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锅炉过热蒸汽温度控制系统设计

设计人：

陈泉

学号：

G2*******108

班级：

自动化0931

指导教师：

周雪会

日期：

2011年6月

目录

1、摘要------------------------------------------------------------（3）

2、生产工艺介绍---------------------------------------------------（4）

2.1锅炉设备介绍-----------------------------------------------（4）

2.2蒸汽过热系统的控制-----------------------------------------（4）

3、控制方案-------------------------------------------------------（5）

4、工艺流程图-----------------------------------------------------（6）

5、控制方框图-----------------------------------------------------（7）

6、设备的选型-----------------------------------------------------（7）

7、仪表的接线图---------------------------------------------------（11）

8、设备一览表-----------------------------------------------------（12）

9、总结----------------------------------------------------------（13）

1、摘要

锅炉过热蒸汽温度是影响锅炉生产过程安全性和经济性的重要锅炉过热蒸汽温度是影响锅炉生产过程安全性和经济性的重要参数,现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作。

必须通过自动化手段加以控制，维持其出口蒸汽温度在生产允许的范围内，并使过热器营壁温度不超过允许的工作温度。

关键字：

过热蒸汽控制自动控制

2、生产工艺介绍

2.1锅炉设备介绍

锅炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。

随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。

锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。

燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，形成一点观其文的过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。

过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱，排入大气。

锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。

按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统：

①锅炉汽包水位控制系统：

主要是保持汽包内部的无聊平衡，使机水量适应锅炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内；

②锅炉燃烧系统的控制：

其控制方案要满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要，使燃料与空气量保持一定的比值，保证燃烧的经济型和锅炉的安全运行，使引风量与送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围内。

③过热蒸汽系统控制：

主要使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁温度不超过工艺允许范围；

④锅炉水处理过程：

主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求。

2.2蒸汽过热系统的控制

蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。

本设计主要考虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。

蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。

控制任务是使过热器出口温度维持在允许范围内，并保护过热器时管壁温度不超过允许的工作温度。

过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的，过热蒸汽温度过高，过热器容易损坏，汽轮机也因内部过度的热膨胀而严重影响安全运行；过热温度过低，一方面使设备的效率降低，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损，所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定范围内。

锅炉过热蒸汽系统主要由一级过热器、减温器和二级过热器组成，在锅炉生产过程中，过热蒸汽温度是整个汽水通道中最高的温度。

过热器温度过高将导至过热器损坏，同时还会危及汽轮机的安全运行。

过热器温度过低则将使设备效率降低，影响经济指标。

影响过热蒸汽温度的因素很多，其中主要的有：

过热器是一个多容且延迟较大的惯性环节，设备结构设计与控制要求存在若矛盾，各种扰动因素之闻相互影响，如蒸汽量、燃烧工况、锅炉给水温度、进入过热蒸汽的热焓，流经过热器的烟气温度及流速的变化等。

而对各种不同的扰动，过热蒸汽温度的动态特性也各不相同。

因此，过热蒸汽温度控制的主要任务就是：

（1）克服各种干扰因素，将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许的范围内，从而保持蒸气品质合格：

（2）保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

3、控制方案

在运行过程中。

改变减温水流量，实际上是改变过热器出口蒸汽的热焙，亦改变进口蒸汽温度，如下图所示。

从动态特性上看，这种调节方法是最不理想的，但由于设备简单，比较符合现实要求，因此，应用得最多。

减温器有表面式和喷水式两种。

减温器应尽可能地安装在靠近蒸汽出口处，但一定要考虑过热器材科的安全问题，这样能够获得较好的动态特蛀。

但作为控制对象的过热器，由于管壁金属的热容量比较大，使之有较大的热惯性。

加上管道较长有一定的传递滞后，如果用下图所示的控制系统，调节器接受过热器出口蒸汽温度t变化后，调节器开始动作，去控制减温水流量w.w的变化经过一段时间影响到蒸汽温度t，从而达到控制要求。

图1-1改变减温水量控制蒸汽温度系统

4、工艺流程图

图1-2锅炉设备主要工艺流程图

1燃烧嘴；2炉膛；3汽包；4减温器；5炉墙；6过热器；7省煤器；8空气预热器

5、控制方框图

6、设备的选型

XPZX隔爆型一体化温度变送器

型号:

XPZX

供电电压：

13～30V，DC

负载电阻：

0～850Ω

输出信号：

4～20mABitmap

基本误差：

±0.2%，±0.5%

显示方式：

位液晶显示

使用环境温度：

-20～70℃

环境温度影响：

0.25%/10℃

冷端补偿误差：

0.5%/10℃

防爆标志：

dⅡBT4

防护等级：

IP54

JY-WZPPt100-200～+500A级±（0.15+0.002|t|）

压簧式感温元件，抗振性能好；

测量精确度高；

机械强度高，耐压性能好；

进口薄膜电阻元件，性能可靠稳定；

NPEXA-C31L安全栅

传输精度:

±0.1%F.S

直流电流：

4-20mA

输入阻抗：

≤200Ω

供电电压：

空载不高于26V,满载不低于18V

信号类型和量程在订货时确定，也可自行编程

向安全区输出信号:

　直流电流：

4~20mA

DFP-2100配电器

向现场二线制变送器提供隔离24VDC电源

本安防爆型仪表.其标志为（ib）ⅡCT6

实行电源-输入-输出之间三隔离

将变送器来4～20mADC信号转换成隔离的1～5VDC或4～20mADC输出

采用高性能固定模块,结构紧凑,体积小,重量轻.

仪表系列化,有架装和短架装二种结构形式.主要技术指标

输入信号:

:

4～20mADC◇温度漂移:

≤0.1×基本误差1℃◇输出信号:

输出电流:

4～20mADC输出电压:

1～5VDC◇配电电压:

18.5～28.5VDC◇配电回路:

1～5个

基本误差:

±0.2%◇绝缘电阻:

电源输入与输出端子间≥100MΩ

绝缘强度:

电源/输入/输出端子间1500VAC/1分钟

工作条件:

环境温度:

0～50℃相对湿度≤90%（RH）

电源电压:

24VDC（可订制220VAC）

功耗:

＜2W

防爆等级:

（ib）ⅡCT6

重量:

＜2kg

外型尺寸:

44（宽）×175（高）×360（深）或44（宽）×175（高）×2000（深）

NZ-XSR70彩色无纸记录仪

直流电流：

（4~20）mA，（0~10）mA，（0~20）Ma

直流电压：

（1~5）V，（0~5）V

热电阻：

Pt100，Cu100，Cu50，BA1，BA2，G53

热电偶：

K，S，R，B，N，E，J，T

电压输出配接设备阻抗：

需大于2KΩ

DC24V电源：

用于给变送器供电，最大负载能力≤200mA

AC220V供电的仪表：

AC85~265V，功耗小于25VA

DC24V供电的仪表：

24V±10%，功耗小于25VA

工作温度范围：

0℃~50℃

储藏温度范围：

-20℃~70℃

工作湿度范围:

低于85%R.H，无结露

仪表的重量：

最大约2.8Kg

NZ-XSC5PID调节器

输入信号类型：

电压、电流、热电阻、热电偶、mV、电位器、

远传压力表7种，其中

电压：

1V~5VDC，0V~5VDC可通过设定选择

电流：

4mA~20mA，0mA~10mA，0mA~20mA可通过设定选择

热电阻：

Pt100，Cu100，Cu50，BA1，BA2，G53

220VAC供电的仪表：

85V~265V，功耗小于7VA

24VDC供电的仪表：

20V~28V，功耗小于5VA

12VDC供电的仪表：

9V~20V，功耗小于5VA

工作环境：

0℃~50℃，湿度低于90%R

.

显示范围：

-1999~9999，小数点位置可设定

显示分辨力：

1/10000

基本误差：

小于±0.2%F·S

测量分辨力：

1/60000，16位A/D转换器

测量控制周期：

最短0.2秒，可通过参数设定

普通电源：

用于给变送器供电，输出值与标称值的误差小于5%，负载能力大于50mA

精密电源：

用于给压力、荷重等传感器供电，输出值与标称值的误差小于0.2%，负载能力大于40mA

DN25-400法兰铸钢超高温蒸汽调节阀

选用的配套驱动器技术指标如下

7、仪表的接线图

8、设备一览表

9、总结

本人经过2个多月的努力，终于在老师的多次指导下，勉强算做出了这份设计。

在此过程中发现了自身很多的不足，今后还需更加的努力的去学习专业知识，这次不仅发现了不足之处还从中学到了很多新的东西，许多知识得到了完善……设计中遇到了很多自己无法解决的问题，我于是向老师、同学求助，在指导老师的点拨以及同学们的建议下，我完美的解决了遇到的问题。

由此我意识到，任何时候任何事情，闭门造车都是不可取的，要一直向周围的师长、同学求教，才会有不断的进步。

对生产过程进行控制是我们工作中非常重要的一项任务，通过此次课程设计我比较清楚地明白了控制过程的设计，以及优化控制系统的思想，对我以后的工作将产生很深远的影响。