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鍋爐控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)方案

更新時(shí)間：2022年12月05日

鍋爐通常有水位控制

、蒸汽溫度控制和燃燒控制三個(gè)緊張控制系統(tǒng)。三個(gè)系統(tǒng)互相聯(lián)系

、互相配合

，共同完成供應(yīng)生產(chǎn)所需的蒸汽，保持蒸汽壓力

、溫度穩(wěn)定

，同時(shí)使鍋爐在安全和經(jīng)濟(jì)的工況下運(yùn)行。是一個(gè)鍋爐控制系統(tǒng)的總圖

，可以了解各控制系統(tǒng)的組成與其間的聯(lián)系

。

1.給水控制系統(tǒng)

汽包水位的測(cè)量采用差壓變送器，其輸出經(jīng)低通濾波器f ( t)以平滑阻尼水位的高頻脈動(dòng)

。另外

，汽包壓力P經(jīng)過(guò)變送器測(cè)出并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)非線性函數(shù)單元f ()和乘法器的作用對(duì)水位信號(hào)進(jìn)行壓力校正

，使水位信號(hào)更為精確

，減少虛假水位的影響。校正后的水位信號(hào)分為兩路

，一路送低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)給水調(diào)節(jié)器G

，另一路送至正常負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的加法器

，作為三沖量給水調(diào)節(jié)的主信號(hào)。鍋爐給水是通過(guò)并行的兩個(gè)大小調(diào)節(jié)閥門即正常負(fù)荷調(diào)節(jié)閥1和低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥2分別進(jìn)行控制的

。當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷（<30%額定負(fù)荷)運(yùn)行時(shí)

，正常負(fù)荷調(diào)節(jié)閥l關(guān)閉

，鍋爐水位信號(hào)通過(guò)低負(fù)荷調(diào)節(jié)器G控制低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥門2的開(kāi)度以調(diào)節(jié)給水量

。這時(shí)，只是以鍋爐水位為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)

。當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于30%額定負(fù)荷時(shí)

，低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥已經(jīng)開(kāi)至zui大，則自動(dòng)切換到以水位H為主被調(diào)量

，給水流量W為副被調(diào)量，蒸汽流量D為前饋量的前饋─反饋串級(jí)控制系統(tǒng)

，即通常稱為三沖量給水控制系統(tǒng)

。這時(shí)，緊張用調(diào)節(jié)正常負(fù)荷的調(diào)節(jié)閥門1

。當(dāng)給水流量由小到大時(shí)

，先開(kāi)小閥門后開(kāi)大閥門;反之，減少給水流量

，先關(guān)大閥門后關(guān)小閥門的控制方式稱為分程控制

。使用兩個(gè)閥門是為了克服用大閥門控制小流量難以精確的困難。

⒉蒸汽溫度控制系統(tǒng)

圖中主蒸汽出口蒸汽溫度G,為主被調(diào)量

，經(jīng)測(cè)量和變送后送至主調(diào)節(jié)器T，副被調(diào)量是減溫器后的蒸汽溫度0

，經(jīng)測(cè)量

、變送后送至副調(diào)節(jié)器，其輸出控制減溫水的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

，以改變減溫水流量

。這個(gè)系統(tǒng)是典型的串級(jí)控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)中測(cè)量溫度選用的是紹興中儀PT100熱電阻及SBWZ8000系列溫度變送器

。

3.燃燒控制系統(tǒng)

燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)是使燃燒產(chǎn)生的熱量適應(yīng)負(fù)荷的需要并維持鍋爐出口蒸汽壓力Rs穩(wěn)定;保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性;維持爐膛負(fù)壓P穩(wěn)定

。為此設(shè)置了如下三個(gè)互干系聯(lián)的控制系統(tǒng)，如下圖所示

。

圖：鍋爐的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖

(1）主蒸汽壓力與流量的串級(jí)交叉限幅控制系統(tǒng)

，以主被調(diào)量為出口蒸汽壓力PM，副被調(diào)量為燃料流量及空氣流量所組成的交叉限幅串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

。這系統(tǒng)帶有燃料閥后壓力選擇性調(diào)節(jié)

。為了保證燃燒器的正常運(yùn)行

，當(dāng)燃燒器前(調(diào)節(jié)閥后）的壓力PM低于某數(shù)值時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出大信號(hào)

，通過(guò)高值選擇器3的切換動(dòng)作

，取代正常工況的蒸汽壓力調(diào)節(jié)器去控制調(diào)節(jié)閥，從而使Pw保持在一定數(shù)值

，不致過(guò)低而產(chǎn)生熄火

。當(dāng)鍋爐帶固定負(fù)荷時(shí)，鍋爐負(fù)荷由定值器給定

。此時(shí)

，燃料流量決定于定值器的輸出信號(hào)，而與蒸汽壓力調(diào)節(jié)器的輸出無(wú)關(guān)

。

為了保證燃料在動(dòng)態(tài)過(guò)程中完全燃燒

，在系統(tǒng)中應(yīng)用了高值選擇器1和低值選擇器2以實(shí)現(xiàn)加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)

，后加燃料

，減負(fù)荷時(shí)先減燃料后減風(fēng)，目的是不使煙囪冒黑煙

。燃燒控制系統(tǒng)的構(gòu)成是這樣的:主蒸汽出口壓力R的信號(hào)送至壓力調(diào)節(jié)器

，與給定值尸R比較運(yùn)算后，其輸出分別送給高值選擇器l及低值選擇器2的比較信號(hào)一端

。燃料流量信號(hào)測(cè)出并經(jīng)阻尼器f ( f)平滑后送至高值選擇器l

，另一端與壓力調(diào)節(jié)器的輸出進(jìn)行比較，選擇信號(hào)高者作為輸出

?div id="m50uktp" class="box-center"> ？諝饬髁縁經(jīng)測(cè)量、阻尼平滑后送至乘法器

，乘法器另一個(gè)信號(hào)來(lái)自空氣溫度函數(shù)變送器f(對(duì))

，用以校正空氣因溫度變化而引起的膨脹效應(yīng)。校正后的空氣流量信號(hào)送至第二個(gè)乘法器

，這個(gè)乘法器是由煙氣氧含量調(diào)節(jié)器的輸出來(lái)改變空氣流量比例系數(shù)的

。第二乘法器輸出分兩路，一路送至低值選擇器2的一端

，另一路送至綜合比較器的左端

。綜合比較器右端是接收高值比較器3的輸出信號(hào)，將這兩個(gè)信號(hào)綜合比較后其差值信號(hào)送空氣流量調(diào)節(jié)器G

，去調(diào)節(jié)空氣流量的翻板閥門

。

當(dāng)要增大負(fù)荷時(shí)，首先壓力主調(diào)節(jié)器R的輸出增大，這將使高值選擇器1動(dòng)作

，選擇主調(diào)節(jié)器的信號(hào)輸出到綜合比較器

，然后再通過(guò)空氣調(diào)節(jié)器去開(kāi)大空氣閥門，增加空氣量

。當(dāng)空氣流量增大后

，其信號(hào)送至低值選擇2，由其輸出控制燃料調(diào)節(jié)器逐步加大燃料流量

。若空氣流量信號(hào)增至大于主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)時(shí)

，則低值選擇器切換由主調(diào)節(jié)器輸出控制燃料流量

。反之

，當(dāng)減少負(fù)荷時(shí)，低值選擇器首先動(dòng)作

，由主調(diào)節(jié)器的輸出控制降低燃料流量

，然后再通過(guò)高值選擇器1去降低空氣的流量。這樣就實(shí)現(xiàn)了加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)

，后加燃料;減負(fù)荷時(shí)先減燃料后減風(fēng)的交叉限幅控制

。

(2)以煙氣含氧量作為燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，燃燒的經(jīng)濟(jì)性是以燃料流量與空氣流量有zui佳的配比來(lái)實(shí)現(xiàn)的

?div id="m50uktp" class="box-center"> ？諝獾牟蛔?div id="m50uktp" class="box-center"> ，使燃燒不充分;空氣過(guò)量

，使排煙帶走熱量過(guò)多。二者都不經(jīng)濟(jì)

。以檢測(cè)煙氣含氧量作為燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是一種普遍采用的方法

。圖中是以檢測(cè)煙道的氧氣含量通過(guò)調(diào)節(jié)O;來(lái)改變第二乘法器的系數(shù)，從而改變空氣流量的比例系數(shù)

，實(shí)現(xiàn)燃料與空氣的配比zui佳

。由于鍋爐在負(fù)荷不同時(shí)，煙氣含氧量的zui佳值是有變化的.所以

，氧氣調(diào)節(jié)器的給定值應(yīng)由蒸汽流量信號(hào)通過(guò)函數(shù)變換單元來(lái)校正

，煙氣合氧的定值隨鍋爐負(fù)荷而改變。

(3）爐膛負(fù)壓P控制系統(tǒng)以爐膛負(fù)壓P為被調(diào)節(jié)量

，并帶有送風(fēng)調(diào)節(jié)器輸出為前饋量

，通過(guò)加法器綜合后去控制引風(fēng)量調(diào)節(jié)器，組成前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)

。

鍋爐控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)中為了消除蒸汽流量

、燃料流量、空氣流量

、鍋爐汽包水位和爐膛負(fù)壓等被測(cè)信號(hào)的脈動(dòng)

，采用阻尼器f ( t)以平滑高頻脈動(dòng)干擾，使整個(gè)控制系統(tǒng)工作平穩(wěn)

。

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鍋爐控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)方案

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