最新燃油鍋爐操縱系統(tǒng)

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目: 燃油鍋爐控制系統(tǒng)班 級(jí):電氣自動(dòng)化技術(shù)1001姓 名:劉 長(zhǎng) 勝指導(dǎo)教師:張 季 萌目 錄摘 要1第1章 緒論21.1 引 言21.2 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述21.3 燃燒器控制程序21.4 鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展3第2章 認(rèn)識(shí)可編程控制器(PLC)52.1 PLC的發(fā)展和市場(chǎng)情況52.2 PLC的硬件和軟件62.3 三菱PLC簡(jiǎn)介62.4 FR-FX2N系列PLC6第3章 燃油鍋爐工藝系統(tǒng)分析83.1 燃油鍋爐系統(tǒng)工藝83.2 燃油鍋爐基本組成部分83.3 鍋爐的工作過程93.4

2、工業(yè)鍋爐的自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)10第4章 燃油鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)124.1 鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)124.2 鍋爐輔機(jī)設(shè)備的控制保護(hù)裝置124.3 燃油燃燒器自動(dòng)控制134.4 燃油鍋爐的起動(dòng)、停止程序13第5章 梯形圖分析及結(jié)論19結(jié) 束 語20摘 要 隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，能源消費(fèi)日益增大，環(huán)境污染日益惡化。而鍋爐是重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，由于燃煤鍋爐對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重，使得高效清潔的燃油鍋爐得到了很大的發(fā)展。鑒于燃油鍋爐所用燃料的快速爆發(fā)性及負(fù)荷的多變性，燃油爐采用自動(dòng)控制。燃油鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)主要是維持鍋爐的水位、溫度、壓力、煙氣含氧量等物理參數(shù)在設(shè)定的范圍內(nèi)，并能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷的變化，從而使鍋爐安

3、全可靠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。論文首先介紹了燃油鍋爐的組成結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程及系統(tǒng)工藝。在分析燃油鍋爐對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，對(duì)燃油鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)，進(jìn)行了研究，并實(shí)現(xiàn)鍋爐的遠(yuǎn)程監(jiān)控。并對(duì)其的點(diǎn)火進(jìn)行自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)采用了三菱編程軟件使系統(tǒng)控制靈活、方便。關(guān)鍵詞 燃油鍋爐 燃燒器 PLC第1章 緒論1.1 引 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源消費(fèi)日益增大，環(huán)境污染日益惡化;而人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及對(duì)改善環(huán)境的呼聲，促使政府加大力度以強(qiáng)制性政策來引導(dǎo)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向潔凈和節(jié)能型能源轉(zhuǎn)變。受以上因素的影響，燃油作為高效清潔的能源，越來越受到企事業(yè)的青睞，污染嚴(yán)重的燃煤鍋爐亦

4、加快了向燃油爐轉(zhuǎn)變的步伐，從而使燃油鍋爐得到了很大發(fā)展。 鑒于燃油鍋爐所用燃料的快速爆發(fā)性及負(fù)荷的多變性，燃油爐應(yīng)采用自動(dòng)控制。燃油鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)主要是維持鍋爐的水位、溫度、壓力、煙氣含氧量等物理參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，并能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷的變化，從而使鍋爐安全可靠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。燃燒器是燃油鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備，國(guó)內(nèi)目前的鍋爐企業(yè)一般都引用進(jìn)口的燃燒器以及它們的控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)本身卻對(duì)這方面的技術(shù)研究較少。因此本課題的主要目的就是開發(fā)一套安全可靠、性能優(yōu)越的燃油鍋爐的控制系統(tǒng)，采用PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制單元?？删幊绦蚩刂破鱌LC是目前最常用的控制裝置，其最大的特點(diǎn)就是可靠性高、功能強(qiáng)大，它的高可靠

5、性的設(shè)計(jì)非常適合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)用。它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯順序控制，而且還能完成少量遠(yuǎn)程控制。此外，PLC編程簡(jiǎn)單，使用方便，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)間短。1.2 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述鍋爐，主要包括“鍋”和“爐”兩部分?！板仭笔侵稿仩t中盛水或蒸汽的承壓部分。它的作用是吸收爐中燃料放出來的熱量，把水加熱到一定的溫度和壓力.“爐”是指鍋爐中燃料燃燒的部分，它的作用是盡量地把燃料內(nèi)的熱能全部釋放出來，傳遞給鍋內(nèi)物質(zhì)燃油鍋爐控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，直接影響燃油鍋爐的性能及使用，其報(bào)警及保護(hù)系統(tǒng)直接影響燃油鍋爐的安全性及可靠性。因此，一套優(yōu)良的燃油鍋爐控制系統(tǒng)對(duì)燃油鍋爐的生產(chǎn)者及使用者都具有極為重要的意義。在本課題

6、中，燃油鍋爐的控制系統(tǒng)主要包括燃燒器控制、鍋爐水位控制以及油泵恒壓供油控制三大部分。1.3 燃燒器控制程序燃燒器是燃油鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備，它應(yīng)該具備效率高、穩(wěn)定著火、安全性好等特點(diǎn)。燃燒器主要由燃燒裝置和控制裝置兩大部分組成。燃燒裝置包括:點(diǎn)火裝置、鼓風(fēng)機(jī)、燃油泵、電磁閥、燃燒噴嘴等?？刂蒲b置主要是程序控制器。燃油鍋爐程序控制主要有以下幾點(diǎn):(1)吹掃程序在燃燒啟動(dòng)前，燃燒器應(yīng)對(duì)鍋爐爐膛預(yù)吹掃一段時(shí)間(通常為36秒左右)，即風(fēng)門執(zhí)行器將風(fēng)門由小向大打開，在風(fēng)門最大位置對(duì)鍋爐爐膛進(jìn)行預(yù)吹掃。 (3)安全運(yùn)行連鎖保護(hù)程序風(fēng)壓安全檢測(cè)在預(yù)吹掃過程和整個(gè)燃燒運(yùn)行過程中都在工作，當(dāng)風(fēng)壓低于設(shè)定值時(shí)，燃燒器程

7、控器進(jìn)入自鎖狀態(tài)，中止燃燒器運(yùn)行。(4)閥門密封性檢測(cè)保護(hù)程序在每次起動(dòng)點(diǎn)火前閥門檢漏裝置都要自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)閥門存在漏氣時(shí)將鎖定燃燒器控制。(5)停爐、熄火保護(hù)程序當(dāng)點(diǎn)火火焰建立后，火焰探測(cè)器開始工作，當(dāng)檢測(cè)到有點(diǎn)火火焰后，將進(jìn)行第一次火焰探測(cè)(燃燒火焰)，在探測(cè)有火焰后程序控制器完成點(diǎn)火程序，燃燒器進(jìn)入負(fù)荷調(diào)節(jié)。不論任何一次如沒有探測(cè)到火焰，程控器應(yīng)該自鎖并中斷供氣，同時(shí)停爐并報(bào)警。1.4 鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展 鍋爐控制系統(tǒng)的發(fā)展過程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由手動(dòng)到自動(dòng)的過程。60年代，鍋爐的控制還只是實(shí)行人工操作，鍋爐的燃燒完全是憑司爐工人的經(jīng)驗(yàn)，幾乎談不到自動(dòng)控制。而鍋爐設(shè)

8、備采用手動(dòng)操作，則有如下缺點(diǎn)。 (1)汽負(fù)荷中小波動(dòng)時(shí)，燃料量不隨負(fù)荷變化，造成蒸汽不穩(wěn)定，增加了燃料消耗。 (2)手動(dòng)誤差大;風(fēng)、燃料配比控制不能自調(diào)，熱效率低。到了70-80年代，逐步出現(xiàn)了由常規(guī)檢測(cè)儀表和調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的模擬控制系統(tǒng)，它具有可靠性高，成本低，易于操作和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在大、中、小工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，解決了不少自動(dòng)化方面的問題。用常規(guī)儀表控制，也有一定的局限性，主要表現(xiàn)在: (1)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律。如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、人工智能控制等。 (2)用常規(guī)儀表難于實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)且操作管理水平低。 (3)改變控制方案比較困難。 (4)一次性投資大，成本高。 到了90

9、年代，隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工業(yè)鍋爐的自動(dòng)測(cè)試和控制方面的技術(shù)也日趨成熟。利用微機(jī)代替常規(guī)儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)鍋爐的控制己越來越多地被生產(chǎn)廠家采用。鍋爐采用微機(jī)控制不僅可實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的自動(dòng)調(diào)節(jié)，鍋爐運(yùn)行的安全性也大為提高。同時(shí)可以大大減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，而且可以使鍋爐熱效率最佳，節(jié)約燃料4%-5%。鍋爐采用微機(jī)控制系統(tǒng)一般有如下特點(diǎn):(1)計(jì)算機(jī)具有分時(shí)操作能力，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多控。 (2)計(jì)算機(jī)的邏輯判斷能力和存貯能力使它能夠根據(jù)工況變化，做出正確判斷，選擇最合理最有利的控制方案。 (3)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種的控制算法。 (4)高速性，高精度性。 進(jìn)入21世紀(jì)以來，

10、人類進(jìn)入了一個(gè)以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為特征的信息時(shí)代，檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)一起構(gòu)成現(xiàn)代信息的三大基礎(chǔ)。21世紀(jì)第一個(gè)10年的熱點(diǎn)必將是傳感、執(zhí)行與檢測(cè)。鍋爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為傳感、執(zhí)行與檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用方面也必將跨入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化時(shí)代。而且，對(duì)于大規(guī)模鍋爐群控，檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的結(jié)合在一起，形成鍋爐控制系統(tǒng)的集成化管理、網(wǎng)絡(luò)化控制，這將是鍋爐控制系統(tǒng)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。而在鍋爐控制理論方面，也有許多優(yōu)秀的控制理論相繼出現(xiàn)。最為典型的是PID控制，即比例、積分和微分控制。后來，模糊控制理論得到長(zhǎng)足發(fā)展，目前己經(jīng)很好地應(yīng)用在鍋爐控制系統(tǒng)上。工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用使軟件功能性增強(qiáng)，

11、內(nèi)容豐富，具有良好的人機(jī)界面，更加方便了操作人員。第2章 認(rèn)識(shí)可編程控制器(PLC)可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2.1 PLC的發(fā)展和市場(chǎng)情況1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物

12、理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作；另外還有與順序、時(shí)序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制；以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。我

13、國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品： 施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品； 羅克韋爾公司（包括AB公司）PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Micro Logix、ControlLogix等產(chǎn)品； 西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATICS7-400/300/200系列產(chǎn)品； GE公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。PLC的市場(chǎng)的潛力是巨大的，不僅在我國(guó)，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)的日本也有調(diào)查表明，PLC配套的機(jī)電一體化產(chǎn)品的比例占42%，采用繼電器、接觸器控制尚有24%。所以說，需要應(yīng)用PLC的場(chǎng)合還很多，在我國(guó)就更是如

14、此了。 從技術(shù)創(chuàng)新的角度看，我國(guó)大中型企業(yè)還要大力發(fā)展CIMS，在機(jī)械制造廠要形成FMS柔性制造系統(tǒng)，PLC是基礎(chǔ)，所以PLC市場(chǎng)是廣闊的。PLC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，這是它能持久的占有市場(chǎng)的根本原因，我們下面重點(diǎn)闡述幾個(gè)問題，并研究其發(fā)展趨勢(shì)。2.2 PLC的硬件和軟件PLC在90年代已經(jīng)形成微、些中、大、巨型多種PLC。按I/O點(diǎn)數(shù)分，可分為： 微型PLC： 32I/O，小型PLC：256I/O，中型PLC：1024I/O，大型PLC：4096I/O ，巨型PLC：8195I/O。PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以

15、日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結(jié)構(gòu)，基本框架（CPU母板）上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板；如果I/O模板多時(shí)，可由CPU母板經(jīng)I/O擴(kuò)展電纜連接I/O擴(kuò)展母板，在其上裝I/O模板；另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。為了完成控制策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統(tǒng)梯形圖，而編制了一套控制算法功能塊（或子程序），稱為指令系統(tǒng)，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應(yīng)用程序時(shí)可以調(diào)用。指令系統(tǒng)大致可以分為兩類，即基本指令和擴(kuò)展指令。細(xì)分一般PLC的指令系統(tǒng)有：基本指令、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉(zhuǎn)換指令、BCD運(yùn)算指令、二進(jìn)制運(yùn)算指令、增

16、量/減量指令、邏輯運(yùn)算指令、特殊運(yùn)算指令等，這些指令多是類似匯編語言。另外PLC還提高了充足的計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器、寄存器及存貯區(qū)等內(nèi)部資源，為編程帶來極大方便。2.3 三菱PLC簡(jiǎn)介三菱PLC是三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。三菱PLC在中國(guó)市場(chǎng)常見的有以下型號(hào)：FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q。2.4 FR-FX2N系列PLCFX2N系列PLC是三菱旗下的一款PLC,其特點(diǎn)是：（1）系統(tǒng)配置既固定又靈活在基本單元上連接單元或擴(kuò)展，可進(jìn)行16256點(diǎn)的靈活輸入出組合。（2）在基本單元、擴(kuò)展單元上可分別連接擴(kuò)展模塊還可連接

17、FXon系列擴(kuò)展模塊。（3）編程簡(jiǎn)單，應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令。（4）高速處理指令，輸入過濾器常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸入等。（5）數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)排列，三角子函數(shù)運(yùn)算，平方根，浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。（6）特殊用途，脈沖輸出（20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V)脈寬調(diào)制，PID控制指令等。（7）外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ACCII code印刷，HEXASCII變換，校驗(yàn)碼等。（8）時(shí)計(jì)控制，內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法，讀出、寫入等。（9）令人放心的高性能，程序容量.內(nèi)置8000步RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。第3章 燃油鍋爐工

18、藝系統(tǒng)分析3.1 燃油鍋爐系統(tǒng)工藝燃油鍋爐工藝流程圖如圖2-1所示。圖2-1燃油鍋爐工藝流程圖由圖2-1可知，燃料和熱空氣按一定比例送入燃燒室燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽Ds。然后經(jīng)過熱器，形成一定汽溫的過熱蒸汽D，匯集至蒸汽母管。壓力為PM的過熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生產(chǎn)負(fù)荷設(shè)備用。與此同時(shí)，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后引風(fēng)機(jī)送往煙囪，排入大氣。3.2 燃油鍋爐基本組成部分燃油鍋爐主要由下列幾部分構(gòu)成:氣鍋:由上下鍋筒和三簇沸水管組成，水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，在管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸汽化，

19、產(chǎn)生的飽和蒸汽聚集在上鍋筒里邊。下鍋筒作為連接沸水管之用。同時(shí)儲(chǔ)存水和水垢。爐子:是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備，由供油系統(tǒng)和油槍組成。過熱器:是將氣鍋產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。省煤器:是利用煙氣余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。 空氣預(yù)熱器:是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣的換熱器。為保證鍋爐的正常工作，鍋爐還必須有一些輔助設(shè)備，包括以下幾部分:引風(fēng)設(shè)備:包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分，用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排除。送風(fēng)設(shè)備:由送風(fēng)機(jī)和風(fēng)道組成，用它來供應(yīng)燃料燃燒所需要的空氣。給水設(shè)備:由給水泵和給水管路所組成。給水泵系用來克服給水管路與省

20、煤器的阻力與省鍋筒的壓力，把給水送入鍋筒。水處理設(shè)備:其作用為降低給水硬度和清除水中雜質(zhì)，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢和腐蝕，從而提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性。燃料供給設(shè)備:包括供油管路和油槍等。鍋爐生產(chǎn)中所需要的溫度壓力，流量，液位等檢測(cè)儀表及各種自動(dòng)控制裝置。3.3 鍋爐的工作過程鍋爐最基本的組成是氣鍋和爐子兩部分。燃料在爐子里進(jìn)行燃燒，將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，高溫的燃料產(chǎn)物一熱氣通過氣鍋受熱面將熱量傳遞給氣鍋內(nèi)溫度較低的水，水被加熱進(jìn)而沸騰氣化，生成蒸汽，蒸汽通過蒸汽母管輸送給用戶。所以鍋爐的工作概括起來應(yīng)包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程:燃料的燃燒過程，煙氣向水的傳熱過程和水的汽化過程。先簡(jiǎn)要敘述如下:(

21、1)燃料的燃燒過程工業(yè)鍋爐的燃燒過程，具有一定溫度和壓力的燃料油通過油嘴噴入爐膛被霧化成細(xì)小的油滴，然后吸收爐內(nèi)熱量，表面逐漸氣化成油氣，與進(jìn)入爐膛內(nèi)的空氣混合，形成可燃混合物?？扇蓟旌衔锢^續(xù)吸熱升溫，達(dá)到燃點(diǎn)著火燃燒。燃料量，空氣量和復(fù)合蒸汽量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這就要根據(jù)所需要的負(fù)荷蒸汽量，來控制燃料量和送風(fēng)量，同時(shí)還要通過引風(fēng)設(shè)備控制爐膛負(fù)壓。(2)煙氣向水的傳熱過程由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高。強(qiáng)烈的輻射換熱，后煙氣受引風(fēng)機(jī)、將熱量傳遞給管內(nèi)工質(zhì)，在爐膛的四周高溫?zé)煔馀c水冷壁進(jìn)行管內(nèi)工質(zhì)經(jīng)過對(duì)流方式進(jìn)行換熱，然煙囪的引力而向爐膛的上方流動(dòng)，經(jīng)過蒸汽過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器最后以經(jīng)濟(jì)

22、的低煙溫排出鍋爐。(3)水的汽化過程水的汽化過程就是蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和汽水分離過程。經(jīng)過處理的水經(jīng)過泵加壓，先經(jīng)過省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入汽鍋。鍋爐工作時(shí)，汽鍋中的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物。容重大的工質(zhì)往下流入下鍋筒，容重小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒，蒸汽產(chǎn)生的過程是借助于上鍋筒內(nèi)裝設(shè)的汽水分離設(shè)備，以及在鍋筒本身空間中的重力分離作用，使汽水混合物得以分離。3.4 工業(yè)鍋爐的自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)任務(wù)是根據(jù)負(fù)荷設(shè)備的要求，生產(chǎn)具有一定參數(shù)(壓力和溫度)的蒸汽和熱水。為滿足負(fù)荷設(shè)備的要求，保證鍋爐本身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，工業(yè)鍋爐主要有下列自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù):(1)保持汽包

23、水位在規(guī)定的范圍內(nèi)鍋爐汽包水位高度，關(guān)系著汽水分離的速度和生產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量， 安全生產(chǎn)的重要參數(shù)。變化速度必然很快，要使鍋爐的蒸發(fā)量隨時(shí)適應(yīng)負(fù)荷設(shè)備的需要量，也是確保安汽包水位的稍不注意就容易造成汽包滿水，無論滿水或缺水都會(huì)造成事故。因此，必須對(duì)汽包水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將水位嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。(2)穩(wěn)定蒸汽溫度過熱蒸汽的溫度是生產(chǎn)工藝確定的重要參數(shù)，蒸汽溫度過高會(huì)燒壞過熱器水管，對(duì)負(fù)荷設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不利因素。蒸汽溫度過低會(huì)直接影響負(fù)荷設(shè)備的使用，對(duì)汽輪機(jī)來說，會(huì)影響它的效率，一般情況，進(jìn)汽溫度每降低50C，效率降低1%。因此，從安全生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，必須對(duì)蒸汽的溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，

24、使蒸汽溫度保持在額定值范圍之內(nèi)。(3)控制蒸汽壓力的穩(wěn)定蒸汽壓力是衡量蒸汽供求關(guān)系是否平衡的重要指標(biāo)，是蒸汽的重要工藝參數(shù)。蒸汽壓力過高或過低，對(duì)于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。在鍋爐運(yùn)行過程中，蒸汽壓力降低，表明負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量;蒸汽壓力(4)維持經(jīng)濟(jì)燃燒要使鍋爐燃燒過程出現(xiàn)最佳工況，提高鍋爐的效率和經(jīng)濟(jì)性，必須使空氣和燃料維持適當(dāng)?shù)谋壤?。?duì)于燃油鍋爐，現(xiàn)代的運(yùn)行水平可以將燃燒室里的自由氧控制在0.5-1%之內(nèi)，即過剩空氣為2.4-5%左右。將過剩空氣降低到近于理想水平而又不出現(xiàn)CO和冒黑煙，這就需要快速而精確地對(duì)燃燒過程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使空氣和油呈現(xiàn)最佳配比。根據(jù)鍋爐的主

25、要調(diào)節(jié)任務(wù)，本課題將研究鍋爐的燃燒控制。主要控制系統(tǒng)包括:鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。其控制目的是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要(常以蒸汽壓力為受控變量);使燃料與空氣量之間保持一定的比值，以保證最經(jīng)濟(jì)燃燒(常以煙氣成分為受控變量)，提高鍋爐的燃燒效率;使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持鍋爐負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)。為達(dá)到上述三個(gè)控制目的，控制手段也有三個(gè)，即燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量。第4章 燃油鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)4.1 鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)主要是維持鍋爐的水位、溫度、壓力、煙氣含氧量等物理參數(shù)在設(shè)定的范圍內(nèi)，并能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷的變化，從而使鍋爐安全可靠經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 (1)保持鍋爐水位在規(guī)

26、定的范圍蒸汽鍋爐水位的高低，關(guān)系著汽水分離的速度和產(chǎn)生蒸汽的質(zhì)量，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行極為重要。水位太高時(shí)，會(huì)使蒸汽大量帶水，降低蒸汽品質(zhì)，甚至?xí)l(fā)生滿水事故。水位偏低，會(huì)造成鍋筒各部位的溫度偏差，形成熱應(yīng)力，極限情況下會(huì)出現(xiàn)裂紋。水位過低，則容易發(fā)生缺水事故。在負(fù)荷變化時(shí)，鍋爐水位也會(huì)快速變化，因此必須采用自動(dòng)控制來維持水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。(2)保持汽壓的穩(wěn)定鍋爐汽壓的變化，實(shí)際上反映了鍋爐負(fù)荷的變化。當(dāng)蒸汽量多于外界需求時(shí)，鍋爐的汽壓會(huì)上升;反之，鍋爐的汽壓就下降。汽壓偏高，會(huì)影響鍋爐的安全運(yùn)行，加速金屬材料的蠕變。汽壓偏低，說明鍋爐不能滿足生產(chǎn)需要。因此，維持汽壓穩(wěn)定是安全生產(chǎn)和正常運(yùn)行的需

27、要。(3)煙道出口排煙溫度控制排煙溫度超過正常值時(shí)，說明鍋爐缺水或煙氣短火焰監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置主要有紫外線探頭、光敏電阻、電離棒等。燃燒器一般都設(shè)置有火焰監(jiān)測(cè)器，以便隨時(shí)監(jiān)測(cè)爐膛內(nèi)燃燒情況和點(diǎn)火是否成功，當(dāng)點(diǎn)火程序失敗或可燃油霧不良或風(fēng)油量比例不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致熄火時(shí)，火焰監(jiān)測(cè)器光敏管中的光電轉(zhuǎn)換器無光信號(hào)，燃燒器程序控制器幾秒鐘內(nèi)既可切斷電路，關(guān)閉進(jìn)油電磁閥，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)鍋爐停止運(yùn)行。再次起動(dòng)前，必須檢查故障及熄火原因，手動(dòng)復(fù)位后方可重新起動(dòng)。4.2 鍋爐輔機(jī)設(shè)備的控制保護(hù)裝置(1)斷電自鎖保護(hù)裝置運(yùn)行中的鍋爐，在電源突然中斷情況下，鍋爐自控系統(tǒng)能使整臺(tái)鍋爐停運(yùn)并自鎖。若電源恢復(fù)，鍋爐則不能自

28、動(dòng)點(diǎn)火，即使按起動(dòng)按鈕也不能起動(dòng)。必須按控制面板上的“復(fù)位”按鈕解除自鎖，再按起動(dòng)按鈕才能點(diǎn)火，以防止鍋爐自動(dòng)燃燒。(2)燃燒器打開保護(hù)裝置一般進(jìn)口燃燒器均安裝有安全裝置，這個(gè)安全裝置與起動(dòng)電源互相聯(lián)鎖，當(dāng)燃燒器打開檢修時(shí)，由于安全裝置的存在，操作人員不小心按下起動(dòng)按鈕時(shí)，或者燃燒器安裝位置不正確時(shí)，或者燃燒器固定螺栓未固定到規(guī)定位置上，鍋爐均不能起動(dòng)。4.3 燃油燃燒器自動(dòng)控制燃油鍋爐存在著爐膛冷爆的可能。冷爐起動(dòng)時(shí)由于爐膛內(nèi)油霧的大量積聚，在鍋爐起動(dòng)時(shí)，有時(shí)點(diǎn)火時(shí)發(fā)生“璞璞”聲。嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爐膛爆炸，造成設(shè)備的破壞和人員傷亡。所以，燃燒器必須設(shè)有點(diǎn)火和停機(jī)的程序控制和多種安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置。

29、4.4 燃油鍋爐的起動(dòng)、停止程序鍋爐在實(shí)施點(diǎn)火啟動(dòng)之前，必須具備相應(yīng)的啟動(dòng)條件。根據(jù)鍋爐本身的性能要求，經(jīng)過暖爐后，當(dāng)同時(shí)具備下列條件時(shí)，才算具備點(diǎn)火條件。(1)汽包液位正常;(2)爐膛壓力正常;(3)燃料油溫度正常;(4)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常;(5)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常;(6)燃料油壓力(供油調(diào)節(jié)閥前)正常;只有具備點(diǎn)火條件，點(diǎn)火程序才具備運(yùn)行條件。為了保證安全點(diǎn)火啟動(dòng)，點(diǎn)火程序中必須具備以下步驟:點(diǎn)火開始(啟動(dòng)點(diǎn)火程序)定時(shí)吹掃爐膛爐膛吹掃情況判斷推進(jìn)點(diǎn)火槍。對(duì)油槍進(jìn)行定時(shí)蒸汽吹掃判斷點(diǎn)火槍是否到位點(diǎn)火槍定時(shí)打火油槍供油火焰判斷(在打火時(shí)間內(nèi)爐膛著火則點(diǎn)火成功;打火時(shí)間到但沒有火焰則點(diǎn)火失敗，退點(diǎn)火槍

30、。如果點(diǎn)火失敗在退點(diǎn)火槍的同時(shí)關(guān)斷燃油，對(duì)油槍進(jìn)行定時(shí)吹掃，吹除殘油;如果點(diǎn)火成功則只退點(diǎn)火槍。) 點(diǎn)火程序結(jié)束(判斷點(diǎn)火成功與否)，給出啟動(dòng)成功信息。圖3-1自動(dòng)點(diǎn)火邏輯原理圖點(diǎn)火的I/O分配：表3-1自動(dòng)點(diǎn)火PLCI/O分配表輸入輸出啟動(dòng)X0推進(jìn)點(diǎn)火槍Y0急停X1收回點(diǎn)火槍Y1點(diǎn)火槍限位開關(guān)上限位SQ1X2風(fēng)機(jī)（掃風(fēng)）Y2下限位SQ2X3油槍蒸汽吹掃Y3擋板限位上限SQ3X4點(diǎn)火Y4下限位SQ4X17供油Y5火焰檢測(cè)X6風(fēng)機(jī)入口擋板開Y6爐膛吹掃情況判斷X7風(fēng)機(jī)入口擋板關(guān)Y7汽泡水位判斷X10鼓風(fēng)機(jī)故障指示HL1Y10爐膛壓力判斷X11引風(fēng)機(jī)故障指示HL2Y11燃油燃料溫度X12水位不正常

31、HL3Y12燃油壓力判斷X13油壓壓力故障HL4Y13鼓風(fēng)機(jī)安全X14燃油溫度故障HL5Y14引風(fēng)機(jī)安全X15爐膛壓力故障HL6Y15復(fù)位X16急停指示HL7Y16鼓風(fēng)機(jī)接觸器Y17引風(fēng)機(jī)接觸器Y20供油泵接觸器Y21用三菱編程出的梯形圖如下：圖3-2點(diǎn)火的條件程序如圖3-2所示當(dāng)點(diǎn)火條件具備時(shí)，即X10到X15都閉合時(shí)，點(diǎn)火才能開始，中間繼電器一直工作工作M0閉合，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，M1才能得電。圖3-3定時(shí)掃風(fēng)程序如圖3-3所示當(dāng)啟動(dòng)開始時(shí)，接通Y6風(fēng)機(jī)入口擋板開，擋板開到最大，碰到行程開關(guān)SQ3 X4，擋板停止，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行掃風(fēng)Y3，吹掃39秒，然后X7對(duì)爐膛吹掃情況進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷沒問

32、題時(shí)X7閉合，吹掃時(shí)間到，啟動(dòng)推進(jìn)點(diǎn)火槍Y0。碰到點(diǎn)火槍的行程開關(guān)SQ1X2，X2閉合接通點(diǎn)火Y4和供油Y5同時(shí)接通定時(shí)器定T1和T2，T2定時(shí)是對(duì)其火焰判斷的時(shí)間，時(shí)對(duì)其延時(shí)5秒，T1是對(duì)爐膛點(diǎn)火點(diǎn)火15秒。圖3-4火焰判斷程序如圖3-3所示然后對(duì)爐膛里的火焰進(jìn)行檢測(cè)X6閉合時(shí)，表示有火焰，只退回點(diǎn)火槍，當(dāng)X6不閉合時(shí)，表示沒有火焰，執(zhí)行下面一條通路，退回并對(duì)槍頭進(jìn)行蒸汽清洗。圖3-5點(diǎn)火成功開始燃燒程序如圖3-5所示當(dāng)有火焰時(shí)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，供油泵，即指置位Y17,Y20,Y21。圖3-6復(fù)位程序如圖3-6所示X16為復(fù)位按鈕，如果遇到緊急情況，按復(fù)位時(shí)可以使火槍頭縮回去，風(fēng)機(jī)擋板關(guān)

33、?；謴?fù)到原始狀態(tài)。圖3-7急停程序如圖3-7所示X1為急停按紐，按下時(shí)，將對(duì)Y0到Y(jié)7進(jìn)行整體復(fù)位，同時(shí)對(duì)Y17，Y20，Y21，進(jìn)行復(fù)位，Y16為急停指示。圖3-8各種故障指示燈程序如圖3-8所示X5為鼓風(fēng)機(jī)故障 X15引風(fēng)機(jī)故障X17水位不正常X20油壓壓力故障X21燃油溫度故障X22爐膛壓力故障發(fā)生故障時(shí)，為常閉，接通后面的的輸出，Y10到Y(jié)15接指示燈，當(dāng)發(fā)生故障相應(yīng)的指示燈會(huì)亮起，一方便查故障。PLC的總程序如圖3-9：圖3-9第5章 梯形圖分析及結(jié)論當(dāng)點(diǎn)火條件具備時(shí)，即X10到X15都閉合時(shí)，點(diǎn)火才能開始，中間繼電器一直工作工作M0閉合，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，M1才能得電。當(dāng)啟動(dòng)開始時(shí)，接通Y6風(fēng)機(jī)入口擋板開，擋板開到最大，碰到行程開關(guān)SQ3 X4，擋板停止，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行掃風(fēng)Y3，吹掃39秒，然后X7對(duì)爐膛吹掃情況進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷沒問題時(shí)X7閉合，吹掃時(shí)間到，啟動(dòng)推進(jìn)點(diǎn)火槍Y0。碰到點(diǎn)火槍的行程開關(guān)SQ1X2，X2閉合接通點(diǎn)火Y4和供油Y5同時(shí)接通定時(shí)器定T1和T2，T2定時(shí)是對(duì)其火焰判斷的時(shí)間，時(shí)對(duì)其延時(shí)5秒，T1是對(duì)爐膛點(diǎn)火點(diǎn)火15秒。然后對(duì)爐膛里的火焰進(jìn)行檢測(cè)X6閉合時(shí)，表示有火焰，只退回點(diǎn)火槍，當(dāng)X6不閉合時(shí)，表示沒有火焰，執(zhí)行下面一條通路，退回并對(duì)槍頭進(jìn)行蒸汽清洗。當(dāng)有火焰時(shí)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)