火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題目：火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計初始條件：鍋爐溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，溫度低于或高于要求時要么不能達到生產(chǎn)質(zhì)量指標有時甚至?xí)l(fā)生生產(chǎn)事故。采用雙交叉燃燒控制以鍋爐爐膛溫度為主控參數(shù)、燃料和空氣并列為副被控變量設(shè)計火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)，以達到精度在-5C范圍內(nèi)。要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、選擇控制方案2、繪制鍋爐溫度控制系統(tǒng)方案圖3、確定系統(tǒng)傳感與變送器的選擇、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制電路等4、說明系統(tǒng)工作原理時間安排：1月21日選題、理解課題任務(wù)要求1月22日方案設(shè)計1月23、24日參數(shù)計算撰寫說明書1月25日答辯指導(dǎo)教師簽名：2008年1月9日目錄1、緒論TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2、鍋爐的工藝流程及控制要求. 4\o"CurrentDocument"鍋爐的工藝流程. 4鍋爐的控制要求. 5\o"CurrentDocument"3、鍋爐爐膛溫度的動態(tài)特性分析. 5\o"CurrentDocument"4、方案設(shè)計. 7\o"CurrentDocument"爐膛溫度控制的理論數(shù)學(xué)模型. 7\o"CurrentDocument"爐膛溫度控制方法的選擇. 7\o"CurrentDocument"系統(tǒng)單元元件的選擇 8\o"CurrentDocument"溫度檢測變送器的選擇 8\o"CurrentDocument"流量檢測變送器的選擇 10\o"CurrentDocument"主、副控制器正反作用的選擇 12\o"CurrentDocument"4?3?4主回路的PID調(diào)節(jié)器和副回路的PI調(diào)節(jié)器 12\o"CurrentDocument"控制器儀表的選擇 12\o"CurrentDocument"控制閥的選擇 14\o"CurrentDocument"5、控制系統(tǒng)的工作原理 16\o"CurrentDocument"6、設(shè)計心得 17\o"CurrentDocument"7、參考文獻 181、緒論工程控制是工業(yè)自動化的重要分支。幾十年來，工業(yè)過程控制獲得了驚人的發(fā)展，無論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過程改造中，過程控制技術(shù)對于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及能源的節(jié)約都起著重要的作用。生產(chǎn)過程是指物料經(jīng)過若干加工步驟而成為產(chǎn)品的過程。該過程中通常會發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)、物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換與傳遞等等，或者說生產(chǎn)過程表現(xiàn)為物流過變化的過程，伴隨物流變化的信息包括物流性質(zhì)的信息和操作條件的信息。生產(chǎn)過程的總目標，應(yīng)該是在可能獲得的原料和能源條件下，以最經(jīng)濟的途徑，將原物料加工成預(yù)期的合格產(chǎn)品。為了打到目標，必須對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制。因此，過程控制的任務(wù)是在了解生產(chǎn)過程的工藝流程和動靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用理論對系統(tǒng)進行分析與綜合，以生產(chǎn)過程中物流變化信息量作為被控量，選用適宜的技術(shù)手段。實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制目標。生產(chǎn)過程總目標具體表現(xiàn)為生產(chǎn)過程的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。（1）安全性在整個生產(chǎn)過程中，確保人身和設(shè)備的安全是最重要和最基本的要求。在過程控制系統(tǒng)中采用越限報警、事故報警和連鎖保護等措施來保證生產(chǎn)過程的安全性。另外，在線故障預(yù)測與診斷、容錯控制等可以進一步提高生產(chǎn)過程的安全性。（2）穩(wěn)定性指系統(tǒng)抑制外部干擾、保持生產(chǎn)過程運行穩(wěn)定的能力。變化的工業(yè)運行環(huán)境、原料成分的變化、能源系統(tǒng)的波動等均有可能影響生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行。在外部干擾下，過程控制系統(tǒng)應(yīng)該使生產(chǎn)過程參數(shù)與狀態(tài)產(chǎn)生的變化盡可能小，以消除或者減少外部干擾可能造成的不良影響。（3）經(jīng)濟性在滿足以上兩個基本要求的基礎(chǔ)上，低成本高效益是過程控制的另外一個重要目標。為了打到這個目標，不進需要對過程控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，還需要管控一體化，即一經(jīng)濟效益為目標的整體優(yōu)化。工業(yè)過程控制可以分為連續(xù)過程工業(yè)、離散過程工業(yè)和間隙過程工業(yè)。其中，連續(xù)過程工業(yè)占的比重最大，涉及石油、化工、冶金、電力、輕工、紡織、醫(yī)藥、建材、食品等工業(yè)部門，連續(xù)過程工業(yè)的發(fā)展對我國國民經(jīng)濟意義最大。過程控制主要指的就是連續(xù)過程工業(yè)的過程控制。鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的動力設(shè)備，它多產(chǎn)生的蒸汽不僅能夠為蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、干燥、蒸發(fā)等過程提供熱源，而且，還可以作為風(fēng)機，壓縮機、泵類驅(qū)動透平的動力源。隨著石油化學(xué)工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)過程不斷強化，生產(chǎn)設(shè)備不斷革新，作為全廠動力和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高參數(shù)、高效率的方向發(fā)展。為確保安全，穩(wěn)定生產(chǎn)，對過路設(shè)備的自動控制就顯得尤為重要。2、鍋爐的工藝流程及控制要求2.1鍋爐的工藝流程由于鍋爐設(shè)備使用的燃料、燃燒設(shè)備、爐體形式、鍋爐功用和運行要求的不同，鍋爐有各種各樣的流程。常見流程如圖2.1所示。由圖可知，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)由給水泵、給水調(diào)節(jié)閥、省煤器、汽包及循環(huán)管組成。燃料和熱空氣按照一定的比例進入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽Ds,然后經(jīng)過熱器，形成一定汽溫的過熱蒸汽D,匯集至蒸汽母管。壓力為PM的過熱蒸汽，經(jīng)負荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生產(chǎn)負荷使用。與此同時，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，將飽和蒸汽變成過熱蒸汽后，經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機送往煙囪排入大氣。DD省煤圖2.1減濕器熱空氣送爐悼給定｛DD省煤圖2.1減濕器熱空氣送爐悼給定｛由給朮泵來）拎空氣Y-（由送鳳機來）煙氣過熱蒸汽鍋爐的I：藝流稈圖2.2鍋爐的控制要求2.2鍋爐的控制要求根據(jù)生產(chǎn)負荷的不同需要，鍋爐需要提供不同規(guī)格（壓力和溫度）的蒸汽，同時，根據(jù)安全性和經(jīng)濟性的要求，是鍋爐安全運行和完全燃燒，鍋爐設(shè)備的主要控制要求如下。1供給蒸汽量適應(yīng)負荷變化需要或者保持給定負荷；2、 鍋爐供給用汽設(shè)備的蒸汽壓力應(yīng)當保持在一定的范圍內(nèi)；3、 過熱蒸汽溫度保持在一定范圍；4、 汽包水位保持在一定范圍；5、 保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟性和安全性；6、 爐膛負壓保持在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)上述要求，鍋爐設(shè)備的主要控制系統(tǒng)見表2.1.表2.1鍋爐設(shè)備的主要控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)被控變量操縱變量控制目的鍋爐給水控制系統(tǒng)鍋爐汽包水位給水流量鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽和給水的無聊平衡蒸汽壓力燃料流量蒸汽負荷的平衡過路燃燒控制系統(tǒng)煙氣成分送風(fēng)流量燃燒的完全和經(jīng)濟性爐膛負壓引風(fēng)流量鍋爐運行的安全性過熱蒸汽控制系統(tǒng)過熱蒸汽溫度噴水流量過熱蒸汽的溫度和安全性3、鍋爐爐膛溫度的動態(tài)特性分析火電廠的鍋爐爐膛由于采用的燃料為煤粉，在燃燒過程中，爐膛和汽包之間的傳熱過程是一個相當復(fù)雜的過程，爐膛的溫度的動態(tài)特性具有一般的大滯后、時變、非線性和不對稱性等特點。在過程控制中，為了方便設(shè)計，同時又在一定的要求范圍內(nèi)，我們通常把鍋爐爐膛的溫度的動態(tài)特性看作是一個線性的系統(tǒng)?？梢杂靡韵聜鬟f函數(shù)描述具有時滯的一階環(huán)節(jié)G⑸二kTs具有時滯的一階環(huán)節(jié)G⑸二kTs；e.(0.1)具有時滯的二階環(huán)節(jié)G(s)二K(TiS1)(T2S1)(0.2)在現(xiàn)場環(huán)境中，爐膛內(nèi)的溫度變化是時時刻刻的，很難用一個固定的數(shù)學(xué)公式將爐溫的變化規(guī)律總結(jié)出來。但是我們要對爐膛內(nèi)的溫度進行控制就必須要對爐膛內(nèi)的溫度變化進行一個規(guī)律的總結(jié)，所以在規(guī)定的要求范圍內(nèi)，對一些情況進行近似處理是很合理和必要的。在通常情況下，我們給定爐膛一個溫度值，作為系統(tǒng)的給定，使鍋爐爐膛在這個給定的溫度狀態(tài)下工作。這個溫度的變化又是和爐內(nèi)的燃料燃燒量和爐體的總散熱量相關(guān)的。對于火電廠鍋爐來說，爐體的容量、結(jié)構(gòu)、檢測元件及其安放位置等都影響著滯后的大小。它不是一個單一的問題，是一個系統(tǒng)問題（容積滯后時間就是級聯(lián)的各個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)之和）。純滯后產(chǎn)生的根源也要從整個測量系統(tǒng)來考慮，并且與溫度的高低有關(guān)。熱量從熱源傳到溫度傳感器要經(jīng)過多個熱阻與熱容相串聯(lián)的熱慣性環(huán)節(jié)，而串聯(lián)的多容對象會產(chǎn)生等效純時滯后。隨著溫度的升高，輻射傳熱的比例增大，輻射具有穿透性，使傳熱路徑縮短，傳熱速度加快。所以純滯后的時間會隨溫度升高而減小。由于火電廠鍋爐使用的燃料是煤粉，即鍋爐能量的來源方式是通過化學(xué)燃料的燃燒獲得能量的，同時，爐膛內(nèi)能量的散發(fā)形式又是以爐膛的爐體熱量散失，對汽包進行熱量傳導(dǎo)進行散失等多種途徑進行的，所以爐膛內(nèi)的溫度的變化是一個相當復(fù)雜的過程，是一個非線性變化的過程。從模型參數(shù)上看，在鍋爐爐膛的整個溫度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，對象的增益、容積滯后時間和純滯后時間通常是與工作溫度與負載變化有關(guān)的變參數(shù)，而且參數(shù)變化量與溫度變化量之間是非線性關(guān)系。由于鍋爐爐膛內(nèi)的溫度是高溫段的，在高溫段，溫度變化的純滯后時間和過程增益將比低溫段有顯著減少，而時間常數(shù)則顯著增大。鍋爐作為一種高負荷運轉(zhuǎn)的設(shè)備，特別是火電廠內(nèi)的鍋爐，長期處于高負荷運轉(zhuǎn)下，隨著運行時間的變化，其各項性能都會逐漸發(fā)生變化，特別是隨著使用時間的增長，爐子的保溫隔熱材料會逐漸老化，爐膛內(nèi)部由于長期處于高溫環(huán)境中，爐體的保溫、密封性能變差，通過爐體向外散失的熱量增大。此外，鍋爐初次使用和久停后再用時，由于絕熱保溫材料中的水分大，爐膛溫度的特性差別也是很大的。另外，隨著季節(jié)的變換，鍋爐運行的外部環(huán)境溫度也是經(jīng)常變化的，冬天外部環(huán)境相對較冷，爐體的散熱較快；夏天氣溫炎熱，爐體的散熱相對會較慢。如此種種因素都會引起爐膛溫度特性的變化，但變化的速度十分緩慢而不明顯。火電廠鍋爐爐膛溫度具有大慣性、大滯后特性。在爐膛的整個溫度范圍內(nèi)，對象的增益、容積滯后時間、純滯后時間都是與工作溫度有關(guān)的變參數(shù)。從傳熱原理可知，這些參數(shù)也與負荷變化有關(guān)。在鍋爐設(shè)計的工作溫區(qū)，在工作點附近的小范圍內(nèi)其動特性接近于線性，較容易控制，用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器也能控制得很好，但不能經(jīng)受太大的擾動，也不能夠大范圍地跟蹤變化較快的給定信號。對于常規(guī)儀表，大范圍地改變溫度要靠手動，僅當溫度接近給定值時方可投入自動。根據(jù)以上分析，可以認為火電廠鍋爐爐膛溫度是一種具有大容積滯后和大純滯后的對象。在整個爐膛的溫區(qū)內(nèi)，其動態(tài)參數(shù)隨鍋爐的工作溫度變化，在工作點附近的小溫度范圍內(nèi)，爐膛的動態(tài)特性近似線性的。4、方案設(shè)計爐膛溫度控制的理論數(shù)學(xué)模型根據(jù)以上分析可知，爐膛溫度問題是比較復(fù)雜的。對爐膛溫度動態(tài)特性進行分段線性化，則在每個較小的溫度區(qū)間，鍋爐爐膛的燃料流量一爐膛溫度系統(tǒng)的動態(tài)特性可近似地用一個慣性環(huán)節(jié)和一個純滯后環(huán)節(jié)串聯(lián)的簡化模型來表征，即：K尹(1)(1)其中K為過程的增益，為過程的純滯后時間，To為過程的等效容積滯后時間。在鍋爐爐膛的整個溫度范圍內(nèi)，對象的增益、容積滯后時間和純滯后時間都是爐膛溫度和負載的非線性函數(shù)。K隨鍋爐爐膛內(nèi)溫度升高而減小，To隨鍋爐爐膛內(nèi)的溫度升高而增大。機理建模和計算機仿真分析以及實驗辨識等也證明了這一模型的可行性。爐膛溫度控制方法的選擇雙交叉燃燒控制是以鍋爐爐膛溫度為主被控量、燃料和空氣并列為副被控變量的串級控制系統(tǒng)。其中，兩個并列的副環(huán)具有邏輯比值功能。使該控制系統(tǒng)在穩(wěn)定工作的情況下保證空氣和燃料的最佳比值，也能在動態(tài)過程中盡量維持空氣、燃料在最佳比值附近，因此，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在煤粉流量調(diào)節(jié)回路中，爐溫PID的輸出A1與根據(jù)實測空氣流量折算成需要的煤粉流量之后，分別乘以一個偏置系數(shù)K3,得到信號A2,乘以一個偏置系數(shù)K4得到信號A3,A1、A2、A3三者經(jīng)過高低選擇器比較，選中者作為煤粉流量 PID的設(shè)定值?？諝饬髁空{(diào)節(jié)回路中，爐溫PID的輸出B1,與根據(jù)實測煤粉流量折算成所須空氣流量之后，分別乘上一個偏置系數(shù)K1得到信號B2，乘上偏置系數(shù)K2得到信號B3,B1、B2、B3三者經(jīng)高低選擇器比較，選中者乘上流量補償系數(shù)，送到空氣 PID作為設(shè)定值。其系統(tǒng)組成原理圖如圖4.1所示。設(shè)加爐溫B1A1X設(shè)定煤粉XB2A2K3K1熱們比B4XXB3A3B5A6T空變送器流流宣變送器圖4.1雙交義限幅燃燒控制原理溫度PID設(shè)加爐溫B1A1X設(shè)定煤粉XB2A2K3K1熱們比B4XXB3A3B5A6T空變送器流流宣變送器圖4.1雙交義限幅燃燒控制原理溫度PID調(diào)節(jié)器煤粉P1D限制器I系統(tǒng)單元元件的選擇4.3.1溫度檢測變送器的選擇4.2在本次設(shè)計中，選用熱電阻溫度變送器，它的量程單元的原理圖如圖4.2熱電偶溫度變送器與各種測溫?zé)犭娕寂浜鲜褂?，可將溫度信號線性地轉(zhuǎn)換成為420mADC電流信號或15VDC電壓信號輸出，它是由量程單元和放大單元兩部分組成的。熱電偶溫度變送器的主要特點是采用非線性負反饋回路來實現(xiàn)線性變化。這個特殊的性質(zhì)反饋回路能按照熱電偶溫度一毫伏信號間的非線性關(guān)系調(diào)整反饋電壓，以保證輸入溫度 t與整機輸出I?；騐。間的線性關(guān)系。由圖可見，熱電偶溫度變送器的量程單元由信號輸入回路 A,零點調(diào)整及冷端補償回路B以及非線性反饋回路C等部分組成。輸入信號Et為熱電偶產(chǎn)生的熱電勢，輸入回路中限流電阻R］、只2和限壓穩(wěn)壓管為安全火花防爆元件；電阻％、Ri2還與電容Ci組成低通濾波器。零點調(diào)整、量程調(diào)整電路的工作原理與直流毫伏變送器大致相仿。所不同的是：在熱電偶溫度變送器的輸入回路中增加了由銅電阻 RCU等元件組成的熱電偶冷端溫度補償電路；同時把調(diào)零電位器w移動到了反饋回路的支路上；在反饋回路中增加了運算放大器ICi等組成的線性化電路起線性化作用。由于鍋爐爐膛內(nèi)的溫度值較高，所以選用的熱電偶變送器的溫度測量值必須達到要求，這里，我選用的是DBW-115C型熱電偶溫度變送器。DBW-115型熱電偶溫度變送器是DDZ-III系列儀表的主要品種。本溫度變送器用熱電偶作為測溫元件，將被測溫度線性地轉(zhuǎn)換成標準信號1-5VDC或4-20mADC俞出，供給指示、記錄、凋節(jié)器、計算機等自動化監(jiān)控系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù):?輸入：標準熱電偶?輸出:輸出電流：420mADC輸出電壓：15VDC輸出電阻：250Q允許負載變化范圍：iooQ?量程:01600C?冷端補償誤差：＜1C?溫度漂移：〈0?1X基本誤差/1C?絕緣電阻： 電源、輸入與輸出端子間W100MQ?絕緣強度： 電源/輸入/輸山端子間1500VAC分鐘?工作條件：環(huán)境溫度：050C相對濕度：W90%(RH?電源電壓： 24VDC±5%?功 耗：v2W?防爆等級：(ib)IICT6?重 量：?重 量：v2Kg4.3.2流量檢測變送器的選擇由于流量變送的對象是煤粉和熱空氣，所以在選擇流量變送裝置的時候，必須是能夠檢測氣體流量和和粉末混合氣體的流量的。另外，由于空氣是熱空氣，所以還要求變送裝置能夠在一定的高溫下工作，所以這里選用的流量變送器為LUGB型渦街流量計。LUGB型渦街流量計根據(jù)卡門(karman)渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。廣泛用于各種行業(yè)氣體、液體、蒸汽流量的計量，也可測量含有微小顆料、雜質(zhì)的混濁液體，并可作為流量變送器用于自動化控制系統(tǒng)中。LUGB型渦街流量傳感器防爆型，符合GB3836-2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備》有關(guān)規(guī)定，防爆標志為“ExiaIICT6”，該儀表適用于工廠C級T6組及其以下的爆炸場所。在本次設(shè)計中，選用LUGB型渦街流量傳感器其精度等級完全可以滿足火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)的精度要求。產(chǎn)品特點：?可測量蒸汽、氣體、液體的體積流量和質(zhì)量流量?無機械運動部件測量精度高結(jié)構(gòu)緊湊維護方便?壓力損失小量程范圍寬量程比達10－40倍?采用消擾電路和抗振傳感頭儀表具有抗環(huán)境振動性能?可測介質(zhì)溫度達+350C（+450C）技術(shù)參數(shù)：?公稱□徑：DN10DN500?測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣?可測介質(zhì)溫度：-40C150C；-40C280E；-40C350C；-40C450C?公稱壓力：2.5MPa（〉2.5MPa協(xié)商供貨）?精度等級：1級，0.5級（注：0.5級量程范圍》1:7）?輸出信號： ①電壓脈沖：低電平w1V,高電平》6V,脈沖寬0?4ms，負載電阻＞150Q4—20mA轉(zhuǎn)換精度土0?5%滿度值，負載電阻19V-350Q,24V-500Q,30V-750Q現(xiàn)場液晶顯示：瞬時流量6位顯示，（m3/h或kg/h,t/h），轉(zhuǎn)換精度土0.1%;累計流量8位顯示，（m3kg，t），轉(zhuǎn)換精度土0.1%?供電電源：①電壓脈沖輸出：+12VDC或+24VDC4—20mA俞出：+19VD—+30VDC現(xiàn)場液晶顯示：電池供電3.6V， 1節(jié)1號鋰電池，使用壽命大于3年；外部供電+12VDC或+24VDC可實現(xiàn)帶背光的液晶顯示（訂貨注明）?環(huán)境溫度：①電壓脈沖輸出：-30C—+65r4—20mA俞出：-10r-+55C現(xiàn)場液晶顯示-25r—+55r?防爆標志：ExiaIIBT6?表體材料：1Cr18Ni9Ti（其它材料協(xié)議供貨）；45號鋼（法蘭連接型）?全智能型儀表：①輸出信號：標態(tài)的體積流量或質(zhì)量流量②現(xiàn)場液晶顯示：循環(huán)顯示6位瞬時流量、壓力、溫度；8位顯示累積主、副控制器正反作用的選擇副控制器的正、反作用要根據(jù)副回路的具體情況決定，而與主回路無關(guān)。副環(huán)可以按照單回路控制系統(tǒng)確定正、反作用的方法來確定副控制器的正，反作用。主控制器的正、反作用根據(jù)主回路所包括的各環(huán)節(jié)來確定。副回路的放大倍數(shù)可視為“正”，因變送器一般為“正”，這樣主控制器的正負特性與主對象的正負特性一致。本設(shè)計中,主控制器和副控制器都要反作用。434主回路的PID調(diào)節(jié)器和副回路的PI調(diào)節(jié)器因為主回路是一個定制系統(tǒng)，主控制器起著定制控制作用。保持主變量的穩(wěn)定是首要任務(wù)，主控制器必須有積分作用。在這里采用的是PID調(diào)節(jié)器，它綜合了比例控制、積分控制和微分控制三種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點。比例部分能夠迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差，微分部分可以穩(wěn)定調(diào)節(jié)精度。因為副回路是一個隨動系統(tǒng)，其給定值隨主控制器輸出的變化而變化，同時兩個并列的副環(huán)具有邏輯比值關(guān)系，其變化是雙交叉的，為了能快速跟蹤，同時比例調(diào)節(jié)，應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)。4.3.5控制器儀表的選擇采用模擬控制器：DDZ—III型調(diào)節(jié)器，DDZ-m基型控制器框圖如圖4.3。由控制單元和指示單元兩部分組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐?、比例積分微分電路、手動電路、保持電路。指示單元有兩種，因此基型控制器也分兩種，即全刻度指示控制器和偏差指示控制器?？刂破鞯妮斎胄盘枮?5V的測量信號。設(shè)定信號有內(nèi)設(shè)定和外設(shè)定兩種。內(nèi)設(shè)定信號為15V,外設(shè)定信號為420mA測量信號和設(shè)定信號通過輸入電路進行減法運算，輸出偏差到比例積分微分電路進行比例積分微分運算后，由輸出電路轉(zhuǎn)換為 420mA言號輸出。手動電路和保持電路附于比例積分微分電路之中，手動電路可實現(xiàn)軟手動和硬手動兩種操作，當處于軟手動狀態(tài)時，用手指按下軟手動操作鍵，使控制器輸出積分式上升或下降，當手指離開操作鍵時，控制器的輸出值保持在手指離開前瞬間的數(shù)值上，當控制器處于硬手動狀態(tài)時，移動硬手動操作桿，能使控制器的輸出快速改變到需要的數(shù)值，只要操作桿不動，就保持這一數(shù)值不變。由于有保持電路，使自動與軟手動相互切換，硬手動只能切換到軟手動，都是無平衡無擾動切換，只有軟手動和自動切換到硬手動需要事先平衡才能實現(xiàn)無擾動切換。如果是全刻度指示控制器，測量信號的指示電路和設(shè)定信號的指示電路分別把15V電壓信號轉(zhuǎn)化為15mA電流信號用雙針指示器分別指示測量信號和設(shè)定信號。當控制器出現(xiàn)故障需要把控制器從殼體中取出檢查時，可以把便攜式手動操作器插入手動操作插孔，以實現(xiàn)手動操作。圖4.3中的420mA輸出信號通過250"精密電阻轉(zhuǎn)化為15V電壓反饋到控制器的輸入端，使控制器形成了自閉系統(tǒng)，提高了控制器的運算精度。根據(jù)火電廠生產(chǎn)設(shè)計要求，采用WHSP型調(diào)節(jié)器。技術(shù)參數(shù)：?調(diào)節(jié)器輸入通道5路，信號標準4-20mA（1-5VDQ或0-10mA（0-2?5VDC）。?調(diào)節(jié)器輸出通道1路，信號標準4-20mA或0-10mA。?跟蹤輸入通道1路，信號標準1-5VDC（DDZ-III型）或0-2.5VDC（DDZ-II型）?模擬輸入通道的輸入阻抗為250Q。?故障接點輸出1路，晶體管集電極開路輸出。?手/自接點輸入1路，無電壓開關(guān)接點，接點容量0?5A。手動：ON自動：OFF?電源：220±10%AC，0.2A。?每個通道都可以用撥碼開關(guān)設(shè)定為是否進行開方運算，阻尼時間可通過面板修改。?PID參數(shù)范圍：（1）給定值-6.9%—106.9%（2）比例帶0.0—799.9%（3）積分時間0.0—99.9%分（4）微分時間0.0—99.9%分（5）采樣周期200毫秒?安裝方式：表盤安裝，儀表自帶懸掛裝置。?儀表外尺寸:80x160X260mm4.3.6控制閥的選擇按所用能源形式的不同，執(zhí)行器分為電動、氣動和液動三類。本設(shè)計主要是采用氣動執(zhí)行器，為了安全考慮，采用氣開式。它由氣動執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)兩部分組成。氣動執(zhí)行機構(gòu)又分為薄膜式和活塞式，它們都是以壓縮空氣為能源，具有控制性好，結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，維修方便，防活防爆和價廉等優(yōu)點，并可以方便地與氣動儀表配套使用。氣動執(zhí)行器也稱為氣動調(diào)節(jié)閥，介紹典型產(chǎn)品—氣動薄膜調(diào)節(jié)閥地結(jié)構(gòu)和工作原理。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)可以分為兩部分，上面是執(zhí)行機構(gòu)，下面是調(diào)節(jié)機構(gòu)。從所學(xué)的知識可以了解到，它主要由膜片、彈簧、推桿、閥芯、閥座等零部件組成。當來自控制器的信號壓力通入到薄膜氣室時，在膜片上產(chǎn)生一個推力，并推動推桿部件向下移動，使閥芯和閥座之間的空隙減小，流體受到的阻力增大，流量減小。推桿下移的同時，彈簧受壓產(chǎn)生反作用力，直到彈簧的反作用力與信號壓力在膜片上產(chǎn)生的推力相平衡為止，此時，閥芯與閥座之間的流通面積不再改變，流體的流量穩(wěn)定，可見，調(diào)節(jié)閥是根據(jù)信號壓力的大小，通過改變閥芯的行程來改變閥的阻力大小，達到控制流量的目的。為了滿足火電廠的安全生產(chǎn)要求，在此次設(shè)計中使用VBD氣動端面密封蝶閥，VBD氣動端面密封蝶閥是一種重量輕，結(jié)構(gòu)簡單的后座式端面密封蝶閥。閥體、閥板均用鋼板焊接或鑄造加工而成。適用于低壓狀態(tài)的空氣或其他氣體的流量、壓力控制。本產(chǎn)品符合GB/T4213-92標準。技術(shù)參數(shù)：?型 式：扁平式焊接或鑄造閥體?公稱通徑：1252000mm（5〃 80〃）?公稱壓力：PN0.25、0.6、 1.0、 1.6MPaJIS2K、JIS5K、JIS10KANSI150?連接型式：法蘭式：125 2000mm（8〃 80〃）密封面型式：RF?材料：25#、SUS304SUS316高溫耐熱鋼Ni25Mo等?標準型：適用-5200r，公稱通徑DN550以下。?外部軸承型：公稱通徑DN600以上；公稱通徑DN550以下，溫度200600C?壓蓋形式：螺栓壓緊式?填料：聚四氟乙烯、聚四氟乙烯石棉（常溫用）、柔性石墨（中溫、高溫用）閥內(nèi)組件?額定行程：全開60?；蛉_90°?閥板材料：25#、SUS304SUS316等?旋轉(zhuǎn)軸材料：SUS630、SUS304、SUS316?閥體、閥板密封形式 端面密封型執(zhí)行機構(gòu)?型式氣缸活塞執(zhí)行機構(gòu)?供氣壓力500kPa?氣源接口G1/8"、G1/4"、G3/8"、G1/2"、?環(huán)境溫度0+70C.閥作用型式 木艮據(jù)執(zhí)行機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)軸之間鍵連接位置不同，可實現(xiàn)閥的氣一關(guān)式或氣開式?閥門安裝方式 閥桿應(yīng)水平地安裝在配管上。若安裝方式發(fā)生變化，請予以注明。附件定位器、空氣過濾減壓器、保位閥、行程開關(guān)、閥位傳送器、手輪機構(gòu)等5、控制系統(tǒng)的工作原理目前在火力發(fā)電廠中，鍋爐爐膛溫度的控制雖然已經(jīng)普遍采用了計算機控制，但最常用的控制方法仍是普通PID控制，包括單回路、串級回路和分程控制等都是由 PID作為基本的控制算法。在此次設(shè)計中我們采用串級回路控制方法。串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)多用于燃料源受頻繁擾動的鍋爐爐膛，該系統(tǒng)由主回路和副回路組成，主回路根據(jù)實際值與給定值的偏差由PID調(diào)節(jié)規(guī)律對燃料流量進行調(diào)節(jié)，副回路根據(jù)燃料流量實際值與主回路溫度調(diào)節(jié)器輸出的燃料流量的偏差對流量進行調(diào)節(jié)，以避免擾動對燃料流量的影響。在系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)時，溫度PID的輸出以A1送到煤粉流量調(diào)節(jié)回路PID作為設(shè)定值，以B1送到空氣流量調(diào)節(jié)回路PID作為設(shè)定值。在負荷劇增（溫測<溫給）時，溫度PID的輸出劇增?對于空氣流量調(diào)節(jié)回路，隨著B1開始增加時，B1<B2低選器選中B1,空氣流量增加，當B1正跳變到B1>B2寸低選器選中B2,B1被中斷,同時B3vB2,高選器選B2,B2作為該回路PID的設(shè)定值，使空氣流量隨著煤粉流量的增加而增加，交叉限制作用開始，當B2增加到B2>B1時，低選器又選中B1,B1又作為該回路PID設(shè)定值,交叉限制作用結(jié)束，系統(tǒng)穩(wěn)定。對于煤粉流量調(diào)節(jié)回路，隨著煤粉流量的增加,高選器選A1,而低選器中，開始時選A1作為該回路PID的設(shè)定值，煤粉流量