电气自动化系统集成课程设计.doc

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1、厦门南洋职业学院电气自动化系统集成课程设计学号： 15580202001 姓名： 陈焕璟 班级： 15电气自动化 厦门南洋职业学院机电工程学院 编 2016年6月1目录摘要.2第一章 设计任务.31.1锅炉简介.31.2锅炉结构.3第二章 设计方案.4第三章 工艺流程图.53.1流程示意图.53.2串级控制图.5第四章 锅炉燃烧自动控制系统设计.64.1炉膛负压控制.64.2安全连锁控制系统.6 4.2.1防止回火的连锁控制系统.6 4.2.2防止脱火的选择控制系统.6 4.2.3将防止回火和脱火的系统组合.7第五章 控制系统单元元件的选择.8结果分析及设计工作总结.9参考文献.9摘要 锅炉燃

2、烧控制系统最重要的任务是保持锅炉蒸汽压力稳定。当负载量改变，使蒸汽压力的变化，通过调节燃料量（或送风量），从而改变炉膛发热量，最终使蒸汽压力稳定。其次，我们应该保证燃料的经济燃烧，既不能因为空气不足而冒黑烟，也不能因为空气过多而导致热量损失增加。所以燃料量和空气量应保持一定的比例，或者说烟气中的氧气浓度应保持在一定的值。最后，鼓风量还要和引风量要相配合，以保持恒定的炉腾负压。如果负压太小，炉烟气外冒会影响设备和操作员工的安全；如果负压过大，使大量冷空气漏入炉中，导致热损失增加，降低了燃烧效率。8第一章 设计任务1.1锅炉简介锅炉结构如图所示，主要包括炉膛、汽包、省煤器、炉排以及给水粟、鼓风机、

3、引风机、炉排电机等重要设备。煤炭通过斜皮带机和平皮带机送至炉排，然后在炉膛内燃烧，最后随排澄电机排出。炉腊内的烟气则通过省煤器交换热量以较低温状态被引风机排出。而给水粟则将储水库里的水先经过省煤器送至汽包，其给水量可通过给水调节阀控制。汽包内的蒸汽通过蒸汽管向外输送以供使用。1.2锅炉结构燃烧的煤层厚度通过闸板控制，炉排转速可由交流变频调速电机控制。尾部受热面有省煤器和空气预热器。给水通过省煤器预热后给锅炉上水，空气经空气预热器后由炉排左右两侧6个风道进入，烟气通过除尘器除尘，由引风机送至烟囱排放，主蒸汽经过过热器送至汽柜和用汽部门。鼓风机、引风机都是由交流变频器来控制，通过调节鼓风机、引风机

4、的速度来实现控制鼓风量、引风量。第2章 设计方案锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与蒸汽压力要求相适应。因为蒸汽压力是衡量锅炉热量平衡的标志，燃料又是影响蒸汽压力的主要因素，因此蒸汽压力可以作为燃料控制系统的被调量。 锅炉蒸汽压力是燃烧过程调节对象的主要被控量，引起蒸汽压力变化的因素有很多，如燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况发生变化的原因。它受到的主要扰动分为内扰(燃料的变化)和外扰(蒸汽流量的改变)。由于每个系统的输入输出之间都一定的系统延迟，即当输入变化的时候系统输出不能够

5、马上反应其变化从而是系统的控制不及时。第3章 工艺流程图3.1流程示意图3.2串级控制图蒸汽压力控制器燃料控制器控制 阀副对 象主对 象燃料流量变送器蒸汽压力变送器输出量 第4章 锅炉燃烧自动控制系统设计4.1炉膛负压控制在锅炉燃烧控制系统中，其主要功能是控制炉膛的燃料的空气的输入量，或控制燃烧率，以适应锅炉蒸汽负荷的变化需要。对锅炉运行和控制系统来说，锅炉出口蒸汽压力的变化经常作为燃料量的输入和蒸汽量的输出之间不平衡的一个标志。引起蒸汽压力变化的因素很多，其中主要的扰动量是燃料量和蒸汽量的变化。燃烧控制系统的基本要求是：迅速适应外界负荷需求的变化；及时消除锅炉燃料侧的自发扰动；维持调节过程中

6、各被调量在允许的范围内；保证锅炉运行的安全性和经济性。燃料控制系统一般包括燃料控制、引风控制和送风控制三个子系统。炉膛负压控制系统中被控变量是炉膛压力，操纵变量是引风量。当锅炉负荷变化不大时，可采用单回路控制系统。当锅炉负荷变化较大时，应进入扰动量前馈信号，组成前馈-反馈控制系统。蒸汽压力变动较大时，可引入蒸汽压力的前馈信号；扰动来自送风机系统时，可将送风量作为前馈信号，组成前馈反馈控制系统。例如当锅炉负荷变化较大时，蒸汽压力的变动也较大，这时，可引入蒸汽压力的前馈信号，所示的前馈-反馈控制系统。当扰动来自送风机系统时，送风量的变化不及时引入到炉膛负压控制系统，则需要等到炉膛负压变化后才能调节

7、引风量，即不能及时控制炉膛的负压，为此，将送风量作为前馈信号4.2安全连锁控制系统炉膛负压控制系统可防止炉膛内火焰或烟气的外喷，此外，当燃料压力过高或过低，喷嘴发生堵塞情况下也会发生事故，为此，除了设置炉膛的负压控制系统外，还需设置有关的的安全连锁控制系统。4.2.3将防止回火和脱火的系统组合 当燃料压力过低，炉膛内压力大于燃料压力时，会发生回火事故，为此设置入下图所示的连锁控制系统。它采用压力开关PSA，当压力低于下限设定值时，使联锁控制系统动作，切断燃料控制阀的上游切断阀，防止回火。也可采用选择性控制系统。其中从安全考虑阀门选择气关阀。4.2.2防止脱火的选择控制系统当燃料压力过高时，由于

8、燃料流速过快，容易发生脱火事故。为此，可设置如图所示的燃料压力和蒸汽压力的选择性控制系统。正常时，燃料控制阀根据蒸汽负荷的大小调节；一旦燃料压力超过安全软限，燃料压力控制器PC-2的输出减小，经低选器选中，由燃料压力控制PC-1取代蒸汽压力控制器PC-2，防止脱火事故发生。其中从安全考虑阀门选择气关阀。 4.2.3将防止回火和脱火的系统组合如下图所示，并设置回火报警系统。防止脱火采用低选器、防止回火采用高选器，表示防止回火的最小流量对应的仪表信号。其中，从安全考虑阀门选择气关阀。PY2PC2PC1PY1蒸汽 燃料第5章 控制系统单元元件的选择蒸汽压力变送器选择蒸汽从锅炉经过管道到达蒸汽轮机，其

9、压力和温度会有所降低，但降低幅度不大，一般温度会下降2-4，压力会下降2-4%。可以近似地认为，锅炉提供的蒸汽温度和压力，与蒸汽轮机机组初参数相同。但我国目前尚有一些参数较低的火力发电机组仍在使用，包括高压参数、超高压参数机组。高压参数一般为：主蒸汽压力8-10MPa，温度500-540。超高压参数一般为：主蒸汽压力12-14MPa，温度500-540。燃料流量变送器的选用LUGB-06型涡街流量计根据卡门涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。广泛用于各种行业气体、液体、蒸汽流量的计量，也可测量含有微小颗料、杂质的混浊液体，并可作为流量变送器用于自动化控

10、制系统中。LUGB-06型涡街流量传感器防爆型，符合GB3836-2000爆炸性环境用防爆电气设备规定，防爆标志为“ExiaIICT6”，在本次设计中，选用LUGB型涡街流量传感器其精度等级完全可以满足火电厂锅炉温度控制系统的精度要求。含氧量检测器公司名称：济宁鲁科检测器材有限公司型号：M289371 体积小(钢笔型)、重量轻(含电池120-200克) 坚固可靠，方便佩带 数字显示，一目了然 三键操作，类似“傻瓜”相机 超过设定限制时，自动声、光、振动(选件)报警 内置微处理器，显示多种测量值(STEL，TWA) UL认证本质安全，适用于任何工作环境 “智能”电化学毒气传感器，用户可更换(CO

11、，H2S，SO2，CL2，NO，NO2)结果分析及设计工作总结课程设计为期一周，前几天基本上是收集资料和选题，期间把有关的专业课又复习了一遍，回忆了以前的知识，再就是在图书馆查阅了一些资料，主要还是在网上查阅相关的资料进行了解。通过这次的锅炉燃烧控制系统的设计，使我更深刻的了解了课堂上我所学到的有关工业过程控制（锅炉）方面的知识，并且这次设计是我能将这学期学到的东西联系在一起，并且能够考虑到实际中的一些实际问题。在完成设计的过程中也发现单单读懂看懂书上那点知识是远远不够的，书上只是写理论，而理论就必须要联系到实际的应用中去，这其中还有很多的东西要学习。只用通过动手和查阅资料才会发现自己在哪些方

12、面不足。这样便可以有针对性的进行学习。一周的课程设计是个面对问题解决问题的过程、是自我认识的过程。一周的设计虽然不是很长，但是使我对所学的知识有个系统的整理和总结。由于知识有限，设计中还有很多缺陷和错误，希望老师同学帮忙指教。参考文献【1】 何衍庆，黎冰，黄海燕。工业过程控制 北京：化学工业出版社2009.8【2】 王洪国自动控制技术在工业锅炉上的应用云南冶金1999，6【3】 张亮明，夏桂娟工业锅炉自动控制北京：中国建筑工业出版社1987.【4】 陈学俊，陈听宽锅炉原理北京：机械工业出版社1979.【5】 张江微，白晓清工业燃煤锅炉燃烧系统自动控制方案1999，11【6】 刘久斌链条炉燃烧控制系统方案分析热能动力工程1996，5【7】 金以惠，方崇智过程控制北京：清华大学出版社1998