引风控制系统课程设计报告书.doc
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1、 . . 目录摘要2关键字2Abstract3Keywords31引言11.1 课题背景11.2选题意义12引风自动控制系统12.1 引风量控制系统12.2 引风自动调节系统分析22.3 引风控制系统在火电厂中的应用33设计思想13.1 控制方案13.1.1 引风控制系统的设计13.2引风控制为简要介绍13.2.1炉膛压力测量13.2.2引风机控制指令13.2.3引风机MFT加速器、超越和定向闭锁23.2.4轴流风机堵转保护23.2.5引风机偏差平衡系统34控制系统图分析14.1 SAMA图符号与逻辑图功能码说明14.2 SAMA图分析14.2.1测量回路14.2.2 空气流量指令形成回路24
2、.2.3 引风机动叶控制回路24.2.4引风机挡板控制回路34.3引风系统组态图4总结1致2参考文献119 / 22摘要风量是锅炉运行质量的重要指标之一,风量过高或过低都会影响电厂的安全性、经济性,必须通过自动化手段加以控制。风量控制中引风量是保持炉膛压力稳定在给定值,确保燃烧的安全性。风量调节方法采用开大或关小风机动叶或挡板的调节方法。引风机提供了锅炉的抽吸力,把引风和送风加以平衡,炉膛压力即可保持在适当值。引风控制系统是以炉膛压力为给定值的一个单回路调节系统,其被调量为炉膛负压,调节变量为引风量(即引风机挡板开度或转速),扰动来自送风和引风。由于炉膛负压被控对象的动态特性基本上为比例环节,
3、负压容易波动,因此从送风系统引进一前馈信号,经前馈补偿装置进入引风调节器。当送风系统动作时使引风系统也响应动作,从而使引风量随送风量成比例地变化,以保持炉膛负压基本不变。但这一前馈引如入点不要引自送风系统的风量指令信号或实际送风量,因为引风调节间接会影响送风量,从而引起两系统间的相互作用,引起震荡。从送风动叶指令或位置反馈引出到引风系统的前馈,可有效地避免这种系统间的干扰。本文阐述送风自动控制系统与引风自动控制系统,介绍了关于送引风系统的调节、投运与在火电厂中的应用等容。并利用组态进行显示和监控。关键字:引风控制系统;INFI-90,挡板调节;SAMA图AbstractAir flow is
4、an important indicator of the quality of boiler operation, the air flow is too high or too low will affect the safety of the plant, the economy must be controlled through automated means. Air volume control in the wind volume is to keep the furnace pressure is stable at a given value, to ensure the
5、safety of combustion.Air volume control method uses open or closed by motorized adjustment method leaves or wind baffles. Induced draft fan provides a suction force of the boiler, to be balanced with the wind and air, furnace pressure can be maintained at an appropriate value. Blower control system
6、is based on a single-loop control system for a given value of the pressure chamber, which is adjusted amount of negative pressure chamber, the manipulated variable air volume for the lead (ie, induced draft fan baffle opening or speed), and disturbance from air the wind. Due to the dynamic character
7、istics of the controlled object furnace pressure is substantially proportional component, negative easily fluctuate, so the introduction of a feed-forward signal from the air supply system, the feedforward compensation device into the induced air conditioner. When the air supply system so that the w
8、ind action system also responds to the action, so that the amount of change in the wind in proportion to the amount of air to keep the furnace pressure basically unchanged. But this point feedforward cited as not to quote from the air volume air systems command signal or the actual air volume, becau
9、se the wind will affect indirectly regulate the amount of air, which led to the interaction between the two systems, causing shock. Buckets instruction from air drawn into the position feedback or feedforward the wind system can effectively avoid the interference of such systems. This paper describe
10、s the automatic air control system and the wind automatic control system, introduced on the wind system to send the regulation, investment in thermal power plants in operation and content applications. Display and use the configuration and monitoring.Keywords: the wind control system; INFI-90, baffl
11、e adjustment;SAMA figure1引言1.1课题背景火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位,是我国重点能源工业之一,大型火力发电机组在国外发展很快,是我国现以300MW机组为骨干机组,并逐步发展600MW以上机组。目前,国外已建成单机容量1000MW以上的单元机组。单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。由于其工艺流程复杂,设备众多,管道纵横交错,有上千个参数需要监视,操作或控制,而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性,因此,大型机组的自动化水平受到特别的重视。锅炉风量就是其中一项需要监视的重要参数。锅炉风量包括送风量和引风量。本次设计题目是:300
12、MW火力发电单元机组送、引风控制系统。本次设计是以发电厂为课题背景,提供的原始资料与依据如下:型式:亚临界一次中间再热自然循环汽包锅炉;型号:HZ-1021/18.2-YMX;最续蒸发量:1021t/h;过热蒸汽压力:18.2Mpa;汽轮机型号:N300-16.7/537/537;过热蒸汽温度:537;再热蒸汽出口温度:537。伊敏电厂本期改造工程为#2机300MW燃煤凝汽式机组。锅炉为亚临界,自然循环,中间再热汽包炉,制粉系统采用5台正压直吹式中速磨系统,一次风送粉;燃烧为单炉膛四角切圆燃烧,燃烧器布置有五层煤粉,两层油。点火方式采用蒸汽雾化二级点火(点火器点轻柴油,轻柴油点燃煤粉)汽机为单
13、轴,双缸双排汽,中间再热凝汽式。发电机为水氢氢冷却方式。主蒸气和给水系统为单元制热力系统。设有250% B-MCR容量的汽动给水泵和150% B-MCR容量电动调速给水泵作为启动备用泵,旁路系统设有35% B-MCR容量的高,低压串级旁路。回热抽汽系统由3台高加,1台除氧器,4台低加组成。1.2选题意义锅炉引风量是影响锅炉生产过程经济性和安全性的重要参数。大型锅炉一般配有两台轴流式送风机,送风量是通过送风机的动叶来调整的。两台离心式或两台轴流式引风机,引风量通过引风机的入口挡板(离心式)或动叶(轴流式)来控制。如果送风量比较大,送风量与燃料量的比例系数K(最佳比例值)随之增大,炉膛燃烧将不会充
14、分,达不到经济性。如果送风量比较小,送风动叶开度就会比较小,临近送风机的喘振区,喘振危害性很大,严重时能造成风道和风机部件的全面损坏,而总风量小于25%时,就会触发MFT(主燃料跳闸)动作。如果引风量比较大,也就是炉膛压力太低,会使大量的冷空气漏入炉膛,降低了炉膛温度,增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。如果引风量太低,也就是炉膛压力高,接近大气压力,则炉烟会往外冒,影响设备与工作人员的安全。所以,送风量、引风量过高或过低都是生产过程所不允许的。为了保证锅炉生产过程的安全性、经济性,送风量和引风量必须通过自动化手段加以控制。因此,送风量和引风量的控制任务是:使送风量与燃料量有合适的比例,实现
15、经济运行;使炉膛压力控制在设定值附近,保证安全运行2。2引风自动控制系统2.1 引风量控制系统燃烧控制系统在根据燃烧率指令控制燃料量和送风量的同时,必须相应地控制引风量,以维持炉膛压力在设定值附近,保证安全运行。正常运行时,炉膛压力设定值为-50-100Pa,具体数值与炉膛压力的测量位置有关。因为送风量是炉膛压力最重要的扰动因素,所以一般取送风机动叶的控制指令(或送风机动叶的实际位置),作为引风量控制的前馈信号。当送风量(或控制指令)变化时比例改变引风量(指令),再根据炉膛压力与设定值的偏差,由炉膛压力调节进行校正调节。 引风量控制系统如图2-1所示。送风挡板 送风挡板图2-1 送、引风控制系
16、统系统输入信号为炉膛压力信号,选三个炉膛压力测量值信号中的一个中间值作为调节器输入信号,与给定值进行比较,对偏差进行比例积分运算后,输出经MI多输出接口组件送至各引风机控制回路去调节引风机挡板的开度。由于炉膛压力测量波动较大,为防止执行器不必要的频繁动作,在调节器中加入非线性环节,起阻尼滤波作用。调节器的前馈信号来自送风控制系统调节器输出的动态联系信号,以保证负荷变化时,引风控制与送风协调动作。 引风控制系统动作过程如下:当负荷变化时,锅炉主控发出改变送风量的指令,送风调节器根据偏差运算,输出改变送风机挡板的信号。同时,此信号通过动态联系组f(t)把信号送至引风调节器,引风调节器输出一个大小与
17、方向与送风调节信号一样的调节信号,改变引风机挡板开度。当送风机挡板开度与引风机挡板的相应开度不能完全保证炉膛压力在给定值时,或其它扰动引起炉膛压力变化时,则由调节器偏差信号进行校正。静态时,动态联系组f(t)没有输出,故炉膛压力保持为给定值。2.2引风自动调节系统分析引风控制系统的设计是为了实现对炉膛压力控制,使其维持在额定负压工况下,炉膛压力的控制是通过对引风机入口静叶进行调节来完成,该系统具有如下特点:A 系统并非简单的串级调节系统,而是由3个PI 调节器共同完成炉膛压力的调节,设定值为一固定参数,其缺点是手/自动切换有扰动,因此,在动态投自动时需手动将实际炉膛负压调至或接近设定值再投入自
18、动,否则引起扰动较大。当然,一般运行方式一旦风机启动时将自动将炉膛压力系统投入自动状态,在启动过程中存在一些扰动是允许的。2个辅助调节器主要实现对炉膛压力的高低限制,它不同于其它电厂所采用的跟踪限制,而采用调节限制,其优点是能够快速消除动态超差,确保系统的安全性和稳定性。当系统运行在允许工况下,2个副调节器则处于跟踪状态,稳定偏差的消除靠主调节器来完成。B 送风前馈的引入使得当进行燃烧调整时,能够提前作用炉膛压力调节系统,确保系统的快速性和稳定性。C 增益自调节回路的设计与电流平衡作用的实现一样于送风系统。D 该系统可实现从风机启动至锅炉带满负荷全程自动调节以与当发生MFT时快速降低引风出力的
19、功能。E 该系统设计的缺点是当1台引风机已投入自动时,再投入第二台时,系统存在一个平衡过程,这就是本台机组在多次执行机构系统设计存在的共同缺陷,虽然,其平衡过程为一平滑过渡,但对系统本身仍是一个扰动源。该项目可作为移交生产后的技该项目。2.3引风控制系统在火电厂中的应用 在电厂中引风控制系统实质上就是炉膛压力控制系统。锅炉的炉膛压力通过控制2台引风机来保持,锅炉的负压一般控制在-20Pa左右。原理如图2-2所示,PC3为压力控制器。图2-2炉膛压力控制系统为了提高炉膛压力控制系统的可靠性和提高调节品质,炉膛压力调节通常采用如下方法。(1) 炉膛压力测量采用3台变送器,3台变送器经过控制算法后所
20、选的值作为测量值,对这些变送器设有监控逻辑。当3台变送器全部正常时,选偏差不大的2台变送器的平均值作为测量值;当其中任一台变送器有品质报警,而其他2台无品质报警的变送器控制偏差大,此时切手动;当3台变送器全部有品质报警时,切手动;当3台变送器之间全部有控制偏差报警时,切手动。这样就可以保证炉膛压力测量信号的准确性。(2)当炉膛负压过低(-500Pa)时,控制系统将闭锁引风机风量增加;当炉膛负压过高(500Pa)时,该控制系统将闭锁引风机风量减小,以保证炉膛压力在要求的围。(3)在计算机中对炉膛负压的测量值进行滤波(时间一般为2 s左右),以保证执行机构不频繁动作。(4)炉膛压力控制器一般设有一
21、个死区,当炉膛压力的设定值和测量值的偏差不超过死区围时,控制器的输出不变,执行机构不动作,这就有效地消除了因炉膛压力经常波动而使执行机构频繁动作,提高了整个系统的稳定性和执行机构的使用寿命。(5)为了保证炉膛压力控制的正确性,当控制偏差超过一定数值时自动切手动,并有报警提示。 (6)炉膛压力控制系统还设有防爆功能。当锅炉由于汽包液位低、炉膛压力低等保护动作而发生锅炉主燃料跳闸(MFT动作)时,由于锅炉突然灭火引起锅炉炉膛压力大幅度下降,如果控制燃料的执行机构不与时动作,就有可能引起锅炉炉膛爆。为了避免这种情况的发生,用 MFT动作信号引发一组逻辑动作,直接前馈到该控制系统中去(如图2-2所示)
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