火电厂锅炉氧量控制系统的设计(附件)
随着火电厂自动化技术的快速发展，对锅炉氧量控制系统的调节品质提出了更高的要求。火电厂生产中锅炉氧量控制是非常关键的环节，更好地控制锅炉氧量，这对设备的安全运行和生产效益十分重要。首先，本次论文分析了锅炉氧量控制对象的影响因素。然后介绍了三种常见的控制方案，并且分析了三种控制方案的利弊。通过分析比较，选择合适锅炉氧量控制方案。这次设计基于DCS，利用横河CENTUM VP软件进行设计，然后创建工程文件，进行IOM组态，接着设计连续控制方案，最终测试完成。关键词 前馈-反馈控制，分散控制系统，CENTUM VP，锅炉氧量
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 目前锅炉氧量控制系统的研究现状 2
1.3 本课题主要的研究内容和要求 2
2 DCS系统介绍 3
2.1 DCS系统的简介 3
2.2 DCS控制系统的发展历程 4
2.3 DCS系统的结构 5
3 横河CENTUM VP系统的介绍 9
3.1 横河CENTUM VP系统的硬件配置 9
3.2 横河CENTUM VP系统的软件配置 10
4 过程控制的相关知识 24
4.1 单回路反馈控制系统 24
4.2 串级控制系统 25
4.3 前馈串级复合控制系统 25
5 PID控制 26
5.1 PID控制分类 26
5.2 PID控制优点 27
6 工程实现 27
6.1 功能块的结构 27
6.2 常用的功能块 28
7 研究思路及方案 34
7.1 工艺流程图 34
7.2 控制策略图 35
7.3 逻辑模块部分 39
7.4 计算模块 42
7.5 风量控制信号的来源 46
结 论 49
致 谢 50
参 考 文 献 51
1 绪论
随着工业生产自动化水平的不断提高，火电厂自 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
动化技术也随之日益发展，这就要求火电厂对单元机组各个子控制系统能够实现更好的控制，对调节品质也提出了更高的要求[1]。锅炉氧量是指烟气中氧气体积的百分比,用来指导锅炉的运行控制。日常生产中，需要将锅炉的氧量控制在一定范围内，锅炉氧量超出或低于预定范围，都会造成生产效益不达标，甚至损坏生产设备。因此，如何能高品质地对火电厂锅炉氧量控制系统进行调节，是当前国内火电厂控制系统发展中需要完善的一个重要问题[14]。
1.1 选题背景及意义
火电厂是我国的基础产业之一，也是我国能源消耗的大户，因此提高火电厂的生产效益和效率，降低能源损耗，实现节能减排是我国电力企业发展过程中的重点解决问题。想要实现节能减排不单单要改进火电厂的机组设备，还要使燃料能够充分燃烧，提高能源的利用率，这就对燃烧的监测提出了更高的要求，也就对锅炉氧量的控制提出了更高的要求，以使锅炉实现最佳燃烧水平[12]。
通常情况下，锅炉氧量采取锅炉省煤器(对于包含多个省煤器的锅炉，采取高温省煤器)或者炉膛出口处的氧量指示仪表显示[2]。对于锅炉省煤器的出口,有两个或两个以上的烟道，锅炉氧量应取各烟道烟气氧量的算术平均值。在火力发电厂的运行中,锅炉发挥着不可或缺的作用，实际的运营状况对其效率提出较高要求。氧量在锅炉运行中起到重要作用，数值如果发生变化，锅炉燃烧情况也会随之受到影响，锅炉效率也会发生变化。如果氧量处于过高水平就会导致排烟造成的热量损失增加，对排烟管壁也造成高温损耗；如果氧量处于较低水平就会导致燃烧不充分，锅炉容易结焦。氧量过高说明风量过大，会增加通风机、引风机的负荷，不经济；高负荷氧量高，氮氧化合物排放增加，环保性能降低，同时送引风电耗增加，经济性降低。高负荷氧量低，会降低炉温，燃烧不够充分，浪费燃料，不经济。锅炉运行效率需要达到较高水平才能保证火电厂获得经济效益，提升锅炉效率能为火电厂创造更高的经济效益，但是在实际运行中很难让锅炉效率达到最高水平。所以，要设计一个锅炉氧量控制方案，维持锅炉氧量在一定范围内。
1.2 目前锅炉氧量控制系统的研究现状
锅炉是利用燃料燃烧释放出的热量加热工质产生具有一定压力和温度的蒸汽设备，由“锅”和“炉”两大部分组成。“锅”是锅炉中盛水的部分，它的作用是吸收“炉”中释放的热量，使低温水变成高温水，或变成具有一定压力和温度的蒸汽。“炉”是锅炉中燃烧燃料的部分，它的作用是燃料燃烧产生热量供“锅”吸收，一般称为“燃烧设备”。同时为了锅炉能够稳定安全运行，还需要对锅炉系统装配一些检测仪表和附属设备[11]。生活中常用的有热水锅炉，主要是为日常生活中提供热水，部分企业的工业生产中也会用到。蒸汽锅炉，主要是用来产生蒸汽，大多数企业的工业生产中会用到，如火电厂等。
由于目前这方面测量和研究的局限性，单纯地对过剩空气系数进行测量比较有难度，而锅炉氧量是用于指导锅炉运行控制的烟气中氧气的容积含量的百分率（%），因此通过测量烟气中氧气含量来实现对过剩空气系数的了解，从而实现对空气量的控制，以达到最佳燃烧程度，实现能源利用率的提高。
烟气含氧量的软测量技术为火电厂的锅炉氧量的测试提供了更加便利的测量手段，不仅能够实现对锅炉运行过程的优化，还能够实现对氧含量的有效测量和控制，已达到运行过程中的最佳值。锅炉氧量的影响因素很多，包括燃煤质量、燃烧情况、漏风、数据监测准确性等，目前通过软测量模型进行运算，从而得出延期氧量的数据，准确表现锅炉氧量的多少。
当前，随着火电厂对生产效益的日益重视和响应国家节能减排的号召，国内对火电厂锅炉燃烧过程的参数测量、实时在线监测和系统的整体优化控制开展了广泛研究，但与国际先进水平相比还存在差距。由于锅炉燃烧系统结构和机理上的复杂性，在控制系统中还存在一些问题，所以要应用到火电厂的实际运行控制中，还需要进行更深入的理论研究，逐步完善。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 目前锅炉氧量控制系统的研究现状 2
1.3 本课题主要的研究内容和要求 2
2 DCS系统介绍 3
2.1 DCS系统的简介 3
2.2 DCS控制系统的发展历程 4
2.3 DCS系统的结构 5
3 横河CENTUM VP系统的介绍 9
3.1 横河CENTUM VP系统的硬件配置 9
3.2 横河CENTUM VP系统的软件配置 10
4 过程控制的相关知识 24
4.1 单回路反馈控制系统 24
4.2 串级控制系统 25
4.3 前馈串级复合控制系统 25
5 PID控制 26
5.1 PID控制分类 26
5.2 PID控制优点 27
6 工程实现 27
6.1 功能块的结构 27
6.2 常用的功能块 28
7 研究思路及方案 34
7.1 工艺流程图 34
7.2 控制策略图 35
7.3 逻辑模块部分 39
7.4 计算模块 42
7.5 风量控制信号的来源 46
结 论 49
致 谢 50
参 考 文 献 51
1 绪论
随着工业生产自动化水平的不断提高，火电厂自 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
动化技术也随之日益发展，这就要求火电厂对单元机组各个子控制系统能够实现更好的控制，对调节品质也提出了更高的要求[1]。锅炉氧量是指烟气中氧气体积的百分比,用来指导锅炉的运行控制。日常生产中，需要将锅炉的氧量控制在一定范围内，锅炉氧量超出或低于预定范围，都会造成生产效益不达标，甚至损坏生产设备。因此，如何能高品质地对火电厂锅炉氧量控制系统进行调节，是当前国内火电厂控制系统发展中需要完善的一个重要问题[14]。
1.1 选题背景及意义
火电厂是我国的基础产业之一，也是我国能源消耗的大户，因此提高火电厂的生产效益和效率，降低能源损耗，实现节能减排是我国电力企业发展过程中的重点解决问题。想要实现节能减排不单单要改进火电厂的机组设备，还要使燃料能够充分燃烧，提高能源的利用率，这就对燃烧的监测提出了更高的要求，也就对锅炉氧量的控制提出了更高的要求，以使锅炉实现最佳燃烧水平[12]。
通常情况下，锅炉氧量采取锅炉省煤器(对于包含多个省煤器的锅炉，采取高温省煤器)或者炉膛出口处的氧量指示仪表显示[2]。对于锅炉省煤器的出口,有两个或两个以上的烟道，锅炉氧量应取各烟道烟气氧量的算术平均值。在火力发电厂的运行中,锅炉发挥着不可或缺的作用，实际的运营状况对其效率提出较高要求。氧量在锅炉运行中起到重要作用，数值如果发生变化，锅炉燃烧情况也会随之受到影响，锅炉效率也会发生变化。如果氧量处于过高水平就会导致排烟造成的热量损失增加，对排烟管壁也造成高温损耗；如果氧量处于较低水平就会导致燃烧不充分，锅炉容易结焦。氧量过高说明风量过大，会增加通风机、引风机的负荷，不经济；高负荷氧量高，氮氧化合物排放增加，环保性能降低，同时送引风电耗增加，经济性降低。高负荷氧量低，会降低炉温，燃烧不够充分，浪费燃料，不经济。锅炉运行效率需要达到较高水平才能保证火电厂获得经济效益，提升锅炉效率能为火电厂创造更高的经济效益，但是在实际运行中很难让锅炉效率达到最高水平。所以，要设计一个锅炉氧量控制方案，维持锅炉氧量在一定范围内。
1.2 目前锅炉氧量控制系统的研究现状
锅炉是利用燃料燃烧释放出的热量加热工质产生具有一定压力和温度的蒸汽设备，由“锅”和“炉”两大部分组成。“锅”是锅炉中盛水的部分，它的作用是吸收“炉”中释放的热量，使低温水变成高温水，或变成具有一定压力和温度的蒸汽。“炉”是锅炉中燃烧燃料的部分，它的作用是燃料燃烧产生热量供“锅”吸收，一般称为“燃烧设备”。同时为了锅炉能够稳定安全运行，还需要对锅炉系统装配一些检测仪表和附属设备[11]。生活中常用的有热水锅炉，主要是为日常生活中提供热水，部分企业的工业生产中也会用到。蒸汽锅炉，主要是用来产生蒸汽，大多数企业的工业生产中会用到，如火电厂等。
由于目前这方面测量和研究的局限性，单纯地对过剩空气系数进行测量比较有难度，而锅炉氧量是用于指导锅炉运行控制的烟气中氧气的容积含量的百分率（%），因此通过测量烟气中氧气含量来实现对过剩空气系数的了解，从而实现对空气量的控制，以达到最佳燃烧程度，实现能源利用率的提高。
烟气含氧量的软测量技术为火电厂的锅炉氧量的测试提供了更加便利的测量手段，不仅能够实现对锅炉运行过程的优化，还能够实现对氧含量的有效测量和控制，已达到运行过程中的最佳值。锅炉氧量的影响因素很多，包括燃煤质量、燃烧情况、漏风、数据监测准确性等，目前通过软测量模型进行运算，从而得出延期氧量的数据，准确表现锅炉氧量的多少。
当前，随着火电厂对生产效益的日益重视和响应国家节能减排的号召，国内对火电厂锅炉燃烧过程的参数测量、实时在线监测和系统的整体优化控制开展了广泛研究，但与国际先进水平相比还存在差距。由于锅炉燃烧系统结构和机理上的复杂性，在控制系统中还存在一些问题，所以要应用到火电厂的实际运行控制中，还需要进行更深入的理论研究，逐步完善。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1892.html
