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1、模拟仿真控制在锅炉系统系统设计及应用摘要：通过对锅炉系统进行离线仿真分析，形成最优运行曲线；在此基础上对锅炉系统进行节能改造，通过控制锅炉蒸汽流量、炉膛压力、烟气氧含量而达到锅炉节能减排的目。 关键词：锅炉；离线；仿真；控制；节能 1、引言： 某厂生产用10T蒸汽锅炉建于2006年，锅炉整个系统操作全部依靠人工操作，能耗非常严重，为了节能减排，现将锅炉准备进行系统改造，通过全面的改造工程，以期达到节约能源和提高运行质量的目的。 2、系统改造方案 2.1锅炉系统数据监测： 为了对锅炉进行改造，首先要了解锅炉现今的运行情况和生产数据，统计如下
2、： 从以上的数据可以看出，锅炉运行过程存在能源消耗过大的情况，因此需要对锅炉系统进行节能控制系统改造，改造主要从以下几个方面进行： 2.1.1从频繁启停方面，适时监控负载情况，控制锅炉平稳运行； 2.1.2从烟气氧含量、炉膛压力、炉膛温度方面着手，控制锅炉燃烧质量和锅炉散热损失； 2.1.3从补水方面考虑锅炉的水、电等资源的节约。 为了便于实现以上三个方面的控制,以TRAX仿真软件为锅炉系统进行离线组态仿真，并为控制系统方案设计进行数据分析。 2.2TRAX仿真软件简介： TRAX是美国TRAX公司研制的在个人计算机上即可运行的仿真软件
3、。TRAX模块由物理部件、控制逻辑、子系统、功能块四部分组成。生产过程模件以锅炉系统中实际物理设备为独立单位组成,而不是依据热力计算流程节点来设计。控制逻辑界面以人们所熟悉的ISA/SAMA图的形式表现,而控制系统被设计成相互独立的模块,代表了实际锅炉系统中每一个具体的控制功能。 生产过程子系统被分成独立的模块,以便于调试;功能模块(譬如运行分析、教练员站、操作员站功能)则置于不同的计算机上运行,从而实时反映锅炉系统的实际运行过程。 2.3锅炉系统离线仿真软件组态： TRAX仿真软件的系统组态同大部分组态软件的组态方式基本相同，利用其软件系统的
4、空燃系统模块、电气系统模块、锅炉系统模块、对象平衡系统模块进行系统全面的锅炉系统组态，形成完整的人机监控软件界面。.17. 同时，TRAX仿真软件需要将锅炉的实际数据，锅炉热平衡设计数据、锅炉各设备的设计数据和物理尺寸，包括汽包、锅炉、烟气除尘器等、及泵和风机的详细数据输入系统各个模块，进行锅炉系统离线运行状态仿真。 通过锅炉离线模拟仿真运行，就可以得出锅炉最佳运行状态下，各个生产数据（蒸汽压力、蒸汽温度、蒸汽流量、炉膛温度、炉膛压力、烟气温度、烟气氧含量及泵和风机的数据等）的运行曲线。 根据锅炉离线仿真实际运行的数据曲线，就可以进行锅炉控制系
5、统的设计。 2.4控制系统方案： 通过锅炉系统离线仿真软件生产数据分析，得到控制系统需要的基本数据点，包括蒸汽压力、烟气氧含量、炉膛温度、炉膛压力、锅筒液位以及泵及风机的频率等。 2.4.1蒸汽压力： 锅炉蒸汽的压力是跟负载紧密相关的，但就压力控制来讲，控制是比较简单的，运用PID控制原理，根据锅炉离线仿真的蒸汽压力曲线，确定压力控制基准，通过调节锅炉送风系统，使蒸汽压力在一定的区间范围平稳变化，一方面满足负载的要求，另一方面避免锅炉系统频繁的启动和停止。 2.4.2烟气氧含量： 烟气氧含量的控制就是控制过量空气系数，把排烟热损失调整到最
6、合理的程度，提高锅炉的热效率，达到节省燃料的目的，同时确保排烟温度不超过环保指标,减少环境热污染。 因此,在不改变锅炉原有结构的条件下,加装锅炉烟气氧含量分析控制仪分析过剩空气系数,再进行调节锅炉送风系统,就可以实现上述目的。 2.4.3炉膛压力： 锅炉炉膛压力是实现加热自动控制的一个重要参数。炉压过高时,火烟就会从装、出料口大量冒出。不仅使大量有效热量散失,增加炉子的燃料消耗,而且也易烧坏炉子的钢结构和炉墙钢板,降低炉子的使用寿命。同时,炉压过大引起的冒火还会导致劳动环境的恶化。炉压过低时,会吸入大量的冷风,不但增加炉子的热耗还会增加钢坯的氧
7、化烧损,甚至引起烧钢。因此,必须对炉压进行控制。通常,希望炉压保持在微正压为好。炉膛压力控制方法采用PID控制,人机监控软件通过对炉膛压力实时数据采集和分析,通过控制锅炉送风系统达到控制锅炉炉膛压力的目的。 2.4.4其他方面控制 锅炉系统的补水系统的控制通过锅炉锅筒水位进行PID控制，保证锅筒水位在离线数据分析的基准位置，确保水泵平稳运行，不再频繁的启停。炉排的控制也是运用PID控制原理，进行按照锅炉的运行状态进行调节。 2.5控制系统建模： 从上面的分析可以看出，列出的控制量较多，如果每个控制量按照各自的要求进行控制，整个控制系统就会紊乱
8、，也没有办法实现。因此针对蒸汽压力、烟气氧含量、炉膛压力三个主要的控制量，通过建立数学模型、编辑控制模块、根
