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1、1 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内外开展很快，是我国现以300MW机组为骨干机组，并逐步开展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平安可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。送风量就是其中一项需要监视的重要参数。本次设计题目是：600MW火电机组送风控制系统。1. 2 课题意义 锅炉送风量是影响锅炉生产
2、过程经济性和平安性的重要参数。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。如果送风量比拟大，送风量与燃料量的比例系数K最正确比例值随之增大，炉膛内燃烧将不会充分，达不到经济性。如果送风量比拟小，送风动叶开度就会比拟小，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。所以，送风量、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平安性、经济性，送风量必须通过自动化手段加以控制。因此，送风量的控制任务是：使送风量与燃料量有适宜的比例，实现经济运行；使炉膛压力控制在设定值附近，保证平安运行。
3、2 送风自动控制系统2. 1 送风量控制系统 实现送风量自动控制的一个关键是送风量的准确测量。现代大型锅炉一般分设一次风和二次风，有些锅炉还有三次风，因此总风量是这三种风的流量之和。常用的风量测量装置有对称机翼型和复式文丘里管。一些简单的测量装置，有装于风机入口的弯头测风装置和装于举行风道内的挡风板等。在协调控制中，氧量风量控制是燃烧控制的重要组成局部，其对于保证锅炉燃烧过程的经济性和稳定性起着决定性作用。在稳态时 根据锅炉主控指令的要求协调控制燃料量和送风量，保持适当的风煤比，即保证一定的炉膛出口过剩空气系数a，在动态调节过程中，必须保证增加负荷时先增加送风量再增加燃料量，降负荷时先减少燃料
4、量再减少送风量，保证送风量大于给煤量，以到达空气与燃料交叉限制的目的。 由于到目前为止，还没有找到一种有效的方法来准确地测量给煤量信号，工程实际中一般以烟气含氧量作为给煤量的一种间接反响信号。烟气含氧量是一个非常重要的指标。氧量过低，证明燃料没有充分燃烧，浪费燃料又增加了有害气体排放，氧量过高，使送引风机的耗电量增加，造成烟气中的Nox、SO2排放量增多。锅炉运行中，当过剩空气量增多时，不仅使炉膛温度下降，而且也使最重要的烟气热损失增加。因此，过剩空气量要有一个最优值，即所谓的最经济燃烧，过剩空气量常用过剩空气系数a来表示，即实际空气量QP与理论空气量QT之比： A=QP/QT 过量空气系数还
5、可以用炉膛出口烟气中的含氧量 O2来衡量，完全燃烧情况下空气系数与O2的关系为： =21/(21- O2)由上式可知和 O2成反比关系，控制就可以到达控制烟气中含氧量 O2的目的，其中含氧量一般都控制在 5左右，含氧量信号具有时间延迟短，对判断是否充分燃烧反映快等优点。因此，可将送风调节系统直接看成是氧量调节的过程送风控制系统一个带有氧量校正的串级回路控制系统，所谓串级回路控制系统，就是采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。2. 2模糊自整PID控制器的调节方案控制策略常规的 PID 算法为：u(k)=kp
6、E(k)+E(k)+KDEC(k)其中 E(k)为输入量偏差 EC(k)为偏差变化 Kp、Ki、Kd 分别表示比例系数、积分系数、微分系数。糊自整 PID 控制器是模糊控制器与传统PID控制器的结合，在常规 PID 控制器的根底之上，根据E 和 ECE和EC是输入偏差e和偏差变化率ec经过输入量化后的语言变量，利用模糊推理思想，PID控制器参数与进行在线自整定。PID 参数模糊整定模型 在不同情况下被控过程的对 Kp、Ki、Kd 三个参数的要求可以归纳为：1 当E较大时，为了防止系统出现大的超调，须采用积分别离法令 Ki0；为了让系统有较好的快速跟踪性能，Kp尽可能取较大值，Kd 尽可能取较小
7、值。2 当E中等大时，为了使系统超调量较小，Kp 应该取较小值Ki取中等值。3 当E较小时，为了使系统具有较好的稳态性能，Kp、Ki应该取较大值，为了防止系统出现振荡 Kd 取中等值。 改模糊控制系统是一个二输入三输出的，输入语言变量论域为：E(3 3),EC(3 3),Kp(0.5 1),Ki(0 0.5),Kd(0 20).在输入输出语言变量各自论域上定义了7个模糊子集,记为NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB，语言值得模糊子集取为三角形隶属函数。根据参数自要求可以写出 Kp、Ki、Kd 三个参数的模糊规那么。控制系统建模与仿真 使用 Matlab 建立模糊控制规那么 在 Matlab
8、 中输入 fuzzy，如图3所示。 图3 Matlab模糊控制系统图对控制系统进行仿真分析，先用凑试法试出控制器最正确的PID参数，再对采用了模糊PID控制器的控制系统进行仿真，讲两者结果进行比拟。可以看出采用模糊PID控制器的系统响应略快与普通PID控制器，但是控制时间只有 30s 比普通 PID 控制器的 80s 大大缩短，并且没超调量而普通PID控制器调量为10%。 仿真结果显示普通PID控制器的控制时间为150s超调量为5%,但模糊PID的控制时间为100s且超调量为0，调节品质好于普通PID。入口扰动仿真 将系统输入设置为0，入口扰动设置为20%再进行仿真。 采用模糊PID控制系统过
9、渡时间为80s，优于普通PID的110s。 普通PID控制系统的过渡时间近200s，而模糊PID的过渡时间120s。图4送风控制系统阶跃响应图图5 送风调节系统入口扰动响应曲线2. 3送风控制系统的分析热风送粉煤粉炉燃烧控制系统是火力发电机组主要的控制系统之一，而送风调节系统的调节作用是这一系统能顺利工作的前提，送风调节系统的任务是通过调节送风机入口挡板,使烟气中的含氧量保持最正确值, 从而保证锅炉燃烧系统配置最正确定燃比，使锅炉到达最高的热效率。恰使燃料完全燃烧所需的空气量标为理论空气量，实际上按理论空气量无法到达完全燃烧的目的, 一般总要使送风量比理论空气量多一些。 送风系统的被控对象为炉
10、膛，它是惯性和迟延都比拟小的自衡对象。调节量之一为送入膛的空气量，当空气量不变，燃料量增加时，使空气量与燃料量比值下降，烟气中的含氧量降低，当燃料量不变，空气量增加时，烟气中的含氧量增加，控制系统应使送风量与燃料量协调变化，以保证经济性。另外，也有采用锅炉排烟中的氧气量作为调节信号的系统。种系统具有明显的缺点，一是很难找出能代表整个炉膛含氧量的准确测点，因而样量计测出的信号值得疑心。二是氧量计测出的整个炉膛氧量的平均值，不能保证每个燃烧器的完全燃烧。2. 4风量控制任务和控制方式 风量控制子回路用来满足锅炉主控制器发出的风量请求, 并维持燃烧稳定以及保证适宜的风煤配比, 使锅炉燃烧系统到达最高
11、热效率。入炉总风量等于二次风量和一次风量之和, 其中一次风量是运行中各台磨煤机入口的一次风量之和。为了测量精确, 各个风量测量信号均需要经过风温信号的修正。送风控制系统根据总风量和总风量设定值的偏差给出 2台送风机各自入口动叶开度的控制指令。对于超临界直流锅炉机组的直吹式系统设计有总风量与总燃料量信号之间的交叉限制,以确保锅炉的富氧燃烧。风量控制主要有两种根本方式: 一种是由送风机调节风量, 二次风挡板调整风箱与炉膛的差压; 另一种是由二次风挡板调节风量, 送风机调整风箱压力。 一般来说, 采用第一种方式的控制系统能够较快获得风量响应, 因为在第二种方式中, 用二次风挡板调节风量最终也要等送风
12、机出口风压回复到稳态值才能真正获得风量。2. 5送风机的控制 本文的分析对象是600 MW 超临界机组, 采用正压直吹式中速磨煤系统,36 只旋流燃烧器分3 层布置在前后墙, 形成对冲燃烧, 每个燃烧器配备有高能点火器及点火油枪,另外配12 只启动油枪作为低负荷稳燃用。燃烧用风分为直流一次风、直流二次风和旋流三次风。采用每层燃烧器二次风箱配风和每个油枪中心配风的方式, 在每层二次风风道上各有2 个测风装置作为计量二次风量用, 每台磨煤机入口配有风量测量装置, 每台磨煤机出口6 根一次风管道上分别装有1个可调缩孔, 二次风采用热风再循环方式。风烟系统共配备 2 台静叶可调轴流式引风机、2 台轴流
13、式送风机、2 台的离心式一次风机、2 台离心式密封风机和 6 台中速辊式磨煤机、6台电子称重皮带式给煤机。本锅炉机组采用大风箱配风形式, 每层风室的二次风可以实现远方调节, 三次风挡板可以通过远方控制实现旋流强度的调节。 该机组的风量控制系统采用 2 台各带 50%额定负荷的轴流式送风机, 控制其动叶开度大小来满足入炉风量要求。送风控制系统风量调节器的给定值为总风量指令, 测量值为总风量实时信号。当总风量的实测反响信号与总风量指令出现偏差的时候, 经过风量调节器输出后作为2 台送风机动叶开度大小的共有指令。为了尽快地满足负荷变化的要求, 并保持炉膛压力的稳定, 风量控制系统中设计有以总风量指令
14、为前馈信号的加速校正信号通道。前馈信号和风量调节器输出的主信号在加法块中进行综合, 通过切换选择分别向A、B 送风机输出自动控制指令。为了使 2 台送风机能够带不同的负荷, 运行操作人员还可以通过送风机的手自动操作站设定1 个偏置值。本系统除了完成正常工况下的串级控制系统内回路调节作用外, 还设计有非正常工况时送风机动叶开度定向闭锁回路, 以及2 台送风机分别实现手动操作和手自动相互切换时实现无扰动的偏差平衡回路。 假设是炉膛压力异常, 通过大限制块、小限制块以及切换块的限制功能来闭锁送风机动叶开度指令。例如,当炉膛压力过低时, 切换块的输入端接至S2端, 即将切换块的输出值又送回到输入端,
15、从而将该时刻的信号保持并输入大选块中, 此时送风机动叶位置指令在输入实际值和保持值之间选择较大值输出,使控制系统只能增加风量而不是减少风量。同理,当炉膛压力过高时, 本闭锁回路逻辑让送风机动叶开度指令在输入实际值和保持值之间选择较小值输出, 使得控制系统只能减少风量而不能增加风量。送风机调节器输出的公共指令同时送到 A 送风机和B 送风机的动叶开度控制回路, 再分别与送风机偏置信号相加或相减, 该信号经过上、下限幅块后作为两台送风机各自的自动控制指令。由送风机的M/ A 操作站可以引出偏置信号A , 它经过速率限制块后, 加至 2台送风机的动叶开度控制回路。需要指出的是, 该偏置信号对2 台送
16、风机动叶指令的作用方向是相反的, 目的是为了在正常情况下能够调节2 台送风机的负荷平衡, 使2 台送风机的发动机电流相等。送风机偏置信号只能在2 台送风机动叶都在自动控制模式时才可以由运行操作人员进行手动改变。当2 台送风机处于手开工作方式时, 送风机的偏置跟踪回路切换到 S2 端, 使送风机调节器跟踪2台送风机动叶开度的平均值。该平均值减去 A、B 送风机操作站的手动输出信号, 即为手动方式与自动方式之间存在的偏差, 平均值加上该偏差值即等于 A 送风机的手动输出信号, 平均值减去该偏差值即为B 送风机的手动输出信号。这种设置的偏差调节程序是为了保证2 台送风机在分别投入自动时能够实现无平衡
17、、无扰动的切换过程。假设1 台送风机动叶开度控制投入自动方式, 那么送风调节进入自动方式。总风量 PID 调节器可以自动补偿送风机投自动的台数改变, 即在总风量PID 调节器中不必再考虑送风机自动投入台数变化所需的增益改变。2 台送风机之间控制指令信号的差异也由偏差平衡回路连续计算来实现自动跟踪, 为处于手动方式运行的另1 台送风机投入自动做好无扰切换的准备。图6送风机动叶定向闭锁回路2. 6轴流送风机的喘振控制 喘振是轴流风机运行中的一种特殊现象, 在进出口差压高而出口流量低的异常工况下易发生喘振。轴流风机发生喘振的原因是风机出口压力很高而风量很小, 导致风机动叶局部或全部进入失速区。其主要
18、表现为风量、出口风压、电机电流出现大幅度波动、剧烈振动和发出异常的噪声。喘振会引起风机动叶片断裂或机械部件损坏, 所以运行中一旦发现风机进入喘振区, 应立即调整风机动叶角度, 使风机运行点避开喘振区。风机喘振跟动叶角度有很大的关系, 动叶角度越小, 越容易发生喘振。由于运行人员误操作使送风系统的挡板调节不当或者空预器堵灰、暖风器、控制系统故障造成的挡板误动, 增大了锅炉风烟系统的阻力。 送风机的控制保护回路中, 通常可以采用2种方法来防止轴流风机发生喘振: 限制送风机动叶控制站的输出或动叶开度指令迫减。如图7所示,f 1 ( x ) 为送风机入口风量与出口压力的函数关系,当送风机出口压力的升高
19、与送风机入口风量不匹配时, 发出 / 接近喘振区0 的报警; f 2 ( x ) 为送风机入口风量与送风机动叶平安开度的函数关系, 由f 2 ( x ) 确定的送风机动叶平安开度与实际送风机动叶指令形成交叉限制, 当送风机发生喘振时, 送风机入口风量急剧下降, 交叉限制回路发生作用, 迫减送风机动叶指令, 并发出 / 喘振保护交叉限制0的报警。轴流风机提供了测量喘振工况的差压开关, 喘振探头及信号取样管安装不当时, 容易发生风机喘振误报警和误动作。图7 送风机控制保护2. 7送风控制系统存在问题的分析处理 1送风机动叶控制方式跳出“ 自动 送风机动叶气动执行机构定位器凸轮特性呈线性关系, 气动
20、执行机构从 0 到 100%全行程动作时间仅7 s,而推动动叶的液压缸有一定的动作速率限制(动叶角度变化率等于小于2. 5 / s) , 风机动叶全行程 10 至55 至少需要18 s,由于送风机动叶气动执行机构的调节速度过快,使风机动叶实际动作无法很好地跟随气动执行机构。在较大幅度的系统扰动或变负荷工况下, 由于执行机构与动叶实际动作速度不匹配,使安装于风机动叶调节连杆上的位置开关检测到“ 过力矩 而发出“ 风机动叶缓慢( FDFAN BLADE STU CK) 信号,导致送风机动叶控制方式跳出“ 自动 , 影响自动装置投运。假设此时另一侧风机控制仍处于“ 自动 方式, 极易引起该侧风机出力
21、受阻而导致“ 风量限制保护 动作或风机失速,送风控制系统即根据送风机风量保护曲线自动限制该侧风机的动叶开度,威胁机组的平安运行,严重时曾导致二次风量低而机组跳闸。为此, 在气动执行机构定位器输出至气缸的上、 下控制气管路上加装了限速节流孔板, 以匹配气动执行机构与动叶液压缸的动作速度。调整后测量气动执行机构的全行程动作时间为 20 s 左右,满足了工艺系统的要求。2风量测量值无规律大幅晃动的处理 二次风流量采用机翼型流量测量装置, 安装于空预器出口二次风道中;每台机组的A、 B 两侧各配置3台流量变送器。 二期机组自投运以来, 先后屡次出现了自动方式下二次风量测量值无规律大幅晃动, 最大可达
22、20%以上, 导致锅炉总风量和炉膛负压波动。 经试验,当送风控制切至手动方式时, 情况稍有好转, 炉膛负压控制稳定,但二次风量测量值仍有晃动。经反复分析查找各方面可能的原因无果。利用一次偶然的4 号机组停机时机,分别对二次风流量机翼型测量装置进行了检查,发现机翼型流量测量装置的取压孔均有不同程度的堵灰现象。 事后分析认为,机组经过长期运行,空预器波纹板内的积灰随二次风进入二次风道,容易将节流装置机翼上的风量取压孔堵塞; 另外燃烧器点火油枪经长期运行,少量油气通过空预器渗透到二次风道中, 油气易使灰尘粘附于机翼型流量装置的风量取压孔上,也可能最终造成二次风量测量值晃动。为此,在每根取样管的出口与
23、管子成 60 安装了仪用空气吹扫管, 进行定期吹灰,有效地解决了流量测量装置取压管的堵灰问题。3温度信号漂移引起送风机跳闸的分析处理 组温度信号漂移问题目前比拟普遍, 当送风机因电动机线圈温度保护动作跳闸后,就地检查电动机线圈温度一次测量元件(热电偶的热电势 mV 值)正常, 但该信号由 DCS 系统的 TU 端子经信号隔离器输入至 INFI90 系统后,在OIS 操作员站上电动机线圈温度显示仍偏高。 经试验分析,由于接地或其它电磁干扰等原因可能使输入DCS 的温度信号经隔离器产生了电容性电荷积聚,引起对应毫伏测量值偏移,造成温度信号漂移。将该温度mV 信号输入至 DCS 的T U 端子对地放
24、电后重新恢复接线, OIS 操作员站上的温度显示即恢复正常。目前该问题具有一定的普遍性,尚未彻底解决,进一步的解决方案拟将低电平模拟量信号隔离器及其I/ O 模件更换为抗干扰性能较好的硬件。送风控制系统从就地执行机构、 测量仪表、 控制参数及控制逻辑等方面进行了不断改良和完善, 目前已具有良好的自动调节品质,并能满足机组平安稳定运行的需要。2. 8送风控制系统在火电厂中的应用 使燃料在炉膛中充分燃烧是送风量控制的主要任务，如图8所示。送风量控制系统为串级控制系统，主回路为氧量校正回路，用来修正燃料量与风量的比例系数，副回路为风量控制回路，是以母管压力调节回路输出或燃料量作为设定值，以送风量经氧
25、量修正后作为测量值。为了保证锅炉燃烧的平安性，在机组增减负荷时，保证有充足的送风量和一定的过量空气。在增加负荷时，锅炉负荷指令同时加到燃料控制系统和送风量控制系统。由于高选折器的作用，送风量随着锅炉负荷指令的增加而增加，而燃料量受到实际测量的风量经补偿及修正后的总风量的闭锁低选折器，实际燃料量不会马上增加，这样就到达了增加负荷时先增风后增燃料量的目的。而在减负荷时，只有燃料量减少，送风量控制系统才开始动作。但当锅炉负荷较低时，为了保证锅炉能够平安燃烧，风量应维持在30%以上。 在实际的应用过程中，为了保证燃料在炉膛中充分燃烧，送风量控制系统主要从以下几个方面来完善： a) 采用两台送风量测量装
26、置左、右，流量变送器的输出一般要经补偿及开方后送加法器相加，然后作为总风量，这样可以保证风量测量的准确性。b) 送风量控制系统设有保护系统，当炉膛压力高于一定值时，送风量控制系统闭锁，防止送风量继续增加；当炉膛压力低于一定值时，送风量控制系统闭锁，防止炉膛压力继续降低；而当总风量小于25%时，就触发MFT主燃料跳闸动作。c) 为了保证燃烧的平安和经济，采用氧量控制系统控制一定的过量空气，通过控制烟气含氧量就可到达控制过量空气系数的目的。氧量的校正系统采用单回路PID调节，其目的是保证氧量的测量值与设定值保持一致。锅炉燃烧系统的需氧量的设定值应与锅炉的负荷成一定的函数关系，采用主蒸汽流量作为锅炉
27、负荷。选用适当的函数转换可以保持氧量设定值与锅炉负荷的最正确关系，而在计算机控制系统中采用函数发生器实现上述关系。燃料控制系统中燃料量和送风量控制系统在升降负荷过程中，同步协调动作。氧量回路在回路中起着细调的作用。因此，氧量校正应该定得比拟慢，以保证锅炉的经济燃烧。3 控制系统SAMA图以及逻辑图分析3. 1 SAMA图符号与逻辑图功能码说明 目前热控系统按功能给出的功能图，其控制框图的画法一般都采用国际标准画法，即SAMA图例。这种图例的特点是流程比拟清楚，特别是对复杂回路画起来都比拟容易。SAMA图的输入输出关系及流程方向与控制组态方式比拟接近，各控制算法有比拟明确的标志。 常用的SAMA
28、图例有四种，分别表示的含义如下：1图形框 表示测量或信号读出功能；2矩形框 表示自动信号处理，一般表示机架上所安装的组件的功能；3正菱形 表示手信处理，一般表示仪表盘上所安装的仪表的功能；4等腰梯形框 表示最终控制装置，如执行机构等；逻辑图中常用的功能码有三种，分别表示的含义如下：1逻辑或，表示当输入的任一条满足，输出为1，即执行输出；2逻辑与，表示当输入的所有条件都满足，输出为1，即执行输出3逻辑非，表示输出所执行的指令与输入的条件相反。-图7 送风控制系统3. 2 测量回路 总风量TOTAL AIR FLOW的测量由送风机A二次风流量测量经流量转换器所得信号和送风机B二次风流量测量经流量转
29、换器所得信号与五台磨煤机磨煤机A、磨煤机B、磨煤机C、磨煤机D、磨煤机E一次风流量测量值经流量转换器的信号通过求和块求和所得。另外，防止信号坏质量影响信号的测量，系统设计了信号坏质量线路，如果信号坏质量就会通过坏质量块经过逻辑块或门送到总风量坏质量信号处。为了确保测量的准确性，送风机A与送风机B二次风流量测量采用两个测点，分别经平均值选折块通过开方块将信号送到求和块。而且，总风量应大于最低风量信号MIN AIR FLOW一般设为30%，如果总风量小于最低风量信号，系统设置了报警信号，并且系统还设计了用送风机A与送风机B的出口风温用除法块对二次风流量进行修正。3. 3空气流量指令形成回路 送风系
30、统有三路，一路送入制粉系统、一路作一次风输粉、另一路作为二次风直接进入炉膛燃烧。每路有左、右两管，共装有六台机翼型测风装置，三路信号经过温度校正后相加，作为总风量测量值信号TOTAL AIR FLOW。 空气流量指令AIR FLOW DEMAND由热量信号HEAT RELEASE与锅炉主控指令BOILER DMD选大值，以保证风量始终富裕于燃料量。另外，为防止锅炉灭火，引入了最低风量信号MIN AIR FLOW，由图7中定值块进行设定。当锅炉主控指令与热量信号间接代表燃料量都小于最低风量信号一般设定为30%时，那么大值选折块选折最低风量信号作为空气流量需求指令，以维持炉膛不灭火所需要的最低风量
31、。为保证燃烧的经济性，控制系统引入了烟气含氧量FLUE GAS OXYGEN信号进行校正，图中实测烟气含氧量信号最正确含氧量与锅炉负荷有关，一般负荷增加，最正确含氧量减少，负荷减少，最正确含氧量增加比拟，经比例积分调节块PI输出被一级压力经函数发生器修正后对风量指令进行修正。烟气含氧量采用。图9 送风流量之间串级调节回路3. 4送风机动叶控制回路 该系统增设了两台送风机A、B的防喘振调节回路。该回路由运算块，比例积分块及大值选择块组成，送风机动叶控制设计为选择调节系统。 锅炉在正常负荷下，风机的工作点位于稳定工况区，这时风道阻力正常，防喘振调节器的输出小于送风调节器的输出。因此，大值选择块选择
32、送风调节器的输出作为送风机动叶开度的控制指令。系统根据总风量测量值与空气流量指令的偏差进行比例积分调节，防喘振调节器处于挂起状态。 一旦锅炉负荷降低，送风量减少或运行中风道发生阻塞造成风量减少时，送风机出口压头增大，那么风机有喘振发生的趋势。这时，防喘振调节器的输出大于送风调节器的输出，大值选择块选择防喘振调节器的输出作为送风机动叶的控制信号，迅速调整风机的动叶角度，使风机的工作点不越过临界点K，从而阻止了风机发生喘振的可能。 为了实现系统自动、手动的双向无扰切换。本系统设计了如下的一些跟踪回路： 当任意一台风机处于“自动运行方式，那么送风调节器即处在“自动方式；只有当两台风机均处于手动方式时
33、，送风调节器才处于跟踪方式。送风调节器的输出跟踪两台风机动叶开度之和的平均值。 一台风机投自动，那么处于手动状态下的风机所对应的防喘振调节器处于跟踪状态，跟踪自动方式下送风调节器的输出。 两台风机分别投自动时的无扰切换靠偏差块，切换块，速率限制块所构成的跟踪回路实现。 为了保证两台风机的同步运行，该系统由风机B的自动/手动操作站引出一个偏置信号。当两台都处于自动运行方式下，偏置信号通过切换块，速率限制块分别作用到加法块和减法块的一个输入端，并与送风调节器的输出指令相加或相减，以实现两台风机的负荷分配或用来调整两台风机的输入输出特性之间存在的差异，求得两台风机同步运行。 该系统还设计了一些联锁保
34、护回路： a.当炉膛压力高HI FURN PRESS或送风指令在最大FDF DMD AT MAX时，送风机闭锁增FDF BLOCK INC； b.当炉膛压力低LO FURN PRESS或空气量与热量信号偏差太小AF-HR DEV LO或送风控制系统在最小FDF DMD AT MIN时，送风机闭锁减FDF BLOCK DEC； c.两台引风机调闸5分钟应全开两台送风机挡板实现炉膛自然通风。 该系统还设计了一些报警回路： a 总风量偏差高报警和总风量偏差低报警； b 送风动叶指令在最大和送风动叶指令在最小。 此外，从风机运行角度上为提高风机效率，减少攻耗，一般不允许空载启动风机；应先将运行中的风机
35、负荷降低即动叶关小到一定位置再启动另一台风机；当一台风机停止运行，那么先将继续运行的另一台风机的动叶先关小再停止此台风机等措施都是为了风机平安经济运行设置的运行准那么，运行操作人员应严格遵守。图10 送风原理图3. 5 送风机控制系统逻辑图分析 a当出现以下任一条件时，将自动切换到送风压力高闭琐增1炉膛压力高2送风动叶指令最大当炉膛压力高，将自动切换到送风压力锁增 b当出现以下任一条件，将自动切换到送风压力低闭锁减1 炉膛压力低2 风热偏差低3 送风动叶指令最低当1、2任一条件满足，将自动切换到送风毕锁减c当出现以下任一条件，将自动切换到A送风跟踪1关A送风动叶2两台引风机跳闸五分钟当2和关B
36、送风动叶任一条件满足，将自动切换到B送风跟踪d当出现以下任一条件，将自动切换到跳A送风至手动1 .A送风不运行2 .A送风出口压力坏质量3 .A总风喘振4 .A送风跟踪5.A总风执行错6.热量信号坏质量7.总风量坏质量8.总风量偏差高/低9. MFT10 .引风机手动11.锅炉指令坏质量12.一级压力坏质量当出现上述6、7、8、9、10、11、12中的任一条件或满足以下任一条件，将自动切换到B送风机至手动1. B送风不运行2. B送风出口压力坏质量3.B总风喘振4 .B送风跟踪5 .B总风执行错e当出现以下任一条件，将自动切换到两台送风机手动1. A送风手动2.B送风手动f当以下任一条件满足，
37、将自动切换到没有偏差对1. 炉膛压力高高2. 炉膛压力低低3. 不满足主燃料跳闸g送风机的启动于停止当启动送风机A、B，遥控存储器的s=1，当以下任一条件发生，堆栈块的输出均为1，h送风机A、B的启停逻辑1. 启动A送风机遥控存贮功能码用来建立置位复位触发存贮。当“启动A送风 信号送来时，遥控存贮功能码的s=1，当以下条件如：A送风挡板关，A送风动叶关，A送风程控错，A送风执行错，A送风运行这些条件经过5输入梯形环路运算后，输出为1时，而“起A送风失败这个信号未来时，遥控存贮的输出为1，然而A送风运行指令执行，计时器的计时时间到，遥控存贮的s =0,A送风运行指令不执行。如果“起A送风失败这个
38、信号来了，使遥控存贮功能码的R=1，那么A 送风运行指令也不能执行。2. 停A送风机当“停A送风 信号送来时，遥控存贮功能码的s=1，当以下条件如：启动A送风，A送风程控错，A送风执行错，A送风运行这些条件经过5输入梯形环路运算后，输出为1时，而“停A送风失败这个信号未来时，遥控存贮的输出为1，然而A送风停指令执行，计时器的计时时间到，遥控存贮的s =0,A送风停指令不执行。如果“停A送风失败这个信号来了，使遥控存贮功能码的R=1，那么A 送风停指令也不能执行。送风机B的启停逻辑与送风机A的启停逻辑同理。 图11 送风机主控工艺流程图4 设计思想送风控制系统的任务是使锅炉的送风量与引风量相协调
39、，以到达锅炉最高的热效率，保证机组的经济性，但由于锅炉的热效率不可直接测量，故设计一些间接的方法来到达目的。可采用下面几种设计方案。4. 1单闭环比值送风控制系统的设计 送风调节的任务在于保证燃烧的经济性，具体的说，就是要保证燃烧过程中有适宜的燃料与风量的比例，送风调节对象近似于比例环节。因此可采用保持燃料量与送风量成比例的送风控制系统。燃料量信号以前馈形式引入送风控制系统作为送风调节器的给定值，送风量信号作为反响信号引入送风调节器，构成一个单闭环比值控制系统。可以实现送风量快速跟踪燃料量的变化。根据负荷、燃料品种的变化去修正最正确风煤比例系数，本设计结构简单，整定投运方便。4. 2串级比值送
40、风控制系统的设计 本设计采用燃烧经济性指标的校正调节器来修正送风量，使送风量与燃料量之间的比值到达最正确，采用氧量校正的送风控制系统。设计中采用以燃烧经济性指标烟气含氧量为被调量的单回路控制系统。采用氧化锆仪器测量锅炉排烟中的含氧量，氧量信号反响迅速可靠。根据氧化锆的测氧性能，可以用氧量信号作为送风控制信号，送风调节器仅接受氧量信号并与定值信号平衡，定值信号可将氧量定在最正确值。该系统省去了风量信号，无须风量测量装置，节约了设备，解决了风量信号难于测准的问题，同时也解决了炉膛漏风的问题。当然我们还可以采用氧量作为校正信号的串级控制系统。主调节器氧量校正调节器接受氧量和氧量定值信号。副调节器接受
41、燃料信号，反响信号及氧量校正调节器的输出，副回路保证风煤的根本比例，起出调作用，主回路用来进行氧量校正，起细调作用。4. 3前馈+反响的送风控制系统设计 烟气中的最正确含氧量的数值随锅炉的负荷改变而改变，一般在负荷增加时最正确含氧量的值减小，为了使氧量给定值随负荷的改变而改变，可以采用前馈+反响的送风控制系统，负荷指令作为前馈信号能够克服送风调节通道中存在的迟延和惯性，改善动态过程中的燃风配合。5 结束语 工业生产对过程控制的要求是多方面的，最终可以归纳为三项要求：平安性、经济性和稳定性。在长期的过程控制方法的开展中，始终围绕着这三个指标不断的提高品质，提出更新更好的控制方法，当前，对简单的控
42、制系统的整定方法已经很成熟，但对大型，复杂系统的分析就困难的多，随着工业生产的开展，为满足上述三项指标要求，在理论和实际上都还有很多课题有待研究.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平安性、经济性，必须通过自动化手段加以控制。风量控制的任务是：送风量是当机组负荷变化时要保证燃烧过程中有适宜的燃料与风量的比例关系，确保燃烧的经济性和稳定性。引风量是保持炉膛压力稳定在给定值，确保燃烧的平安性。采用模糊自整PID控制器的系统具有更小的超调量、 更短的过渡时间 、对参数变化的适应性明显优与普通PID控制器。 对于锅炉这种具有非线性 、参数不稳定、 难以建立精确数学模型的控制对
43、象， 采用模糊控制理论的控制器比传统PID控制器具有更好的控制效果而且系统的抗干扰能力均有所提高。锅炉系统送引风自动控制自投运以来, 运行稳定。克服了以往人工操作的缺点,既节省人力,又降低低了经济本钱,使燃烧工况到达最正确状态。参考文献1 过程工业生产相关标准与标准2 何衍庆、黄海燕、黎冰编. 集散控制系统原理及应用第三版M.化学工业出版社，2021 3 印江、冯江涛编. 电厂分散控制系统M. 中国电力出版社，20064 周荣富、陶文英编. 集散控制系统M. 北京大学出版社，20215 周泽魁主编. 控制仪表与计算机控制装置M. 化学工业出版社6 边立秀等编著. 热工控制系统M.中国电力出版社
44、7 张清等主编. 检测技术与系统设计M. 中国电力出版社8 叶江祺主编. 热工测量和控制仪表的安装M.中国电力出版社 致谢 通过课程设计的练习，加深了对工业过程的整定过程的理解，深刻认识了控制回路的整定尤其是串级回路的整定，也同时锻炼了我们团队的合作能力。 在整理了所有的资料以后，我便发现，锅炉的送风系统和引风系统是组成燃烧控制系统的重要控制系统，它们和燃料量组成染上控制系统，送风系统维持锅炉最高的热效率，引风系统控制回路保持稳定，它们三个组成的一个不可分割的整体，共同保护锅炉运行的机动性，经济性，平安性，让我认识到了，在电力开展中，科技与力量并存，团结与技术齐飞。 我要感谢我的导师刘代飞老师
45、和谢七月老师，他们严谨细致，一丝不苟的作风是我未来学习和工作路上的典范，对于我，起到了指明灯的作用；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给与我无尽的启迪，让我很快就感受到了课程设计的快乐并融入其中。其次我要感谢同组的同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次设计不会如此的进行。 这次课程设计是我大学遇到的比拟难，涉及知识面比拟广的一次，就像刘老师说的那样，“就当做是为毕业设计提前练手，在设计即将完成之际，我的心情无法平静，有多少可敬的师长，同学，朋友给了我帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 内部资料，请勿外传！9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8
46、KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGp