第10章计算机控制系统设计.ppt

3．系统软件设计 系统软件主要包括：数据采集程序，数字滤波程序，标度变换程序，蒸汽流量温压补偿程序，PID控制算法程序，D/A输出程序，报警程序，调节参数修改程序，报表、图形、曲线显示程序，通信程序，数据库管理等程序。 4．工业自动化仪表的选取 在工业锅炉计算机控制系统中，除进行硬件、软件设计外，还要选取如下工业自动化仪表。 （1）温度测量仪表。 一般选用热电偶、热电阻，用来测量温度。 （2）压力变送器 锅炉运行中，需要测量的压力有汽包压力、给水压力、送风压力、炉膛压力、蒸汽母管压力等。一般采用压力变送器将各种压力信号转换成标准的电流信号（0~10mA或4~20mA）。 （3）差压变送器 锅炉系统中需用差压变送器测量的热工参数有汽包水位、蒸汽流量、给水流量等，应用差压变送器将上述信号转换成标准的电信号（0~10mA或4~20mA）。 （4）氧量变送器 在测量烟道含氧量时，采用氧化锆变送器。 （5）执行器 执行器是自动控制系统不可缺少的重要部分。它在系统中的作用是根据计算机发出的命令，直接控制能量或物料等被调介质的输送量，以达到调节温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。 图10-32 10t/h锅炉结构和工艺流程示意图 1．锅炉的主要设计参数 蒸发量：10t/h， 主蒸汽压力：13×105Pa 主蒸汽温度：350℃， 给水温度：60~105℃ 热风温度：170℃， 冷风温度：20℃ 排烟温度：180℃， 设计效率：78% 燃烧的煤层厚度通过闸板控制，炉排转速可由滑差电机控制或交流变频调速控制。尾部受热面有省煤器和空气预热器。 给水通过省煤器预热后给锅炉上水，空气经空气预热器后由炉排左右两侧6个风道进入，烟气通过除尘器除尘，由引风机送至烟囱排放，主蒸汽经过过热器（有的无过热器）送至汽柜和用汽部门。 2．能量转换和转移过程 在锅炉中进行的能量转换和转移过程如下： 燃料在炉内燃烧，燃料的化学能以热能的形式释放出来，使火焰和烟气具有高温。 高温火焰和烟气的热量通过“受热面”向被加热介质传递。 水被加热至沸腾而汽化，成为饱和蒸汽，进而过热而成过热蒸汽。 燃料燃烧、火焰和烟气向工质（蒸汽用于动力应用时，称之为“工质”）传热、工质的加热和汽化是三个互相关联而又同时进行的过程，是锅炉工作中的主要过程。 能量转换和转移过程是与物质运动相结合的： （1）给水进入锅炉，最后以饱和蒸汽或过热蒸汽（对于热水锅炉则为热水）形式输出。 （2）煤进入炉内燃烧，其可燃部分燃烧后连同原含水分转化为烟气，原含灰分则残存为灰渣。 （3）风送入炉内参加燃烧反应，过剩的空气也混入烟气中排出。 水汽系统、煤灰系统、风烟系统是锅炉的主要系统，这三个系统的工作是同时且连续地进行的。 工业锅炉自动控制，其实质就是针对上述三个过程进行自动操作，以实现四个基本要求： （1）保产保质——按质（压力、温度、净度）按量（蒸发量、供热量）地供出蒸汽或热水，满足生产和采暖需要。 （2）安全耐用，延长锅炉使用寿命。 （3）节能高效省材。 （4）消烟除尘，降低劳动强度。 显然要达到上面4个要求，首先取决于锅炉本体和各种辅机的合理设计和制造，但还必须要有最佳的自动控制系统与之配套。工业锅炉自动控制是工业锅炉技术进步的重要标志，工业锅炉已离不开自动化。 10.2.2 工业锅炉计算机控制的意义 使用单元组合仪表来控制工业锅炉的运行已是一项完全成熟的技术，这在国际上是上世纪60年代的水平。由于使用单元组合仪表投资较大，仪表使用、维修技术要求高，因此仍不能推广到蒸发量较小的锅炉中。到了70年代，国外因微电子技术的迅猛发展，导致计算机的推广应用。目前，我国工业锅炉基本已实现计算机自动控制。 工业锅炉采用计算机控制具有以下明显优势： 1）能直观而集中地显示画面和运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据，并能在CRT上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含氧量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，以便于操作人员观察和比较。同时还可以按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值，给人直观形象，减少观察的疲劳和失误。 2）可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确的记录，这也便于一旦需要进行事故处理时，能追忆打印并记录事故前的参数，供有关部门分析研究。 3）在运行中能随时快速而简便地修改各种运行参数的控制值（给定值），并能修改系统的控制参数（变量）。 4）减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多仪表单元（例如加减器、微分器、滤波器、限幅报警器等），从而减少了投资，也减少了故障率。 5）在运行监督指导方面，计算机控制系统可以对启动、停炉、运行过程中的工况进行计算和监控，对主要参数变化趋势进行分析，进行