基于plc的鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 偶 。在檢測(cè)溫度時(shí)在爐膛內(nèi)部使用兩支熱電偶，取其檢測(cè)的平均溫度作為爐膛溫度。 在這次設(shè)計(jì)中主要用到是 DDZ—III 型差壓變送器。 1. 技術(shù)性能的選擇 變送器的使用量程應(yīng)選在最大量程的多少為宜，需做具體分析。主要用于鍋爐負(fù)壓、風(fēng) 機(jī) 風(fēng)壓測(cè)量。 在本設(shè)計(jì)中需要檢測(cè)出口煙氣的含氧量，含氧量監(jiān)測(cè)儀表與 PLC 模擬量輸入模塊的連接如圖 所示。 （ 2） %或 （ 2）％兩種檢測(cè)量程供用戶選擇設(shè)置。 氧分析儀的氧量表是采用單片機(jī)組成的智能化儀表。 電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥是 工業(yè)自動(dòng)化 過程控制中的重要執(zhí)行單元 儀表 。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。當(dāng)用電壓或電流設(shè)定時(shí)，最大的電壓 或電流對(duì)應(yīng)變頻器輸出頻率設(shè)定的最大值，變頻器有兩路頻率設(shè)定通道，開環(huán)控制時(shí)只用 AIN1 通道，閉環(huán)控制時(shí)使用 AIN2 通道作為反饋輸入，兩路模擬設(shè)定值進(jìn)行疊加。 變頻器可以使用數(shù)字操作面板控制，也可以使用端子控制，也可以使用 RS485通信接口對(duì)其遠(yuǎn)程控制。使用數(shù)字輸入通道 DI3。 對(duì)給煤電機(jī)采用簡(jiǎn)單的開環(huán)控制，幽PLC 來對(duì)給煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)， ，煙氣中的含氧量發(fā)生變化，使燃料調(diào)節(jié)器去改變?nèi)剂狭恳跃S持煙氣中的含氧量。在爐膛兩側(cè)下部對(duì)稱布置 4 個(gè)外置式換熱器 ,外置式換熱器外殼由鋼板制成 ,內(nèi)襯絕熱材料和耐磨耐火材料。 床高 越大，測(cè)得的差壓值亦越高。 料層差壓是一個(gè)反映燃燒室 床高 的參數(shù)。 爐膛、分離器、回料閥和外置式換熱器構(gòu)成了循環(huán)流化床鍋爐的物料熱循環(huán)回路 ,煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應(yīng) ,產(chǎn)生的煙氣分別進(jìn)入四個(gè)分離器 ,進(jìn)行氣固兩相分離 ,經(jīng)過分離器凈化的煙氣進(jìn)入尾部煙道。 以前人們常在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)用 CO2 分析器，分析煙氣成分，判斷爐膛燃燒工況。 系統(tǒng)中用到了 3 個(gè)電機(jī) 分別來控制引風(fēng)電機(jī)的風(fēng)量、鼓風(fēng)電機(jī)的風(fēng)量、給煤電機(jī)的給煤量 ，所以要采用 3 個(gè)變頻器。 如圖 3 所示由 PLC 提供給定電壓信號(hào)進(jìn)入模入通道 AN1 電壓表 V1 指示給定電壓，電壓表表盤標(biāo)定為風(fēng)量 0～ 80t ／ h 和轉(zhuǎn)速輸出頻率 0～ 50Hz 兩條刻度以方便操作，使用數(shù)字輸入通道 DI1 用于變頻器的啟動(dòng)停機(jī)，當(dāng) KA 斷開時(shí)變頻器處于停止輸出 , 當(dāng) KA 接通時(shí)變頻器處于輸出狀態(tài)。通過此通信接口。 DIN DIN2 為模擬信號(hào)輸入端子，分別作為頻率給定信號(hào)和閉環(huán)時(shí)的 反饋信號(hào)輸入。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 —直 —交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。 輸出設(shè)備的選擇 調(diào)節(jié)閥的選型 在 燃燒控制系統(tǒng)中 的控制中， 需要調(diào)節(jié)閥對(duì) 排渣管的排料量 的進(jìn)行控制。選用三元級(jí)配同時(shí)添加適量昂貴的氧化 鈧，所以傳感器的響應(yīng)速度、本底電勢(shì)、檢測(cè)精度和比電陰性能明顯得到提高。 ●氧量表精度高，操作簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝使用。% 輸出信號(hào)：二線制 420 mA 010 mA D. 05V 供電電源： 顯示方式： 1999～ 9999 LED 顯示或 LCD 顯示 使用環(huán)境溫度： 20~80℃ 儲(chǔ)存環(huán)境溫度： 40~125℃ 主體構(gòu) 件： LY11， PVC 電氣連接：三芯航空插頭、赫斯曼防水接頭 過程連接： φ8 倒刺接口、 φ8 快裝接口、多種連接螺紋可選 含氧量檢測(cè)儀表 的選型 氧化鋯型氧傳感器 ， 氧化鋯 (ZrO2)為固態(tài)電解質(zhì)的一種，它有一種特性就是在高溫時(shí)氧離子易于移動(dòng)。 設(shè)計(jì)采用 北京英泰德科技有限公司 生產(chǎn)的 B0600 系列 差壓傳感器。 在本設(shè)計(jì)中需要檢測(cè)爐膛負(fù)壓與料床差壓，變送器輸出信號(hào)與 PLC 的連接圖如圖 所示。 表： 型號(hào) 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) (mA) 測(cè)量范圍（ ℃ ） 精度 HD01K4 K 型熱 電偶 4～ 20 0～ 1200 177。在國(guó)內(nèi)多家循環(huán)流化床鍋爐上使用證明，最低可連續(xù)使用 2 年以上。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。 目前國(guó)際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國(guó)際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為 B、 R、 S、 K、 N、 E、 J 和 T，其測(cè)量溫度最低可測(cè)零下 270攝氏度，最高可達(dá) 1800 攝氏度，其中 B、 R、 S 屬于鉑系列的熱電偶，由 于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶。熱電阻和熱電偶一樣的區(qū)分類型，但是它卻不需要補(bǔ)償導(dǎo)線，而且比熱點(diǎn)偶便宜。模塊下部左端 M、 L+兩端應(yīng)接入 DC24V 電源，右端分別是校準(zhǔn)電位器和配置設(shè)定開關(guān)。參照西門子產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為 CPU224。 S7200 系列是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC，其許多功能達(dá)到大、中 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 型 PLC 水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 一樣。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 是由一些模塊單元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊如 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，將這些模塊插在框架上火基板上即可。 圖 硬件原理圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3章 PLC 型號(hào)及擴(kuò)展單元的選型 PLC 選型 PLC 的種類繁多，按 I/O 點(diǎn)數(shù)容量分類有小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。爐內(nèi)燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛負(fù)壓隨即發(fā)生相應(yīng)變化。 3. 返料量 控制返料量是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行操作時(shí)不同于常規(guī)鍋爐之處，根據(jù)前面提到的循環(huán)流化床鍋爐燃燒及傳熱的特性，返 料量對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒起著舉足輕重的作用，因?yàn)樵跔t膛里，返料灰實(shí)質(zhì)上是一種熱載體，它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場(chǎng)分布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進(jìn)行換熱，因此有較高的傳熱系數(shù)， (其傳熱效率約為煤粉爐的 46 倍 )通過調(diào)整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進(jìn)一步調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)料層溫度發(fā)生變化時(shí)，可通過調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量及送回燃燒室的返料量，調(diào)整料層溫度在控制范圍之內(nèi)。 燃燒自動(dòng)控制 系統(tǒng)組成 根據(jù)系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)擬采用 PLC 作控制器， 熱電偶 溫度傳感器 、 差壓傳感器 、采集數(shù)據(jù)信息， 經(jīng)過 溫度變送、壓力變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后，傳送給 PLC 處理機(jī)。 ； 對(duì)拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)鏈條爐來說，燃燒自動(dòng)控制包括控制主蒸汽壓力和最佳的燃燒工況。當(dāng)蒸汽要求的量增加時(shí)，即使蒸汽的提取量增加時(shí)，蒸汽的壓力降低，燃料要增加，為了保證燃料的完全燃燒，應(yīng)先加大空氣量，后加大燃料量。 系統(tǒng)功能 鍋爐是發(fā)電過程中必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可以驅(qū)動(dòng)透瓶，又可以作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過程的熱源。 PLC 的種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 系統(tǒng)整體方案的確定 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 是一個(gè)復(fù)雜的控制過程，在實(shí)際生產(chǎn)中既可以采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可以采用 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 。負(fù)荷調(diào)節(jié)速率也很快，一般可達(dá)每分鐘 4％。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)流化床鍋爐的 NOX 排放范圍為 50～ 150ppm 或 40～ 120mg/MJ。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 (2)燃燒效率高 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要比鼓泡流化床鍋爐高，通常在 95～ 99％范圍內(nèi)，可與煤粉鍋爐相媲美。整個(gè)燃燒過程以及脫硫過程都是在這兩種形式的循環(huán)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過程中逐步完成的。在這種燃燒方式下，爐內(nèi)溫度水平因受脫硫最佳溫度限制，一般 850℃左右。分離出的顆粒經(jīng)錐閥，根據(jù)控制床溫，再熱氣溫主參數(shù)的情況，調(diào)節(jié)直接返回鍋爐的循環(huán)料量和經(jīng)過加熱器返回鍋爐料量的比例。循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)部分：第一部分由爐膛（快速流化床）、氣固物料分離器、固體物料再循環(huán)設(shè)備和外置熱交換器（有些循環(huán)流化床鍋爐沒有該設(shè)備）等組成，上述部件形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性 目前單 PLC 的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)生的效益令人矚目，它以其 高性價(jià)比 且應(yīng)用領(lǐng)域廣等諸多優(yōu)點(diǎn)成為控制系統(tǒng)中采用最多的 控制器， 該系統(tǒng) 正是 采用 PLC 進(jìn)行控制，另外，該系統(tǒng)在中所用到的 變送 器都是 鍋爐控制 系統(tǒng)中常用的 器件 ，便宜且可靠性能好。其中與鍋爐緊密相關(guān)的控制系統(tǒng)有機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（ CCS），爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（ FSSS），吹灰程控，爐膛火焰 TV 和汽包水位 TV 等。因此發(fā)展高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)持續(xù)發(fā)展的必然要求。 通過加熱爐熱效率控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使燃料流量與空氣流量調(diào)節(jié)回路參照各自對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)流量，在允許范圍內(nèi)變化， 達(dá)到動(dòng)態(tài)時(shí)，能維持燃料流量與空氣流量恰當(dāng)?shù)年P(guān)系，從而提高燃燒效率、節(jié)省燃料、起到節(jié)能、環(huán)保作用。 為了提高熱及效率，動(dòng)力鍋爐向著高壓，高溫和大容量方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)踐表明，與常規(guī)煤粉鍋爐相比，采用這種技術(shù)可使燃煤電站鍋爐排煙中 S02 和 N0x 等有害氣體含量減少 80％一 90％左右，可有效減輕燃煤發(fā)電對(duì)于大氣環(huán)境的污染，將對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)均起到積極的作用 可編程序控制器 (Programmable logic contoroller) 簡(jiǎn)稱 PLC ,是以微處理器為核心 ,用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī) ,由于 PLC 廣泛采用微機(jī)技術(shù) ,使得 PLC不僅具有邏輯控制功能 ,而且還具有了運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送等功能。中文摘要一般不少于 400 字 ，外文摘要的內(nèi)容應(yīng)與中文摘要相對(duì)應(yīng)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract Fudan University, originally called Fudan Public School, it was founded in 1905 in Shanghai, now is one of the leading universities in China with a long history and an international reputation for academic excellence. Fudan, which literally means in Chinese, a new morning, was named after a quote from the Confucian classic, Shang Shu, which was piled about two thousand years ago. The quotation reads: Brilliant are the sunlight and the moonlight, Again the morning glory after a night. As a famous aphorism, this quotation means the making of unremitting. Key words： word1； word2； word3； word4 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................. 1 鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義及內(nèi)容 ............................................... 1 我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 2 關(guān)于鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) ........................................................... 2 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性 ....................................................................................... 3 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案論證 ................................................................................... 4 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)與原理 ................................................................... 4 循環(huán)流化床的原理 ............................................................................. 4 .2 循環(huán)流化床鍋爐的 基本技術(shù)特點(diǎn) .................................................... 5 .3 循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn) .................................................................... 6 系統(tǒng)整體方案的確定 ..........