火电厂锅炉温度串级控制设计介绍.doc

目 录 前言 1 1.生产工艺过程简介及控制要求 2 2．控制方案 3 2.1控制方案的选择 3 2.2主变量的选择 4 2.3副变量的选择 5 2.4操纵变量的选择 5 3.仪表及装置的选型 6 3.1仪表的选择 6 3.1.1检测变送器仪表的选择 6 3.1.2测量变送在系统分析设计中的考虑 7 3.2.执行器的选择 7 3.2.1控制阀的尺寸选择 7 3.2.2控制阀结构与特性的选择 8 3.2.3控制阀气开、气关形式的选择 9 3.3.主、副控制器的选择 9 3.3.1控制器的选择 9 3.3.2控制规律的选择 10 3.3.3控制器正、反作用选择 10 总结 12 参考文献 13 前言 蒸汽温度是锅炉安全高效经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。过高的蒸汽温度会造成过热器、汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，而且可靠性也不高。 本次课设设计的主要考虑部分是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。蒸汽过热系统包括汽包、省煤器、过热器。锅炉汽温控制系统主要包括省煤器温度和给水流量的调节。主要蒸汽温度与省煤器温度的稳定对机组的安全经济运行时是非常重要的。过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超允许的工作温度。 锅炉是电力，化工，炼油等工业的重要动力设备。由于锅炉设备所用的燃料种类，燃烧设备，炉体形式，锅炉功能和运行的要求不同，锅炉有各种各样动力设备。锅炉出口的过热蒸汽温度是蒸汽的重要指标。直接关系到设备的安全和系统的生产效率。为了设备的安全必须严格控制过热器的温度。对于发电厂的中、高压锅炉，过热蒸汽温度偏差不允许超过设计值的±5℃。若过热蒸汽温度过高，会使过热器、汽轮机高压缸等设备过热变形而造成损坏；温度过低则会降低机组热效率。 过热蒸汽温度控制系统的目的就是维护过热器出口温度在允许范围内，保护设备安全，并使生产过程经济、高效地持续进行。 1.生产工艺过程简介及控制要求 锅炉是过程工业中必不可少的动力设备。它所产生的蒸汽不仅可在生产过程中作为热源，而且还可以作为蒸汽透平的动力源。在热电厂中按锅炉设备所使用的燃料的种类、燃烧设备、锅体形式、锅炉功能和运行要求的不同，锅炉生产有各种不同的流程。常见锅炉设备的工艺流程如图1.1 所示 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，生产饱和蒸汽Ds，然后经过过热器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，燃烧过程中产生烟气，将饱和的蒸汽变成过热蒸汽后，经省煤器预热锅炉预热空气，最后经引风机送往烟筒排入大气。 锅炉设备的控制要求：锅炉出口的过热蒸气温度是蒸气重要的质量指标。直接关系到设备的安全和系统的生产效率。为了设备安全必须严格控制过热器的温度。对于发电厂的中、高压锅炉，过热蒸气温度偏差不允许超过设计值±5℃。若过热蒸气温度过高，会使过热器、汽轮机高压缸等设备过热变形而造成损坏；温度过低则会降低机组热效率。 过热蒸气温度控制系统的目的就是维护过热器出口温度在允许范围内，保护设备安全，并使生产过程经济、高效地持续进行。按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统： ⑴锅炉汽包水位控制系统：主要是保持汽包内部的水位平衡，使积水量适应锅炉的蒸汽汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内； ⑵锅炉燃烧系统的控制：其控制方案要求满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要，使燃烧量与空气量保持一定的比值，保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行，使引风量与送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围； ⑶过热蒸汽系统控制：主要使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁温度不超过工艺允许范围； ⑷锅炉水处理过程：主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求。 2．控制方案 2.1控制方案的选择 首先要确定整个系统的自动化水平，然后才能进行各个具体控制系统方案的讨论确定。对于比较大的控制系统工程，更要从实际情况出发，反复多方论证，以避免大的失误。 控制系统的方案设计是整个设计的核心，是关键的第一步。要通过广泛的调研和反复的论证来确定控制方案，它包括被控变量的选择与确认﹑操纵变量的选择与确认﹑检测点的初步选择、绘制出带控制点的工艺流程图和编写初步控制方案设计等等。因为串级控制系统具有以下特点： (1)串级控制系统具有很强的克服内扰能力，系统的开环放大倍数越大，稳态误差越小，克服干扰的能力也就越强，副调节器的放大倍数整定的越大，这个优点越显著。 (2)串级控制系统可以