采用PLC的锅炉燃烧控制系统.doc

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1、采用PLC的锅炉燃烧控制系统2007-11-17   来源：中国自动化   浏览：599[推荐朋友] [打印本稿] [字体：大  小]1、引言燃烧控制系统是电厂锅炉主控系统，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不同测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。图1燃烧控制系统结构图2、控制方案锅炉

2、燃烧自动控制系统基本任务是使燃料燃烧所提供热量适应外界对锅炉输出蒸汽负荷要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉燃料量、送风量和引风量三者控制任务是不可分开，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度情况，则需要调节鼓风量与给煤量比例，使锅炉运行最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存一定负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员安全和环境卫生。2.1控制系统总体框架设计燃烧过程自动控制系统方案，与锅炉设备类型、运行方式及控制要求有关，对不同情况与

3、要求，控制系统设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员操作习惯，又要最大限度实施燃烧优化控制。控制系统总体框架如图2所示。图2单元机组燃烧过程控制原理图P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。2.2燃料量控

4、制系统当外界对锅炉蒸汽负荷要求变化时，必须相应改变锅炉燃烧燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要一个系统。给煤量多少既影响主汽压力，也影响送、引风量控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。图3燃料量控制策略其中：NB为锅炉负荷要求；B为燃料量；F(x)为执行机构。设置燃料量控制子系统目之一就是利用它来消除燃料侧内部自发扰动，改善系统调节品质。另外，大型机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响不可忽略。特别是燃料品种变化、投入燃料供

5、给装置台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统设置也为解决这些问题提供了手段。2.3送风量控制系统实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量关系见图4。图4燃料量与送风量关系燃烧过程经济与否可以剩余空气系数是否合适来衡量，过剩空气系数通常用烟气含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本方法是使风量与燃料量成一定比例。送风量控制子系统任务就是使锅炉送风量与燃料量相协调，可以达到锅炉最高热效率，保证机组经济性，但锅炉热效率不能直接测量，故通常一些间接

6、方法来达到目。如图5所示，以实测燃料量B作为送风量调节器给定值，使送风量V和燃料量B成一定比例。图5燃料量空气调节系统稳态时，系统可保证燃料量和送风量间满足选择使送风量略大于B完全燃烧所需要理论空气量。这个系统优点是实现简单，可以消除来自负荷侧和燃料侧各种扰动。2.4引风量控制系统保持炉膛压力要求范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力高低也关系着锅炉安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量冷风漏入炉膛，将会增大引风机负荷和排烟损失，炉膛压力太低会引起内爆；反之炉膛压力高且高出大气压力时候，会使火焰和

7、烟气冒出，影响环境卫生，可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统任务是保证一定炉膛负压力，且炉膛负压必须控制允许范围内，一般-20Pa左右。控制炉膛负压手段是调节引风机引风量，其主要外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道惯性很小，内扰和外扰下，都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈方法进行控制，如图6所示。图6引风量控制子系统图中为炉膛负压给定值，S为实测炉膛负压，Q为引风量，V为送风量。炉膛负压实际上决定于送风量和引风量平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统调节性能。另外，调节

8、对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，防止小幅度偏差引起引风机挡板频繁动作，可设置调节器比例带自动修正环节，使小偏差时增大调节器比例带。负压S测量信号，也需进行低通滤波，以抑制测量值剧烈波动。3、系统硬件配置锅炉燃烧过程中，用常规仪表进行控制，存滞后、间歇调节、烟气中氧含量超过给定值、低负荷和烟气温度过低等问题。采用PLC对锅炉进行控制时，它运算速度快、精度高、准确可靠，可适应复杂、难于处理控制系统。，可以解决以上由常规仪表控制难以解决问题。所选择PLC系统要求