锅炉过热蒸汽分程控制培训（高端培训）

工程师培训资料标题：锅炉过热蒸汽分程控制培训（高端培训）培训人：xx内部工程师培训资料基础知识锅炉上水被分为两路，其中一路进入减温器E1101与过热蒸汽换热，然后与另外一路混合进入省煤器E1102。进入减温器E1101的锅炉上水走管程，一方面对最终产品（过热蒸汽）的温度起到微调（减温）的作用，另一方面也能对锅炉上水起到一定的预热作用。锅炉上水管道上分别设有调节阀FV1102和FV1103。正常工况时，大部分锅炉上水直接流向省煤器，少部分锅炉上水流向减温器，其流量为FT1102。出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度的微调并为锅炉上水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下一生产单元（如蒸发器）。最终过热蒸汽温度为TI1104，流量为FI1105。

检测仪表说明基础知识执行机构说明位号检测点说明单位FT1102去减温器的锅炉上水流量kg/sTI1104最终过热蒸汽温度℃位号执行机构说明FV1102直接去省煤器的锅炉上水管线调节阀FV1103去减温器的锅炉上水管线调节阀阀门定位器它是调节阀的主要附件，一般将其和调节阀看作一个整体。控制器输出信号送到调节阀上的阀门定位器上，阀门定位器输出的气压信号驱动调节阀门从完全关闭到完全打开（或从完全打开到完全关闭）。阀门定位器相当于一个放大倍数可变、零点可调的放大器。阀门定位器主要分为两类：电/气阀门定位器

使用的最多，除了当阀门定位器之外，还可以实现电-气信号的转换。气/气阀门定位器分程控制系统的定义将控制器的输出信号全程分割成若干个信号段，每一信号段控制一个调节阀，这种控制系统叫做分程控制系统。简单控制系统是一个控制器的输出只控制一个调节阀。分程控制系统的定义如果一个控制器的输出同时送给两个调节阀，可以构成下图所示的分程控制系统。这两个阀门并联使用，都是气开阀。两个阀门在控制信号的不同区间从全开到全关，走完整个行程。分程控制系统的定义虽然分程控制可以是两个以上阀门共同控制，但是一般采用的是两个阀门分程。由于阀门有气开和气闭两种特性，因此两个阀门就有四种组合特性。分程控制系统就调节阀的开闭形式可以分为两类：分程控制系统的定义两个调节阀同向动作随着控制器输出的增加或减小，分程调节阀依次逐渐开大或逐渐关小。应用范围：主要用于扩大调节阀的可调范围，改善系统品质。分程控制系统的定义两只调节阀异向动作随着控制器输出信号增大或减小，一只调节阀逐渐开大（或逐渐关小），而另一只调节阀逐渐关小（或逐渐开大）。分程阀同向或异向的选择问题要根据生产工艺的实际需要来确定。分程控制系统的实现利用阀门定位器。假定在分程控制系统中控制两个调节阀A、B，每一个阀门上安装一个输入信号4~20mA、输出为可调整的气压信号的电/气阀门定位器，要求A阀在4~12mA信号范围内全行程动作，要求B阀在12~20mA信号范围内全行程动作。此时可对附设在调节阀A、B上的阀门定位器分别进行调整，使调节阀A的阀门定位器在4~12mA的输入信号下，输出信号为0.02~0.1MPa，这样阀门A在4~12mA信号范围内走完全程；而调节阀B的阀门定位器在12~20mA的输入信号下，输出信号为0.02~0.1MPa，这样阀门B在12~20mA信号范围内走完全程。也就是说，当控制器的信号在小于12mA的范围内变化时，只有调节阀A动作，调节阀B保持全开或者全关状态；当控制器的信号在大于12mA的范围内变化时，只有阀B动作，阀A处于全开或者全关的状态。分程控制系统的目的扩大调节阀的可调范围，以便改善控制系统的品质，使系统更加可靠；满足某些工艺操作的特殊需要。分程控制系统的应用场合扩大调节阀的可调范围，改善控制品质。用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求。用作生产安全的防护措施。分程控制系统的方块图分程控制系统的方块图有两种情况，如下图所示：调节阀A和调节阀B都控制同一对象，因此两阀的控制通道特性是相同的。如果两只调节阀的动作特性和放大倍数也比较接近，那么可以按照两个通道中的任一通道进行控制器参数整定，结果都能使系统获得比较满意的控制品质。分程控制系统的方块图调节阀B所处的通道比调节阀A所处的通道多了一个被控对象，这样两个通道的特性就不一样了，它们之间有着很大的差异。在这种情况下，要寻找一组控制器参数，使得对应于上述两个通道的过渡过程都是最佳的，是不可能的。这时就要采取折中的方法，选择一组合适的控制器参数，使之能兼顾上述两个通道的特性情况。分程控制系统阀门开、闭形式的判定分程控制系统阀门气开、气闭的判定：如果两个调节阀同向动作的话，任选一阀门，根据安全原则判断阀门的气开、气闭，另一阀门开闭形式与该阀门相同。如果两个调节阀异向动作的话，根据安全原则，即在信号中断的时候，应该保证人员和设备的安全，来确定调节阀A和调节阀B的开、闭形式。过热蒸汽出口温度分程控制系统过热蒸汽出口温度为什么要采用分程控制呢？这要从汽包上水说起。锅炉汽包上水流量FI1101分成两路，一路经过管线阀FV1102去混合联箱；另外一路经过管线阀FV1103去减温器，在减温器中吸收过热蒸汽的一部分热量后，去混合联箱。两路上水在混合联箱混合后一起进入省煤器，进一步吸收燃烧后烟气中所含的热量，再进入汽包。显然，经过减温器的这一路汽包上水会携带更多的热量进入到混合联箱。在减温器中调节过热蒸汽出口温度TI1104的冷流，就是路经FV1103的这一路汽包上水流量FI1102。所以，若汽包上水流量FI1101固定不变，而FI1102增加，则直接去混合联箱的汽包上水流量就会减少。两路汽包上水所携带的热量不同，在混合后进入汽包时对汽包内蒸发量的影响就会有所不同。过热蒸汽出口温度分程控制系统所以为了在调节过热蒸汽出口温度TI1104的同时，维持汽包上水所携带的热量的平衡，可以对TI1104进行分程控制。由于分程控制系统中，只有一个控制器，因此，同一套参数将用于不同的工况范围。因此，在设计分程点的时候，需要综合考虑不同工况范围下对象特性与调节阀特性，分析得到合理的分程范围。本实验中，FV1102和FV1103的流通能力为1:1，因此可以设计让FV1102的开度和FV1103的开度相加正好是100。当FV1103开度增加时，FV1102开度相应减少。当某一个阀门全部关闭时，另外一个阀门全开，确保汽包上水的总流量。过热蒸汽出口温度分程控制系统锅炉过热蒸汽出口温度正常运行中应维持在额定值，允许波动范围一般为+5℃～-10℃。在规定允许偏差值的同时，还应规定允许偏差值下运行的持续时间和汽温变化时允许的变化速度。目前我国对此尚无统一的规定，而大多数锅炉沿用如下规程：每次允许偏差值下的运行持续时间不得大于2分钟，在24小时内允许偏差值下运行的累计时间不得大于10分钟；蒸汽温度允许变化速度应≤3℃/min。例如1000t/h亚临界压力自然循环锅炉额定汽温为550℃，允许波动范围为+5℃～-10℃，最高限值为560℃，最低限值为540℃。汽温超过560℃应降低负荷运行，565℃时应减负荷至零，超过565℃应立即停机。大于555℃超温运行时间每次不超过15分钟，年累计不超过20小时。汽温低于540℃应降低负荷运行，480℃时应减负荷至零，低于480℃应立即停机。确定控制器正反作用对过热蒸汽出口温度起调节作用的是FV1103，因此以FV1103为执行机构确定控制器的正反作用。根据系统必须构成负反馈，而阀门的符号为正，过热蒸汽出口温度对象的符号为负，测量变送器的符号为正，偏差PV-SP符号为正，由此得知，控制器的符号为正。控制规律选择由于温度滞后大，控制起来不灵敏，因此温度控制系统需要增加微分作用。因此，过热蒸汽出口温度控制器使用比例积分微分控制规律。控制规律选择实验步骤1、在没有打开任何工程的前提下，在SMPT-1000监控环境中打开锅炉工程15_BoilerTI1104SplitControl。2、点击工具栏中的

按钮，打开阀门/挡板控制配置对话框，将阀门FV1102和FV1103均设置为内控状态。3、点击工具栏中的

按钮，将当前窗口切换到控制系统组态窗口，进行控制系统组态。控制系统组态窗口中已经组态了LI1102三冲量控制系统、PI1102单回路控制系统、PI1104串级控制系统以及FI1103和FI1104双闭环比值控制系统。实验步骤过热蒸汽出口温度分程控制系统的组态画面如下图所示：实验步骤各控制模块的具体配置如下所示。模块参数取值说明PID控制器位号TIC1104过热蒸汽出口温度控制器状态手动正反作用正作用Kc1Ti99999Td0模块参数取值说明反号器输入符号U101与PID控制器输出连接，将控制器输出取反模块参数取值说明加法器输入符号U10100FV1102的开度=100-FV1103的开度输入符号U200与反号器输出连接实验步骤4、在趋势曲线画面中添加TI1104、FV1102、FV1103、FV1105和FV1104曲线。5、分程控制系统的投运以及PID参数的整定。打开TIC1104控制器的操作面板，不断修改OP值，观察SP和PV的值。当SP的值达到440℃左右时，将控制器投自动。用经验法整定PID参数，观察并记录响应曲线以及PID参数值。实验步骤6、施加扰动测试控制器性能。将TIC1104的SP由440℃变为450℃，观察TI1104的响应曲线。待TI1104稳定后，再将其SP由450℃下降为440℃，观察TI1104的响应情况。将FV1105的开度由30变为40，待TI1104稳定后，再将FV1105的开度由40变为30，观察TI1104的响应情况。待TI1104稳定后，将FV1104的开度由43变为50，待系统稳定后，再由50变为43。观察TI1104的响应情况。实验步骤下图是TIC1104控制器各参数分别取Kc=5、Ti=8时，在扰动下各变量的响应曲线。实验步骤当TI1104在440℃附近时，FV1103的开度已经非常小了，当TI1104的SP变为450℃后，FV1103需要进一步关小，即全关；FV1102全开，可以看到TI1104比较平缓地上升到450℃。当TI1104的SP降为440℃时，TIC1104开大FV1103，可以看到其调节过程，相应的，FV1102的开度与其反向变化。通过控制器作用，最终将TI1104稳定在440℃。实验步骤当增加（减小）FV1105开度时，阀后压力的降低（增加）直接使得整个汽相系统压力降低（升高），FI1105增加（减少）、TI1104增加（减少）。在TIC1104的作用下，FV1103开大（关小），将TI1104调节回设定值，FV1102的响应