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1、课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 目录目录 摘要摘要 1 ABSTRACT 1 1 绪论绪论 2 1 1 设计背景 2 1 2 设计任务及主要内容 2 2 制粉系统概述制粉系统概述 3 2 1 系统任务及类型 3 2 2 煤粉的特性 3 2 3 制粉系统的主要设备 4 2 4 双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统工作原理 5 3 磨煤机出口温度控制简介磨煤机出口温度控制简介 6 3 1 温度控制的重要性 6 3 2 调节任务及被控对象的动态特性 6 4 控制系统的方案设计控制系统的方案设计 8 4 1 系统的组成及工作原理 8 4 2 控制原理的选择 10 4 3 控制规律的选择 11
2、 4 4 比值控制系统的整定 12 5 控制仪表的选型控制仪表的选型 12 5 1 变送器的选型 12 5 2 调节器的选型 12 5 3 执行器的选型 13 5 4 变频器的选型 14 6 结语结语 15 个人总结个人总结 16 参考文献参考文献 17 附录 控制系统 SAMA 图 18 附录 系统工艺流程图 19 I 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 第 0 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 摘要摘要 热工过程的自动控制是保证热力设备安全和经济运行的 必要技术措施 随着火电机组容量和参数的提高及热力设备 的复杂化 对自动控制系统的要求越来越高 锅炉
3、制粉系统 是电厂的耗电大户 如何考虑制粉系统的自动控制具有重要 的实际意义 磨煤机出口温度控制在允许范围内 以保证煤粉制备的 安全经济运行 如果磨煤机出口温度太高 可能会引起制粉 系统发生自燃现象 导致煤粉爆炸造成事故 如果磨煤机出 口温度太低 煤将得不到足够的干燥 造成制粉困难 因此 如何准确的测量并控制磨煤机出口温度对制粉系统的安全运 行有着重要的意义 关键词 关键词 火电厂 制粉系统 磨煤机出口温度 自动控 制 Abstract Automatic control of thermal process is an indispensable technical step to guara
4、ntee the security and economical running of thermal equipments With the improvement of unit load and parameters of the thermal power plant and also with the complicating of thermal equipments automatic control systems are required more and more efficient Because the coal pulverizing storage system i
5、s a main electric consumer in power plant there is practical meaning for how to improve its automatic control level for lower electric consume Coal mill outlet temperature controlled in allowable range to 第 1 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 ensure the safe and economic operation of pulverized coal p
6、reparation If the coal mill outlet temperature is too high may cause spontaneous combustion of coal pulverizing system resulting in coal dust explosion accident If the temperature is too low coal will not get sufficient drying caused by the pulverizing difficulties Therefore there is important signi
7、ficance to accurately measure and control the exit temperature of pulverize for pulverizing system Key word power plant pulverizing system coal mill outlet temperature automatic control 1 绪论绪论 1 1 设计背景设计背景 热工过程的自动控制是保证热力设备安全和经济运行的 必要技术措施 随着火电机组单机容量和参数的提高及系统 本体的复杂化 对自动控制的要求越来越高 目前仅以经典 控制理论为基础的自动控制系统已
8、经不能适应工况在大范围 内改变的情况 随着全球经济迅猛发展 能源和环境问题对社会发展的 困扰显得日益突出 从而引起来人们极大的关注 我国是以 煤为主要一次能源的发展中国家 而煤炭又是我国火力发电 的主要原料 而且这种趋势在相当长的时间内都不会改变 虽然在燃煤发电技术上取得很大成效 但火力发电在我国仍 是一个薄弱的环节 设备效率比国外先进水平低很多 全国 第 2 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 火电厂平均效率为 32 3 而国外先进水平为 47 5 制粉系统作为原煤的加工处理设备 该系统运行的优劣 将直接影响到电站锅炉的燃烧效率 1 2 设计任务及主要内容设计任务
9、及主要内容 本课程设计的主要内容与要求为 按实际系统需要 按 需选择控制原理 对磨煤机出口温度进行自动的测量与处理 描述系统的组成及工作原理 确定控制规律 画出系统 SAMA 图以及系统流程图等 2 制粉系统概述制粉系统概述 2 1 系统任务及类型系统任务及类型 制粉系统的任务是将原煤进行磨碎 干燥 成为具有一 定细度和水份的煤样 并将锅炉燃烧所需要的煤粉送入炉膛 进行燃烧 煤粉制备系统可分为直吹式和中间仓储式系统 直吹式制粉系统是指煤经过磨煤机磨成煤粉之后 直接吹入 炉膛燃烧 而中间仓储式制粉系统是将煤磨制成煤粉先储存 在煤粉仓中 然后再根据锅炉运行负荷的需要 从煤粉仓经 第 3 页 共 1
10、9 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 给煤机送入炉膛燃烧 中间仓储式制粉系统 由于有煤粉仓储粉 磨煤机可以 在经济工况下运行 锅炉运行不受磨煤机工作的影响 可靠 性高 运行调节比较灵活 负荷调节延滞性小 但它的系统 复杂 管道多 部件多 初投资大 制粉系统电耗大 直吹式制粉系统是将磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉 膛内燃烧 因此 在任何时候 每台锅炉所有运行磨煤机制 粉量总和都等于锅炉耗煤量 即磨煤机出力是随锅炉负荷变 化而变化 它具有系统简单 布置紧凑 运行电耗较低等一 系列优点 随着自动调节技术和运行管理水平的日益提高 逐步得到广泛采用 2 2 煤粉的特性煤粉的特性 作为煤粉
11、炉燃料的煤粉常被磨得很细 颗粒大小多在 20 50 M 形状也不规则 并且随燃料的种类及之分设备的 形式不同而异 由于新磨制的干煤粉 小而轻 且表面有吸附大量空气 的能力 所以煤粉能够与空气混合而具有良好的流动性 发 电厂正是利用这个特性用管道对煤粉进行气力输送的 因为 煤粉的流动性好 所以对制粉系统的严密性和由于煤粉自流 可能给运行带来的事故 应予以特别的注意 长期贮存的煤粉因为缓慢氧化逐渐放出一些热量 在散 热不良的情况下 煤粉温度会自行升高而着火 这种现象称 为煤粉的自燃性 制粉系统中的煤粉自燃或因其他火源引燃 第 4 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 后
12、会造成大面积的着火燃烧 使压力骤然升高而发出巨大 的响声 这一现象称为煤粉的爆炸性 煤粉爆炸将危及人身 设备安全而影响设备正常运行 因此 在锅炉运行中要防止 管道内积粉 保证气粉混合物有一定的流速 严格控制磨煤 机出口温度 还在制粉系统中装设了一定数量的防爆门 防 止煤粉爆炸造成设备的严重损坏 影响煤粉爆炸的因素有煤粉的挥发分含量 水分 煤粉 细度 煤粉浓度和温度等 一般情况下 挥发分含量高及发 热量高 煤粉颗粒小及干燥 煤粉浓度大 危险浓度为 1 2 2 0 kg m3 含氧量高 爆炸的可能性大 实践证明 当 煤粉的 Vdaf 20 L 20 将发出报警信号及 磨煤机不响应指令 将磨煤机出口
13、温度控制系统自动切换到手动方式 第 10 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 图 3 磨煤机出口温度控制系统 磨煤机出口温度控制系统的工艺流程图如图 4 所示 此 控制系统的被调量应选为磨煤机出口温度 调节量为冷风量 和热风量 图 4 磨煤机出口温度控制系统流程图 第 11 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 4 2 控制原理的选择控制原理的选择 磨煤机出口温度的动态特性是个大延迟大惯性的被控对 象 热风量 冷风量都会对磨煤机出口温度产生直接的影响 如果选用单回路控制系统来维持磨煤机出口温度的话 将不 能有效的满足控制控制质量的要求 因为
14、当改变热风调节挡 板的同时会影响一次风量 所以磨煤机出口温度控制应选用 双闭环比值控制系统 保证冷热风调节门开度的比值不变 1 双闭环比值控制系统的组成 双闭环比值控制系统的结构示意图及原理方框图如图 5 所示 主动流量 F1为一次风量 从动流量 F2为冷热风门调节 开度 图 5 双闭环比值控制系统结构示意图及原理方框图 图中 GT1 S 为主动流量调节器传递函数 Km1为主动 流量变送器传递函数 KZ1为主动流量调节器传递函数 Kf1 为主动流量调节阀传递函数 K 为比例器传递函数 GT2 S 为从动流量调节器传递函数 Km2为从动流量变送器 传递函数 KZ2为从动流量调节器传递函数 Kf2
15、为从动流量 调节阀传递函数 r 为给定值 第 12 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 2 系统分析 双闭环比值控制系统是由一个主动流量定值控制回路和 一个跟随主动流量变化的从动流量随动控制回路组成的 在双闭环比值控制系统工作时 如果主动流量收到扰动 那么主动流量控制回路对其进行定值控制 使主动流量始终 稳定在给定值附近 同时从动流量控制回路也会随主动流量 的波动进行调整 当从动流量收到扰动时 从动流量控制回 路对其进行控制 使从动流量始终跟随给定值变化 此时主 动流量不受从动流量波动的影响 因此 由扰动引起的主动 流量和从动流量波动 利用各自控制回路分别实现实际值
16、与 给定值吻合 从而保证主动流量和从动流量的比值恒定 当调整主动流量给定值时 主动流量控制回路调整主动 流量实际值与给定值吻合 同时 根据主动流量与从动流量 的比值及新的主动流量给定值 系统给出从动流量召开回路 的输入值 给定值 通过从动流量控制回路的调节使从动流 量的实际值与该输入值吻合 及从动流量的实际值与主动流 量变动后的数值相对应 保持主动流量和从动流量的比值不 变 可见 主动流量控制回路是一个定值控制系统 而从动 流量控制回路是一个随动控制系统 双闭环比值控制系统的突出优点是 1 控制系统更为稳定 对主动流量的定值控制客服了扰动 对主动流量的影响 因此主动流量变化平稳 从动流量也将 平稳 进而更好的满足生产工艺要求 2 系统更易于调节 当需要改变主动流量的设定值时 主 第 13 页 共 19 页 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 教师批阅 动流量控制回路通过调节控制使主动流量的输出值改变为新 设定值 同时从动流量也将随主动流量按给定值变化 因此 当需要调整负荷时 只要改变主动流量控制器的给定值 就 可以同步调整主动流量和从动流量 并保持主动流量和从动 流量的比值不变 4 3
