热电厂锅炉炉膛温度控制系统的设计

热电厂锅炉炉膛温度控制系统的设计工艺流程：水处理系统锅炉汽轮机发电机主变压器电网制粉系统生水原煤煤粉除盐水蒸汽旋转机械能电高压电热空气由于锅炉设备使用的燃料、燃烧设备、炉体形式、锅炉功用和运行要求的不同，锅炉有各种各样的流程。常见流程如图2.1所示。由图可知，蒸汽发生系统由给水泵、给水调节阀、省煤器、汽包及循环管组成。燃料和热空气按照一定的比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽sD,然后经过热器，形成一定汽温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为MP的过热蒸汽，经负荷设备调节阀供给生产负荷使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，将饱和蒸汽变成过热蒸汽后，经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。锅炉设备的主要控制系统见表:表2.1锅炉设备的主要控制系统控制系统被控变量操纵变量控制目的锅炉给水控制系统锅炉汽包水位给水流量锅炉内产生的蒸汽和给水的无聊平衡过路燃烧控制系统蒸汽压力烟气成分炉膛负压燃料流量送风流量引风流量蒸汽负荷的平衡燃烧的完全和经济性锅炉运行的安全性过热蒸汽控制系统过热蒸汽温度喷水流量过热蒸汽的温度和安全性火电厂的锅炉炉膛由于采用的燃料为煤粉，在燃烧过程中，炉膛和汽包之间的传热过程是一个相当复杂的过程，炉膛的温度的动态特性具有一般的大滞后、时变、非线性和不对称性等特点。在过程控制中，为了方便设计，同时又在一定的要求范围内，我们通常把锅炉炉膛的温度的动态特性看作是一个线性的系统。可以用以下传递函数描述。具有时滞的一阶环节seTsKsG1)(（式3-1）具有时滞的二阶环节sesTsTKsG)1)(1()(21（式3-2）根据以上分析，可以认为火电厂锅炉炉膛温度是一种具有大容积滞后和大纯滞后的对象。在整个炉膛的温区内，其动态参数随锅炉的工作温度变化，在工作点附近的小温度范围内，炉膛的动态特性近似线性的。控制系统单元元件的选择温度检测变送器的选择热电偶温度变送器与各种测温热电偶配合使用，可将温度信号线性地转换成为4～20mADC电流信号或1～5VDC电压信号输出，它是由量程单元和放大单元两部分组成的。热电偶温度变送器的主要特点是采用非线性负反馈回路来实现线性变化。表4.1不同类型的温度变送器对比类别材质分度号测量范围热电偶镍铬-康铜E0-1000℃范围内任选镍铬-镍硅K0-1300℃范围内任选铂铑10-铂S0-1600℃范围内任选铂铑30-铂铑6B0-1800℃范围内任选铜-康铜T0-400℃范围内任选铁-康铜J0-1200℃范围内任选热电阻铜热电阻Cu50-50-+150℃范围内任选铜热电阻Cu100-50-+15℃范围内任选铂热电阻Pt100-200-+600℃范围内任选由表4.1可以看出，由于锅炉炉膛内的温度较高，而热电阻温度变送器的测量范围较小，所以在这里我选用热电偶温度变送器，热电偶温度变送器与各种测温热电偶配合使用，可将温度信号线性地转换成为4～20mADC电流信号或1～5VDC电压信号输出，它是由量程单元和放大单元两部分组成的。热电偶温度变送器的主要特点是采用非线性负反馈回路来实现线性变化。在同样的都满足测量要求的条件下，考虑到经济性的原则，我选用的是DBW-1150型热电偶温度变送器。DBW-1150型热电偶温度变送器是DDZ-III系列仪表的主要品种。本温度变送器用热电偶作为测温元件，将被测温度线性地转换成标准信号1-5VDC或4-20mADC输出，供给指示、记录、凋节器、计算机等自动化监控系统。流量检测变送器的选择本次流量变送的对象是煤粉和空气，所以在选择流量变送装置的时候，必须能够既测量煤粉固体颗粒，又能测量气体的流量。由于炉膛内的是热空气，所以还要求变送装置能够在一定的高温下工作，所以根据具体情况，我们可以选用LUGB型涡街流量计。主、副调节器正反作用的选择1.副调节器的正、反作用确定：根据生产工艺安全的原则，调节阀采用气开式，故Kv为正；当调节阀开度增大，空燃比增大，故Ko2为正，流量变送器的Km2通常为正，为了使整个系统中各环节静态放大系数的乘积为正，故副控制器的Kc为正，选用反作用控制器。2.主调节器的正、反作用确定：副回路的放大倍数可视为正，因温度变送器一般为正，当调节阀开度增大，温度升高，故，Ko1为正，故主控制器的Kc为正，选用反作用控制器。控制器仪表的选择采用模拟控制器:DDZ－III型调节器，DDZ―Ⅲ基型控制器框图如图4.3。由控制单元和指示单元两部分组成。控制单元包括输入电路、比例积分微分电路、手动电路、保持电路。指示单元有两种，因此基型控制器也分两种，即全刻度指示控制器和偏差指示控制器。控制阀的选择按所用能源形式的不同，执行器分为电动、气动和液动三类