锅炉燃烧过程控制系统的被控参数的的选择

锅炉燃烧过程控制系统设计

摘 要

锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备之一。而锅炉燃烧所用的煤炭、重油等又是极其重要的战略资源,不可再生。因此锅炉的燃烧控制相当重要,控制不好将造成资源浪费、环境污染和效益低下。要使锅炉燃烧达到最佳的燃烧状态,锅炉燃烧控制系统对锅炉的燃烧过程进行自动化控制是至关重要的。

燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。 燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同 的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。本文通过对整个燃烧系统的分析和研究，分别确定了锅炉燃烧控制系统中的主蒸汽压力控制系统和炉膛负压控制系统的控制方案，然后对其控制规律及参数进行选择和整定。在仪表选型时，采用了先进的数字式仪表，井以PID控制来实现，最后可达到锅炉安全、经济、高效的运行。

论文详细介绍了锅炉控制系统的设计，其中包括硬件结构、系统主要功能、系统硬件配置、软件设计原则、主程序流程等。系统投入运行后，锅炉的燃烧效

I

锅炉燃烧过程控制系统设计

摘 要

锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备之一。而锅炉燃烧所用的煤炭、重油等又是极其重要的战略资源,不可再生。因此锅炉的燃烧控制相当重要,控制不好将造成资源浪费、环境污染和效益低下。要使锅炉燃烧达到最佳的燃烧状态,锅炉燃烧控制系统对锅炉的燃烧过程进行自动化控制是至关重要的。

燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。 燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同 的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。本文通过对整个燃烧系统的分析和研究，分别确定了锅炉燃烧控制系统中的主蒸汽压力控制系统和炉膛负压控制系统的控制方案，然后对其控制规律及参数进行选择和整定。在仪表选型时，采用了先进的数字式仪表，井以PID控制来实现，最后可达到锅炉安全、经济、高效的运行。

论文详细介绍了锅炉控制系统的设计，其中包括硬件结构、系统主要功能、系统硬件配置、软件设计原则、主程序流程等。系统投入运行后，锅炉的燃烧效

I

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真

燃烧过程控制系统概述

燃烧蒸汽锅炉的燃烧过程主要由三个子系统构成：蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。[6] 如图1是燃烧过程控制系统示意图，图2是原理方框图，图3是燃烧过程控制特点。

图1燃烧过程控制系统示意图

图2原理方框图

调节量 燃料量M 送风量V 引风量VS pT汽压或功率 α过剩空气系数 PS炉膛负压

图3 燃烧过程控制特点

2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统

燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是为后续的生产环节提供稳定的压力。一般生产过程中蒸汽的控制是通过调节压力实现的，随着后续环节的蒸汽用量不同，会造成燃油蒸汽压力的波动，蒸汽压力的波动会给后续的生产造成不良的影响，因此，维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃料产生的热量，而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。因此，各个控制环节的关系如下：蒸汽压力是最终被控量，根据生成量确定；燃料量根据蒸汽压力确定；空气供应量根据空气量与燃料量的比值确定。控制量如图4所示。图5为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统

设计题目： 燃烧过程控制系统

一、燃烧过程控制系统的基本理论

燃油锅炉的燃烧控制主要有三个子系统构成：蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。

1．蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统

燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供应其他生产环节使用。一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的，随着后续环节的生产用量不同，反应在燃油蒸汽锅炉环节就是蒸汽压的波动。维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量，而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气 实现的。如图1所示

图 1 燃烧炉蒸汽压力控制与燃料比值控制系统

2．炉膛负压控制系统

锅炉炉膛负压力过小时，炉膛内的热烟、热气会外溢，造成热量损失、影响设备安全运行甚至会危及工作人员安全；当炉膛负压太大时，会使外部大量冷空气进入炉膛，改变燃料和空气比值，增加燃料损失、热量损失和降低热效率。

保证炉膛负压的措施是引风量和送风量的平衡。如果负压波动不大，调节引风量即可实现负压控制；当蒸汽压力波动较大时，燃料用量和送风量波动也会较大，此时，经常采用的控制方案如图2所示。

图 2 炉膛负压控制系统

二、燃

选择题 1. 工业控制中常用PID 控制，这里的 P 指（A）。 A 比例 B 比例度 C 积分时间 D 微分时间 2. 工业控制中常用PID控制，这里的 I 指（B）。 A 比例系数 B 积分 C 微分 D 积分时间 3. 工业控制中常用PID 控制，这里的 D 指（C）。 A 比例系数 B 积分 C 微分 D 积分时间 4. 在计算机控制系统里，通常当采样周期T 增大时，系统的稳定性将（B）。 A 变好 B 变坏 C 不受影响 D 不确定 5、控制阀的流量随着开度的增大迅速上升，很快地接近最大值的是（C）。 A、直线流量特性 B、等百分比流量特性 C、快开流量特性 D、抛物线流量特性 6、控制器的反作用是指（D）。 A．测量值大于给定值时，输出增大 B.给定值增大，输出减小 C．测量值增大，输出增大 D. 测量值增大，输出减小 7、在自控系统中，确定控制器、控制阀、被控对象的正、反作用方向必须按步骤进行，其先后排列次序为（D）。 A、控制器、控制阀、被控对象 B、控制阀、被控对象、控制器

过程控制系统复习大纲

（仅供参考）

第一章

1、过程控制系统的分类及性能指标 （P4） （1）、分类：按系统结构特点分：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统 按给定值信号特点分：定值控制系统、随动控制系统 （2）、性能评价指标：1）、系统必须是未定的。 2）、系统应能提供尽可能好的稳态调节（静态指标）。 3）、系统应能提供尽可能好的过渡过程（动态指标）。 2、阶跃响应性能指标 （P7） （1）、 稳态误差ess?r?y(?)B（2）、

衰减比n?1 B2

y(t)?y(?)（3）、 超调量?（%）=p?100%y(?)

（4）、 过渡过程时间ts3、重要习题 （P14） （1）、过程控制系统由哪些环节组成的，各有什么作用？过程控制系统有哪些分类方法？ 答：过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等环节组成。

控制器的作用是接受测量变送装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。

执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。

课程代号： 《过程控制系统》（C）卷 题号 得分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 总分

一、填空题（每空1.5分）（本题33分）

1、过程控制系统一般由 、 、 和测量变送等环节组成。 2、过程控制系统由 和 两部分组成。

3、压力检测的类型有三种，分别为： 、 、＿＿＿＿＿＿＿＿。 4、气动执行结构主要有 和 两大类。

5、根据使用的能源不同，调节阀可分为 、 和 三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有 、 和混合建模。

7、积分作用的优点是可消除 ，但引入积分作用会使系统 下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 、 和 三种。 9、造成积分饱和现象的内因是 ，是 。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制： 2、串级控制系统： 3、现场总线：

三、简答题

A试题

一、填空题（共7小题，每空1分，共30分）

1．过程控制系统可以简化为调节器和广义对象两大部分，其中广义对象是_____、_____、_____和_____的组合。

2．过程控制系统按照被控变量的不同，可分为_____控制系统、_____控制系统、______控制系统、_____控制系统和_____控制系统；按照被控变量的多少可分为_____控制系统和_____控制系统。

3．评价过程控制系统性能优劣的指标主要包括_____、_____和_____三个方面。 4．被控过程的数学模型是反映被控过程的输出量和输入量之间的数学表达式，其中，对于参数模型，常用_____、_____、_____、_____等表示。

5. 国产调节阀的流量特性有_____特性、_____特性和_____特性三种。

6. 单回路控制系统是一种基于_____的闭环反馈控制，前馈控制系统是一种按照_____进行补偿的系统，对于减少被控参数____偏差最为有效。 7. 串级控制系统中，主回路是_____系统，副回路是_____系统 8. 比值控制系统的具体实现方案有_____方案和_____方案。

9. 在前馈—反馈系统中，控制系统的_____由闭环控制回路决定，对被调

过程控制

四 选择性控制系统系统必须要保证在非正常工况安全生产，一般采 取的处理方法有： 连锁保护紧急性停车 自动切换至手动 都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产 选择性控制系统 当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不安 全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直 到生产操作重新回到安全范围以内，恢复原控制方案 为止。

过程控制

选择性控制是：把工业生产过程中的限制条件所 构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的 一种组合控制方法。 即在一个过程控制系统中，设有两个调节器(或两 个以上的变送器),通过高、低值选择器选出能适应生 产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。

过程控制

四 选择性控制系统1 2 3 4 5 概述 选择性控制系统类型 选择性控制系统的设计 积分饱和及其防止措施 典型应用

过程控制

1

概

述

控制系统按其实现功能，可分为三类：物料平衡 (或能量平衡)控制，质量控制和极限控制。 液位控制 温度控制 选择性控制

自动选择性控制系统属于极限控制，又叫自动保 护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。

过程控制

选择性控制的特点是：在正常工况下，输出参 数不会超限，所以也不考虑用它进行控制； 而在非常工况下，该参数会达到极限

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

电气信息工程学院

过程控制系统与仪表

设计课题： 三容水箱控制系统 学院名称： 电 信 学 院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 08电气2 姓 名： 韩 韬 学 号 ： 08312218 指导老师： 汪小锋

2011年11月

基于PID的三容水箱液位控制系统研究

【摘要】用MATLAB/Simulink建立了液位控制系统，其主调节器分别采用PID

控制，模糊控制,副调节器采用比例控制。针对液位控制系统，用S函数编写PID控制程序，并分析了Kp、Ki、Kd对系统的影响。在模糊控制系统中选取合适的隶属度函数和制定出模糊控制规则，用S函数编写了模糊控制程序，并分析了误差的量化因子、误差变化率的量化因子、控制量的增量的比例因子对系统性能的影响。并通过编写基于MATLAB的S函数，运用动画仿真技术对三容水箱系统的运行过程进行了更为直观、逼真的模拟。在MATLAB仿真环境下设计M文件，实现了友好的用户界