基于PLC的锅炉燃烧控制系统.doc

专业英语项目作业指导教师班级姓名学号齐齐哈尔工程学院电气工程及其自动化专业2016年12月29日基于PLC的锅炉燃烧控制系统1引言燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。2控制方案锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的可以用三个控制器控制这三个控制变量但彼此之间应互相协调才能可靠工作。对给定出水温度的情况则需要调节鼓风量与给煤量的比例使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火保证了人员的安全和环境卫生。2.1控制系统总体框架设计燃烧过程自动控制系统的方案与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关对不同的情况与要求控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统设计控制系统时充分考虑工程实际问题既保证符合运行人员的操作习惯又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图1所示。图1单元机组燃烧过程控制原理图徐亚飞温箱温度PID与预测控测控制.200428(4)：554-5572P为机组负荷热量信号。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。2.2燃料量控制系统当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力也影响送、引风量的控制还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图2简单表示。图2燃料量控制策略其中：NB为锅炉负荷要求；B为燃料量；F(x)为执行机构。设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动改善系统的调节品质。另外由于大型机组容量大各部分之间联系密切相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。2.3送风量控制系统为了实现经济燃烧当燃料量改变时必须相应的改变送风量使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图3。刘官敏温箱温度PID与预测控测控制.200428(4)：554-5572图3燃料量与送风量关系燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本的方法是使风量与燃料量成一定的比例。送风量控制子系统的任务就是使锅炉的送风量与燃料量相协调可以达到锅炉的最高热效率保证机组的经济性但由于锅炉的热效率不能直接测量故通常通过一些间接的方法来达到目的。如图4所示以实测的燃料量B作为送风量调节器的给定值使送风量V和燃料量B成一定的比例。图4燃料量空气调节系统在稳态时系统可保证燃料量和送风量间满足选择使送风量略大于完全燃烧所需要的理论空气量。这个系统的优点是实现简单可以消除来自负荷侧和燃料侧的各种扰动。2.4引风量控制系统为了保持炉膛压力在要求的范围内引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低也关系着锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛将会增大引风机的负荷和排烟损失炉膛压力太低甚至会引起内爆；反之炉膛压力高且高出大气压力的时候会使火焰和烟气冒出不仅影响环境卫生甚至可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统的任务是保证一定的炉膛负压力且炉膛负压必须控制在允许范围内一般在-20Pa左右。高国章温箱温度PID与预测控测控制.200428(4)：554-5572控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量其主要的外部扰动是送风量。作为调节对象炉膛烟道的惯性很小无论在内扰和外扰下都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈的方法进行控制如图5所示。图5引风量控制子系统图中为炉膛负压给定值S为实测的炉膛负压Q为引风量V为送风量。由于炉膛负压实际上决定于送风量和引风量的平衡故利用送风量作为前馈信号以改善系统的调节性能。另外由于调节对象相当于一个比例