1、鍋爐煙氣含氧量控制,實驗?zāi)康?鞏固PID控制器的使用 鞏固經(jīng)驗整定法、衰減振蕩法的使用 了解組分對象的特點和控制方法,目錄,一、基礎(chǔ)知識 二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計 三、實驗步驟 四、總結(jié),一、基礎(chǔ)知識,1、控制規(guī)律的選擇 2、控制規(guī)律的選擇原則 3、PID控制器參數(shù)整定方法 4、質(zhì)量指標(biāo)控制 5、成分與物性參數(shù)測量的問題 6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖 7、小鍋硬件和儀器儀表的說明,1、控制規(guī)律的選擇,工業(yè)控制器常見到有開關(guān)控制、比例控制器、比例積分控制器、比例微分控制器、比例積分微分控制器。 過程工業(yè)中常見的參數(shù)有液位、流量、壓力、溫度和成分,2、控制規(guī)律的選擇原則,對控制要求不高的

2、參數(shù)，可采用比例控制器，甚至開關(guān)控制 對控制要求不高，且慣性較大的參數(shù)，可采用比例微分控制器，但對于噪聲較大的參數(shù)，如流量，則不能選用比例微分控制器 對于精度要求高的，要加入積分規(guī)律，可選用比例積分控制器 較重要的、控制精度要求較高的、希望動態(tài)偏差小的、被控對象滯后時間較大的，可選用比例積分微分控制器,3、PID控制器參數(shù)整定方法,PID控制器參數(shù)整定方法有：理論整定法、工程整定法 理論整定法： 需求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，實際問題難以滿足，理論計算較繁瑣，工程上一般不采用。 工程整定法 直接在閉合的控制回路中進(jìn)行整定。是一種經(jīng)驗方法，簡單、方便、易于掌握，工程中廣泛采用。 主要包括：經(jīng)驗整定法、

3、臨界比例度法、衰減振蕩法、響應(yīng)曲線法。,4、質(zhì)量指標(biāo)控制,選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量是設(shè)計控制系統(tǒng)時首先要考慮的。 當(dāng)直接選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量比較困難或不可能時，可以選擇一種間接的指標(biāo)作為被控變量。但是必須注意，所選用的間接指標(biāo)必須與直接指標(biāo)有單值的對應(yīng)關(guān)系，并且還需要具有一定的變化靈敏度。,5、成分與物性參數(shù)測量的問題,并不是所有這類參數(shù)都有行之有效的測量方法，有些成分或物性參數(shù)目前尚無法實現(xiàn)在線測量和變送； 成分分析儀表普遍具有比較大的測量滯后，不能及時地反映產(chǎn)品質(zhì)量變化的情況； 成分分析儀表的工作環(huán)境要求都比較高，較差的工作環(huán)境可能會帶來比較大的測量誤差。,6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖

4、,7、小鍋硬件和儀器儀表的說明,省煤器實質(zhì)上也是換熱器，殼程中是爐膛燃燒產(chǎn)生的煙氣，管程中是鍋爐上水。 鍋爐上水經(jīng)由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盤管組成，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾陨隙峦ㄟ^管間，與管內(nèi)的鍋爐上水換熱，回收煙氣中的余熱并使鍋爐上水進(jìn)一步預(yù)熱。 被煙氣加熱成飽和水的鍋爐上水全部進(jìn)入汽包V1102。,燃料經(jīng)由燃料泵P1102泵入爐膛F1101的燃燒器；空氣經(jīng)由變頻鼓風(fēng)機K1101送入燃燒器。變頻器頻率為S1101（被歸一化到0100%之間），空氣量為FT1104。 燃料與空氣在燃燒器混合燃燒，產(chǎn)生熱量使鍋爐水汽化。燃燒產(chǎn)生的煙氣帶有大量余熱，對省煤器E1102中的鍋爐上水進(jìn)

5、行預(yù)熱。 省煤器煙氣出口處的煙氣流量為FT1107，溫度為TT1105。煙氣含氧量AI1101設(shè)有在線分析檢測儀表。煙道內(nèi)設(shè)有擋板DO1101。,風(fēng)機變頻調(diào)速旋鈕S1101和煙道擋板開度調(diào)節(jié)旋鈕DO1101均位于輔助操作臺上，它們的用途和立體流程設(shè)備盤臺上的雙效閥類似，可以內(nèi)控或外控。輔助操作臺位于鋼制盤臺正面的右上方，可伸縮。,檢測儀表說明 執(zhí)行機構(gòu)說明,二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計,1、認(rèn)識煙氣含氧量 2、煙氣含氧量控制方案 3、煙氣含氧量控制方案選擇 4、煙氣含氧量控制方案,1、認(rèn)識煙氣含氧量,煙氣含氧量是指燃料燃燒之后排出的煙氣中氧氣的含量，它是鍋爐燃燒的一個重要的指標(biāo)，它與鍋爐

6、燃燒效率、排煙熱損失等有很大的關(guān)系 影響煙氣含氧量的因素主要有燃料量、燃料成分、空氣量等，簡單而言，煙氣含氧量的影響因素就是燃燒工況（燃料量和空氣量的比值）。,認(rèn)識煙氣含氧量：燃燒工況的影響,燃料一定，空氣量增加：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會吸收一定的能量，經(jīng)過煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費 空氣量一定，燃料量增加：煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費的同時還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染。 空氣量一定，燃料中可燃成分增加 ： 煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費的同時還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染。 空氣量一定，燃料中

7、可燃成分減少：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會吸收一定的能量，經(jīng)過煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費,2、煙氣含氧量控制方案,被控對象：煙氣 被控變量：煙氣含氧量 操縱變量：風(fēng)機頻率 干擾變量：擋板開度,被控對象：煙氣 被控變量：煙氣含氧量 操縱變量：擋板開度 干擾變量：空氣量,3、煙氣含氧量控制方案選擇,進(jìn)風(fēng)量和出風(fēng)量都對煙氣含氧量有顯著的影響，那么選擇哪一個做操縱變量更好呢？ 經(jīng)過分析，對煙氣含氧量起到實質(zhì)性影響的應(yīng)當(dāng)是進(jìn)風(fēng)量，也就是風(fēng)機轉(zhuǎn)速的大小。煙道擋板作為一種可以調(diào)節(jié)和對煙氣含氧量有影響的因素，更適合于在風(fēng)機轉(zhuǎn)速無法調(diào)節(jié)時進(jìn)行亡羊補牢似的控制。因此，我們選擇方案一風(fēng)機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)煙氣含氧量

8、。,4、煙氣含氧量控制方案,控制器正反作用：反作用 控制規(guī)律：比例積分作用,三、實驗步驟,1、打開鍋爐工程。 2、確認(rèn)S1101為內(nèi)控狀態(tài)。 3、進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。 設(shè)置數(shù)據(jù)采集點，采集煙氣含氧量AI1101實測值作控制器輸入。 PID控制器組態(tài)（具體配置見下頁）。 設(shè)置執(zhí)行單元，閥門位號S1101，數(shù)據(jù)輸出類型為“絕對量”。 進(jìn)行信號連接。,4、在趨勢曲線畫面添加AI1101、S1101、PI1102曲線。 5、確認(rèn)擋板DO1101開度為19.13，運行鍋爐工程。 6、控制系統(tǒng)投運。 控制系統(tǒng)投運原則：無平衡、無擾動切換 AIC1101投運過程：在控制器手動狀態(tài)下，不斷修改控制器輸出OP，觀察控制器輸入PV的變化（SP隨之變化），當(dāng)PV達(dá)到2%時，將控制器投自動,7、施加擾動測試控制器性能。 將AI1101設(shè)定值從2變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線。 待AI1101穩(wěn)定后，將AI1101設(shè)定值從3再變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線。 待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，手工將DO1101開度設(shè)置為25，觀察AI1101曲線的變化趨勢。 當(dāng)AI1101穩(wěn)定后，再將DO1101開度設(shè)置為15，等待AI1101穩(wěn)定。 將DO1101開度調(diào)回到19，等待AI1101穩(wěn)定。,8、使用經(jīng)驗整定法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=5、Ti=3時，施加擾動得到的響應(yīng)曲線。,9、使用衰減振蕩法進(jìn)行PI參數(shù)整