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1、 课程设计 锅炉炉膛负压限制系统 内蒙古科技高校 过程限制课程设计论文 题 目： 锅炉炉膛负压限制系统 学生姓名： 严合 学 号： 0867112335 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 测控 2008-3 指导老师： 左鸿飞 2011 年 08 月 31 日 书目 一、 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 二 系统要求及组成. 2.1 系统的要求 . 2.2 炉膛负压的动态特性 . 2.3 引风限制系统的工况 . 2.4 系统的组成 . 三
2、应留意的问题. 3.1 抗积分饱和及外反馈法. 3.2 采纳死区非线性环节 . 3.3 引风机 1 和 2 的双速调整 . 3.4 炉膛压力的测量 . 3.5 内爆爱护 . 四、 仪表选型及参数整定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 前馈-反馈限制系统. 4.3 传感器的选择 . 4.4 选择限制系统设计 . 五 课程设计体会 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 六 参考文献
3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 概述 锅炉是指利用各种燃料、 电或者其他能源， 将所盛装的液体加热到肯定的参数（ 2.45Mpa- 27MPa ， 400-570）， 并对外输出热能的特种设备。 锅炉限制的主要目的是调整锅炉出口的蒸汽压力、 流量和温度， 使其达到所希望的数值。 为此， 须要对燃料、 空气和水三者的量进行调整。 锅炉是一个困难的系统，对锅炉工况造成影响的因素之一是来自外部和内部的扰动， 如燃料发热量的变更或热力系统工况的变更等。 限制器或
4、限制系统依据锅炉出口蒸汽参数实际值偏离其设定值的大小和方向， 调整燃料量、 空气量和水量， 使锅炉出口参数与其所希望的值相一样。 锅炉除配有相应的仪表系统外， 主要有以下限制系统： 汽包液位限制系统；燃料限制系统； 过热器和再热器出口蒸汽温度的限制系统； 燃烧器程序限制系统等等。 不同类型的锅炉， 尽管其限制系统不尽相同， 但是它们的工作原理大体是相同的。 而其中最重要的系统是燃烧限制系统。 其主要功能是限制炉膛的燃料的空气的输入量， 或限制燃烧率， 以适应锅炉负荷的变更。 对锅炉运行和限制系统来说， 锅炉出口蒸汽压力的变更常常作为燃料量的输入和蒸汽量的输出之间不平衡的一个标记。 引起蒸汽压力
5、变更的因素很多， 其中主要的扰动量是燃料量 （内扰）和蒸汽量的变更（外扰）。 燃烧限制系统的基本要求是： 快速适应外界负荷需求的变更； 刚好消退锅炉燃料侧的自发扰动； 维持调整过程中各被调量在允许的范围内； 保证锅炉运行的平安性和经济性。 燃料限制系统一般包括燃料限制、 引风限制和鼓风限制三个子系统。 燃料限制子系统中， 蒸汽压力的实际值相对于其设定值的偏差输入到蒸汽压力限制器， 经限制运算后输出调整锅炉燃烧率的指令信号； 燃烧限制器依据锅炉燃烧率的指令信号的变更调整入炉燃料量。 同时， 锅炉燃烧率的指令信号也加入到鼓风限制子系统中， 对鼓风量进行调整。 为保证燃烧的过程的经济性， 即保证燃烧
6、过程合适的燃料和风量的比值，常采纳具有烟气氧量校正调整的鼓风限制系统， 形成有燃料量前馈调整的串级限制系统， 在保证送风量与燃料量基本成比例的粗调的基础上， 进一步通过氧量校 正对送风量进行调整， 保证烟气含氧量等于设定值， 实现经济燃烧的细调。 引风限制子系统的任务是通过调整锅炉引风量， 保证炉膛负压（除卧式内燃炉）在规定的范围内。 由于蒸汽量的波动和送风量是引起负压变更的主要缘由，可将蒸汽量或送风量作为前馈信号引入调整器， 提高引风系统的稳定性， 减小炉膛负压的动态偏差。 锅炉限制首要任务是保证设备稳定运行， 对于大多数锅炉保证其平安运行的最基本条件是维持合适的炉膛负压， 相对平安而言，
7、引风限制比燃料限制更重要。 而且炉膛负压对经济燃烧影响较大， 他影响着燃烧状况和排热量损失。 所以实际锅炉限制系统中， 把负压限制（引风限制） 回路定义为第一限制回路， 给燃料限制回路反而是第四限制回路， 以表示负压限制平安级别最高。 例如煤粉锅炉若引风机故障导致无引风时， 接着往炉内输入燃料， 可能导致炉膛爆炸这样的恶性事故， 所以在锅炉连锁报系统设计中， 引风限制回路的级别最高， 即引风故障导致低级别的给煤限制产生联锁爱护， 而给煤故障并不会触发引风限制联锁爱护。 同时炉膛负压的测量易受到锅炉正常维护操作（热水锅炉打开锅炉正面的小门视察燃烧状况， 打开锅炉侧面小门清理灰渣） 的干扰， 也简
8、单受到负压取样管堵塞（煤粉锅炉的灰渣易堵塞取样管） 而给出错误信号。 因此， 本次课程设计的内容须要考到很多工厂实际问题， 非常具有实践性和挑战性。 二 系统要求及组成 2.1 系统的要求 （1） 炉膛负压（除卧式内燃锅炉） 保持在-78.4Pa 到-19.6Pa， 通常状况负压应维持在-20Pa 左右。 （2） 负压系统应有相应的防护措施（抗积分饱和、 防回火和脱火）。 2.2 炉膛负压的动态特性 炉膛负压的限制对象是引风机挡板所限制的引风量， 成为内扰。 送风量变更会影响炉膛负压， 称为外绕。 炉膛负压的动态特性是引风量阶跃变更时， 炉膛负压随时间变更的特性， 如图 2-1 所示。 由于炉
9、膛负压反应很快， 可做比例特性来处理。 图 2-1 炉膛负压的动态特性 2.3 引风限制系统的工况 引风限制系统逻辑有 3 种工况， 即引风挡版开度硬手操、 软手操和自动。 （1） 引风机挡板开度硬手操。 引风机挡板开度硬手操的条件为选择引风机挡板硬手操。 （2） 引风机挡板开度软手操的条件。 引风机调整电源故障； 引风自动调整失灵； 引风机掉闸； 引风机挡板速率大； 引风机挡板硬手操； 选择引风机挡板软手操。 （3） 引风机挡板限制回路处于自动。 当全部手动条件不存在时， 系统就可以投自动。 自动时由人工手动给给定值。 同时只有软手动切换到硬手动， 须要进行预平衡后才能实现无扰动切换；其他状
10、况都可干脆实现无扰动切换。 2.4 系统的组成 如下图 2-2 所示为锅炉燃烧过程炉膛负压及平安爱护系统。 可知， 该限制系统由三个子系统组成。 图 2-2 锅炉炉膛负压限制系统原理图 2.4.1 炉膛负压限制 炉膛负压限制一般可通过限制引风量来调整。 鉴于引风量落后于燃料量和鼓风量的限制， 可能引起系统大的波动， 造成不稳定因素。 所以， 将汽包出口蒸汽压力作为前馈信号与以引风量为反馈信号共同组成前馈反馈复合限制系统， 如图 2-3。 图 2-3 炉膛负压前馈-反馈限制框图及原理图 2.4.2 防脱火 限制 系统流程图如下图 2-4 所示， 燃料为自然气。 PC1 和 PC2 为反作用调整器
11、， 调整阀为气开型（A.O）。 调整器采纳 PID 调整规律（1()DIdeuK ee dt TTdt=+）。 PC1 与 PC2调整器都为压力调整器， 都选择 PI 规律 PC1 为正常工况运用的调整器， PC2 为取代调整器。 系统正常运行电磁阀失电， PC3 系统不起作用， 而 PC1 调整器工作。 当压力下降时， 调整器PC1 输出增加（反作用）， 调整阀开度增加， 自然气流量增大， 蒸汽压力增加至正常值， 从而使复原正常工况； 但当蒸汽压力减小到某一下限值时， 导致调整阀阀后压力（燃料气压力） 过于增加而可能产生脱火 危急， PC2调整器的输出大幅度减小， 且低于 PC1 的输出值时。 低值选择器选通 PC2的系统， 使调整阀的开度减小， 降低了阀后压力， 从而避开了脱火 事故的产生。 当工况复原正常后， PC1 调整器的输出又低于 PC2 的输出,PC2 自动切除， PC1 再次投入运行。 图 2-4 锅炉防回火及脱火原理图 2.4.3 防回火 限制 原理图如上图 2-4 所示， PC3 为带下限节点的压力调整器， 选择 PI 规律。 它与电磁三通阀， 继电器共同组成防回火 自动连锁硬件爱护系统。 系统在正常运行时， PC3 下限节点是断开的， 该限制回路不起作用。 但是当蒸汽压力增加时， 如上分析， 低通选择器的选
