鍋爐過(guò)熱蒸汽分程控制培訓(xùn)（高端培訓(xùn)）

工程師培訓(xùn)資料標(biāo)題：鍋爐過(guò)熱蒸汽分程控制培訓(xùn)（高端培訓(xùn)）培訓(xùn)人：xx內(nèi)部工程師培訓(xùn)資料基礎(chǔ)知識(shí)鍋爐上水被分為兩路，其中一路進(jìn)入減溫器E1101與過(guò)熱蒸汽換熱，然后與另外一路混合進(jìn)入省煤器E1102。進(jìn)入減溫器E1101的鍋爐上水走管程，一方面對(duì)最終產(chǎn)品（過(guò)熱蒸汽）的溫度起到微調(diào)（減溫）的作用，另一方面也能對(duì)鍋爐上水起到一定的預(yù)熱作用。鍋爐上水管道上分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥FV1102和FV1103。正常工況時(shí)，大部分鍋爐上水直接流向省煤器，少部分鍋爐上水流向減溫器，其流量為FT1102。出爐膛的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入減溫器E1101殼程，進(jìn)行溫度的微調(diào)并為鍋爐上水預(yù)熱，最后以工藝所要求的過(guò)熱蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度輸送給下一生產(chǎn)單元（如蒸發(fā)器）。最終過(guò)熱蒸汽溫度為TI1104，流量為FI1105。

檢測(cè)儀表說(shuō)明基礎(chǔ)知識(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明位號(hào)檢測(cè)點(diǎn)說(shuō)明單位FT1102去減溫器的鍋爐上水流量kg/sTI1104最終過(guò)熱蒸汽溫度℃位號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明FV1102直接去省煤器的鍋爐上水管線調(diào)節(jié)閥FV1103去減溫器的鍋爐上水管線調(diào)節(jié)閥閥門定位器它是調(diào)節(jié)閥的主要附件，一般將其和調(diào)節(jié)閥看作一個(gè)整體。控制器輸出信號(hào)送到調(diào)節(jié)閥上的閥門定位器上，閥門定位器輸出的氣壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥門從完全關(guān)閉到完全打開（或從完全打開到完全關(guān)閉）。閥門定位器相當(dāng)于一個(gè)放大倍數(shù)可變、零點(diǎn)可調(diào)的放大器。閥門定位器主要分為兩類：電/氣閥門定位器

使用的最多，除了當(dāng)閥門定位器之外，還可以實(shí)現(xiàn)電-氣信號(hào)的轉(zhuǎn)換。氣/氣閥門定位器分程控制系統(tǒng)的定義將控制器的輸出信號(hào)全程分割成若干個(gè)信號(hào)段，每一信號(hào)段控制一個(gè)調(diào)節(jié)閥，這種控制系統(tǒng)叫做分程控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是一個(gè)控制器的輸出只控制一個(gè)調(diào)節(jié)閥。分程控制系統(tǒng)的定義如果一個(gè)控制器的輸出同時(shí)送給兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，可以構(gòu)成下圖所示的分程控制系統(tǒng)。這兩個(gè)閥門并聯(lián)使用，都是氣開閥。兩個(gè)閥門在控制信號(hào)的不同區(qū)間從全開到全關(guān)，走完整個(gè)行程。分程控制系統(tǒng)的定義雖然分程控制可以是兩個(gè)以上閥門共同控制，但是一般采用的是兩個(gè)閥門分程。由于閥門有氣開和氣閉兩種特性，因此兩個(gè)閥門就有四種組合特性。分程控制系統(tǒng)就調(diào)節(jié)閥的開閉形式可以分為兩類：分程控制系統(tǒng)的定義兩個(gè)調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作隨著控制器輸出的增加或減小，分程調(diào)節(jié)閥依次逐漸開大或逐漸關(guān)小。應(yīng)用范圍：主要用于擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，改善系統(tǒng)品質(zhì)。分程控制系統(tǒng)的定義兩只調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作隨著控制器輸出信號(hào)增大或減小，一只調(diào)節(jié)閥逐漸開大（或逐漸關(guān)小），而另一只調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)小（或逐漸開大）。分程閥同向或異向的選擇問(wèn)題要根據(jù)生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要來(lái)確定。分程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)利用閥門定位器。假定在分程控制系統(tǒng)中控制兩個(gè)調(diào)節(jié)閥A、B，每一個(gè)閥門上安裝一個(gè)輸入信號(hào)4~20mA、輸出為可調(diào)整的氣壓信號(hào)的電/氣閥門定位器，要求A閥在4~12mA信號(hào)范圍內(nèi)全行程動(dòng)作，要求B閥在12~20mA信號(hào)范圍內(nèi)全行程動(dòng)作。此時(shí)可對(duì)附設(shè)在調(diào)節(jié)閥A、B上的閥門定位器分別進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)節(jié)閥A的閥門定位器在4~12mA的輸入信號(hào)下，輸出信號(hào)為0.02~0.1MPa，這樣閥門A在4~12mA信號(hào)范圍內(nèi)走完全程；而調(diào)節(jié)閥B的閥門定位器在12~20mA的輸入信號(hào)下，輸出信號(hào)為0.02~0.1MPa，這樣閥門B在12~20mA信號(hào)范圍內(nèi)走完全程。也就是說(shuō)，當(dāng)控制器的信號(hào)在小于12mA的范圍內(nèi)變化時(shí)，只有調(diào)節(jié)閥A動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥B保持全開或者全關(guān)狀態(tài)；當(dāng)控制器的信號(hào)在大于12mA的范圍內(nèi)變化時(shí)，只有閥B動(dòng)作，閥A處于全開或者全關(guān)的狀態(tài)。分程控制系統(tǒng)的目的擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，以便改善控制系統(tǒng)的品質(zhì)，使系統(tǒng)更加可靠；滿足某些工藝操作的特殊需要。分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì)。用于控制兩種不同的介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)的要求。用作生產(chǎn)安全的防護(hù)措施。分程控制系統(tǒng)的方塊圖分程控制系統(tǒng)的方塊圖有兩種情況，如下圖所示：調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B都控制同一對(duì)象，因此兩閥的控制通道特性是相同的。如果兩只調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作特性和放大倍數(shù)也比較接近，那么可以按照兩個(gè)通道中的任一通道進(jìn)行控制器參數(shù)整定，結(jié)果都能使系統(tǒng)獲得比較滿意的控制品質(zhì)。分程控制系統(tǒng)的方塊圖調(diào)節(jié)閥B所處的通道比調(diào)節(jié)閥A所處的通道多了一個(gè)被控對(duì)象，這樣兩個(gè)通道的特性就不一樣了，它們之間有著很大的差異。在這種情況下，要尋找一組控制器參數(shù)，使得對(duì)應(yīng)于上述兩個(gè)通道的過(guò)渡過(guò)程都是最佳的，是不可能的。這時(shí)就要采取折中的方法，選擇一組合適的控制器參數(shù)，使之能兼顧上述兩個(gè)通道的特性情況。分程控制系統(tǒng)閥門開、閉形式的判定分程控制系統(tǒng)閥門氣開、氣閉的判定：如果兩個(gè)調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作的話，任選一閥門，根據(jù)安全原則判斷閥門的氣開、氣閉，另一閥門開閉形式與該閥門相同。如果兩個(gè)調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作的話，根據(jù)安全原則，即在信號(hào)中斷的時(shí)候，應(yīng)該保證人員和設(shè)備的安全，來(lái)確定調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B的開、閉形式。過(guò)熱蒸汽出口溫度分程控制系統(tǒng)過(guò)熱蒸汽出口溫度為什么要采用分程控制呢？這要從汽包上水說(shuō)起。鍋爐汽包上水流量FI1101分成兩路，一路經(jīng)過(guò)管線閥FV1102去混合聯(lián)箱；另外一路經(jīng)過(guò)管線閥FV1103去減溫器，在減溫器中吸收過(guò)熱蒸汽的一部分熱量后，去混合聯(lián)箱。兩路上水在混合聯(lián)箱混合后一起進(jìn)入省煤器，進(jìn)一步吸收燃燒后煙氣中所含的熱量，再進(jìn)入汽包。顯然，經(jīng)過(guò)減溫器的這一路汽包上水會(huì)攜帶更多的熱量進(jìn)入到混合聯(lián)箱。在減溫器中調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽出口溫度TI1104的冷流，就是路經(jīng)FV1103的這一路汽包上水流量FI1102。所以，若汽包上水流量FI1101固定不變，而FI1102增加，則直接去混合聯(lián)箱的汽包上水流量就會(huì)減少。兩路汽包上水所攜帶的熱量不同，在混合后進(jìn)入汽包時(shí)對(duì)汽包內(nèi)蒸發(fā)量的影響就會(huì)有所不同。過(guò)熱蒸汽出口溫度分程控制系統(tǒng)所以為了在調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽出口溫度TI1104的同時(shí)，維持汽包上水所攜帶的熱量的平衡，可以對(duì)TI1104進(jìn)行分程控制。由于分程控制系統(tǒng)中，只有一個(gè)控制器，因此，同一套參數(shù)將用于不同的工況范圍。因此，在設(shè)計(jì)分程點(diǎn)的時(shí)候，需要綜合考慮不同工況范圍下對(duì)象特性與調(diào)節(jié)閥特性，分析得到合理的分程范圍。本實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)V1102和FV1103的流通能力為1:1，因此可以設(shè)計(jì)讓FV1102的開度和FV1103的開度相加正好是100。當(dāng)FV1103開度增加時(shí)，F(xiàn)V1102開度相應(yīng)減少。當(dāng)某一個(gè)閥門全部關(guān)閉時(shí)，另外一個(gè)閥門全開，確保汽包上水的總流量。過(guò)熱蒸汽出口溫度分程控制系統(tǒng)鍋爐過(guò)熱蒸汽出口溫度正常運(yùn)行中應(yīng)維持在額定值，允許波動(dòng)范圍一般為+5℃～-10℃。在規(guī)定允許偏差值的同時(shí)，還應(yīng)規(guī)定允許偏差值下運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間和汽溫變化時(shí)允許的變化速度。目前我國(guó)對(duì)此尚無(wú)統(tǒng)一的規(guī)定，而大多數(shù)鍋爐沿用如下規(guī)程：每次允許偏差值下的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間不得大于2分鐘，在24小時(shí)內(nèi)允許偏差值下運(yùn)行的累計(jì)時(shí)間不得大于10分鐘；蒸汽溫度允許變化速度應(yīng)≤3℃/min。例如1000t/h亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐額定汽溫為550℃，允許波動(dòng)范圍為+5℃～-10℃，最高限值為560℃，最低限值為540℃。汽溫超過(guò)560℃應(yīng)降低負(fù)荷運(yùn)行，565℃時(shí)應(yīng)減負(fù)荷至零，超過(guò)565℃應(yīng)立即停機(jī)。大于555℃超溫運(yùn)行時(shí)間每次不超過(guò)15分鐘，年累計(jì)不超過(guò)20小時(shí)。汽溫低于540℃應(yīng)降低負(fù)荷運(yùn)行，480℃時(shí)應(yīng)減負(fù)荷至零，低于480℃應(yīng)立即停機(jī)。確定控制器正反作用對(duì)過(guò)熱蒸汽出口溫度起調(diào)節(jié)作用的是FV1103，因此以FV1103為執(zhí)行機(jī)構(gòu)確定控制器的正反作用。根據(jù)系統(tǒng)必須構(gòu)成負(fù)反饋，而閥門的符號(hào)為正，過(guò)熱蒸汽出口溫度對(duì)象的符號(hào)為負(fù)，測(cè)量變送器的符號(hào)為正，偏差PV-SP符號(hào)為正，由此得知，控制器的符號(hào)為正?？刂埔?guī)律選擇由于溫度滯后大，控制起來(lái)不靈敏，因此溫度控制系統(tǒng)需要增加微分作用。因此，過(guò)熱蒸汽出口溫度控制器使用比例積分微分控制規(guī)律?？刂埔?guī)律選擇實(shí)驗(yàn)步驟1、在沒有打開任何工程的前提下，在SMPT-1000監(jiān)控環(huán)境中打開鍋爐工程15_BoilerTI1104SplitControl。2、點(diǎn)擊工具欄中的

按鈕，打開閥門/擋板控制配置對(duì)話框，將閥門FV1102和FV1103均設(shè)置為內(nèi)控狀態(tài)。3、點(diǎn)擊工具欄中的

按鈕，將當(dāng)前窗口切換到控制系統(tǒng)組態(tài)窗口，進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)?？刂葡到y(tǒng)組態(tài)窗口中已經(jīng)組態(tài)了LI1102三沖量控制系統(tǒng)、PI1102單回路控制系統(tǒng)、PI1104串級(jí)控制系統(tǒng)以及FI1103和FI1104雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)步驟過(guò)熱蒸汽出口溫度分程控制系統(tǒng)的組態(tài)畫面如下圖所示：實(shí)驗(yàn)步驟各控制模塊的具體配置如下所示。模塊參數(shù)取值說(shuō)明PID控制器位號(hào)TIC1104過(guò)熱蒸汽出口溫度控制器狀態(tài)手動(dòng)正反作用正作用Kc1Ti99999Td0模塊參數(shù)取值說(shuō)明反號(hào)器輸入符號(hào)U101與PID控制器輸出連接，將控制器輸出取反模塊參數(shù)取值說(shuō)明加法器輸入符號(hào)U10100FV1102的開度=100-FV1103的開度輸入符號(hào)U200與反號(hào)器輸出連接實(shí)驗(yàn)步驟4、在趨勢(shì)曲線畫面中添加TI1104、FV1102、FV1103、FV1105和FV1104曲線。5、分程控制系統(tǒng)的投運(yùn)以及PID參數(shù)的整定。打開TIC1104控制器的操作面板，不斷修改OP值，觀察SP和PV的值。當(dāng)SP的值達(dá)到440℃左右時(shí)，將控制器投自動(dòng)。用經(jīng)驗(yàn)法整定PID參數(shù)，觀察并記錄響應(yīng)曲線以及PID參數(shù)值。實(shí)驗(yàn)步驟6、施加擾動(dòng)測(cè)試控制器性能。將TIC1104的SP由440℃變?yōu)?50℃，觀察TI1104的響應(yīng)曲線。待TI1104穩(wěn)定后，再將其SP由450℃下降為440℃，觀察TI1104的響應(yīng)情況。將FV1105的開度由30變?yōu)?0，待TI1104穩(wěn)定后，再將FV1105的開度由40變?yōu)?0，觀察TI1104的響應(yīng)情況。待TI1104穩(wěn)定后，將FV1104的開度由43變?yōu)?0，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，再由50變?yōu)?3。觀察TI1104的響應(yīng)情況。實(shí)驗(yàn)步驟下圖是TIC1104控制器各參數(shù)分別取Kc=5、Ti=8時(shí)，在擾動(dòng)下各變量的響應(yīng)曲線。實(shí)驗(yàn)步驟當(dāng)TI1104在440℃附近時(shí)，F(xiàn)V1103的開度已經(jīng)非常小了，當(dāng)TI1104的SP變?yōu)?50℃后，F(xiàn)V1103需要進(jìn)一步關(guān)小，即全關(guān)；FV1102全開，可以看到TI1104比較平緩地上升到450℃。當(dāng)TI1104的SP降為440℃時(shí)，TIC1104開大FV1103，可以看到其調(diào)節(jié)過(guò)程，相應(yīng)的，F(xiàn)V1102的開度與其反向變化。通過(guò)控制器作用，最終將TI1104穩(wěn)定在440℃。實(shí)驗(yàn)步驟當(dāng)增加（減?。〧V1105開度時(shí)，閥后壓力的降低（增加）直接使得整個(gè)汽相系統(tǒng)壓力降低（升高），F(xiàn)I1105增加（減少）、TI1104增加（減少）。在TIC1104的作用下，F(xiàn)V1103開大（關(guān)?。?，將TI1104調(diào)節(jié)回設(shè)定值，F(xiàn)V1102的響應(yīng)