1、煤粉鍋爐優(yōu)化控制系統(tǒng)設計,姓名：石 磊 學號：0612010207 班級：自動化06-2 指導老師：宋清昆,整體思路,煤粉鍋爐優(yōu)化控制系統(tǒng),汽包水位 控制,鍋爐控制系統(tǒng),燃燒控制,PID控制,Page 2,火力發(fā)電廠概述,Page 3,概述：利用煤、石油、天然氣等化學燃料中蘊藏的化學能，在鍋爐內 通過燃燒轉化成蒸汽的熱能，然后然后在汽輪機內將蒸汽的熱能轉化 成機械能，并帶動發(fā)電機發(fā)電的工廠。,01,02,火力發(fā)電廠工藝流程,03,能量轉換：化學能熱能機械能電能,燃煤機組物理過程結構,Page 4,煤粉鍋爐概述,Page 5,概念： 燃煤經制粉設備干燥、磨制成煤粉，并用熱風或磨煤乏氣將煤 粉通過

2、燃燒器送入爐膛，在懸浮狀態(tài)下進行燃燒的鍋爐。,01,02,鍋爐的工藝流程,03,煤粉鍋爐的組成機構,煤粉鍋爐的組成機構,Page 6,工業(yè)鍋爐的工藝流程,鍋爐的工藝流程,煙氣向工質傳 熱過程,燃料的燃燒過程,水的汽化過程,Page 7,論文框架,Page 8,鍋爐燃燒控制模型,鍋爐運行的輸入輸出量,燃燒過程模型,Page 9,鍋爐燃燒的控制,鍋爐燃燒的控制參數 1蒸汽壓力 2蒸汽流量 3汽包壓力 4爐膛負壓、送風量、引風量 5含氧量 燃料的燃燒系統(tǒng)的調節(jié)任務 燃料控制系統(tǒng)：控制調節(jié)燃料量來保持蒸汽壓力穩(wěn)定， 稱之為汽壓控制或熱負荷控制。 送風控制系統(tǒng)：使它與燃料量相配合，以確保燃燒過程 的經濟

3、性，稱之為燃燒經濟性控制或熱效率控制。 引風控制系統(tǒng)：引風量與送風量相配合，以維持爐膛負 壓在一定范圍內變化，稱之為鍋爐的負壓控制。,Page 10,工業(yè)鍋爐效率的控制,空燃比： 燃燒與任何一種化學反應一樣，反應物料之間總是以一定的比例相互作用的。一個理想的燃燒過程，投入的燃料與氧氣必須成一定的比例，而氧氣是從空氣中得到，所以一定量的燃料燃燒需要一定量的空氣，即空氣與燃料在一定比例下，才能是燃料燃燒完全,空燃比與熱效率,Page 11,燃燒系統(tǒng)PID控制器,Page 12,汽包水位模型及動態(tài)分析,1給水母管2調節(jié)閥3省煤器4汽包 5下降管6上升管7過熱器8蒸汽母管,Page 13,影響鍋爐汽包

4、水位變化的因素,1給水擾動，包括給水母管壓力的變化和給水調節(jié)閥開度的變化； 2蒸汽負荷的變化； 3燃料量的變化，包括影響燃料發(fā)熱量變化的其他因素； 4蒸汽壓力的變化。 汽包水位的動態(tài)特性可用如下方程式,Page 14,汽包水位在給水量作用下的動態(tài)特征,給水流量擾動下水位的響應曲線,把汽包和給水看作單容無自衡對象，水位響應曲線為H1曲線。但由于給水溫度比汽包內飽和水的溫度低，所以給水流量增加后從原有飽和水中吸收部分熱量，這使汽包中水位下汽泡容積減少，導致水位下降。當水位下汽泡容積的變化過程逐漸平衡時，水位變化就完全反映了由于儲水量的增加而逐漸上升。最后當水位下汽泡容積不再變化時，水位變化就完全反

5、映了由于儲水量的增加而直線上升。當突然加大給水量后，汽包水位一開始并不立即增加，而要呈現(xiàn)出一段起始慣性段。,Page 15,汽包水位在蒸汽量作用下的動態(tài)特征,(a)由于鍋爐蒸汽負荷增加，使汽包和管路中汽水混合物的汽、水比例發(fā)生變化（汽泡容積增加）而引起汽包水位上升，這是引起汽包虛假水位的主要原因。 (b)蒸汽流量增加，汽包壓力下降，爐水沸點下降，由于爐水為飽和水，有更多的水汽化，使汽包水位隨壓力下降而升高。蒸汽流量突然增加時，實際水位的變化H，是不考慮水面下汽泡容積變化時的水位變化H1,與只考慮水面下汽泡容積變化所引起水位變化H2的疊加,Page 16,汽包水位控制系統(tǒng)結構,雙沖量水位調節(jié)系統(tǒng)

6、,單沖量水位調節(jié)系統(tǒng),Page 17,三沖量給水控制系統(tǒng),以汽包水位為唯一調節(jié)信號的單參數、單回路調節(jié)方法，又稱為單沖量水位調節(jié)系統(tǒng)。單沖量調節(jié)方法不能克服虛假水位對水位控制的不良影響。 蒸汽流量作為補充信號的雙參數調節(jié)方法，又稱為雙沖量水位調節(jié)系統(tǒng)。 當蒸汽流量大幅度增加時，由于假水位上升，調節(jié)器輸出信號不但不去開大調節(jié)閥增大給水量，以維持物料平衡，反而去關小調節(jié)閥。減少給水量，等到假水位消失后，水位將更加迅速下降，波動很厲害，動態(tài)品質很差，擾作用下不能避免水位發(fā)生較大幅度的波動。此外，當負荷變化時，控制作用緩慢。即使“虛假水位”不嚴重，從負荷變化到水位下降要有一個過程，再由水位變化到閥動作已滯后一段時間。,Pag