力大学学报,2003 , (2) :54.叶智,刘伟 ,杨新民. DMC2PID 串级控制在火电厂过热汽温控制中的研究应用. 热力发电,2005 ,