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采用可编程控制器的锅炉燃烧控制系统

采用可编程控制器的锅炉燃烧控制系统
1、引言
燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统,主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统
仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统,其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量
控制构成,各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。
2、控制方案
锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求,同时还要保证锅炉安全经济运行。
一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的,可以用三个控制器控制这三个控制变量,但彼此之间应互相协调,才
能可靠工作。对给定出水温度的情况,则需要调节鼓风量与给煤量的比例,使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压,
以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火,保证了人员的安全和环境卫生。
2.1 控制系统总体框架设计
燃烧过程自动控制系统的方案,与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关,对不同的情况与要求,控制系统的设计方案不一样。将单元
机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统,设计控制系统时,充分考虑工程实际问题,既保证符合运行人员的操作习惯,又要最大限度
的实施燃烧优化控制。
P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括:滑压运行主汽压力设定值计算模块(由热力系统实验获得数据,再拟合成可用DCS折线功能
块实现的曲线)、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。
2.2 燃料量控制系统
当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时,必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤
量的多少既影响主汽压力,也影响送、引风量的控制,还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数,所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。
燃料控制可用图3简单表示。
图3 燃料量控制策略
其中:NB为锅炉负荷要求;B为燃料量;F(x)为执行机构。
设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动,改善系统的调节品质。另外,由于大型机组容量大,各部分之
间联系密切,相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子
系统的设置也为解决这些问题提供了手段。
2.3 送风量控制系统
为了实现经济燃烧,当燃料量改变时,必须相应的改变送风量,使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图4。
图4 燃料量与送风量关系
燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量,过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本的方法是
使风量与燃料量成一定的比例。


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