浙大中自产品应用于35T锅炉计算机控制系统

锅炉是全厂重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量。主要输出变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂控制对象。 一、控制方案设计 1．锅炉汽包水位控制系统 锅炉汽包水位是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，尤其对现代锅炉而言，允许的汽包蓄水量波动也越来越小，因此必须严格控制水位在规定范围之内。 在此方案中汽包水位控制系统设计为在给水流量反馈控制基础上引入蒸汽流量前馈冲量而构成的三冲量汽包水位控制系统，如下图所示。 它包含给水流量控制回路和汽包水位控制回路两个控制回路，实质上是蒸汽流量前馈与液位－流量串级系统组成的复合控制系统。当蒸汽流量变化时，锅炉汽包水位控制系统中的给水流量控制回路可迅速改变进水量以完成粗调，然后再由汽包水位调节器完成水位的细调。 2．锅炉燃烧过程控制系统 锅炉燃烧过程自动控制系统的任务很多，包括使锅炉出口蒸汽压力稳定，保证燃烧过程的经济性以及维持炉膛压力稳定。因此，锅炉燃烧过程自动控制系统按照控制任务的不同可分为三个子控制系统，即蒸汽压力控制系统、烟气氧量控制系统和炉膛负压控制系统。如下图所示。 3．过热蒸汽温度控制系统 过热蒸汽的温度是锅炉生产过程的重要参数，一般由锅炉和汽轮机生产的工艺确定。从安全生产和经济技术指标上看，必须控制过热蒸汽温度在允许范围之内。在35T锅炉计算机控制系统中，过热蒸汽温度控制系统设计为如下图所示。调节手段是改变减温水流量。从结构上看，这是一个简单的单回路控制系统，但是实际系统存在以下问题：锅炉的进水系统中实际有三台调节阀，即锅炉总给水阀(V1)、减温水阀(V2)和汽包给水支阀(V3)，如图所示。因为这3个阀都控制给水量，将会通过图中进水交点处压力P的变化而产生关联作用。 4．除氧器控制系统 除氧器控制系统包括除氧器压力和液位两个控制子系统。在35T锅炉计算机控制系统中，除氧器压力控制系统和除氧器液位控制系统都设计为单回路PI控制方式。在满足锅炉生产的实际要求的前提下，单回路PI控制方式具有结构简单、容易整定和实现等优点。除氧器控制系统的控制方案示意图如右图所示。 对于除氧器压力系统而言，当除氧器压力发生变化时，压力控制系统调节除氧器的进汽阀，改变除氧器的进汽量，从而将除氧器的压力控制在目标值上；同样，对于除氧器液位系统，当除氧器液位发生变化时，液位控制系统调节除氧器的进水阀，改变除氧器的进水量，从而将除氧器的液位控制在目标值上。 二、系统硬件组成 4套35T锅炉计算机控制系统的硬件配置如下图所示。