電站鍋爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、 . 51/59畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子

2、版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部容。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件

3、和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字

4、數(shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體與大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它電站鍋爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)摘

5、要隨著社會(huì)對(duì)電力需求量的增加，電站鍋爐正在向著大型化和超大型化的方向發(fā)展，因此對(duì)鍋爐蒸發(fā)量的要求就越來(lái)越大，但是鍋爐尺寸相對(duì)變化并不大。在保證快速性的前提下，對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性要求也更高，這樣就對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)提出了更高的要求。本文簡(jiǎn)要介紹了火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程與電站鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分和控制目標(biāo)，重點(diǎn)對(duì)水位控制系統(tǒng)進(jìn)行了比較深入的研究，在對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特性充分理解的基礎(chǔ)上，分析了水位控制系統(tǒng)通常使用的單沖量控制、雙沖量控制和三沖量控制，并進(jìn)行綜合的分析和比較，詳細(xì)設(shè)計(jì)了三沖量控制系統(tǒng)?；趯?duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況實(shí)時(shí)掌控的要求，本文運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了鍋爐狀態(tài)監(jiān)控程序，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、實(shí)時(shí)曲

6、線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。關(guān)鍵詞：電站鍋爐；自動(dòng)控制；水位控制；MCGS組態(tài)Automatic measurement and control system power plant boilerAbstractWith the communitys increasing demand for electricity, power plant boiler is large and very large toward the direction of development, evaporation and therefore the

7、 requirements of the boiler on the growing, but the boiler is not large relative changes in size. In ensuring the rapid under the premise of the economic requirements of the boiler is also higher, so that the boilers control system to a higher demand. This paper introduces the process of producing c

8、oal-fired power plants and power plant boiler automatic control system and control the various components of the target, with a focus on water level control system more in-depth studies of the structure, features fully understood on the basis of Analysis of the water level control systems typically

9、use a single-impulse control, dual impulse control and three-impulse control, and comprehensive analysis and comparison of the detailed design of a three-impulse control systems. The scene based on real-time control of the state of the request, this paper MCGS boiler configuration software designed

10、to monitor the status of procedures in order to display animation, alarm processing, real-time curve, and the statements of the historical curve output provides users with a variety of ways to solve practical engineering problems programs to reach the purpose of real-time monitoring. Keyword：powerpl

11、ant boiler; automatic control; water level control; MCGS configuration目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc232755570摘要 PAGEREF _Toc232755570 h IHYPERLINK l _Toc232755571Abstract PAGEREF _Toc232755571 h IIHYPERLINK l _Toc232755572第一章 緒論 PAGEREF _Toc232755572 h 1HYPERLINK l _Toc2327555731.1 火力發(fā)電概述 PAGERE

12、F _Toc232755573 h 1HYPERLINK l _Toc2327555741.2 鍋爐自動(dòng)控制介紹 PAGEREF _Toc232755574 h 1HYPERLINK l _Toc2327555751.3 國(guó)外鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展 PAGEREF _Toc232755575 h 3HYPERLINK l _Toc2327555761.4 本文研究的主要容 PAGEREF _Toc232755576 h 5HYPERLINK l _Toc232755577第二章 電站鍋爐系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc232755577 h 6HYPERLINK l _Toc2327555782

13、.1 火力發(fā)電廠工藝介紹 PAGEREF _Toc232755578 h 6HYPERLINK l _Toc2327555792.2 鍋爐系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc232755579 h 9HYPERLINK l _Toc2327555802.3 鍋爐原理 PAGEREF _Toc232755580 h 10HYPERLINK l _Toc2327555812.4 鍋爐的類型 PAGEREF _Toc232755581 h 11HYPERLINK l _Toc2327555822.5 鍋爐本體與輔助設(shè)備 PAGEREF _Toc232755582 h 12HYPERLINK l _To

14、c2327555832.6 鍋爐主要控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc232755583 h 14HYPERLINK l _Toc2327555842.6.1 燃燒控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc232755584 h 14HYPERLINK l _Toc2327555852.6.2 給水控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc232755585 h 15HYPERLINK l _Toc2327555862.6.3 汽溫控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc232755586 h 16HYPERLINK l _Toc2327555872.7 鍋爐安全監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng) PAGEREF _Toc2327555

15、87 h 16HYPERLINK l _Toc232755588第三章 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)研究 PAGEREF _Toc232755588 h 18HYPERLINK l _Toc2327555893.1 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù) PAGEREF _Toc232755589 h 18HYPERLINK l _Toc2327555903.2 水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 PAGEREF _Toc232755590 h 18HYPERLINK l _Toc2327555913.2.1 給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 PAGEREF _Toc232755591 h 19HYPERLINK l _Toc2

16、327555923.2.2 蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 PAGEREF _Toc232755592 h 20HYPERLINK l _Toc2327555933.2.3 燃燒率擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 PAGEREF _Toc232755593 h 21HYPERLINK l _Toc2327555943.3 給水控制手段 PAGEREF _Toc232755594 h 22HYPERLINK l _Toc2327555953.4 水位控制的基本方法 PAGEREF _Toc232755595 h 23HYPERLINK l _Toc2327555963.4.1 單沖量水位控制系統(tǒng) PAGERE

17、F _Toc232755596 h 24HYPERLINK l _Toc2327555973.4.2 雙沖量水位控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc232755597 h 25HYPERLINK l _Toc2327555983.4.3 三沖量水位控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc232755598 h 26HYPERLINK l _Toc2327555993.5 水位控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232755599 h 32HYPERLINK l _Toc2327556003.5.1 給水流量控制器的正反作用與控制規(guī)律的選擇 PAGEREF _Toc232755600 h 32HY

18、PERLINK l _Toc2327556013.5.2 汽包液位控制器的正反作用與控制規(guī)律的選擇 PAGEREF _Toc232755601 h 33HYPERLINK l _Toc2327556023.5.3 前饋部分的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232755602 h 33HYPERLINK l _Toc2327556033.5.4 控制過(guò)程 PAGEREF _Toc232755603 h 34HYPERLINK l _Toc2327556043.5.5 儀表選型 PAGEREF _Toc232755604 h 36HYPERLINK l _Toc2327556053.6 幾種先進(jìn)控制

19、方式在鍋爐水位控制中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc232755605 h 37HYPERLINK l _Toc2327556063.6.1 預(yù)測(cè)控制 PAGEREF _Toc232755606 h 37HYPERLINK l _Toc2327556073.6.2 專家控制 PAGEREF _Toc232755607 h 38HYPERLINK l _Toc2327556083.6.3 模糊控制 PAGEREF _Toc232755608 h 39HYPERLINK l _Toc232755609第四章 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232755609 h 41HYPERLINK l

20、_Toc2327556104.1 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232755610 h 41HYPERLINK l _Toc2327556114.2 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232755611 h 41HYPERLINK l _Toc232755612參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc232755612 h 45HYPERLINK l _Toc232755613附錄一 PAGEREF _Toc232755613 h 47HYPERLINK l _Toc232755614附錄二 PAGEREF _Toc232755614 h 48HYPERLINK l _Toc

21、232755615致 PAGEREF _Toc232755615 h 49緒論火力發(fā)電概述火電廠的燃料構(gòu)成決定國(guó)家資源情況和能源政策。20世紀(jì)80年代以后，中國(guó)火電廠的燃料主要是煤。1987年，火電廠發(fā)電量的87是煤電，其余13是燒油或其它能源發(fā)出的。有煙煤資源或依賴進(jìn)口煤的國(guó)家，其火電廠主要燃用煙煤，因其熱值高、易燃。其它煤種占較大比重的國(guó)家，有用褐煤（德國(guó)、澳大利亞）、無(wú)煙煤（前聯(lián)、西班牙、朝鮮等）的；中國(guó)燃用煤一半以上是煙煤，貧煤次之，無(wú)煙煤在10以下。一些國(guó)家還根據(jù)石油國(guó)際市場(chǎng)的情況，采用燃油和天然氣發(fā)電機(jī)組。除蒸汽機(jī)組外，還有的用燃?xì)廨啓C(jī)和燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。70年代以來(lái)，燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)

22、機(jī)組發(fā)電的火電廠得到重視?，F(xiàn)代化火電廠是一個(gè)龐大而又復(fù)雜的生產(chǎn)電能與熱能的工廠。它由下列5個(gè)系統(tǒng)組成：燃料系統(tǒng)；燃燒系統(tǒng)；汽水系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)；控制系統(tǒng)。在上述系統(tǒng)中，最主要的設(shè)備是鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，它們安裝在發(fā)電廠的主廠房。主變壓器和配電裝置一般裝放在獨(dú)立的建筑物或戶外，其他輔助設(shè)備如給水系統(tǒng)、供水設(shè)備、水處理設(shè)備、除塵設(shè)備、燃料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備等，有的安裝在主廠房，有的則安裝在輔助建筑中或在露天場(chǎng)地?；痣姀S基本生產(chǎn)過(guò)程是，燃料在鍋爐中燃燒，將其熱量釋放出來(lái)，傳給鍋爐中的水，從而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)又將熱能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電能。到80年代為止，世界上最好的火電廠的效率達(dá)

23、到40，即把燃料中40的熱能轉(zhuǎn)化為電能。鍋爐自動(dòng)控制介紹熱力過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠熱力過(guò)程現(xiàn)代化的重要技術(shù)措施之一，是確保電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。所謂自動(dòng)控制，就是指在沒(méi)有人直接參與的條件下，自動(dòng)控制裝置使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程按預(yù)訂的目標(biāo)進(jìn)行的一切技術(shù)手段。目前火電廠鍋爐部分主要的熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)有：給水控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)等。在鍋爐側(cè)最主要的子控制系統(tǒng)就是燃燒控制系統(tǒng)。單元機(jī)組的能量輸入是靠燃料的與時(shí)供給和在爐膛的良好燃燒來(lái)保證的。大型火電機(jī)組鍋爐大多是采用直吹式制粉系統(tǒng)向鍋爐供應(yīng)煤粉的。燃燒控制系統(tǒng)又主要包括以下子控制系統(tǒng)：燃料控制系統(tǒng)；風(fēng)量控制系統(tǒng)；爐膛壓力控

24、制系統(tǒng)；磨煤機(jī)一次風(fēng)量和出口溫度控制系統(tǒng)；一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)；輔助風(fēng)控制系統(tǒng)；燃料風(fēng)（周界風(fēng)）控制系統(tǒng)和燃盡風(fēng)控制系統(tǒng)等。汽包鍋爐給水自動(dòng)控制的任務(wù)是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的圍。汽包水位是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要監(jiān)控參數(shù)，它反映了鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。汽包水位過(guò)高，會(huì)影響汽包汽水分離裝置的正常工作，造成汽包出口蒸汽水分過(guò)多，含鹽濃度增大，易使過(guò)熱器管壁結(jié)垢而導(dǎo)致過(guò)熱器燒壞；同時(shí)還會(huì)使過(guò)熱汽溫產(chǎn)生急劇變化，直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。汽包水位過(guò)低，則可能破壞鍋爐水循環(huán)，造成水冷壁管燒壞而破裂。因此，

25、為保證機(jī)組安全運(yùn)行，正常情況下，一般限制汽包水位在（3050）mm圍變化。過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)控制的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口蒸汽溫度在允許圍，并且保護(hù)過(guò)熱器，使管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。過(guò)熱蒸汽溫度是影響大型鍋爐生產(chǎn)過(guò)程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。因?yàn)檫^(guò)熱器是在高溫、高壓條件下工作的，過(guò)熱器出口的過(guò)熱蒸汽溫度是全廠整個(gè)汽水過(guò)程中工質(zhì)溫度的最高點(diǎn)，也是金屬管壁的最高處。過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，容易燒壞過(guò)熱器，也會(huì)使蒸汽管道、汽輪機(jī)某些零部件產(chǎn)生過(guò)大的熱膨脹變形而損壞，影響機(jī)組的安全運(yùn)行，因而過(guò)熱汽溫的上限一般不應(yīng)超過(guò)額定值5；過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，又會(huì)降低全廠的熱效率，不僅增加燃料消耗量，浪費(fèi)能源，而且還將使汽

26、輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，加速汽輪機(jī)葉片的水蝕。另外，過(guò)熱蒸汽溫度降低還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓部分級(jí)的焓降減少，引起各級(jí)反動(dòng)度增大，軸向推動(dòng)增大，影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因而過(guò)熱汽溫的下限一般不低于額定值10。過(guò)熱汽溫的額定值通常在500以上，例如，高壓鍋爐一般為540，就是說(shuō)要使過(guò)熱汽溫保持在540。國(guó)外鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展鍋爐控制系統(tǒng)的發(fā)展可以認(rèn)為跟隨了過(guò)程控制的發(fā)展，大致經(jīng)歷了基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS幾個(gè)階段。二十世紀(jì)五十年代以前，由于當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)規(guī)模小，檢測(cè)儀表還處于發(fā)展的初級(jí)階段，所采用的僅僅是安裝

27、在生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)、具備簡(jiǎn)單檢測(cè)功能的基地式氣動(dòng)儀表，其信號(hào)僅在本儀表起作用，一般不能傳送給別的儀表或系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，出現(xiàn)了電氣、電動(dòng)的單元組合式儀表，此時(shí)出現(xiàn)了集中控制室。現(xiàn)場(chǎng)各處的信號(hào)通過(guò)統(tǒng)一的模擬信號(hào)送到集中控制室，操作員可以在控制室觀察生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀況。當(dāng)時(shí)的工業(yè)是精密性比較差的工業(yè)，模擬控制系統(tǒng)基本上滿足了一定的要求。隨著控制、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以與超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)生產(chǎn)成本急劇下降，運(yùn)算速度加快、體積大幅減小，出現(xiàn)了數(shù)字調(diào)節(jié)器、可編程控制器（PLC）以與由多個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)，這就是DCS集散控制系統(tǒng)。DCS在八、九十年代占主導(dǎo)地位

28、，其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理，若干下位機(jī)分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控制，上位機(jī)和下位機(jī)之間用控制網(wǎng)絡(luò)互連以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞。但DCS還不是一個(gè)完全開(kāi)放的系統(tǒng)。FCS正是順應(yīng)以上潮流而誕生，它用現(xiàn)場(chǎng)總線這一開(kāi)放的、可互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)各控制器與儀表設(shè)備互連，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。同時(shí)控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。因此，F(xiàn)CS實(shí)質(zhì)上是一種開(kāi)放的、具互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)。最新的鍋爐控制系統(tǒng)一般采用PLC和工業(yè)PC機(jī)為主的控制方案，通過(guò)以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)雙向通訊。這樣，控制系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：鍋爐本體、檢測(cè)裝置

29、、PLC、工業(yè)PC、手/自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門(mén)、滑差電機(jī)等部分。檢測(cè)裝置將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流信號(hào)送入PLC；對(duì)于手/自動(dòng)操作切換部分，手動(dòng)操作時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制滑差電機(jī)與閥門(mén)等，自動(dòng)操作時(shí)PLC發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。PLC作為下位機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，工業(yè)PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)鍋爐的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和顯示，并可以提供各種歷史數(shù)據(jù)。除此以外，為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表與報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警

30、裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故。我國(guó)從60年代開(kāi)始就從事鍋爐自控系統(tǒng)的研制工作，交通部船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所在長(zhǎng)江航行的蒸汽動(dòng)力船“紅十號(hào)”、“紅八號(hào)”和“紅四號(hào)”上安裝了氣動(dòng)的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用自行研制的基地式氣動(dòng)調(diào)節(jié)器，到70年代初研制成強(qiáng)制循環(huán)輔助鍋爐的全自動(dòng)控制系統(tǒng)，直到90年代才開(kāi)始研制以可編程控制器為核心的輔助鍋爐燃燒控制裝置，現(xiàn)在國(guó)鍋爐業(yè)迅速發(fā)展，但是輔助鍋爐的控制系統(tǒng)大部分仍以進(jìn)口產(chǎn)品為主，如：丹麥AALBORG公司、德國(guó)SAACKE公司、瑞典SUNROD公司和日本OSAKA公司的產(chǎn)品，這些公司幾乎都采用了可編程控制器組成的控制系統(tǒng)。 本文研究的主要容本文主要講述了電站鍋爐自動(dòng)測(cè)控系

31、統(tǒng)相關(guān)容，在第一章中主要講述了火力發(fā)電的生產(chǎn)過(guò)程，鍋爐自動(dòng)控制概述以與國(guó)外鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展歷程與特點(diǎn)。第二章可表述為電站鍋爐概述，包括有鍋爐的類型、本體組成、鍋爐主要設(shè)備、鍋爐原理以與主要的控制系統(tǒng)。第三章中重點(diǎn)研究鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)要的說(shuō)明了單沖量、雙重量控制方法，對(duì)三沖量控制方法進(jìn)行了相對(duì)詳細(xì)的分析與介紹，進(jìn)行綜合比較，對(duì)自動(dòng)控制過(guò)程做了較為詳細(xì)的說(shuō)明和分析，同時(shí)還有儀表選型，控制器正/反作用的判定和控制規(guī)律的選擇，并簡(jiǎn)要的介紹了先進(jìn)控制方式在水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括預(yù)測(cè)控制，專家控制和模糊控制。第四章講述了運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控，并與時(shí)對(duì)所定數(shù)據(jù)上限值和下限值進(jìn)

32、行報(bào)警，以達(dá)到監(jiān)控的目的。電站鍋爐系統(tǒng)概述火力發(fā)電廠工藝介紹火力發(fā)電由三大主要設(shè)備鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)與相應(yīng)輔助設(shè)備組成，它們通過(guò)管道或線路相連構(gòu)成生產(chǎn)主系統(tǒng)，即燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。其生產(chǎn)流程如圖2-1所示。圖2-1 火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程原理框圖 燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)如圖2-2，包括鍋爐的燃燒部分、輸煤、除灰和煙氣排放系統(tǒng)等。燃煤由傳送帶輸送到鍋爐車(chē)間的煤斗，進(jìn)入磨煤機(jī)磨成煤粉，然后與經(jīng)過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱的空氣一起噴入爐燃燒，將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，煙氣經(jīng)除塵器清除灰分后，由引風(fēng)機(jī)抽出，由煙囪排入大氣。爐渣和除塵器下部的細(xì)灰由灰渣泵排至灰場(chǎng)。圖2-2 燃煤系統(tǒng)流程圖 汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)流程如圖2-3

33、所示，包括鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器與給水泵等組成的汽水系統(tǒng)循環(huán)和水處理系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等。水在鍋爐中加熱后蒸發(fā)成蒸汽，流經(jīng)過(guò)熱器之后圖2-3 汽水系統(tǒng)流程圖進(jìn)一步加熱，成為具有規(guī)定壓力和溫度的過(guò)熱蒸汽，然后經(jīng)過(guò)管道送入汽輪機(jī)。在汽輪機(jī)中，蒸汽不斷膨脹，高速流動(dòng)，沖擊汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，以額定轉(zhuǎn)速（3000r/min）旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)與汽輪機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電。在膨脹過(guò)程中，蒸汽的壓力和溫度不斷降低。蒸汽做功后從汽輪機(jī)下部排出。排出的蒸汽稱為乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽輪機(jī)的乏汽被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。凝汽器下部所凝結(jié)的水由凝結(jié)水泵升壓后進(jìn)入低壓加熱器和除氧器，提高水溫并除去水中的氧（以

34、防止腐蝕爐管等），再由給水泵進(jìn)一步升壓，然后進(jìn)入高壓加熱器，再回到鍋爐，完成水蒸汽水的循環(huán)。給水泵以后的凝結(jié)水稱為給水。汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水在循環(huán)過(guò)程中總會(huì)有一些損失，因此，必須不斷向給水系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的水。補(bǔ)給水進(jìn)入除氧器，同凝結(jié)水一起由給水泵打入鍋爐。 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)如圖2-4所示，包括發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等，發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨其容量不同而變化，其電壓一般在1020kV之間，電流可達(dá)數(shù)千安。因此，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電一般由主變壓器升高電壓后，經(jīng)變電所高壓電器設(shè)備和輸電線送往電網(wǎng)。極少部分電通過(guò)廠用變壓器降低電壓后，經(jīng)廠用電配電裝置和電纜供廠風(fēng)機(jī)、水泵等各種輔

35、機(jī)設(shè)備和照明等用電。圖2-4 電氣系統(tǒng)圖綜上所述，燃煤由列車(chē)運(yùn)來(lái)后，卸煤設(shè)備把它卸到煤場(chǎng)而儲(chǔ)存?zhèn)溆谩Ｔ谏a(chǎn)中，煤由輸煤設(shè)備從煤場(chǎng)輸入鍋爐的爐前煤斗存放，經(jīng)給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨制成煤粉，以利于燃燒。與煤同時(shí)進(jìn)入磨煤機(jī)的熱空氣起到干燥、輸送煤粉的作用。煤粉與空氣混合同時(shí)進(jìn)入鍋爐，迅速燃燒，同時(shí)放出熱量，把鍋爐中的水加熱成過(guò)熱蒸汽。含有熱能的高溫、高壓蒸汽被送入汽輪機(jī)，釋放能量推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。汽輪機(jī)拖動(dòng)與它相連的發(fā)電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)中把輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。鍋爐系統(tǒng)概述鍋爐是火力發(fā)電廠的主要設(shè)備之一，在電力生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)重要的地位。鍋爐是利用燃料（如

36、煤、天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、重油等）燃燒釋放的熱能加熱給水，生產(chǎn)規(guī)定品質(zhì)和參數(shù)的過(guò)熱蒸汽的設(shè)備，又稱蒸汽發(fā)生器。在熱力發(fā)電廠中，將煤、石油、天然氣等燃料燃燒或其它熱源釋放出來(lái)的熱量，通過(guò)金屬受熱面?zhèn)鬟f給經(jīng)凈化的水，將其加熱到一定壓力和溫度的水或蒸汽的換熱設(shè)備稱為鍋爐。鍋爐是工業(yè)企業(yè)的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它是火力發(fā)電廠的三大支柱之一（即鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)），鍋爐工業(yè)的發(fā)展直接影響著火力發(fā)電的發(fā)展和大電站的建設(shè)。此外，鍋爐還是輕工業(yè)生產(chǎn)中的熱源和動(dòng)力源，如為蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、干燥蒸發(fā)等提供熱能，為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵類提供動(dòng)力。在大型熱力發(fā)電廠中，鍋爐包括一個(gè)龐大的建筑和一整套熱交換、熱動(dòng)機(jī)械和處理的設(shè)

37、備，工作情況十分復(fù)雜，其中某個(gè)部位產(chǎn)生故障，就會(huì)使整臺(tái)機(jī)組停運(yùn)，造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重大損失。由此可見(jiàn)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展也離不開(kāi)鍋爐工業(yè)的發(fā)展，它在我們建設(shè)有中國(guó)特色的社會(huì)主義，大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的進(jìn)程中，起到了十分重要的作用。鍋爐生產(chǎn)實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，將燃料的能轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。整個(gè)工作過(guò)程可分為三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子過(guò)程：燃料的燃燒過(guò)程、火焰和煙氣向水與汽傳遞熱量的過(guò)程、蒸汽的生產(chǎn)過(guò)程。圖2-5是鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖。圖2-5 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖鍋爐原理火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程是利用煤、石油、天然氣作為燃料，在鍋爐設(shè)備過(guò)燃燒和傳熱，把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成水蒸氣的熱能，再借助于汽輪機(jī)設(shè)

38、備將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。其中鍋爐部分簡(jiǎn)要的工作過(guò)程可大致概括如下。原煤由原煤倉(cāng)經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)，經(jīng)干燥和磨制后形成合格的煤粉。煤粉暫存于煤粉倉(cāng)中，然后經(jīng)給粉機(jī)和一次風(fēng)管后由燃燒器噴入爐膛燃燒。外界冷空氣由送風(fēng)機(jī)加壓后送入空氣預(yù)熱器，被加熱后的空氣有以下用途：一是送入磨煤機(jī)，用以干燥并輸送煤粉；二是送入一次風(fēng)管將煤粉帶入燃燒器；三是作為二次風(fēng)直接送入燃燒器，提供燃料燃燒所需的氧氣。煤粉和空氣在爐膛燃燒，放出的熱量首先將水冷壁中的水加熱，所產(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)爐膛和煙道，依次將熱量傳遞給過(guò)熱器、再熱器、省煤器與空氣預(yù)熱器等傳熱設(shè)備，加熱其中的蒸汽、水和空氣等工

39、質(zhì)。這時(shí)，煙氣溫度降低了很多。最后，煙氣經(jīng)除塵器除去大部分飛灰后由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排往大氣。另外，燃料燃燒生成的少量灰渣由排渣裝置排出爐外進(jìn)行進(jìn)一步處理。經(jīng)過(guò)除氧器的水由給水泵加壓，并經(jīng)省煤器加熱升溫后進(jìn)入汽包暫時(shí)存儲(chǔ)。汽包中的水沿下降管道經(jīng)下聯(lián)箱后進(jìn)入水冷壁管。水冷壁管吸收爐膛的輻射放熱后，經(jīng)熱傳導(dǎo)將水冷壁管中的部分水加熱變成水蒸汽，然后，這部分汽水混合物又重新返回汽包。經(jīng)汽包的汽水分離器分離后，水繼續(xù)留在汽包下部，與新送入的給水一起進(jìn)行下一次加熱循環(huán)，而蒸汽從汽包頂部引出，經(jīng)過(guò)熱器進(jìn)一步加熱后，由飽和蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，送往汽輪機(jī)。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，經(jīng)汽輪機(jī)高壓缸做過(guò)部分功，且溫度和壓力都有所

40、降低的蒸汽會(huì)被再次送入再熱器，然后再送回汽輪機(jī)的中、低壓缸繼續(xù)做功。這樣，就進(jìn)一步提高了發(fā)電機(jī)組的熱力循環(huán)效率和安全性。鍋爐的類型鍋爐的種類很多，如果按反映鍋爐生產(chǎn)能力的鍋爐容量來(lái)分，有小型鍋爐、中型鍋爐和大型鍋爐；按額定過(guò)熱蒸汽壓力與溫度等蒸汽參數(shù)來(lái)分，有低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐和超臨界壓力鍋爐等；按燃料燃燒方式來(lái)分，有火床燃燒鍋爐、火室燃燒鍋爐、流化床燃燒鍋爐和旋風(fēng)爐燃燒鍋爐等；按水循環(huán)方式來(lái)分，有自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐等；按通風(fēng)方式來(lái)分，有自然通風(fēng)鍋爐、機(jī)械送風(fēng)鍋爐、機(jī)械引風(fēng)鍋爐和平衡通風(fēng)鍋爐等；按煙氣在鍋爐流動(dòng)的狀況分，有水管鍋爐、鍋殼鍋爐

41、（火管鍋爐）、水火管組合式鍋爐；按用途分，包括生活鍋爐、工業(yè)鍋爐、電站鍋爐；按介質(zhì)分，有蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐；按燃料分，有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質(zhì)鍋爐；按鍋爐數(shù)量分，單鍋筒鍋爐、雙鍋筒鍋爐；按燃燒定在鍋爐部或外部分為燃式鍋爐、外燃式鍋爐，等等。鍋爐本體與輔助設(shè)備鍋爐本體是鍋爐的主要組成部分，包括爐膛、燃燒器、點(diǎn)火裝置、空氣預(yù)熱器、省煤器、蒸發(fā)器、汽包、過(guò)熱器與再熱器等，其中爐膛又包括水冷壁、爐墻和構(gòu)架等。下面作簡(jiǎn)要介紹。（1）爐膛爐膛是噴入燃油燃燒的場(chǎng)所，它的作用就是提供足夠的空間，使燃油得以充分燃燒，同時(shí)，使燃燒發(fā)出的熱量盡少散失

42、到鍋爐外面去。爐膛由耐火磚墻和水冷壁組成。水冷壁是鋪設(shè)在爐膛壁上的密集管排，組成水循環(huán)回路的上升管，它可以保護(hù)耐火磚不致因過(guò)熱而損壞，但是由于它吸收的是高溫輻射熱，所以熱負(fù)荷非常高，成為受熱面的重要組成部分。水冷壁大約吸收相當(dāng)于煙氣在鍋爐中總燴值下降量的1/31/2的熱量，使煙氣溫度從燃燒溫度1700左右下降到1100左右。（2）蒸發(fā)受熱面在鍋爐中直接受熱并產(chǎn)生飽和蒸汽的鍋筒或管束，統(tǒng)稱為蒸發(fā)受熱面。在蒸發(fā)管束中煙氣通過(guò)對(duì)流傳熱的方式，將熱量傳給管束的水。由于傳熱方式的不同，我們將水冷壁與靠近爐膛的幾排蒸發(fā)管束稱為輻射受熱面，而將蒸發(fā)管束的其余部分稱為對(duì)流受熱面。（3）蒸汽過(guò)熱器蒸發(fā)受熱面產(chǎn)生

43、的蒸汽是含有一定濕度的飽和蒸汽，它聚集在汽包上半部的蒸汽空間中。如果動(dòng)力機(jī)械需要過(guò)熱蒸汽，則必須將汽包中的濕蒸汽送往蒸汽過(guò)熱器進(jìn)行再加熱。蒸汽過(guò)熱器是由管子組成的，其受熱面的多少與放置的位置是根據(jù)蒸汽參數(shù)的高低而定的。根據(jù)傳熱方式的不同，蒸汽過(guò)熱器也可以分為輻射式過(guò)熱器和對(duì)流式過(guò)熱器。（4）省煤器省煤器也稱經(jīng)濟(jì)器，它是由管子組成的，用來(lái)加熱進(jìn)入鍋爐的給水。由于它是安裝在蒸發(fā)受熱面的后面，吸收煙氣中的余熱，所以能達(dá)到節(jié)能的作用。在D型水管鍋爐煙道的后部，有的在蒸發(fā)受熱面之后安裝有經(jīng)濟(jì)器加熱給水和空氣預(yù)熱器。由于它們能回收鍋爐排煙的余熱，減少排煙所帶走的熱量，因而使鍋爐效率得以提高。經(jīng)濟(jì)器比蒸發(fā)受

44、熱面的傳熱溫差要大，而且經(jīng)濟(jì)器給水是強(qiáng)迫流動(dòng)，因此其受熱面積可以小一些，受熱面的管徑也小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，占據(jù)的空間小，造價(jià)也便宜。給水經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)器加熱后再送入汽包，除能提高熱效率外，還可減少汽包因給水溫度低而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使汽包的工作條件得以改善。設(shè)置經(jīng)濟(jì)器后，煙氣側(cè)的通風(fēng)阻力增加了；此外經(jīng)濟(jì)器中的給水在溫度升高的過(guò)程中，將析出一部分溶解在其中的氧氣，造成金屬的腐蝕。所以設(shè)置經(jīng)濟(jì)器的鍋爐對(duì)給水中含氧量的限制很?chē)?yán)，必須帶有除氧器的裝置。（5）空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器是利用煙氣的余熱來(lái)加熱助燃的空氣以改善燃料的燃燒。空氣預(yù)熱器位于經(jīng)濟(jì)器之后，它將進(jìn)入爐膛的空氣預(yù)熱，使排煙溫度進(jìn)一步降低，以提高鍋爐效率；

45、另一方面由于空氣溫度提高，使?fàn)t膛溫度上升，為改善燃燒提供了有利條件。但是由于空氣對(duì)管壁的對(duì)流放熱系數(shù)很小，空氣預(yù)熱器又處于低溫?zé)煔鈪^(qū)，因此所需的受熱面積很大。（6）再熱器隨著蒸汽壓力的提高，相應(yīng)要求提高蒸汽溫度，否則蒸汽膨脹做功到汽輪機(jī)尾部時(shí)，蒸汽濕度會(huì)過(guò)高。它不僅會(huì)使汽輪機(jī)的相對(duì)效率降低，影響設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且會(huì)加劇汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的侵蝕。嚴(yán)重時(shí)甚至造成葉片斷裂。但提高過(guò)熱汽溫受到金屬材料的限制，因而采用中間再熱過(guò)程。再熱器的作用是將汽輪機(jī)高壓蒸汽通過(guò)再熱器再加熱成一定溫度（通常取用與過(guò)熱蒸汽一樣的溫度）的再熱蒸汽，然后再送入汽輪機(jī)的中壓缸和低壓缸中繼續(xù)膨脹做功。在鍋爐負(fù)荷或其它工況變動(dòng)時(shí)

46、，再熱蒸汽溫度值也應(yīng)處在波動(dòng)圍。采用再熱系統(tǒng)可使電站的熱經(jīng)濟(jì)性提高45。另外，輔助系統(tǒng)中的汽水系統(tǒng)由給水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)組成。其中的給水系統(tǒng)主要由給水泵、補(bǔ)給水泵、加壓泵、給水箱、給水管路與閥門(mén)附件組成。水處理系統(tǒng)主要由軟化設(shè)備、除堿設(shè)備、除氧設(shè)備等組成，如離子交換器、各種類型的除氧器、除二氧化碳器、中間水箱、中間水泵以與再生用的鹽液制備系統(tǒng)設(shè)備和酸液制備系統(tǒng)設(shè)備。蒸汽系統(tǒng)主要指鍋爐房的蒸汽母管、支管、分汽缸。凝結(jié)水系統(tǒng)主要指凝結(jié)水箱、凝結(jié)水泵與其管路附件。排污系統(tǒng)主要指連續(xù)排污和定期排污管路附件與排污擴(kuò)容器、排污冷卻池。換熱系統(tǒng)主要指循環(huán)水泵、補(bǔ)給水泵

47、、定壓設(shè)備、換熱設(shè)備等。鍋爐主要控制系統(tǒng)采用自動(dòng)化儀表裝置來(lái)自動(dòng)完成控制任務(wù)的系統(tǒng)，稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)。目前，火電廠鍋爐部分主要的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)有：給水控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)等。燃燒控制系統(tǒng)鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料所提供的熱量適應(yīng)外界對(duì)鍋爐輸出的蒸汽負(fù)荷的需求，同時(shí)保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制主要包括三項(xiàng)控制容。（1）控制燃料量。當(dāng)外界對(duì)鍋爐蒸汽負(fù)荷的要求變化時(shí)，必須相應(yīng)地改變鍋爐燃燒的燃料量。（2）控制送風(fēng)量。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒，當(dāng)燃料量改變時(shí)，必須相應(yīng)地改變送風(fēng)量，使送風(fēng)量與燃料量相適應(yīng)。燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)與否可以通過(guò)過(guò)量空氣系數(shù)是否合適來(lái)衡量

48、，過(guò)量空氣系數(shù)通常用煙氣的含氧量來(lái)間接表示。實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒最基本的方法是使風(fēng)量與燃料量成一定比例。控制送風(fēng)量也是為了實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行，若風(fēng)量相對(duì)于燃料量太少的話，也可能導(dǎo)致鍋爐的熄火事故。當(dāng)然，送風(fēng)量過(guò)多也不經(jīng)濟(jì)。（3）控制引風(fēng)量。為了保證爐膛壓力在要求圍，引風(fēng)量必須與送風(fēng)量相適應(yīng)。爐膛壓力的高低也關(guān)系著鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。爐膛壓力過(guò)低，會(huì)使大量的冷風(fēng)漏入爐膛，將會(huì)增大引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷和排煙損失，爐膛壓力太低甚至?xí)鸨环粗?，爐膛壓力高且高出大氣壓力時(shí)，會(huì)使火焰和煙氣冒出，不僅會(huì)影響環(huán)境衛(wèi)生，甚至可能影響設(shè)備和人身安全。為實(shí)現(xiàn)燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量的控制，相應(yīng)地有三個(gè)控制系統(tǒng)，即燃料量控制系統(tǒng)、送風(fēng)

49、量控制系統(tǒng)和引風(fēng)量控制系統(tǒng)。三個(gè)控制系統(tǒng)之間存在著密切的相互關(guān)系，要控制好燃燒過(guò)程，必須使燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量三者協(xié)調(diào)變化。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，燃料量、送風(fēng)量?jī)烧弑仨毘蛇m當(dāng)比例，代表這兩個(gè)成適當(dāng)比例的變量被定義為鍋爐的燃燒率。給水控制系統(tǒng)鍋爐給水自動(dòng)控制的任務(wù)是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的圍。汽包水位是鍋爐運(yùn)行中一個(gè)重要的監(jiān)控參數(shù)，它反映了鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常時(shí)保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。汽包水位過(guò)高，會(huì)影響汽包汽水分離裝置的正常工作，造成汽包出口蒸汽水分過(guò)多，含鹽濃度增大，易使過(guò)熱器管壁結(jié)垢而導(dǎo)致過(guò)熱器燒壞；同時(shí)還會(huì)使過(guò)熱汽溫產(chǎn)生

50、急劇變化，直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。汽包水位過(guò)低，則可能破壞鍋爐水循環(huán)，造成水冷壁管燒壞而破裂。隨著鍋爐容量和參數(shù)的提高，汽包的容積相對(duì)減小，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷顯著提高。因而加快了負(fù)荷變化時(shí)水位的變化速度，因而對(duì)給水自動(dòng)控制提出了更高的要求。因此，為保證機(jī)組安全運(yùn)行，正常情況下，一般限制汽包水位在（3050）mm圍變化。鍋爐給水自動(dòng)控制的另一任務(wù)就是要維持給水流量不要有過(guò)大的頻繁波動(dòng)，以保證省煤器、給水管道的安全。一般應(yīng)限制給水流量波動(dòng)圍在額定給水流量的510以。汽溫控制系統(tǒng)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度是影響機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)?，F(xiàn)代鍋爐的過(guò)熱器是在高溫、高壓的條件下工作的，過(guò)

51、熱器出口的過(guò)熱蒸汽溫度是機(jī)組整個(gè)汽水過(guò)程中工質(zhì)溫度的最高點(diǎn)，也是金屬壁溫的最高點(diǎn)。過(guò)熱器采用的是耐高溫高壓的合金鋼材料，過(guò)熱器正常運(yùn)行時(shí)的溫度已接近材料所允許的最高溫度。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，容易損壞過(guò)熱器，也會(huì)使蒸汽管道、汽輪機(jī)某些零部件產(chǎn)生過(guò)大的熱膨脹和熱應(yīng)力，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，將會(huì)降低機(jī)組的熱效率，一般蒸汽溫度每降低510，熱效率降低約1，不僅增加燃料消耗量，浪費(fèi)能源，而且還將使汽輪機(jī)最后幾級(jí)中蒸汽的溫度增加，加速汽輪機(jī)葉片的水蝕。另外，過(guò)熱蒸汽溫度降低還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓部分級(jí)的焓降減小，引起各級(jí)反動(dòng)度增大，軸向推動(dòng)增大，也對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行帶來(lái)不利影響。所以，過(guò)

52、熱蒸汽溫度過(guò)低或過(guò)高都是生產(chǎn)所不允許的。過(guò)熱汽溫控制的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口主蒸汽溫度在允許的圍，并對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行保護(hù)，使管壁金屬不超過(guò)允許的工作圍。正常運(yùn)行時(shí)，一般要求過(guò)熱器出口蒸汽溫度與額定值偏差不超過(guò)5。鍋爐安全監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)FSSS（Furnace Safeguard Supervisory System）稱為鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，又稱燃燒器控制系統(tǒng)或燃燒器管理系統(tǒng)BMS（Burner Manage System）。它的主要功能是在鍋爐啟動(dòng)和運(yùn)行的各個(gè)階段，防止?fàn)t膛的任何部位積聚燃料和空氣的混合物導(dǎo)致鍋爐發(fā)生爆燃而損壞設(shè)備，并能對(duì)各類燃燒器的投入、切除實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，同時(shí)對(duì)燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)

53、行連續(xù)的監(jiān)控，對(duì)異常工況做出快速反應(yīng)。它對(duì)鍋爐的正常燃燒與鍋爐的安全運(yùn)行起著決定性的作用。爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能是確保鍋爐的安全運(yùn)行。為達(dá)到此目的，首先要解決的是爐膛燃爆問(wèn)題。因此，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具有能避免由于燃料系統(tǒng)故障或運(yùn)行人員誤操作而造成的爐膛爆燃事故的功能。維持連續(xù)和穩(wěn)定的燃燒過(guò)程是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要問(wèn)題。單元機(jī)組在低負(fù)荷或甩負(fù)荷工況下，進(jìn)入鍋爐的燃料急劇減少，往往會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定燃燒工況，故系統(tǒng)中應(yīng)考慮在低負(fù)荷工況時(shí)自動(dòng)點(diǎn)燃油燃燒器以穩(wěn)定燃燒，以與在汽輪發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷時(shí)能自動(dòng)維持鍋爐穩(wěn)定燃燒而滅火的控制功能。此外，在機(jī)組與鍋爐發(fā)生重大事故超過(guò)局部故障（如部分輔機(jī)跳閘限制負(fù)荷）時(shí)，為

54、了保證安全，往往需要與時(shí)地切斷全部燃料或減少燃料。FSSS亦應(yīng)具有這種功能。爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)還能根據(jù)不同的運(yùn)行方式，進(jìn)行燃燒器投切操作與點(diǎn)、熄火自動(dòng)控制，并控制燃燒器風(fēng)門(mén)擋板的狀態(tài)，從而改善鍋爐燃燒工況，提高運(yùn)行性能與經(jīng)濟(jì)性。因此，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)具有的功能主要包括：爐膛點(diǎn)火前的吹掃，油點(diǎn)火控制，煤粉燃燒器投入控制，連續(xù)運(yùn)行的監(jiān)控，緊急停爐，磨煤機(jī)組、燃燒器、點(diǎn)火器停運(yùn)，停爐后的吹掃。鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)研究汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù)汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，是一個(gè)非常重要的被控變量，維持水位在一定圍是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件，這是因?yàn)椋海?）水位過(guò)高會(huì)影響汽包汽水分離，飽和水蒸汽帶水過(guò)

55、多，同時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度急劇下降。該過(guò)熱蒸汽作為汽輪機(jī)的動(dòng)力，將會(huì)損壞汽輪機(jī)葉片，影響運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。（2）水位過(guò)低，說(shuō)明汽包的水量較少，而當(dāng)負(fù)荷很大時(shí)，水的汽化速度加快，則汽包的水位變化速度亦隨之加快，如不與時(shí)調(diào)節(jié)，就會(huì)使汽包的水全部汽化，導(dǎo)致?tīng)t管燒壞，甚至引起爆炸。因此，鍋爐汽包水位必須嚴(yán)加控制。隨著鍋爐容量增大和參數(shù)提高，汽包容積相對(duì)縮小，而鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷顯著提高，加快了負(fù)荷變化時(shí)的速度，因而對(duì)給水控制提出了更高的要求。水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性汽包鍋爐給水控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)示意如圖3-1所示。汽包水位決定于其保存的儲(chǔ)水量和水面下的汽泡容積，因此凡是引起汽包中儲(chǔ)水量變化和水面下的汽泡容

56、積變化的各種因素都是給水控制對(duì)象的擾動(dòng)。給水對(duì)象的主要擾動(dòng)有以下幾種。（1）給水流量W擾動(dòng)。這個(gè)擾動(dòng)來(lái)自給水調(diào)節(jié)閥閥門(mén)開(kāi)度變化、給水壓力變化、給水泵轉(zhuǎn)速波動(dòng)等引起鍋爐給水流量改變的一切因素。（2）蒸汽流量D擾動(dòng)。這個(gè)擾動(dòng)是指汽輪機(jī)負(fù)荷變化而引起的蒸汽流量的改變。（3）鍋爐爐膛熱負(fù)荷B擾動(dòng)。這個(gè)擾動(dòng)主要是由于鍋爐燃燒率的變化改變了蒸發(fā)強(qiáng)度而引起的，它影響鍋爐的輸出蒸汽流量和汽水容積中的汽泡體積。圖3-1 汽包鍋爐給水控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)示意圖給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性給水流量是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所改變的控制量，給水流量擾動(dòng)來(lái)自控制側(cè)的擾動(dòng)，又稱擾。給水流量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線如圖3-2所示。圖3-2 給水

57、流量擾動(dòng)下的水位響應(yīng)曲線當(dāng)給水流量階躍增加W后，水位的變化如圖曲線2所示。當(dāng)給水流量增加時(shí)，如果僅考慮流入量和流出量的物質(zhì)不平衡關(guān)系，汽包水位應(yīng)按曲線1（積分特性）上升；但由于給水溫度低于汽包的飽和水溫度，當(dāng)相對(duì)冷的給水進(jìn)入汽包后，吸收了原飽和水中的一部分熱量，使水面下汽泡體積減小，則汽包水位下降，直到給水溫度與飽和水溫度相近時(shí)，汽水混合物中的汽泡體積不再變化，水位停止下降，如圖中曲線3（慣性特性）所示。實(shí)際水位變化曲線是曲線1與曲線3的合成，即在給水流量階躍擾動(dòng)的初始階段，水位上升的速度與水位下降的速度基本一致，所以實(shí)際水位在開(kāi)始時(shí)并不變化，當(dāng)汽水混合物中的汽泡體積不再變化后，水位的變化就由

58、物質(zhì)平衡關(guān)系決定，即按積分特性上升。在給水流量擾動(dòng)下，水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性表現(xiàn)為有遲滯的無(wú)自平衡能力的特點(diǎn)。蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性蒸汽流量擾動(dòng)主要來(lái)自汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷變化，屬于外部擾動(dòng)。在蒸汽流量D擾動(dòng)下，水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖3-3所示。圖3-3 蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)蒸汽流量突然階躍增大時(shí)，如果單從汽包流入量和流出量的物質(zhì)不平衡關(guān)系來(lái)考慮，水位應(yīng)按積分規(guī)律下降，如圖中曲線1所示；如單獨(dú)考慮水面下汽泡體積的變化，則當(dāng)汽輪機(jī)用汽量突然增加時(shí)，汽包壓力迅速下降，汽包水面下的汽泡體積也迅速增大，從而使水位升高，隨后，鍋爐燃燒率根據(jù)用汽量的需求增加，使鍋爐蒸發(fā)量增加，導(dǎo)致水位

59、的升高受到限制，因此汽泡容積增大而引起的水位變化可用慣性環(huán)節(jié)特性來(lái)描述，如圖中曲線2所示，實(shí)際上的水位變化如曲線3所示，即為曲線1和曲線2的合成。由圖中可以看出，當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時(shí)，雖然鍋爐的給水流量小于蒸汽流量，但開(kāi)始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，當(dāng)負(fù)荷突然減少時(shí)，水位反而先下降），這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象，這顯然是因?yàn)樵谪?fù)荷變化的初始階段，水面下汽泡的容積與負(fù)荷適應(yīng)而不再變化時(shí)，水位的變化就僅由物質(zhì)平衡關(guān)系來(lái)決定，這時(shí)水位就隨負(fù)荷增大而下降，呈無(wú)自平衡特性。在蒸汽流量擾動(dòng)下，水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性表現(xiàn)為有虛假水位的無(wú)自平衡能

60、力的特點(diǎn)。上面所述的蒸汽流量擾動(dòng)下的水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，只是從蒸發(fā)強(qiáng)度變化對(duì)汽泡容積的影響方面定性地說(shuō)明水位變化的特點(diǎn)。實(shí)際上，改變汽輪機(jī)的用汽量引起的蒸汽流量的階躍擾動(dòng)，必定引起汽包出口汽壓的變化，汽壓變化也會(huì)影響到水面下汽泡的體積變化，所以實(shí)際的虛假水位現(xiàn)象會(huì)更嚴(yán)重些。燃燒率擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)燃料量擾動(dòng)時(shí)，傳給鍋爐水的熱量也增多，上升管的蒸發(fā)強(qiáng)度增大，使蒸發(fā)面下的汽泡膨脹，液位上升，隨之蒸汽流量與汽包壓力增加，但是給水流量并沒(méi)有增加，因而這種液位變化也屬于“虛假液位”。當(dāng)熱量和水量在爐重新達(dá)到平衡時(shí)，液位才慢慢回降。然而這種由于燃料量的突然變化引起的虛假液位比較小，而且熱負(fù)荷可由