電氣自動化系統(tǒng)集成課程設計.doc

廈門南洋職業(yè)學院電氣自動化系統(tǒng)集成課程設計學號：姓名： 陳煥璟 班級： 15電氣自動化 廈門南洋職業(yè)學院機電工程學院 編 2016年6月1目錄摘要.2第一章 設計任務.31.1鍋爐簡介.31.2鍋爐結構.3第二章 設計方案.4第三章 工藝流程圖.53.1流程示意圖.53.2串級控制圖.5第四章 鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)設計.64.1爐膛負壓控制.64.2安全連鎖控制系統(tǒng).6 4.2.1防止回火的連鎖控制系統(tǒng).6 4.2.2防止脫火的選擇控制系統(tǒng).6 4.2.3將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合.7第五章 控制系統(tǒng)單元元件的選擇.8結果分析及設計工作總結.9參考文獻.9摘要 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)最重要的任務是保持鍋爐蒸汽壓力穩(wěn)定。當負載量改變，使蒸汽壓力的變化，通過調(diào)節(jié)燃料量（或送風量），從而改變爐膛發(fā)熱量，最終使蒸汽壓力穩(wěn)定。其次，我們應該保證燃料的經(jīng)濟燃燒，既不能因為空氣不足而冒黑煙，也不能因為空氣過多而導致熱量損失增加。所以燃料量和空氣量應保持一定的比例，或者說煙氣中的氧氣濃度應保持在一定的值。最后，鼓風量還要和引風量要相配合，以保持恒定的爐騰負壓。如果負壓太小，爐煙氣外冒會影響設備和操作員工的安全；如果負壓過大，使大量冷空氣漏入爐中，導致熱損失增加，降低了燃燒效率。8第一章 設計任務1.1鍋爐簡介鍋爐結構如圖所示，主要包括爐膛、汽包、省煤器、爐排以及給水粟、鼓風機、引風機、爐排電機等重要設備。煤炭通過斜皮帶機和平皮帶機送至爐排，然后在爐膛內(nèi)燃燒，最后隨排澄電機排出。爐臘內(nèi)的煙氣則通過省煤器交換熱量以較低溫狀態(tài)被引風機排出。而給水粟則將儲水庫里的水先經(jīng)過省煤器送至汽包，其給水量可通過給水調(diào)節(jié)閥控制。汽包內(nèi)的蒸汽通過蒸汽管向外輸送以供使用。1.2鍋爐結構燃燒的煤層厚度通過閘板控制，爐排轉(zhuǎn)速可由交流變頻調(diào)速電機控制。尾部受熱面有省煤器和空氣預熱器。給水通過省煤器預熱后給鍋爐上水，空氣經(jīng)空氣預熱器后由爐排左右兩側6個風道進入，煙氣通過除塵器除塵，由引風機送至煙囪排放，主蒸汽經(jīng)過過熱器送至汽柜和用汽部門。鼓風機、引風機都是由交流變頻器來控制，通過調(diào)節(jié)鼓風機、引風機的速度來實現(xiàn)控制鼓風量、引風量。第2章 設計方案鍋爐的燃燒控制對于鍋爐的安全、高效運行和節(jié)能降耗都具有重要意義，其控制和管理隨之要求也越來越高。燃料控制的任務在于進入鍋爐的燃料量隨時與蒸汽壓力要求相適應。因為蒸汽壓力是衡量鍋爐熱量平衡的標志，燃料又是影響蒸汽壓力的主要因素，因此蒸汽壓力可以作為燃料控制系統(tǒng)的被調(diào)量。 鍋爐蒸汽壓力是燃燒過程調(diào)節(jié)對象的主要被控量，引起蒸汽壓力變化的因素有很多，如燃料量、送風量、給水量、蒸汽流量以及各種使燃燒工況發(fā)生變化的原因。它受到的主要擾動分為內(nèi)擾(燃料的變化)和外擾(蒸汽流量的改變)。由于每個系統(tǒng)的輸入輸出之間都一定的系統(tǒng)延遲，即當輸入變化的時候系統(tǒng)輸出不能夠馬上反應其變化從而是系統(tǒng)的控制不及時。第3章 工藝流程圖3.1流程示意圖3.2串級控制圖蒸汽壓力控制器燃料控制器控制 閥副對 象主對 象燃料流量變送器蒸汽壓力變送器輸出量 第4章 鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)設計4.1爐膛負壓控制在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中，其主要功能是控制爐膛的燃料的空氣的輸入量，或控制燃燒率，以適應鍋爐蒸汽負荷的變化需要。對鍋爐運行和控制系統(tǒng)來說，鍋爐出口蒸汽壓力的變化經(jīng)常作為燃料量的輸入和蒸汽量的輸出之間不平衡的一個標志。引起蒸汽壓力變化的因素很多，其中主要的擾動量是燃料量和蒸汽量的變化。燃燒控制系統(tǒng)的基本要求是：迅速適應外界負荷需求的變化；及時消除鍋爐燃料側的自發(fā)擾動；維持調(diào)節(jié)過程中各被調(diào)量在允許的范圍內(nèi)；保證鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。燃料控制系統(tǒng)一般包括燃料控制、引風控制和送風控制三個子系統(tǒng)。爐膛負壓控制系統(tǒng)中被控變量是爐膛壓力，操縱變量是引風量。當鍋爐負荷變化不大時，可采用單回路控制系統(tǒng)。當鍋爐負荷變化較大時，應進入擾動量前饋信號，組成前饋-反饋控制系統(tǒng)。蒸汽壓力變動較大時，可引入蒸汽壓力的前饋信號；擾動來自送風機系統(tǒng)時，可將送風量作為前饋信號，組成前饋反饋控制系統(tǒng)。例如當鍋爐負荷變化較大時，蒸汽壓力的變動也較大，這時，可引入蒸汽壓力的前饋信號，所示的前饋-反饋控制系統(tǒng)。當擾動來自送風機系統(tǒng)時，送風量的變化不及時引入到爐膛負壓控制系統(tǒng)，則需要等到爐膛負壓變化后才能調(diào)節(jié)引風量，即不能及時控制爐膛的負壓，為此，將送風量作為前饋信號4.2安全連鎖控制系統(tǒng)爐膛負壓控制系統(tǒng)可防止爐膛內(nèi)火焰或煙氣的外噴，此外，當燃料壓力過高或過低，噴嘴發(fā)生堵塞情況下也會發(fā)生事故，為此，除了設置爐膛的負壓控制系統(tǒng)外，還需設置有關的的安全連鎖控制系統(tǒng)。4.2.3將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合 當燃料壓力過低，爐膛內(nèi)壓力大于燃料壓力時，會發(fā)生回火事故，為此設置入下圖所示的連鎖控制系統(tǒng)。它采用壓力開關PSA，當壓力低于下限設定值時，使聯(lián)鎖控制系統(tǒng)動作，切斷燃料控制閥的上游切斷閥，防止回火。也可采用選擇性控制系統(tǒng)。其中從安全考慮閥門選擇氣關閥。4.2.2防止脫火的選擇控制系統(tǒng)當燃料壓力過高時，由于燃料流速過快，容易發(fā)生脫火事故。為此，可設置如圖所示的燃料壓力和蒸汽壓力的選擇性控制系統(tǒng)。正常時，燃料控制閥根據(jù)蒸汽負荷的大小調(diào)節(jié)；一旦燃料壓力超過安全軟限，燃料壓力控制器PC-2的輸出減小，經(jīng)低選器選中，由燃料壓力控制PC-1取代蒸汽壓力控制器PC-2，防止脫火事故發(fā)生。其中從安全考慮閥門選擇氣關閥。 4.2.3將防止回火和脫火的系統(tǒng)組合如下圖所示，并設置回火報警系統(tǒng)。防止脫火采用低選器、防止回火采用高選器，表示防止回火的最小流量對應的儀表信號。其中，從安全考慮閥門選擇氣關閥。PY2PC2PC1PY1蒸汽 燃料第5章 控制系統(tǒng)單元元件的選擇蒸汽壓力變送器選擇蒸汽從鍋爐經(jīng)過管道到達蒸汽輪機，其壓力和溫度會有所降低，但降低幅度不大，一般溫度會下降2-4，壓力會下降2-4%?？梢越频卣J為，鍋爐提供的蒸汽溫度和壓力，與蒸汽輪機機組初參數(shù)相同。但我國目前尚有一些參數(shù)較低的火力發(fā)電機組仍在使用，包括高壓參數(shù)、超高壓參數(shù)機組。高壓參數(shù)一般為：主蒸汽壓力8-10MPa，溫度500-540。超高壓參數(shù)一般為：主蒸汽壓力12-14MPa，溫度500-540。燃料流量變送器的選用LUGB-06型渦街流量計根據(jù)卡門渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。廣泛用于各種行業(yè)氣體、液體、蒸汽流量的計量，也可測量含有微小顆料、雜質(zhì)的混濁液體，并可作為流量變送器用于自動化控制系統(tǒng)中。LUGB-06型渦街流量傳感器防爆型，符合GB3836-2000爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備規(guī)定，防爆標志為“ExiaIICT6”，在本次設計中，選用LUGB型渦街流量傳感器其精度等級完全可以滿足火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)的精度要求。含氧量檢測器公司名稱：濟寧魯科檢測器材有限公司型號：M289371 體積小(鋼筆型)、重量輕(含電池120-200克) 堅固可靠，方便佩帶 數(shù)字顯示，一目了然 三鍵操作，類似“傻瓜”相機 超過設定限制時，自動聲、光、振動(選件)報警 內(nèi)置微處理器，顯示多種測量值(STEL，TWA) UL認證本質(zhì)安全，適用于任何工作環(huán)境 “智能”電化學毒氣傳感器，用戶可更換(CO，H2S，SO2，CL2，NO，NO2)結果分析及設計工作總結課程設計為期一周，前幾天基本上是收集資料和選題，期間把有關的專業(yè)課又復習了一遍，回憶了以前的知識，再就是在圖書館查閱了一些資料，主要還是在網(wǎng)上查閱相關的資料進行了解。通過這次的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的設計，使我更深刻的了解了課堂上我所學到的有關工業(yè)過程控制（鍋爐）方面的知識，并且這次設計是我能將這學期學到的東西聯(lián)系在一起，并且能夠考慮到實際中的一些實際問題。在完成設計的過程中也發(fā)現(xiàn)單單讀懂看懂書上那點知識是遠遠不夠的，書上只是寫理論，而理論就必須要聯(lián)系到實際的應用中去，這其中還有很多的東西要學習。只用通過動手和查閱資料才會發(fā)現(xiàn)自己在哪些方面不足。這樣便可以有針對性的進行學習。一周的課程設計是個面對問題解決問題的過程、是自我認識的過程。一周的設計雖然不是很長，但是使我對所學的知識有個系統(tǒng)的整理和總結。由于知識有限，設計中還有很多缺陷和錯誤，希望老師同學幫忙指教。參考文獻【1】 何衍慶，黎冰，黃海燕。工業(yè)過程控制 北京：化學工業(yè)出版社2009.8【2】 王洪國自動控制