当前位置:文档之家› 第九章过程控制系统工程应用

第九章过程控制系统工程应用

2、保证燃烧过程的经济性
3、保持炉膛负压恒定
可供调节的手段:燃料量、送风量和引风量
控制系统设计的总原则应当是:生产负荷变化时, 燃料量、送风量和引风量应同时协调动作
2.蒸汽压力控制和燃料与空气比值控制系统 比值调节系统——燃料与空气保持一定比例
燃料调 节器
主流量
K
送风调 节器
蒸汽压力-燃料流量串级控制(送风量随燃料量变 化而变化的比值控制)
压 控制变量:燃料量、送风量和引风量 炉膛负压保持在一定的范围内
过热蒸汽系统的自动控制
系统设置目的:对于蒸汽的温度、压力以及含水 量等有要求
被控变量:过热蒸汽温度 控制变量:喷水量
9.1.2 锅炉汽包水位的控制
1、控制通道的特性

F
t
曲线H2:给水温度<汽 包内饱和水温度——给 水流量的增加的初始阶 段,从原来饱和水中吸 取部分热量,导致水位 下降
最简便的方法:烟气中氧含量。
实际上完全燃烧所需的空气量要超过理论计算的 量——要有一定过剩空气量。
过剩空气量
过剩空气系数α表示——实际空气量Qp与理论空
气量QT之比
= Q p
QT
α与烟气氧含量有直接关系,A0——烟气含氧量

21 21-A0
过剩空气量(%)
9.1.3蒸汽过热系统的控制 组成:一级过热器、减温器、二级过热器
任务:使过热器出口温度维持在允许范围内,并 且保护过热器使管壁温度不超过允许的工作温度。
过热气温:锅炉汽水通道中温度最高的地方
过热器
减温器
影响过热气温的扰动因素 蒸汽流量 燃烧工况 减温水量 流经过热器的烟气温度、流速
给水自动控制系统(锅炉汽包水位的控制)
锅炉汽包内部保持一定的蒸发空间。
汽包
控制变量是给水流量。 (汽包内部的物料平衡,使给水量适应蒸发量, 维持汽包中水位在工艺允许范围内)
维持汽包中水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮 机安全运行的必要条件,是锅炉正常运行的主要 标志之一。
锅炉燃烧的自动控制 主要目的:使燃料和空气达到合理比例 燃料的安全燃烧 被控变量:蒸汽压力(负荷)、烟气成分和炉膛负
曲线H:H1和H2的叠加。 “虚假水位”
H
蒸汽流量扰动作用下的水位阶跃响应曲线
H包含两个方面
一方面:蒸汽流量增加时,在燃料量不变的情况 下,汽包水位直线下降——H1,数学模型:
G1(s)Kf /s
一方面:蒸汽流量增加,汽包内部压力降低,造 成虚假水位,水位上升——H2。数学模型:

LV
FC FT
给水
液位调节器 LC

流量调节器 FC

三冲量控制系统 前馈-串级控制系统
前馈调节器
蒸汽流量干扰D
干扰通道 特性
调节阀 LV
流量对象
液位对象
流量变送器 FT
液位变送器 LT
控制方式选择
如:蒸发量小的锅炉——单冲量简单控制系统 如:大型锅炉系统——串级控制系统 如:多用户蒸汽系统——前馈控制
过热气温控制方法
广泛采用方法:减温水流量(时滞和时间常数大) 串级控制系统——减温器出口温度为副被控变量
(减少过热气温的动态偏差)
双冲量控制系统——减温器出口温度经微分器作 为一个冲量
8.1.4 锅炉燃烧过程的控制 燃料种类 燃烧设备 锅炉形式
1.燃烧过程自动控制任务 1、使锅炉出口蒸汽压力稳定
G 2(s)K 2/T 2s1
蒸汽流量扰动时,水位变化动态特性传递函数
G(s)G1G2K sf
K2 T2s1
单冲量存在的问题
1、负荷变化时产生的“虚假水位”,将 使调节器反向错误动作。
如:负荷增大→虚假水位上升→调节器接受到虚 假的信号→调节阀反向关小给水→不能增加水 位
2、负荷变化时,控制作用缓慢。
蒸汽 LT
3、给水系统出现扰动时,动作作用缓慢。
汽包 省煤器
LC 给水
双冲量控制系统(蒸汽流量和锅炉水位)
蒸汽 FT
LT
前馈-反馈控制系统
汽包 省煤器
LC ∑
给水
液位调节器 LC

前馈调节器
调节阀 LV
液位变送器 LT
蒸汽流量干扰D
干扰通道 特性
液位对象 G0(s)
蒸汽 FT
LT
汽包 省煤器
LC
蒸汽
LT
汽包 省煤器
用户蒸汽用量
“单冲量”控制系统 节器
调节阀
液位对象
给水
LC -
LV
G0(s)
液位变送器 LT
2、干扰通道的特性
F
t H2
t
H1
H
曲线H1:蒸汽流量D增加时,蒸 汽量D大于给水量,水位下降
曲线H2:蒸汽流量增加,瞬时间 导致汽包压力的下降,汽包内的 水沸腾突然加剧,水位上升
1. 锅炉供应的蒸汽量适应负荷变化的需要或保持给 定的负荷;
2. 锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内; 3. 过热蒸汽温度保持在一定范围内; 4. 汽包中的水位保持在一定范围内; 5. 保持锅护燃烧的经济性和安全运行; 6. 炉膛负压保持在一定范围内。
锅炉设备控制的若干个控制系统 给水自动控制系统 锅炉燃烧的自动控制 过热蒸汽系统的自动控制 热力除氧 锅炉水处理过程控制
缺点:负荷发生变化 时,送风量变化落后
于燃料变化。
燃烧过程改进方案
负荷减少时,先减 燃料量后减空气量;
负荷增加时,先加 大空气量,以使燃 烧完全。
3.燃烧过程的烟气氧含量闭环控制
锅炉的热效率(经济燃烧)主要反映在烟气成分(特 别是氧含量)和烟气温度两个方面。
烟气中成分:氧气、二氧化碳、一氧化碳和未燃 烧烃——反映燃料燃烧的情况
第九章 过程控制系统的工程应用
9.1 典型传热设备的过程控制 9.1.1概述 锅炉是国民经济各行业必不可少的重要传热设备 驱动发电机 动力机构的动力源 作为热源提供给工业生产装置 民用取暖设施
锅炉设备主要工艺流程图 锅炉热力系统流程
锅炉燃烧系统流程
高温烟气
空气预热器
锅炉设备的调节任务
H
H1
直线H1:水位随着给水
H
量的增加而直线上升
水位变化的曲线H——
t H2
H1、H2的叠加
给水流量作用下的锅炉水位响应曲线
数学描述 近似积分环节和纯滞后环节的串联
传递函数表示
G(s) K0 es s
K0响应速度——给水流量变化单位流量时,水位 的变化速度
阻止水位达到给定值
相关主题