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1、鍋爐煙氣含氧量控制,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鞏固PID控制器的使用 鞏固經(jīng)驗(yàn)整定法、衰減振蕩法的使用 了解組分對(duì)象的特點(diǎn)和控制方法,目錄,一、基礎(chǔ)知識(shí) 二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 三、實(shí)驗(yàn)步驟 四、總結(jié),一、基礎(chǔ)知識(shí),1、控制規(guī)律的選擇 2、控制規(guī)律的選擇原則 3、PID控制器參數(shù)整定方法 4、質(zhì)量指標(biāo)控制 5、成分與物性參數(shù)測(cè)量的問(wèn)題 6、鍋爐煙氣含氧量控制流程圖 7、小鍋硬件和儀器儀表的說(shuō)明,1、控制規(guī)律的選擇,工業(yè)控制器常見(jiàn)到有開(kāi)關(guān)控制、比例控制器、比例積分控制器、比例微分控制器、比例積分微分控制器。 過(guò)程工業(yè)中常見(jiàn)的參數(shù)有液位、流量、壓力、溫度和成分,2、控制規(guī)律的選擇原則,對(duì)控制要求不高的

2、參數(shù)，可采用比例控制器，甚至開(kāi)關(guān)控制 對(duì)控制要求不高，且慣性較大的參數(shù)，可采用比例微分控制器，但對(duì)于噪聲較大的參數(shù)，如流量，則不能選用比例微分控制器 對(duì)于精度要求高的，要加入積分規(guī)律，可選用比例積分控制器 較重要的、控制精度要求較高的、希望動(dòng)態(tài)偏差小的、被控對(duì)象滯后時(shí)間較大的，可選用比例積分微分控制器,3、PID控制器參數(shù)整定方法,PID控制器參數(shù)整定方法有：理論整定法、工程整定法 理論整定法： 需求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，實(shí)際問(wèn)題難以滿(mǎn)足，理論計(jì)算較繁瑣，工程上一般不采用。 工程整定法 直接在閉合的控制回路中進(jìn)行整定。是一種經(jīng)驗(yàn)方法，簡(jiǎn)單、方便、易于掌握，工程中廣泛采用。 主要包

3、括：經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減振蕩法、響應(yīng)曲線(xiàn)法。,4、質(zhì)量指標(biāo)控制,選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)首先要考慮的。 當(dāng)直接選擇質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量比較困難或不可能時(shí)，可以選擇一種間接的指標(biāo)作為被控變量。但是必須注意，所選用的間接指標(biāo)必須與直接指標(biāo)有單值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且還需要具有一定的變化靈敏度。,5、成分與物性參數(shù)測(cè)量的問(wèn)題,并不是所有這類(lèi)參數(shù)都有行之有效的測(cè)量方法，有些成分或物性參數(shù)目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)測(cè)量和變送； 成分分析儀表普遍具有比較大的測(cè)量滯后，不能及時(shí)地反映產(chǎn)品質(zhì)量變化的情況； 成分分析儀表的工作環(huán)境要求都比較高，較差的工作環(huán)境可能會(huì)帶來(lái)比較大的測(cè)量誤差。,6、鍋爐煙氣

4、含氧量控制流程圖,7、小鍋硬件和儀器儀表的說(shuō)明,省煤器實(shí)質(zhì)上也是換熱器，殼程中是爐膛燃燒產(chǎn)生的煙氣，管程中是鍋爐上水。 鍋爐上水經(jīng)由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盤(pán)管組成，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾陨隙峦ㄟ^(guò)管間，與管內(nèi)的鍋爐上水換熱，回收煙氣中的余熱并使鍋爐上水進(jìn)一步預(yù)熱。 被煙氣加熱成飽和水的鍋爐上水全部進(jìn)入汽包V1102。,燃料經(jīng)由燃料泵P1102泵入爐膛F1101的燃燒器；空氣經(jīng)由變頻鼓風(fēng)機(jī)K1101送入燃燒器。變頻器頻率為S1101（被歸一化到0100%之間），空氣量為FT1104。 燃料與空氣在燃燒器混合燃燒，產(chǎn)生熱量使鍋爐水汽化。燃燒產(chǎn)生的煙氣帶有大量余熱，對(duì)省煤器E110

5、2中的鍋爐上水進(jìn)行預(yù)熱。 省煤器煙氣出口處的煙氣流量為FT1107，溫度為T(mén)T1105。煙氣含氧量AI1101設(shè)有在線(xiàn)分析檢測(cè)儀表。煙道內(nèi)設(shè)有擋板DO1101。,風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速旋鈕S1101和煙道擋板開(kāi)度調(diào)節(jié)旋鈕DO1101均位于輔助操作臺(tái)上，它們的用途和立體流程設(shè)備盤(pán)臺(tái)上的雙效閥類(lèi)似，可以?xún)?nèi)控或外控。輔助操作臺(tái)位于鋼制盤(pán)臺(tái)正面的右上方，可伸縮。,檢測(cè)儀表說(shuō)明 執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明,二、煙氣含氧量單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),1、認(rèn)識(shí)煙氣含氧量 2、煙氣含氧量控制方案 3、煙氣含氧量控制方案選擇 4、煙氣含氧量控制方案,1、認(rèn)識(shí)煙氣含氧量,煙氣含氧量是指燃料燃燒之后排出的煙氣中氧氣的含量，它是鍋爐燃燒的

6、一個(gè)重要的指標(biāo)，它與鍋爐燃燒效率、排煙熱損失等有很大的關(guān)系 影響煙氣含氧量的因素主要有燃料量、燃料成分、空氣量等，簡(jiǎn)單而言，煙氣含氧量的影響因素就是燃燒工況（燃料量和空氣量的比值）。,認(rèn)識(shí)煙氣含氧量：燃燒工況的影響,燃料一定，空氣量增加：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會(huì)吸收一定的能量，經(jīng)過(guò)煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費(fèi) 空氣量一定，燃料量增加：煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費(fèi)的同時(shí)還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污染。 空氣量一定，燃料中可燃成分增加 ： 煙氣含氧量將減少，由于燃料的不完全燃燒，在造成燃料能量浪費(fèi)的同時(shí)還將大量的有毒氣體排放到空氣中，造成環(huán)境污

7、染。 空氣量一定，燃料中可燃成分減少：煙氣含氧量將增大，多余的空氣會(huì)吸收一定的能量，經(jīng)過(guò)煙囪排放大空氣中，造成能量的浪費(fèi),2、煙氣含氧量控制方案,被控對(duì)象：煙氣 被控變量：煙氣含氧量 操縱變量：風(fēng)機(jī)頻率 干擾變量：擋板開(kāi)度,被控對(duì)象：煙氣 被控變量：煙氣含氧量 操縱變量：擋板開(kāi)度 干擾變量：空氣量,3、煙氣含氧量控制方案選擇,進(jìn)風(fēng)量和出風(fēng)量都對(duì)煙氣含氧量有顯著的影響，那么選擇哪一個(gè)做操縱變量更好呢？ 經(jīng)過(guò)分析，對(duì)煙氣含氧量起到實(shí)質(zhì)性影響的應(yīng)當(dāng)是進(jìn)風(fēng)量，也就是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。煙道擋板作為一種可以調(diào)節(jié)和對(duì)煙氣含氧量有影響的因素，更適合于在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)法調(diào)節(jié)時(shí)進(jìn)行亡羊補(bǔ)牢似的控制

8、。因此，我們選擇方案一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)煙氣含氧量。,4、煙氣含氧量控制方案,控制器正反作用：反作用 控制規(guī)律：比例積分作用,三、實(shí)驗(yàn)步驟,1、打開(kāi)鍋爐工程。 2、確認(rèn)S1101為內(nèi)控狀態(tài)。 3、進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。 設(shè)置數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，采集煙氣含氧量AI1101實(shí)測(cè)值作控制器輸入。 PID控制器組態(tài)（具體配置見(jiàn)下頁(yè)）。 設(shè)置執(zhí)行單元，閥門(mén)位號(hào)S1101，數(shù)據(jù)輸出類(lèi)型為“絕對(duì)量”。 進(jìn)行信號(hào)連接。,4、在趨勢(shì)曲線(xiàn)畫(huà)面添加AI1101、S1101、PI1102曲線(xiàn)。 5、確認(rèn)擋板DO1101開(kāi)度為19.13，運(yùn)行鍋爐工程。 6、控制系統(tǒng)投運(yùn)。 控制系統(tǒng)投運(yùn)原則：無(wú)平衡、無(wú)擾動(dòng)切換 AIC1101投運(yùn)過(guò)程：

9、在控制器手動(dòng)狀態(tài)下，不斷修改控制器輸出OP，觀(guān)察控制器輸入PV的變化（SP隨之變化），當(dāng)PV達(dá)到2%時(shí)，將控制器投自動(dòng),7、施加擾動(dòng)測(cè)試控制器性能。 將AI1101設(shè)定值從2變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線(xiàn)。 待AI1101穩(wěn)定后，將AI1101設(shè)定值從3再變?yōu)?，記錄AI1101的響應(yīng)曲線(xiàn)。 待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，手工將DO1101開(kāi)度設(shè)置為25，觀(guān)察AI1101曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。 當(dāng)AI1101穩(wěn)定后，再將DO1101開(kāi)度設(shè)置為15，等待AI1101穩(wěn)定。 將DO1101開(kāi)度調(diào)回到19，等待AI1101穩(wěn)定。,8、使用經(jīng)驗(yàn)整定法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=5、Ti=3時(shí)，施加擾動(dòng)得到的響應(yīng)曲線(xiàn)。,9、使用衰減振蕩法進(jìn)行PI參數(shù)整定，當(dāng)Kc=6.0756、Ti=0.95時(shí)，施加擾動(dòng)得到的AI1101響應(yīng)曲線(xiàn)。,10、使用DO1101控制AI1101，經(jīng)驗(yàn)法整定控制器參數(shù)。,11、使用DO1101控制AI1101，經(jīng)驗(yàn)法整定控制器參數(shù)。,12、取Kc=1、Ti=0.8時(shí)，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速S1101 。,四、總結(jié),