锅炉烟气含氧量控制

锅炉烟气含氧量控制Page2实验目的巩固PID控制器的使用巩固经验整定法、衰减振荡法的使用了解组分对象的特点和控制方法Page3目录一、基础知识二、烟气含氧量单回路控制系统的设计三、实验步骤四、总结Page4一、基础知识1、控制规律的选择2、控制规律的选择原则3、PID控制器参数整定方法4、质量指标控制5、成分与物性参数测量的问题6、锅炉烟气含氧量控制流程图7、小锅硬件和仪器仪表的说明Page51、控制规律的选择工业控制器常见到有开关控制、比例控制器、比例—积分控制器、比例—微分控制器、比例—积分—微分控制器。过程工业中常见的参数有液位、流量、压力、温度和成分Page62、控制规律的选择原则对控制要求不高的参数，可采用比例控制器，甚至开关控制对控制要求不高，且惯性较大的参数，可采用比例—微分控制器，但对于噪声较大的参数，如流量，则不能选用比例—微分控制器对于精度要求高的，要加入积分规律，可选用比例—积分控制器较重要的、控制精度要求较高的、希望动态偏差小的、被控对象滞后时间较大的，可选用比例—积分—微分控制器Page73、PID控制器参数整定方法PID控制器参数整定方法有：理论整定法、工程整定法理论整定法：需求出各环节的传递函数，实际问题难以满足，理论计算较繁琐，工程上一般不采用。工程整定法直接在闭合的控制回路中进行整定。是一种经验方法，简单、方便、易于掌握，工程中广泛采用。主要包括：经验整定法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。Page84、质量指标控制选择质量指标作为被控变量是设计控制系统时首先要考虑的。当直接选择质量指标作为被控变量比较困难或不可能时，可以选择一种间接的指标作为被控变量。但是必须注意，所选用的间接指标必须与直接指标有单值的对应关系，并且还需要具有一定的变化灵敏度。Page95、成分与物性参数测量的问题并不是所有这类参数都有行之有效的测量方法，有些成分或物性参数目前尚无法实现在线测量和变送；成分分析仪表普遍具有比较大的测量滞后，不能及时地反映产品质量变化的情况；成分分析仪表的工作环境要求都比较高，较差的工作环境可能会带来比较大的测量误差。Page106、锅炉烟气含氧量控制流程图Page117、小锅硬件和仪器仪表的说明省煤器实质上也是换热器，壳程中是炉膛燃烧产生的烟气，管程中是锅炉上水。锅炉上水经由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包V1102。Page12燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机K1101送入燃烧器。变频器频率为S1101（被归一化到0~100%之间），空气量为FT1104。燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉上水进行预热。省煤器烟气出口处的烟气流量为FT1107，温度为TT1105。烟气含氧量AI1101设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板DO1101。Page13风机变频调速旋钮S1101和烟道挡板开度调节旋钮DO1101均位于辅助操作台上，它们的用途和立体流程设备盘台上的双效阀类似，可以内控或外控。辅助操作台位于钢制盘台正面的右上方，可伸缩。检测仪表说明执行机构说明位号检测点说明单位AI1101烟气含氧量%位号执行机构说明S1101鼓风机变频DO1101烟道挡板烟道挡板开度调节旋钮风机变频调速旋钮Page14二、烟气含氧量单回路控制系统的设计1、认识烟气含氧量2、烟气含氧量控制方案3、烟气含氧量控制方案选择4、烟气含氧量控制方案Page151、认识烟气含氧量烟气含氧量是指燃料燃烧之后排出的烟气中氧气的含量，它是锅炉燃烧的一个重要的指标，它与锅炉燃烧效率、排烟热损失等有很大的关系影响烟气含氧量的因素主要有燃料量、燃料成分、空气量等，简单而言，烟气含氧量的影响因素就是燃烧工况（燃料量和空气量的比值）。Page16认识烟气含氧量：燃烧工况的影响燃料一定，空气量增加：烟气含氧量将增大，多余的空气会吸收一定的能量，经过烟囱排放大空气中，造成能量的浪费空气量一定，燃料量增加：烟气含氧量将减少，由于燃料的不完全燃烧，在造成燃料能量浪费的同时还将大量的有毒气体排放到空气中，造成环境污染。空气量一定，燃料中可燃成分增加：烟气含氧量将减少，由于燃料的不完全燃烧，在造成燃料能量浪费的同时还将大量的有毒气体排放到空气中，造成环境污染。空气量一定，燃料中可燃成分减少：烟气含氧量将增大，多余的空气会吸收一定的能量，经过烟囱排放大空气中，造成能量的浪费Page172、烟气含氧量控制方案被控对象：烟气被控变量：烟气含氧量操纵变量：风机频率干扰变量：挡板开度炉膛AI1101空气烟气M风机K1101AIC1101Page18被控对象：烟气被控变量：烟气含氧量操纵变量：挡板开度干扰变量：空气量炉膛DO1101AI1101空气烟气M风机K1101AIC1101Page193、烟气含氧量控制方案选择进风量和出风量都对烟气含氧量有显著的影响，那么选择哪一个做操纵变量更好呢？经过分析，对烟气含氧量起到实质性影响的应当是进风量，也就是风机转速的大小。烟道挡板作为一种可以调节和对烟气含氧量有影响的因素，更适合于在风机转速无法调节时进行亡羊补牢似的控制。因此，我们选择方案一风机转速来调节烟气含氧量。Page204、烟气含氧量控制方案控制器正反作用：反作用控制规律：比例—积分作用烟气含氧量控制器风机频率调节阀烟气含氧量含氧量测量变送装置SPPage21三、实验步骤1、打开锅炉工程。2、确认S1101为内控状态。3、进行控制系统组态。设置数据采集点，采集烟气含氧量AI1101实测值作控制器输入。PID控制器组态（具体配置见下页）。设置执行单元，阀门位号S1101，数据输出类型为“绝对量”。进行信号连接。Page22模块参数取值说明PID控制器位号AIC1101烟气含氧量控制器状态手动正反作用反作用参数Kc1参数Ti99999参数Td0不使用此参数Page234、在趋势曲线画面添加AI1101、S1101、PI1102曲线。5、确认挡板DO1101开度为19.13，运行锅炉工程。6、控制系统投运。控制系统投运原则：无平衡、无扰动切换AIC1101投运过程：在控制器手动状态下，不断修改控制器输出OP，观察控制器输入PV的变化（SP随之变化），当PV达到2%时，将控制器投自动Page247、施加扰动测试控制器性能。将AI1101设定值从2变为3，记录AI1101的响应曲线。待AI1101稳定后，将AI1101设定值从3再变为2，记录AI1101的响应曲线。待系统稳定之后，手工将DO1101开度设置为25，观察AI1101曲线的变化趋势。当AI1101稳定后，再将DO1101开度设置为15，等待AI1101稳定。将DO1101开度调回到19，等待AI1101稳定。Page258、使用经验整定法进行PI参数整定，当Kc=5、Ti=3时，施加扰动得到的响应曲线。Page269、使用衰减振荡法进行PI参数整定，当Kc=6.0756、Ti=0.95时，施加扰动得到的AI1101响应曲线。Page2710、使用DO1101控制AI1101，经验法整定控制器参数。Page2811、使用DO1101控制AI1101，经验法整定控制器参数。Page2912、取Kc=1、Ti=0.8时，改变风机转速S1101。Page30四、总结PID参数整定方法优点缺点经验整定法简单方便，适用于记录曲线不规则、外界干扰频繁的控制系统参数整定花费时间长整定结果因人而异，没有明确的标准理论整定法结果比较精确需要求出各个环节的传递函数，实际问题不能满足理论计算比较繁琐临界比例度法使用起来比较方便不适用于工艺方面不允许被控变量长时间的等幅振荡的场合在纯比例控制情况下，系统可能不会出现等幅振荡只适用于二阶以上的高阶对象或一阶纯滞后对象衰减振荡法整定质量好对工艺过程干扰小安全可靠对时间常数小的系统不易测取衰减振荡周期不宜用于干扰频繁的系统