锅炉出口蒸汽压力控制系统设计

目 录 1 热电厂的生产工艺……………………1 1.1锅炉简介. ………1 1.2工艺流程简介…………………………………………………………1 2 锅炉蒸汽出口压力控制重要性2 2.1控制重要性………………………………………………………………………2 2.2控制要求…………………………………………………………………………2 3 锅炉出口压力控制系统的设计3 3.1蒸汽出口压力分类………………………………………………………………3 3.2蒸汽出口压力控制系统分析……………………………………………………4 3.3燃烧控制基本控制方案……………………………………………………4 3.4控制系统方框图…………………………………………………………………5 4 控制方案及仪表的选型6 4.1蒸汽压力变送器选择……………………………………………………………6 4.2燃料流量变送器的选用…………………………………………………………6 4.3含氧量检测器……………………………………………………………………7 4.4控制阀的选择8 5 系统参数整定和仿真9 5.1PID参数对控制性能的影响9 5.2用试凑法确定PID控制器参数9 5.3系统的仿真.10 6 课程设计总结12 参考文献 1 热电厂的生产工艺 1.1锅炉简介 锅（汽水系统）：由省煤器、汽包（汽水分离器）、下降管、联箱、水冷壁，过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。 炉（燃烧系统）：由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙，构架等组成. 锅炉是工业生产过程中必不可少的重要动力设备。它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能，通过传热过程把能量传递给水，使水变成水蒸气。这种高压蒸汽即可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的能源，又可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。随着石油化学工业生产规模的不断扩大，生产过程不断强化，生产设备的不断更新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着高效率，大容量发展。为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要 1.2工艺流程简介 热电厂是利用煤和天然气作为燃料发电，产汽的，这也是目前世界上主要的电能生产方式。给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包，燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds。然后经过热器，形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，经负载设备控制供给负荷设备用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排到大气。图1.2给出了一个20T/h工业燃煤锅炉工艺流程图。 图1.2 20T/h工业燃煤锅炉工艺流程图 2 锅炉蒸汽出口压力控制重要性 2.1控制重要性 压力是热电厂的一个重要的参数，因为热电厂是靠蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机是将蒸汽的能量转化为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平。蒸汽的压力会影响后面的整个工序，如果蒸汽的压力不够的话将是汽轮机无法正常工作。势必会影响到蒸汽机的寿命和厂子的效益。压力过高将可能导致锅炉超压运行。动力锅炉主要为炼油装置提供生产用蒸汽，若装置因紧急情况而突然减少或切断进汽，锅炉便会出现瞬时超压情况。在锅炉生产过程中，过热蒸汽温度是整个汽水通道中最高的温度。过热器温度过高将导致过热器损坏，同时还会危及汽轮机的安全进行，甚至出现爆炸等极端的事故。 燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，形成一点观其文的过热蒸汽，再汇集到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备控制，供给符合设备使用，与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱，排入大气。 蒸汽压力对象的主要干扰是燃料量的波动与蒸汽负荷的变化。当燃料流量和蒸汽负荷变动较小时，可采用利用蒸汽压力来调节燃料量的单回路控制系统，主蒸汽压力控制系统的主要目的是维持主蒸汽压力恒定，因此主蒸汽压力能否准确测量直接关系到控制质量的优劣。合理的选择压力变送器在设计中有关键作用蒸汽压力变送器将测量信号转换为标准统一信号DC4~20mA电流输出送到控制器。 2.2控制要求 锅炉是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉发热量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉设备的主要控制要求如下。 （1）供给蒸汽量适应负荷变化需求或保持给定负荷。 （2）锅炉供给