火电厂锅炉引风控制系统的设计
锅炉引风控制系统主要是对炉膛里面的空气以及燃料的输入进行控制，为了保证整个燃烧系统的稳定，就要保证炉膛里压力的稳定。主要通过两台引风机抽走炉膛里的废气，保证炉膛里面的压力不会过高或者过低。论文简单介绍了课题研究的背景和目的，介绍了当前锅炉引风控制系统研究情况，安排了整个课题需要做的工作。介绍了锅炉引风控制系统的设计思想和设计步骤，分析了整个系统的基本结构，提出了一套完整的控制方案。基于DCS系统，采用CENTUM VP软件，设计火电厂锅炉引风自动控制系统，并完成对该系统的实时控制。同时对系统的每一个模块单独进行研究设计，画出相应的原理图。关键词 引风控制系统，炉膛负压，DCS系统，CENTUM VP软件
目 录
1 引言 1
1.1 课题的背景及目的 1
1.2 当前锅炉引风控制系统研究情况 1
1.3 研究的内容及要求 1
2 锅炉引风控制系统 2
2.1 锅炉燃烧系统的介绍 2
2.2 锅炉炉膛压力的测量 2
2.3 锅炉炉膛负压的动态特性分析 2
2.4 控制方案的设计 4
3 DCS系统的介绍 6
3.1 DCS控制系统概要 6
3.2 DCS控制系统的发展历程 6
3.3 DCS系统结构 7
3.4 DCS系统的优点和发展趋势 8
4 横河CENTUM VP系统 9
4.1 CENTUM VP系统配置 9
4.2 CENTUM VP系统优点 10
4.3 CENTUM CS 3000系统 10
4.4 项目制作流程 11
4.5 FCS组态 12
4.6 HIS组态 27
5 工程测试 32
5.1 工程测试结果 32
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
附录A 连续控制组态 39
附录B 控制逻辑图 40
附录C 引风机变频无扰切换 41
附录D 锅炉引风工艺流程图 42
1 引言< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 由于我们国家对节约能源、保护环境的提倡，燃气锅炉的使用日趋普遍。锅炉引风控制系统与机组工作的经济性与可靠性密切相关。如果炉膛里的压力过低，说明炉膛里的空气太少，会使燃料不完全燃烧。这样不光会影响正常的生产，而且还会降低锅炉设备的使用寿命，浪费资源；如果炉膛里的压力过高，不及时降低，可能会导致锅炉爆炸[1]。因此为保证锅炉安全运行，应该让炉膛里的压力尽量保持稳定。
1．1 课题的背景及目的
锅炉引风控制系统属于锅炉的燃烧系统，它主要控制炉膛里的压力，防止压力过大或者过小对机组有损害[2]。维持炉膛里的压力稳定对火电机组的可靠性和经济性影响很大。
本文中主要研究的是锅炉引风控制系统。通过对本课题的研究，我在复杂控制系统的设计、组态和调试方面的能力有了显著的提高。在本次课题中，我主要采用横河CENTUM VP分散控制系统来设计火电厂锅炉引风控制系统，并完成对该系统的实时控制。
1．2 当前锅炉引风控制系统研究情况
伴随着计算机技术的发展，对于锅炉控制的自动化程度也不断提高。锅炉在近年来已经实现了高度的自动化，而锅炉系统的运行状态是个广泛受到关注的问题。但由于锅炉引风控制系统被控对象的惯性和延迟较大，受到的干扰因素很多，使得被控过程的复杂程度和系统控制的精度大大提高，而以前普遍使用的PLC等控制方法已不能满足新型锅炉控制的要求了，因此DCS控制系统已经被广泛运用到锅炉系统当中。
如今，我国的经济水平也不断提高，所用的仪表设备都很先进。同时，使用的工作人员素质也在不断地提高，这使得我国对于DCS系统的运用越来越熟练和高效。
1．3 研究的内容及要求
如今发电厂技术日趋发展完善，这使得人们对控制系统的稳定性有了更高的要求和期望。采用适当的系统设计锅炉引风控制系统，是一个急需解决的问题。锅炉引风控制系统的主要任务是基于DCS技术，设计火电厂锅炉引风自动控制系统，完成对该系统的实时控制，并在上位机的监控界面上实现对现场参数、运行状态、故障状态等信息的监控。
2 锅炉引风控制系统
2．1 锅炉燃烧系统的介绍
图21 火电厂燃烧系统
如图所示，燃烧系统的主要功能是控制炉膛里面空气以及燃料的输入量，就是控制炉膛内燃料的燃烧率，来适应炉膛内负荷的变化。燃烧系统是由燃料控制、引风控制和鼓风控制这三个子系统构成的[3]。
其中引风控制子系统即锅炉引风控制系统的主要任务是，通过对锅炉的引风量进行调整，确保锅炉里面的负压在规定范围内波动[4]。
锅炉引风控制系统一般是通过控制引风量来调节炉膛内的压力波动[5]。引风量如果调节不到位，就很有可能引起整个燃烧系统大的波动，造成炉膛内燃烧不稳定，带来不良的安全问题[6]。我是把锅炉出口处的蒸汽压力作为反馈信号，把送风量作为前馈信号，一起构成了锅炉引风前馈反馈复合控制系统[7]。
2．2 锅炉炉膛压力的测量
炉膛压力的测量是通过差压变送器，差压变送器会将测量值与测量的平均值，进行一个偏差比较，如果这两者的偏差超过了设定值，那么就会出现报警信号[8]。
2．3 锅炉炉膛负压的动态特性分析
锅炉引风控制系统，它的控制对象是引风量[9]。但由于炉膛内压力变化是非常快的，因此为了处理这种变化，我们可以用比例特性[10]。
图22 炉膛负压的动态特性
如图22所示，锅炉引风控制系统的动态特性是当引风量发生阶跃变化的时候，炉膛里面的压力会随着时间变化而改变[11]。当引风量变化的时候，炉膛里面的压力变化的惯性很小，所以可以把锅炉引风控制系统的控制对象近似的看成时间常数很小的一阶惯性环节[12]。其数学模型为：
目 录
1 引言 1
1.1 课题的背景及目的 1
1.2 当前锅炉引风控制系统研究情况 1
1.3 研究的内容及要求 1
2 锅炉引风控制系统 2
2.1 锅炉燃烧系统的介绍 2
2.2 锅炉炉膛压力的测量 2
2.3 锅炉炉膛负压的动态特性分析 2
2.4 控制方案的设计 4
3 DCS系统的介绍 6
3.1 DCS控制系统概要 6
3.2 DCS控制系统的发展历程 6
3.3 DCS系统结构 7
3.4 DCS系统的优点和发展趋势 8
4 横河CENTUM VP系统 9
4.1 CENTUM VP系统配置 9
4.2 CENTUM VP系统优点 10
4.3 CENTUM CS 3000系统 10
4.4 项目制作流程 11
4.5 FCS组态 12
4.6 HIS组态 27
5 工程测试 32
5.1 工程测试结果 32
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
附录A 连续控制组态 39
附录B 控制逻辑图 40
附录C 引风机变频无扰切换 41
附录D 锅炉引风工艺流程图 42
1 引言< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 由于我们国家对节约能源、保护环境的提倡，燃气锅炉的使用日趋普遍。锅炉引风控制系统与机组工作的经济性与可靠性密切相关。如果炉膛里的压力过低，说明炉膛里的空气太少，会使燃料不完全燃烧。这样不光会影响正常的生产，而且还会降低锅炉设备的使用寿命，浪费资源；如果炉膛里的压力过高，不及时降低，可能会导致锅炉爆炸[1]。因此为保证锅炉安全运行，应该让炉膛里的压力尽量保持稳定。
1．1 课题的背景及目的
锅炉引风控制系统属于锅炉的燃烧系统，它主要控制炉膛里的压力，防止压力过大或者过小对机组有损害[2]。维持炉膛里的压力稳定对火电机组的可靠性和经济性影响很大。
本文中主要研究的是锅炉引风控制系统。通过对本课题的研究，我在复杂控制系统的设计、组态和调试方面的能力有了显著的提高。在本次课题中，我主要采用横河CENTUM VP分散控制系统来设计火电厂锅炉引风控制系统，并完成对该系统的实时控制。
1．2 当前锅炉引风控制系统研究情况
伴随着计算机技术的发展，对于锅炉控制的自动化程度也不断提高。锅炉在近年来已经实现了高度的自动化，而锅炉系统的运行状态是个广泛受到关注的问题。但由于锅炉引风控制系统被控对象的惯性和延迟较大，受到的干扰因素很多，使得被控过程的复杂程度和系统控制的精度大大提高，而以前普遍使用的PLC等控制方法已不能满足新型锅炉控制的要求了，因此DCS控制系统已经被广泛运用到锅炉系统当中。
如今，我国的经济水平也不断提高，所用的仪表设备都很先进。同时，使用的工作人员素质也在不断地提高，这使得我国对于DCS系统的运用越来越熟练和高效。
1．3 研究的内容及要求
如今发电厂技术日趋发展完善，这使得人们对控制系统的稳定性有了更高的要求和期望。采用适当的系统设计锅炉引风控制系统，是一个急需解决的问题。锅炉引风控制系统的主要任务是基于DCS技术，设计火电厂锅炉引风自动控制系统，完成对该系统的实时控制，并在上位机的监控界面上实现对现场参数、运行状态、故障状态等信息的监控。
2 锅炉引风控制系统
2．1 锅炉燃烧系统的介绍
图21 火电厂燃烧系统
如图所示，燃烧系统的主要功能是控制炉膛里面空气以及燃料的输入量，就是控制炉膛内燃料的燃烧率，来适应炉膛内负荷的变化。燃烧系统是由燃料控制、引风控制和鼓风控制这三个子系统构成的[3]。
其中引风控制子系统即锅炉引风控制系统的主要任务是，通过对锅炉的引风量进行调整，确保锅炉里面的负压在规定范围内波动[4]。
锅炉引风控制系统一般是通过控制引风量来调节炉膛内的压力波动[5]。引风量如果调节不到位，就很有可能引起整个燃烧系统大的波动，造成炉膛内燃烧不稳定，带来不良的安全问题[6]。我是把锅炉出口处的蒸汽压力作为反馈信号，把送风量作为前馈信号，一起构成了锅炉引风前馈反馈复合控制系统[7]。
2．2 锅炉炉膛压力的测量
炉膛压力的测量是通过差压变送器，差压变送器会将测量值与测量的平均值，进行一个偏差比较，如果这两者的偏差超过了设定值，那么就会出现报警信号[8]。
2．3 锅炉炉膛负压的动态特性分析
锅炉引风控制系统，它的控制对象是引风量[9]。但由于炉膛内压力变化是非常快的，因此为了处理这种变化，我们可以用比例特性[10]。
图22 炉膛负压的动态特性
如图22所示，锅炉引风控制系统的动态特性是当引风量发生阶跃变化的时候，炉膛里面的压力会随着时间变化而改变[11]。当引风量变化的时候，炉膛里面的压力变化的惯性很小，所以可以把锅炉引风控制系统的控制对象近似的看成时间常数很小的一阶惯性环节[12]。其数学模型为：
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