华北电力大学《分散控制系统》课程设计——炉膛负压系统

1、实验报告院系：控制与计算机工程学院实验名称：分散控制系统课程设计炉膛负压系统指导教师：李新利、梁庚、黄从智学生姓名：苏晴同组人：孙建建学号：1111190215班级：创新自1101班日期：2015年3月25日分散控制系统课程设计一、目的与要求本课程设计目的是使学生掌握DCS的设计思想，知道如何安装和使用DCS，如何评价和选择DCS，以及如何在工程设计中合理地应用DCS。按照被控系统的不同，将学生分成若干个设计小组，原则上每个小组的设计题目不能相同。每个小组由两名学生组成，分别进行系统结构设计和硬件配置设计、控制策略或控制逻辑设计、系统组态设计、以及系统人机界面设计。要求分工协作，相互配合，形成

2、一个完整的设计方案。二、主要内容本课程设计的具体名称如下：炉膛负压自动调节系统。三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1系统结构与硬件配置设计2控制策略或控制逻辑设计3系统组态设计4系统人机界面设计5答辩四、设计（实验）成果（一）系统结构与硬件配置设计在锅炉燃烧控制过程中，为了适应负荷变化一定要控制燃烧量B，而为了保证燃料的充分燃烧，就需要足够的助燃空气量。这就要求在控制锅炉的燃料量的同时还要控制锅炉的送风量AF，得到最高的燃烧效率。与此同时，锅炉的引风量EG也要加以控制，使炉膛的负压保持在一定的范围内。如负压太小甚至变为正压，则炉膛内的火焰或者延期就有可能从炉壁缝隙或测点孔洞外逸，影像

3、设备和运行人员的安全；如果路膛负压太大，又会使大量的冷空气进入炉内，这将增大引风机的负荷和排烟带走的热损失。一般负压应控制在-20Pa左右。如前所述，负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引风量，维持炉膛负压一定。炉膛烟道的对象惯性很小，调节通道和扰动通道的特性都可以近似的认为是一个比例环节。这是一类特殊的被控对象，简单的单回路系统并不能保证被控质量，因为被调量的反应太灵敏以致会激烈跳动。考虑到该系统的被调量（炉膛负压）反映了吸风量与送风量之间的平衡关系，明显的改进措施是辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变吸风量。下图是系统的结构示意图:下图是电厂的常见的炉膛负压控制系统的方框

4、图。这里需要做几点说明：由于负压测量值的剧烈波动，在引入调节器前必须经过处理，例如采用低通滤波器的措施加以平滑化。锅炉一般有多台引风机，因此炉膛负压调节器的信号将同时送到四个控制子回路，分别控制四台引风机的导向叶片。系统中有一个增益补偿回路。由于引风机投入运行的台数要视锅炉负荷负荷耳钉，因而控制系统开环总增益随投入运行的引风机的数量不同而改变。+送风量AF增益补偿回路负压调节器吸风机导叶开度跟踪系统炉膛前馈补偿器测量变送器负压设定值SP负压Pv炉膛负压控制系统的方框图综上所述，燃烧控制系统是由燃料量，送风量和引风量三个相互匹配、密切联系的控制子系统组成。其中燃料量控制回路使锅炉跟踪外界负荷，送

5、风量控制回路维持锅炉含氧量，最高的热效率，引风机控制回路保持负压稳定，这三个子系统组成了一个不可分割的整体，统称为锅炉燃烧控制系统，共同保证锅炉运行的机动性，经济型和安全性。本报告就是关于引风机控制回路部分的DCS的设计工作。(二)控制策略或控制逻辑设计由第一部分分析可知，该系统为单回路控制系统，又由于炉膛烟道的对象惯性很小，调节通道和扰动通道的特性都可以近似的认为是一个比例环节，所以加入前馈环节。SAMA图如下所示：PT为压力传感器，为了防止误差及设备损坏引起的测量误差，采用三重量冗余，三个压力信号均与中值比较，差值分别接到高低限报警装置上，这是报警装置。之后中值信号采样的压力信号进入控制器，这就是炉膛负压的回路信号，与设定值信号比较进入PI环节，经过限幅输出，和前馈补偿信号叠加，最后经V/I模块后送至执行机构，对于本系统而言，执行机构就是控制引风机导叶开度的电动机，被控对象引风机导叶，被控量就是引风机导叶开度。加入手操器。在自动时，手操器的输出跟踪控制器的输出。