基于plc的锅炉控制系统的设计

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1、第1章绪论1.1锅炉的控制技术锅炉是一种利用燃料中的化学能将水加热成为热水、水蒸汽的一种能源转化设备。它可以通过燃烧煤、油、气等燃料生产热水和蒸汽，來满足各方面的用途。首先，锅炉生产的蒸汽可以通过汽轮机将过热蒸汽中的内能转化为机械能，汽轮机再带动电动机将机械能转化为电能，这就是火力发电的一个最基木的过程。里然近年来绿色能源、可再生能源发展速度加快，水电站、风力电站、核电站逐渐具有一定规模，但是由于它们初期投资较大，并且受到地理位置环境的限制，所以当前火力发电仍是全球发电的最主要的形式。电站锅炉也

2、是锅炉最主要的一种应用方式。锅炉生产的蒸汽作为动力源不仅可以用来发电，也可直接用在船舶、机车上作为驱动力来源。不过，目前船舶驱动装置中，只有大型船舶仍使用汽轮机驱动，中小型船舶已经基本使用燃气轮机进行驱动；而机车更是基本淘汰了蒸汽机驱动，而使用更加方便洁净的电机驱动。其次，锅炉生产出的热水和热蒸汽可以供应给居民和工厂作为房屋供暖，以及工、lk生产需要。各种工业，如制药、有机化学制剂、造纸、酿造、水泥众多产、Ik等都需要热气热水的供应，为了更方便的进行生产，上述各类型厂家会搭建自己的小型工业锅炉专

3、门为自己的生产提供热水热气，这是□前除电厂锅炉外工业锅炉存在的另一个主要形式。而这些工业生产锅炉相比起电厂锅炉都宥规模小，数量大，参数低，效率差等特点，改造需求最为强烈。锅炉是发电厂及其它工业企业屮最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。n前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，脊许多被控制暈与控制暈，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这

4、个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。锅炉参数是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等。锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最人连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位吋间内能最大连续生产的蒸汽量。蒸汽参数包括锅炉的蒸汽压力和温度，通常是指过热器、再热器HiU处的过热蒸汽压力

5、和温度如没宥过热器和再热器，即指锅炉出II处的饱和蒸汽压力和温度。给水温度是指右煤器的进水温度，无哲煤器时即指锅筒进水温度。锅炉可按照不同的方法进行分类。锅炉按用途可分为工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉和机车锅炉等；按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力等锅炉；锅炉按水和烟气的流动路径可分为火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉，其屮火筒锅炉和火管锅炉乂合称为锅壳锅炉；按循环方式可分为自然循环锅炉、辅助循环锅炉（即强制循环锅炉）、直流锅炉和复合循环锅炉；按燃烧方式，锅炉分为室燃炉

6、、层燃炉和沸腾炉等。在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒屮，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽（目前大多300MW、600MW机组主汽温度约为540°C左右），然后送往汽轮机。在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成-定细度的煤粉，由来自

7、空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧盾的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、右煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其屮的飞灰，最后由引风机送往烟囱排向大气。1.2锅炉的控制技术介绍1.2.1锅炉的基本运行过程锅炉的作用是将燃料的化学能转变为热能，并利用热能加热锅内的水使之成为具有足够数量和一定质量（汽温、汽压）的过热蒸汽，供汽轮机使用。现在火力发电厂的锅炉容量大、参数高、技术复杂、机械化和自动化水平高，

8、所以燃料主要是煤，并且煤在燃烧之前先制成煤粉，然后送入锅炉在炉膛中燃烧放热。概括地说，锅炉是主要工作过程就燃料的燃烧、热量的传递、水的加热与汽化和蒸汽的过热等。锅炉是个较复杂的调爷对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输;11量之间是互和制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽乜水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化