3吨燃气性锅炉自控系统控制功能

1、130 吨燃气性锅炉自控系统控制功能【摘要】介绍了莱钢 1080m3 高炉动力生产线中 130 吨 燃气性锅炉自控系统的组成、控制原理、技术方案和解决 方法。通过运用新创的控制方式，大幅度提高了锅炉自控 系统日常生产的稳定性，提高了控制质量，达到了客户满 意的效果。【关键词】自动调节；自动控制；串级调节1 锅炉汽包水位的自动调节 汽包水位主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适 应锅炉的蒸发量，维持汽包中水位在工艺允许范围之内， 这是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一，是锅炉 正常运行的重要指标。该回路调节中受控变量是汽包水 位，操纵变量是给水流量。采用三冲量调节，即根据给水 流量、汽包液位

2、和蒸汽流量调节主给水阀，保证锅炉汽包 水位的稳定，是前馈一反馈串级调节回路，框图如下：锅 炉给水系统中，由锅炉提供两个给水调节阀，其中 DNl50 调节阀是主调节阀，在正常负荷和高负荷运行时使用；旁 通管设一个 DNl00 的调节阀，在低负荷时使用，同时也作 为主调节阀的备用阀。在自动给水状态下，只允许其中之一自动调节给水，此时，另一调节阀可画面手动给水；在程序投入之前，操作人员需要事先选定哪一个调节阀自动 投入。如果此次未能设定，将按照上一次的设定执行。1.1 汽包水位的动态特性1.1.1 蒸汽负荷 蒸汽流量）对水位的影响，即干扰通道的动态特性。主要是在蒸汽量突然增加时，产生假水位 现象。1

3、.1.2 给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。当给水时，给水温度和汽包内的水温相差很大，所以给水量增加后，使汽包中汽泡含量减少，导致水位下降。1.1.3 锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。1.2 控制方法 基于汽包水位的特性，我们采用串级控制系统。因本 系统受控对象有较大滞后，主控制器采用 PID 控制。1.2.1 减少干扰对主回路的影响，可由副回路控制器予 以校正。1.2.2 由于副回路的存在减少了相位滞后，从而改善了 主回路的响应速度。1.2.3 对控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。1.2.4 副回路可以按照主回路的需求对对象实施精确控 制。实际 PLC 的控制程序采用主副回路进行串

4、级控制，即 主回路的输出做为副回路的设定值，经副回路输出作用于 被控对象。也可以不用副回路只用主回路形成单回路调 解，或手动操作完成。2 锅炉燃烧系统的自动控制： 主要分为对主蒸汽压力、炉膛内含氧量、炉膛负压进 行控制组成的燃烧系统满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽 符合的需要，使燃料与空气量之间保持一定的比值，保证 燃烧的经济性和锅炉的安全运行，使引风量与送风量相适 应，保持炉膛负压在一定范围内。具体控制如下：2.1 主蒸汽压力的控制： 主要通过调节输入的燃料量和送风量的多少来实现。 当“负荷流量”增加时，压力会下降，为了保证流量的供 应，必须提高压力使其返回到额定值，因此调节手段主要 是增加燃

5、料输入量和送风量；当“负荷流量”下降时，压 力会上升，为了保证流量供应，须降低压力使其返回额定 值，这时的调节手段主要是减少燃料输入量和送风量；当 “负荷流量”恒定时，保持压力为额定值不变。2.2 炉膛内含氧量的控制：主要通过调节空气 即送风量）和燃料的输入成一定的 比例来实现。一般情况下，燃料增加时，燃料耗氧量要增 加，为了保证含氧量不致于过低，调节手段是必须相应地 增加一定比例的空气量 送风量）；燃料减少时，燃料耗氧 量会减少，为了保证含氧量不致于过高，这时的调节手段 应该是成比例地减少一定的空气量 送风量）。2.3 炉膛负压的控制：主要通过调节引风机的引风量来实现。当燃料和送风 需要增加

6、时，炉膛负压势必会向正压的方向减小，为了保 证负压，调节手段应该是先增加引风量；当燃料和送风需 要减少时，炉膛负压势必会向负的方向增大，这时的调节 手段应该是先减少引风量。具体自动控制方案如下：2.3.1 高炉煤气与空气的比值控制系统：高炉煤气的流 量随蒸汽的负荷而变化，作为主流量与空气流量组成比值 控制系统，使高炉煤气与热风保持一定的比例，获得良好 的燃烧。为了使高炉煤气完全燃烧，在提高负荷时，要求 先增空气量，后增加高炉煤气量；而在降低负荷时，要求 先降高气量，后降热风量。以下是具有两个选择器组成的 具有逻辑提量功能的燃烧过程控制系统示意图。2.3.2 烟气氧含量闭环控制：高炉煤气与热风的

7、比值控 制系统存在不足之处，一是不能保证两者的最优比，这是 因为流量测量的误差以及高炉煤气的质量变化所造成的， 另外锅炉负荷不同，两者最优比也有所不同。为此，要有 一个检验高炉煤气与热风适量配合的指标，作为送风量的 校正信号。通常用烟气中的氧含量作为送风量的校正信号。在锅炉的实际运行中，蒸汽负荷经常变动，要使不同 负荷运行时锅炉总是处于最佳燃烧过程，则需要对上面的 闭环控制系统加以完善。根据图1，可以在系统中加一折线函数发生器，对空气过剩量进行修正，构成下列如图 3 控 制方案。在这个方案中，当负荷发生变化时，蒸汽负荷信 号经函数发生器修正氧量成分控制器的给定值，然后由氧 量控制器校正过剩空气

8、量，使锅炉在不同负荷下始终处于 最佳过剩空气量下运行。达到了最优过程控制的目的。3 减温水自动调节：锅炉过热蒸汽温度调节采用自制冷凝水喷水减温装 置，锅炉过热蒸汽温度自动调节是根据集器集箱和减温器 出口蒸汽温度自动调节减温水调节阀开度，控制减温水 量，以保证集汽集箱中蒸汽温度控制在430 450C范围内。当集汽集箱出口蒸汽温度降低时，汽温自动调节系统 自动减少减温水量，随着汽温升高，减温水量增加，保证 集汽集箱出口蒸汽温度稳定，反之则减小减温水量，避免 汽温产生较大波动。喷水减温系统中，由锅炉提供两个给 水调节阀，其中 DN50 调节阀是主调节阀，在正常运行时使 用；旁通管设一个 DN50 的

9、调节阀，作为主调节阀的备用 阀。在自动给水状态下，只允许其中之一自动调节给水， 另一调节阀备用；在程序投入之前，操作人员需要事先选 定哪一个调节阀自动投入。如果此次未能设定，将按照上 一次的设定执行。在主给水调节阀后设 DNl50 的调节阀， 根据所需要的冷凝水量调节该调节阀的开度。当有扰动时 主要扰动有烟气流量和温度的变化引起的 扰动，减温器入口蒸汽流量和温度引起的扰动，减温水压 力变化引起的扰动）首先反映在减温器出口的蒸汽温度变 化，温度一高，则要求增加减温水量，调节就比较迅速， 而对集汽集箱出口的蒸汽温度的影响就比较小，提高了调 节品质。4 结束语通过对莱钢 1080m3 高炉动力生产线中