锅炉控制系统的原理及设计方案

锅炉通常有水位控制、蒸汽温度控制和燃烧控制三个紧张控制系统。三个系统互相联系、互相配合，共同完成供应生产所需的蒸汽，保持蒸汽压力、温度稳定，同时使锅炉在安全和经济的工况下运行。是一个锅炉控制系统的总图，可以了解各控制系统的组成与其间的联系。

1.给水控制系统

汽包水位的测量采用差压变送器，其输出经低通滤波器f ( t)以平滑阻尼水位的高频脉动。另外，汽包压力P经过变送器测出并转换成标准输出信号，经过非线性函数单元f ()和乘法器的作用对水位信号进行压力校正，使水位信号更为精确，减少虚假水位的影响。校正后的水位信号分为两路，一路送低负荷运行时给水调节器G，另一路送至正常负荷调节系统的加法器，作为三冲量给水调节的主信号。锅炉给水是通过并行的两个大小调节阀门即正常负荷调节阀1和低负荷调节阀2分别进行控制的。当锅炉在低负荷（<30%额定负荷)运行时，正常负荷调节阀l关闭，锅炉水位信号通过低负荷调节器G控制低负荷调节阀门2的开度以调节给水量。这时，只是以锅炉水位为被调量的单回路控制系统。当锅炉负荷大于30%额定负荷时，低负荷调节阀已经开至zui大，则自动切换到以水位H为主被调量，给水流量W为副被调量，蒸汽流量D为前馈量的前馈─反馈串级控制系统，即通常称为三冲量给水控制系统。这时，紧张用调节正常负荷的调节阀门1。当给水流量由小到大时，先开小阀门后开大阀门;反之，减少给水流量，先关大阀门后关小阀门的控制方式称为分程控制。使用两个阀门是为了克服用大阀门控制小流量难以精确的困难。

⒉蒸汽温度控制系统

图中主蒸汽出口蒸汽温度G,为主被调量，经测量和变送后送至主调节器T，副被调量是减温器后的蒸汽温度0，经测量、变送后送至副调节器，其输出控制减温水的电动调节阀，以改变减温水流量。这个系统是典型的串级控制系统。

本系统中测量温度选用的是绍兴中仪PT100热电阻及SBWZ8000系列温度变送器。

3.燃烧控制系统

燃烧控制系统的任务是使燃烧产生的热量适应负荷的需要并维持锅炉出口蒸汽压力Rs稳定;保证燃烧的经济性;维持炉膛负压P稳定。为此设置了如下三个互干系联的控制系统，如下图所示。

图：锅炉的自动调节系统图

(1）主蒸汽压力与流量的串级交叉限幅控制系统，以主被调量为出口蒸汽压力PM，副被调量为燃料流量及空气流量所组成的交叉限幅串级调节系统。这系统带有燃料阀后压力选择性调节。为了保证燃烧器的正常运行，当燃烧器前(调节阀后）的压力PM低于某数值时，压力调节器发出大信号，通过高值选择器3的切换动作，取代正常工况的蒸汽压力调节器去控制调节阀，从而使Pw保持在一定数值，不致过低而产生熄火。当锅炉带固定负荷时，锅炉负荷由定值器给定。此时，燃料流量决定于定值器的输出信号，而与蒸汽压力调节器的输出无关。

为了保证燃料在动态过程中完全燃烧，在系统中应用了高值选择器1和低值选择器2以实现加负荷时先加风，后加燃料，减负荷时先减燃料后减风，目的是不使烟囱冒黑烟。燃烧控制系统的构成是这样的:主蒸汽出口压力R的信号送至压力调节器，与给定值尸R比较运算后，其输出分别送给高值选择器l及低值选择器2的比较信号一端。燃料流量信号测出并经阻尼器f ( f)平滑后送至高值选择器l，另一端与压力调节器的输出进行比较，选择信号高者作为输出。空气流量F经测量、阻尼平滑后送至乘法器，乘法器另一个信号来自空气温度函数变送器f(对)，用以校正空气因温度变化而引起的膨胀效应。校正后的空气流量信号送至第二个乘法器，这个乘法器是由烟气氧含量调节器的输出来改变空气流量比例系数的。第二乘法器输出分两路，一路送至低值选择器2的一端，另一路送至综合比较器的左端。综合比较器右端是接收高值比较器3的输出信号，将这两个信号综合比较后其差值信号送空气流量调节器G，去调节空气流量的翻板阀门。

当要增大负荷时，首先压力主调节器R的输出增大，这将使高值选择器1动作，选择主调节器的信号输出到综合比较器，然后再通过空气调节器去开大空气阀门，增加空气量。当空气流量增大后，其信号送至低值选择2，由其输出控制燃料调节器逐步加大燃料流量。若空气流量信号增至大于主调节器输出信号时，则低值选择器切换由主调节器输出控制燃料流量。反之，当减少负荷时，低值选择器首先动作，由主调节器的输出控制降低燃料流量，然后再通过高值选择器1去降低空气的流量。这样就实现了加负荷时先加风，后加燃料;减负荷时先减燃料后减风的交叉限幅控制。

(2)以烟气含氧量作为燃烧经济性指标，燃烧的经济性是以燃料流量与空气流量有zui佳的配比来实现的。空气的不足，使燃烧不充分;空气过量，使排烟带走热量过多。二者都不经济。以检测烟气含氧量作为燃烧经济性指标是一种普遍采用的方法。图中是以检测烟道的氧气含量通过调节O;来改变第二乘法器的系数，从而改变空气流量的比例系数，实现燃料与空气的配比zui佳。由于锅炉在负荷不同时，烟气含氧量的zui佳值是有变化的.所以，氧气调节器的给定值应由蒸汽流量信号通过函数变换单元来校正，烟气合氧的定值随锅炉负荷而改变。

(3）炉膛负压P控制系统以炉膛负压P为被调节量，并带有送风调节器输出为前馈量，通过加法器综合后去控制引风量调节器，组成前馈—反馈复合控制系统。

锅炉控制系统的原理及设计方案系统中为了消除蒸汽流量、燃料流量、空气流量、锅炉汽包水位和炉膛负压等被测信号的脉动，采用阻尼器f ( t)以平滑高频脉动干扰，使整个控制系统工作平稳。