锅炉自动控制系统技术文献汇编_第1页
锅炉自动控制系统技术文献汇编_第2页
锅炉自动控制系统技术文献汇编_第3页
锅炉自动控制系统技术文献汇编_第4页
锅炉自动控制系统技术文献汇编_第5页
已阅读5页,还剩9页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

锅炉自动控制系统技术文献汇编一、引言锅炉作为能源转换的核心设备,广泛应用于电力生产、化工、冶金、供暖等国民经济重要领域。其运行的安全性、经济性与稳定性直接关系到企业的生产效率、能源消耗及环保排放。随着工业自动化水平的不断提升,锅炉自动控制系统已成为现代锅炉不可或缺的组成部分,它通过对锅炉运行参数的精确监测、逻辑判断和自动调节,实现了锅炉从启动、正常运行到停运全过程的自动化管理,显著提升了锅炉运行的可靠性、经济性,并降低了人为干预的风险。本汇编旨在系统梳理锅炉自动控制系统的关键技术、核心构成、应用实践及发展趋势,为相关工程技术人员、研究人员及院校师生提供一份具有实用价值的参考资料。二、锅炉自动控制系统的构成与功能锅炉自动控制系统是一个复杂的综合性系统,通常由检测元件与变送器、控制装置、执行机构以及被控对象(锅炉本体及其辅助设备)共同构成,通过信息的采集、处理、决策与执行,完成对锅炉各项运行参数的闭环控制。(一)检测与变送单元该单元是自动控制系统的“感官”,负责将锅炉运行过程中的各种物理量(如温度、压力、流量、液位、成分等)转换为标准的电信号或数字信号,输送给控制单元。1.温度检测:常用热电偶、热电阻等,用于测量炉膛温度、过热蒸汽温度、省煤器进出口水温、排烟温度等关键部位温度。2.压力检测:常用压力变送器、压力表,用于测量锅筒压力、蒸汽母管压力、给水压力、炉膛负压、风道压力等。3.流量检测:常用孔板流量计、涡街流量计、电磁流量计等,用于测量蒸汽流量、给水流量、燃料流量、空气流量、烟气流量等。4.液位检测:常用差压式液位计、电容式液位计、磁翻板液位计等,主要用于监测锅筒水位、汽包水位等。5.成分分析:如烟气分析仪,用于检测排烟中的氧含量、二氧化碳含量、氮氧化物含量等,为燃烧优化提供依据。(二)控制单元控制单元是自动控制系统的“大脑”,接收来自检测单元的信号,按照预定的控制策略和算法进行运算处理,并发出控制指令给执行单元。1.控制器类型:*PLC(可编程逻辑控制器):具有高可靠性、强抗干扰能力和灵活的编程能力,广泛应用于锅炉的逻辑控制和顺序控制,如辅机的启停、安全联锁保护等。*DCS(分散控制系统):采用分散控制、集中管理的模式,适合大型复杂锅炉系统的过程控制与监控,具有强大的数据处理、显示、报警和历史记录功能。*专用锅炉控制器:针对特定类型锅炉设计,集成了常用的控制算法和逻辑,结构紧凑,使用方便。2.控制算法:除经典的PID(比例-积分-微分)控制外,还包括串级控制、前馈控制、比值控制、模糊控制、预测控制等,以适应不同复杂程度的控制需求。(三)执行单元执行单元是自动控制系统的“手脚”,根据控制单元发出的指令,改变调节机构的状态,从而实现对被控参数的调节。1.调节阀门:如给水调节阀、减温水调节阀、燃气/燃油调节阀、空气调节阀、烟气挡板等,通过改变流通截面积来控制介质流量。2.执行机构:与调节阀门配套,将控制信号转换为机械动作,驱动阀门开度变化,常见的有电动执行机构、气动执行机构。3.变频调速装置:用于控制引风机、送风机、给水泵等电机的转速,实现风量、水量的连续平滑调节,具有显著的节能效果。4.燃烧器控制装置:负责燃料的喷射、雾化和点火,其动作受控制器协调控制。(四)人机交互与监控单元该单元为运行人员提供锅炉运行状态的实时监控界面和操作手段,通常包括操作员站、工程师站、显示屏、报警装置等。运行人员可通过此单元了解系统运行参数、修改控制参数、进行手动/自动切换等操作。三、锅炉主要控制策略与技术锅炉自动控制系统的核心在于实现对锅炉燃烧过程、汽水系统等关键环节的精确控制,以保证锅炉安全、稳定、经济运行,并满足环保要求。(一)燃烧控制系统燃烧控制是锅炉控制的核心,其主要目标是保证燃料完全燃烧,维持炉膛压力稳定,同时使燃烧过程的经济性和环保性达到最佳。1.燃烧过程的基本控制:*燃料量控制:根据锅炉负荷需求,调节进入炉膛的燃料量。*送风量控制:根据燃料量和设定的空燃比,调节送风量,保证燃料充分燃烧,通常以烟气含氧量作为反馈校正信号。*引风量控制:根据炉膛压力设定值,调节引风量,维持炉膛在微负压状态下运行,防止火焰外喷或冷空气大量漏入。2.典型燃烧控制方案:*单交叉限幅控制:防止燃料量与空气量的比例失调,避免富油(气)燃烧或空气过量。*双交叉限幅控制:在单交叉限幅基础上,进一步优化升负荷和降负荷过程中的空燃比控制,提高燃烧稳定性和效率。*氧量校正回路:通过在线监测烟气中的氧含量,动态修正空燃比,实现最佳过剩空气系数。(二)汽水系统控制1.汽包水位控制:维持汽包水位在规定范围内是保证锅炉安全运行的重要指标。水位过高易导致蒸汽带水,影响蒸汽品质和后续设备安全;水位过低则可能导致水冷壁管干烧爆管。常用的控制方案有单冲量控制、双冲量控制和三冲量控制,其中三冲量控制(以水位为主参数,蒸汽流量为前馈,给水流量为反馈)因其控制效果好而被广泛采用。2.过热蒸汽温度控制:过热蒸汽温度过高会影响过热器安全,过低则降低汽轮机效率。通常采用喷水减温作为主要调节手段,通过控制减温水量来维持过热蒸汽温度稳定。控制方案可采用单回路PID控制或串级控制,将减温器出口温度作为副参数,以提高控制响应速度。3.给水控制系统:保证向锅炉提供足够且压力稳定的给水,通常采用调速给水泵或给水调节阀进行控制,其设定值由汽包水位控制系统给出。(三)锅炉整体协调控制对于大型电站锅炉或工业锅炉,通常需要实现锅炉负荷与汽轮机(或用汽设备)需求之间的协调控制,以及锅炉内部各子系统(燃烧、汽水)之间的协同工作,以快速响应负荷变化,保持主要运行参数稳定。(四)安全联锁保护系统安全是锅炉运行的首要前提。自动控制系统必须包含完善的安全联锁保护逻辑,如:*炉膛灭火保护*锅炉超压保护*汽包水位过高/过低保护*引风机、送风机跳闸联锁*燃料供应中断保护等。当出现危及锅炉安全的异常情况时,系统能自动发出报警信号,并根据故障严重程度执行相应的保护动作,如紧急停炉、切断燃料等,防止事故扩大。四、系统设计与工程实现要点(一)设计原则1.安全性:设计必须将安全放在首位,充分考虑各种可能的故障模式和不安全因素。2.可靠性:选用质量可靠的元器件和设备,系统结构设计应考虑冗余和容错能力。3.先进性与实用性结合:在满足当前生产需求的前提下,适当考虑技术发展趋势,选用成熟可靠的先进技术和产品。4.经济性:在保证性能的基础上,优化设计方案,降低系统投资和运行维护成本。5.可维护性:系统设计应便于安装、调试、操作和维护,元器件应易于更换。6.开放性与扩展性:系统应具备良好的开放性,便于与其他系统(如MES、ERP)集成,并为未来功能扩展预留接口。(二)选型注意事项1.传感器选型:应根据被测参数的性质(温度、压力、流量等)、测量范围、精度要求、环境条件(温度、湿度、腐蚀性、振动等)选择合适的传感器类型和规格,确保测量准确、可靠、长期稳定。2.控制器选型:根据锅炉规模、复杂程度、控制点数、控制要求以及用户的使用习惯和维护能力选择合适的PLC或DCS系统,考虑其处理速度、存储容量、通讯能力、冗余配置等。3.执行器选型:根据阀门类型、口径、工作压力、介质特性以及控制精度要求选择合适的执行机构,注意其输出力矩/推力、动作速度、调节特性和可靠性。(三)安装与调试1.安装:严格按照设计图纸和设备安装说明书进行施工,特别注意传感器的安装位置(代表性、避免干扰)、接线质量(牢固、绝缘、屏蔽)、执行机构的机械连接(同心度、密封性)等。2.调试:系统安装完成后,需进行分系统调试和整体联调。包括:*硬件调试:检查电源、接地、信号通路是否正常。*软件调试:验证控制逻辑、联锁保护功能、控制算法的正确性。*参数整定:在锅炉启动后,根据实际运行情况,对各控制回路的PID参数等进行整定,使系统达到最佳控制效果。*联动试车:模拟各种工况,检验系统整体响应和协调控制能力。五、运行维护与优化(一)日常维护1.定期巡检:对传感器、执行器、控制柜、仪表等设备进行外观检查,确保无损坏、无泄漏、连接紧固。2.清洁保养:定期清洁传感器探头、仪表显示屏、控制柜通风滤网等,防止积灰影响测量精度和设备散热。3.校准校验:按照规定周期对各类检测仪表、传感器进行校准,确保测量数据的准确性。4.润滑维护:对执行机构等运动部件进行定期润滑。5.数据备份:定期备份控制器的程序和重要参数,以防数据丢失。(二)故障诊断与处理建立完善的故障诊断机制,当系统出现异常或报警时,运行和维护人员应能根据报警信息、历史趋势、现场检查等手段,快速判断故障原因和部位,并采取相应的处理措施。常见故障包括传感器故障(漂移、断线)、执行器故障(卡涩、拒动)、控制器故障、通讯故障等。(三)性能评估与优化锅炉自动控制系统投运后,并非一劳永逸。应定期对系统的控制品质、能耗指标、环保排放指标进行评估。通过分析运行数据,结合工艺改进,可以对控制策略、控制参数进行持续优化,以适应负荷变化、燃料特性改变等情况,进一步提高锅炉运行的经济性和环保性。例如,通过优化燃烧控制参数,降低过剩空气系数,可提高燃烧效率,减少排烟热损失和氮氧化物生成。六、发展趋势与展望随着工业4.0、智能制造等概念的深入推进,锅炉自动控制系统正朝着更加智能化、数字化、网络化、绿色化的方向发展。1.智能化控制:引入人工智能(AI)、机器学习等技术,开发自适应控制、自优化控制、专家系统等,实现锅炉燃烧过程的智能诊断、预测和优化,提高系统的鲁棒性和自适应能力。2.数字化与网络化:基于工业互联网平台,实现锅炉运行数据的实时采集、传输、存储与分析。通过数字孪生技术,构建锅炉的虚拟模型,实现虚实结合的监控、仿真与优化。3.高级过程控制(APC)应用深化:在大型锅炉机组上,APC技术将得到更广泛应用,以实现多变量、强耦合、大滞后复杂系统的全局优化控制。4.节能减排与环保强化:控制系统将更加注重与脱硫、脱硝、除尘等环保设备的协同控制,实现超低排放目标,并通过精细化控制进一步挖掘节能潜力。5.安全监控与预警智能化:利用大数据分析和智能算法,对锅炉设备状态和运行参数进行趋势预测和故障预警,实现从被动维护到主动预防的转变,提升锅炉本质安全水平。6.模块化与标准化:针对中小型锅炉,开发标准化、模块化的自动控制解决方案,降低系统集成难度和成本,提高系统可靠性和易用性。七、结论锅炉自动控制

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论