![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
锅炉蒸汽压力控制系统.docx
《锅炉蒸汽压力控制系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锅炉蒸汽压力控制系统.docx(26页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、太原科技大学毕业设计锅炉蒸汽压力控制系统Boiler steam pressure control system学 院(系): 专 业: 学 生 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 日 期: 2015年1月12日 太原科技大学Taiyuan University of Science and Technolog摘 要锅炉控制系统是现代自动控制技术应用的一个重要的领域。本设计以锅炉蒸汽压力控制部分为研究对象,应用所学专业知识设计控制系统。锅炉是工业生产过程中必不可少的重要动力设备。它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能,通过传热过程把能量传递给水,使水变成水蒸气。这种高压蒸汽即可以作
2、为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的能源,又可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。蒸汽压力是衡量锅炉的蒸汽生产量与负荷设备的蒸汽消耗量是否平衡的重要指标,是蒸汽的重要工艺参数。蒸汽压力过低或过高,对于金属导管和负荷设备都是不利的。压力过高,会导致锅炉受损;压力过低,就不可能提供给负荷设备负荷质量的蒸汽。随着石油化学工业生产规模的不断扩大,生产过程不断强化,生产设备的不断更新,作为全厂动力和热源的锅炉,亦向着高效率,大容量发展。为确保安全,稳定生产,对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。关键词:锅炉;蒸汽压力;控制系统Boiler steam pressure control syste
3、mAbstractThe boiler control system is an important field of the modern automatic control technique application. The boilersteam pressure controlasmainresearchobject,wedesignthe control system by applying theprofessional knowledge learned. Boiler is an important and essentialpower equipmentin the pro
4、cess of industrial production. The chemical energy which is released by the burning of coal, oil and gas, transferred water through the process of heat transfer, make water into steam. That high pressure steam can be used as the energy of distillation, chemical reaction, drying and evaporation proce
5、ss, and can be used as the power source to drive the fan, compressor, large pump turbine. Steam pressure is the important indicator which can measure the balance between steamproduction andconsumptionof loadequipment, and it is also an important process parameters of steam. Steam pressure too low or
6、 too high,are detrimental for themetal conduits andloadingequipment.Too high pressure,will cause damage to the boiler; too low pressure,may not be possible to providethe loadquality steam to loadequipment.With the continuous expansion of production scale in petroleum chemical industry, the continuou
7、sly strengthen of production process, constantly updated of production equipment, as the factory power and heat source, boilers aredeveloppinginthedirectionofthehigh efficiency and large capacity. Itsveryimportantto research the automatic control of boiler equipment in order to ensure the safe and s
8、table production. Key Words: boiler; steam pressure; control system目录摘 要IAbstractI引言11 热电厂的生产工艺21.1锅炉简介21.2工艺流程简介22 锅炉控制系统的构成及功能33 控制方案整体设计思路53.1锅炉汽包水位控制53.2 蒸汽过热系统的控制63.3 锅炉燃烧过程的控制64 蒸汽压力控制方案的设计过程84.1 蒸汽压力调节对象的特性84.2 控制系统的选择94.3系统仪表选型104.3.1压力传感器的选择104.3.2流量计的选型114.3.3控制器的选择124.3.4控制阀的选择134.3.5主副调节
9、器正反作用的选择134.3.6主、副回路调节器调节规律的选择144.4控制系统的工作原理145 系统参数整定和仿真165.1 PID参数对控制性能的影响165.2 用试凑法确定PID控制器参数165.3 系统的仿真17结论20参考文献21致谢22引言电力工业是为国民经济和社会发展提供能源的重要基础产业,也是关系国计民生的公用事业。我国电力工业已经走过121年的发展历程,与世界各国一样,电力在经济发展和社会进步中越来越成为不可缺少的物质资料和生活资料,电气化程度成为一个国家现代化程度的重要标志。正常运行的生产设备必须保证产品满足一定的数量和质量的要求,同时也要保证设备的安全性与经济性。在生产过程
10、和科学实验中,自动控制起着越来越重要的作用。自动控制通常包括自动调节和顺序控制两方面内容。热电厂锅炉设备控制系统主要包括对锅炉的汽包水位、燃烧系统、母管压力等回路的控制,锅炉参数的检测与控制尤为重要,选择一个好的控制方案对锅炉进行控制是对经济效益的一个非常好的保证。因此我们可以清楚的了解到,要想实现预期的生产目的,锅炉的严格控制是十分必要的。从锅炉生产系统的结构来看,燃料量和风量调整的基本原则是根据锅炉负荷的变化来增减燃料,同时通过送风机、引风机的调整维持合理的空燃比,即保持合理的空气过量系数。使燃料量和风量的增减密切配合,当锅炉负荷增加时,应先增加风量,再增加燃料量。减负荷时,先减少燃料量,
11、再减少风量,并要缓慢平稳操作。1 热电厂的生产工艺1.1锅炉简介锅(汽水系统):由省煤器、汽包(汽水分离器)、下降管、联箱、水冷壁,过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。炉(燃烧系统):由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙,构架等组成。锅炉是工业生产过程中必不可少的重要动力设备。它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能,通过传热过程把能量传递给水,使水变成水蒸气。这种高压蒸汽即可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的能源,又可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。随着石油化学工业生产规模的不断扩大,生产过程不断强化,生产设备的不断更新,作为全厂动力和热源的锅炉,亦
12、向着高效率,大容量发展。为确保安全,稳定生产,对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。1.2工艺流程简介热电厂是利用煤和天然气作为燃料发电,产汽的,这也是目前世界上主要的电能生产方式。给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包,燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧,生成的热量传递给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽Ds。然后经过热器,形成一定气温的过热蒸汽D,汇集至蒸汽母管。压力为Pm的过热蒸汽,经负载设备控制供给负荷设备用。与此同时,燃烧过程中产生的烟气,除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外,还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,排到大气。图1.2给出了一个20T/h工业燃煤锅
13、炉工艺流程图。图1.2 20T/h工业燃煤锅炉工艺流程图2 锅炉控制系统的构成及功能锅炉控制系统的硬件配置,功能较好首推可编程序控制器PLC,适合于多台大型锅炉控制,由于PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能,所以抗干扰能力强,能置于环境恶劣的工业现场中,故障率低。PLC编程简单,易于通信和联网,多台PLC进行链接及计算机进行链接,实现一台计算机和若干台PLC构成分布式控制网络,另外使用PLC加上位机的控制系统具有很好的扩容性,如需要增加控制点或控制回路只需添加少量输入输出模块即可,为以后的控制系统升级改造和其他功能的添加打下良好的基础,也为以后一机多炉控制系统等其他工厂级自动化网
14、络打下良好基础。根据锅炉控制系统的不同,PLC控制系统的选型也有很大的不同。大型锅炉控制系统的控制点数较多(1000点以上),控制要求较高,宜选用冗余控制系统。博思科技能提供以下几种冗余系统解决方案:名称冗余总线出品编程软件上位机接口ControlLogic5000ControlNet美国ABRS5000以太网S7400HProfiBUS德国西门子STEP7以太网QuantumRIO法国施奈德CONCEPT以太网/MB+GE9070Genius美国GECE6.0以太网表2.1以上锅炉控制系统中电厂多采用Quantum系列冗余系统,性价比较高的是西门子的S7400H和GE9070系列冗余系统。上
15、位机组态软件可选用西门子的WINCC、WONDERWARE的InTouch、美国AB的RSVIEW等。中型锅炉控制系统的控制点数一般为200-1000点,多为几台锅炉的集中控制, 控制系统多为单机系统。博思科技能提供以下几种中型系统解决方案:名称冗余总线出品编程软件上位机接口SLC500ControlNet美国ABRS5000以太网S7300ProfiBUS德国西门子STEP7MPIPremiumFIPIO法国施奈德PL7以太网/MODBUSGE9030Genius美国GECE6.0以太网/SNAP表2.2以上锅炉控制系统多采用西门子S7300系列系统。每台锅炉为一套分布式I/O子系统,公共部
16、分为一套分布式I/O子系统,通过现场总线连接分布式I/O,构建为FCS(现场总线控制系统),可大量节约电缆,降低成本。上位机组态软件可选用国产的组态王、世纪星等。小型锅炉控制系统的控制点数一般为100点左右,多为单台锅炉的集中控制,并与手操器及显示仪表共同构成控制系统。博思科技能提供以下几种小型系统解决方案:名称出品编程软件FX日本三菱FXGPWINS7200德国西门子MICROWINTWIDO法国施奈德TWIDOVERSAMAX美国GEVERSAPRO表2.3以上锅炉控制系统中多采用触摸屏作为显示终端。每台锅炉为独立的系统。触摸屏可选用进口或国产的7寸以上屏。3 控制方案整体设计思路锅炉设备
17、的控制任务是根据生产负荷的需要,供应一定压力或温度的蒸汽,同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。按照这些控制要求,锅炉设备将有如下主要的控制系统:锅炉汽包水位控制、过热蒸汽系统的控制、锅炉燃烧系统的控制。3.1锅炉汽包水位控制 汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量,以维持汽包水位在规定的范围内。 汽包水位是锅炉运行中一个重要的监控参数。它间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。汽包水位过高,会影响汽包内的汽水分离,饱和水蒸气将会带水过多,导致过热器管壁结垢并损坏,使过热蒸汽的温度严重下降。如以此过热蒸汽带动汽轮机,则将因蒸汽带液损坏汽轮机的叶片,造成运行的安全事故。
18、然而,水位过低,则因汽包内的水量过少,而负荷很大,加快水的汽化速度,使汽包内的水量变化速度很快,若不及时加以控制,将有可能使汽包内的水全部汽化;尤其是大型锅炉,水在汽包内的停留时间极短,从而导致水冷壁烧坏,甚至引起爆炸。锅炉汽包水位控制被控变量是汽包水位,操纵变量是给水流量。它主要是保持汽包内部的物料平衡,使给水量适应锅炉的蒸汽量,维持汽包水位在工艺要求的范围内,这是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件,是锅炉正常运行的重要指标。3.2 蒸汽过热系统的控制蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。过热蒸汽温度自动控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内,并且保护过热器,使管壁温度不超
19、过允许的工作温度。过热蒸汽温度过高或过低,对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的。过热蒸汽温度过高,过热器容易损坏,汽轮机也因内部过度的热膨胀而严重影响安全运行,因而过热气温的上限一般不应超过额定值5;过热蒸汽温度过低,一方面使设备的效率降低,同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加,引起叶片磨损,因而过热气温的下限一般不低于额定值10。所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定范围内。过热蒸汽温度控制系统被控变量为过热蒸汽温度,常采用减温水流量作为操纵变量,但由于控制通道的时间常数及纯滞后均较大,组成单回路控制系统往往不能满足生产的要求,因此,常采用串级控制系统,以减温器出口温度为副参数,可以提高对过热蒸
20、汽温度的控制质量。过热蒸汽温度控制有时还采用双冲量控制系统,这种方案实质上是串级控制系统的变形,把减温器出口温度经微分器作为一个冲量,其作用和串级的副参数相似。3.3 锅炉燃烧过程的控制燃烧过程的实质就是将燃料化学能转变为蒸汽热能的能量形势转换过程。燃烧控制过程的根本任务就是及时响应主控系统的输出指令,使燃料所提供的热量适应蒸汽符合的需要,同时还要保证锅炉燃烧的安全性和经济性。其中锅炉燃烧的过程控制基本要求有三个:4 蒸汽压力控制方案的设计过程锅炉燃烧控制系统主要包括燃料控制系统、风量(送风)控制系统、炉膛压力(引风)控制系统、磨煤机控制系统等几个子控制系统。这个系统的任务是根据机组主控制器发
21、出的锅炉燃烧指令来协调燃料、送风量和引风量,在保证锅炉安全、经济燃烧的前提下,是燃料燃烧所产生的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要。当机组负荷发生改变时,需要进行锅炉燃烧调整。燃料种类、制粉系统、燃烧设备以及锅炉的运行方式决定了每台锅炉燃烧过程的控制任务及策略。蒸汽压力控制系统将燃料量作为调节量 ,将主蒸汽压力作为被调量,使锅炉燃烧所产生的蒸汽量满足外部负荷要求 ,维持主蒸汽压力稳定。在蒸汽压力控制系统中,燃料量影响主蒸汽压力、送风量、引风量、蒸汽蒸发量及主蒸汽温度等参数。当单元机组采用锅炉跟踪汽轮机负荷控制方式时,汽轮机通过调节阀调节机组负荷,锅炉通过燃料量调节主蒸汽压力。对于直吹式制粉系统锅炉的燃
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锅炉 蒸汽 压力 控制系统
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。