锅炉烟气含氧量控制.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,锅炉烟气含氧量控制,实验目的,巩固,PID,控制器的使用,巩固经验整定法、衰减振荡法的使用,了解组分对象的特点和控制方法,目录,一、基础知识,二、烟气含氧量单回路控制系统的设计,三、,实验步骤,四、总结,一、基础知识,1,、控制规律的选择,2、控制规律的选择原则,3、,PID,控制器参数整定方法,4、质量指标控制,5、,成分与物性参数测量的问题,6、锅炉烟气含氧量控制流程图,7、,小锅硬件和,仪器仪表的说明,1、控制规律的选择,工业控制器常见到有开关控制、比例控制器、比例,积分控制器、比例,微分控制器、比例,积分,微分控制器。,过程工业中常见的参数有液位、流量、压力、温度和成分,2、控制规律的选择原则,对控制要求不高的参数，可采用比例控制器，甚至开关控制,对控制要求不高，且惯性较大的参数，可采用比例,微分控制器，但对于噪声较大的参数，如流量，则不能选用比例,微分控制器,对于精度要求高的，要加入积分规律，可选用比例,积分控制器,较重要的、控制精度要求较高的、希望动态偏差小的、被控对象滞后时间较大的，可选用比例,积分,微分控制器,3、,PID,控制器参数整定方法,PID,控制器参数整定方法有：理论整定法、工程整定法,理论整定法：,需求出各环节的传递函数，实际问题难以满足，理论计算较繁琐，工程上一般不采用。,工程整定法,直接在闭合的控制回路中进行整定。是一种经验方法，简单、方便、易于掌握，工程中广泛采用。,主要包括：经验整定法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。,4、质量指标控制,选择质量指标作为被控变量是设计控制系统时首先要考虑的,。,当直接选择质量指标作为被控变量比较困难或不可能时，可以选择一种间接的指标作为被控变量。但是必须注意，所选用的间接指标必须与直接指标有单值的对应关系，并且还需要具有一定的变化灵敏度。,5、成分与物性参数测量的问题,并不是所有这类参数都有行之有效的测量方法，有些成分或物性参数目前尚无法实现在线测量和变送；,成分分析仪表普遍具有比较大的测量滞后，不能及时地反映产品质量变化的情况；,成分分析仪表的工作环境要求都比较高，较差的工作环境可能会带来比较大的测量误差。,6、锅炉烟气含氧量控制流程图,7、,小锅硬件和,仪器仪表的说明,省煤器实质上也是换热器，壳程中是炉膛燃烧产生的烟气，管程中是锅炉上水。,锅炉上水经由省煤器流向汽包，省煤器,E1102,由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包,V1102,。,燃料经由燃料泵,P1102,泵入炉膛,F1101,的燃烧器；空气经由变频鼓风机,K1101,送入燃烧器。变频器频率为,S1101,（被归一化到,0100%,之间），空气量为,FT1104,。,燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器,E1102,中的锅炉上水进行预热。,省煤器烟气出口处的烟气流量为,FT1107,，温度为,TT1105,。烟气含氧量,AI1101,设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板,DO1101,。,风机变频调速旋钮,S1101,和烟道挡板开度调节旋钮,DO1101,均位于辅助操作台上，它们的用途和立体流程设备盘台上的双效阀类似，可以内控或外控。辅助操作台位于钢制盘台正面的右上方，可伸缩。,检测仪表说明,执行机构说明,位号,检测点说明,单位,AI1101,烟气含氧量,%,位号,执行机构说明,S1101,鼓风机变频,DO1101,烟道挡板,烟道挡板开,度调节旋钮,风机变频,调速旋钮,二、烟气含氧量单回路控制系统的设计,1、认识烟气含氧量,2、烟气含氧量控制方案,3、烟气含氧量控制方案选择,4、烟气含氧量控制方案,1、认识烟气含氧量,烟气含氧量是指燃料燃烧之后排出的烟气中氧气的含量，它是锅炉燃烧的一个重要的指标，它与锅炉燃烧效率、排烟热损失等有很大的关系,影响烟气含氧量的因素主要有燃料量、燃料成分、空气量等，简单而言，烟气含氧量的影响因素就是燃烧工况（燃料量和空气量的比值）。,认识烟气含氧量：燃烧工况的影响,燃料一定，空气量增加：烟气含氧量将增大，多余的空气会吸收一定的能量，经过烟囱排放大空气中，造成能量的浪费,空气量一定，燃料量增加：烟气含氧量将减少，由于燃料的不完全燃烧，在造成燃料能量浪费的同时还将大量的有毒气体排放到空气中，造成环境污染。,空气量一定，燃料中可燃成分增加：烟气含氧量将减少，由于燃料的不完全燃烧，在造成燃料能量浪费的同时还将大量的有毒气体排放到空气中，造成环境污染。,空气量一定，燃料中可燃成分减少：烟气含氧量将增大，多余的空气会吸收一定的能量，经过烟囱排放大空气中，造成能量的浪费,2、烟气含氧量控制方案,被控对象：烟气,被控变量：烟气含氧量,操纵变量：风机频率,干扰变量：挡板开度,被控对象：烟气,被控变量：烟气含氧量,操纵变量：挡板开度,干扰变量：空气量,3、烟气含氧量控制方案选择,进风量和出风量都对烟气含氧量有显著的影响，那么选择哪一个做操纵变量更好呢？,经过分析，对烟气含氧量起到实质性影响的应当是进风量，也就是风机转速的大小。烟道挡板作为一种可以调节和对烟气含氧量有影响的因素，更适合于在风机转速无法调节时进行亡羊补牢似的控制。因此，我们选择方案一风机转速来调节烟气含氧量。,4、烟气含氧量控制方案,控制器正反作用：反作用,控制规律：比例,积分作用,三、,实验步骤,1、打开锅炉工程。,2、确认,S1101,为内控状态。,3、进行控制系统组态。,设置数据采集点，采集烟气含氧量,AI1101,实测值作控制器输入。,PID,控制器组态（具体配置见下页）。,设置执行单元，阀门位号,S1101,，数据输出类型为,“,绝对量,”,。,进行信号连接。,模块,参数,取值,说明,PID,控制器,位号,AIC1101,烟气含氧量控制器,状态,手动,正反作用,反作用,参数,Kc,1,参数,Ti,99999,参数,Td,0,不使用此参数,4、在趋势曲线画面添加,AI1101,、,S1101,、,PI1102,曲线。,5、确认挡板,DO1101,开度为,19.13,，运行锅炉工程。,6、控制系统投运。,控制系统投运原则：无平衡、无扰动切换,AIC1101,投运过程：在控制器手动状态下，不断修改控制器输出,OP,，观察控制器输入,PV,的变化（,SP,随之变化），当,PV,达到,2%,时，将控制器投自动,7、施加扰动测试控制器性能。,将,AI1101,设定值从,2,变为,3,，记录,AI1101,的响应曲线。,待,AI1101,稳定后，将,AI1101,设定值从,3,再变为,2,，记录,AI1101,的响应曲线。,待系统稳定之后，手工将,DO1101,开度设置为,25,，观察,AI1101,曲线的变化趋势。,当,AI1101,稳定后，再将,DO1101,开度设置为,15,，等待,AI1101,稳定。,将,DO1101,开度调回到,19,，等待,AI1101,稳定。,8、使用经验整定法进行,PI,参数整定，当,Kc=5,、,Ti=3,时，施加扰动得到的响应曲线。,9、使用衰减振荡法进行,PI,参数整定，当,Kc=6.0756,、,Ti=0.95,时，施加扰动得到的,AI1101,响应曲线。,10、使用,DO1101,控制,AI1101,，经验法整定控制器参数。,11、使用,DO1101,控制,AI1101,，经验法整定控制器参数。,12、取,Kc=1,、,Ti=0.8,时，改变风机转速,S1101,。,四、总结,PID,参数整定方法,优点,缺点,经验整定法,简单方便，适用于记录曲线不规则、外界干扰频繁的控制系统,参数整定花费时间长,整定结果因人而异，没有明确的标准,理论整定法,结果比较精确,需要求出各个环节的传递函数，实际问题不能满足,理论计算比较繁琐,临界比例度法,使用起来比较方便,不适用于工艺方面不允许被控变量长时间的等幅振荡的场合,在纯比例控制情况下，系统可能不会出现等幅振荡,只适用于二阶以上的高阶对象或一阶纯滞后对象,衰减振荡法,整定质量好,对工艺过程干扰小,安全可靠,对时间常数小的系统不易测取衰减振荡周期,不宜用于干扰频繁的系统,