燃油吹扫及雾化蒸汽母管汽压控制系统Word格式.docx

1、3.时间进度安排顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注17.6布置题目，分组，查找资料，分析系统工艺。1天27.7-8画出并分析控制系统SAMA图。2天37.9-10完成说明书,答辩验收热工过程控制系统 课程设计成绩评定表二级学院 自动化 系别名称 自动化 专业班级： 自本121 学生姓名：李诗涵 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.154工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.2工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。说明书的质量说明书

2、立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.5指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力工作量饱满，难度适中。0.3评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分评 阅 教 师 签 名：课 程 设 计 总 评 成 绩摘要 燃煤锅炉通常都装有油燃烧器，当燃煤锅炉冷态启动时，炉温很低，直接投入煤粉不易着火，故首先投入油燃烧器，用于炉膛升温并保持稳定燃烧，经过几小时的加热，炉膛温度升高后，再投入煤粉，近年来由于油价的攀升，

3、大部分电厂都已经开始使用等离子点火系统，实现无油点火启动，一期已经增加了等离子点火系统，油枪在点火时处在备用状态。此外，在锅炉低负荷运行或者燃烧不稳定时，煤粉着火不稳定，火焰发生脉动，这时也需要投入油燃烧器来稳定燃烧。由于燃料油的快速爆发性、负荷多变性，燃油锅炉采用自动控制，主要控制锅炉的温度、压力、水位、烟气含氧量等参数在合理的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济运行。本文研究了燃油吹扫及雾化汽压对被控对象的影响，根据热工控制系统SAMA图，结合老师所讲知识，同时查找资料对燃油吹扫及雾化蒸汽母管汽压控制系统进行了分析，较为详细的描述了系统的结构和原理，同时掌握了PID手自动

4、切换的过程。关键词 燃油吹扫，雾化蒸汽，SAMA图，PID目录摘要 I目录 II1. 引言 1 1.1选题背景及意义 1 1.2 系统概述 11.2.1油燃烧的特点 1 1.2.2 油燃烧器的组成 2 1.2.3 连锁保护 3 1.2.4 系统投运 4 1.2.5 系统停运 4 1.2.6 油系统正常运行维护 4 1.2.7 异常工况 5 1.3 过程控制系统简介 5 2. 系统分析 7 课程设计总结 8 致谢 9 参考文献 10 附录 11 1.引言1.1选题背景及意义 在此次课程设计中首先对燃油吹扫及雾化蒸汽系统有大体的认识，以控制仪表及装置为知识背景，对燃油吹扫及雾化蒸汽母管汽压控制系统

5、进行设计。首先从控制任务入手，在已有的控制仪表及装置的基础上通过查阅大量资料，合理地对该系统进行分析。 锅炉炉前燃油系统主要由燃油泵、点火油燃油跳闸阀、低负荷油跳闸阀、点火油压力调节阀、低负荷油流量调节阀、点火油回油调节阀、低负荷油回油调节阀及各组油枪的油控制阀等组成。燃油跳闸阀的作用主要是在事故的情况下快速可靠切断进入炉膛的燃油。回油调节阀的作用是调节炉前燃油母管的压力，同时保证炉前油系统处于打循环状态。为了使液体燃料在燃烧室内有效地燃烧，必须先将其破碎成微小的液滴，即通常所说的雾化。由于液体燃料的汽化温度通常低于其燃烧的自燃温度，所以燃烧实际上是在汽相中发生的。液体燃料蒸发得越快，燃烧就越

6、好。而通常单位质量液体燃料具有的表面积越大，其蒸发速度就越快。雾化汽系统的作用是在燃油进入炉膛燃烧前将燃油加热成一定温度并将燃油雾化，有利于燃油的着火和燃烬。由辅汽经过一个电动隔离阀、点火油和低负荷油雾化汽压力调节阀送入油枪，对燃油进行雾化。11.2 系统概述1.2.1油燃烧的特点 电站锅炉燃用的油通常为重油和轻油，其燃烧特点是：首先用雾化喷嘴将重油雾化成很细小的雾状液滴群（即油雾），经过受热、蒸发，成为气态燃料。当气态燃油与空气混合并达到着火条件时，便开始着火。液体燃料的着火温度比其气化温度高得多，油滴在气化后才开始着火燃烧，所以液体燃料的燃烧实际上转变为均相燃烧。其着火与燃尽自然比煤粉容易

7、得多。为了提高燃烧效率，必须保证油的雾化质量，即雾化后的液滴应细而均匀”并使液滴气化后迅速而均匀地与空气混合，避免火焰根部缺氧产生碳黑。当然，也应在合理配风的情况下实现低氧燃烧，以减少S 0 2向S 0 3的转换的机会，即减少S 0 3的转换率，降低烟气中硫酸蒸汽的浓度，减轻低温腐蚀。同时，也可减少N 0 x的生成量。41.2.2 油燃烧器的组成 油燃烧器由雾化器、配风器（即燃烧器的油层二次风室）、高能点火器及其蒸汽吹扫系统组成。 油雾化器一般叫油枪或油喷嘴，其作用是将油雾化成细小的油滴以增加油和空气的接触面积，强化燃烧过程提高燃烧效率。配风器的作用是及时给油雾火炬根部送风并使油与空气充分混合

8、，造成良好的着火条件，保证燃烧迅速完全地进行，投油时油层二次风门挡板必须保持一定的开度，保证燃烧稳定。 按照油的雾化方式，油喷嘴分为压力机械雾化、蒸汽雾化、空气雾化等。一期采用的是压力机械雾化。 压力机械雾化油喷嘴将具有一定压力的燃油在油喷嘴内产生的高速旋转，从油喷嘴射出后，油膜被撕裂，形成雾状小液滴。机械雾化喷嘴结构原理：一个简单机械雾化油喷嘴主要包括雾化片，旋流片，分流片三部分。具有一定压力的油首先流经分流片上的若干个小孔，汇集到一个环形槽中，然后经过旋流片上的切向槽进入中心旋涡室，分流片起均布进入各切向槽油流量的作用，切向槽与涡旋室使油压转变为旋转动量，获得相应的旋转强度。强烈旋转着的油

9、流在流经雾化片中心孔出口处时，在离心力作用下克服油的表面张力，被撕裂成油雾状液滴，并形成具有一定扩散角的圆锥状雾化炬。在机械雾化喷嘴中，雾化油滴粒径决定于当时的油粘度，油压或者说是它能在油喷嘴中所获得旋转强度。 高能点火变压器和点火电嘴组成，利用点火变压器的RC电路充放电功能，使点火电嘴两极间的半导体面上形成能量很大的火花，以点燃燃料。电火花能量很大，不易为燃料所熄灭。 点火油枪的主要作用是锅炉低负荷阶段的稳燃、磨煤机启动和停运过程中为煤粉燃烧器提供点火能源以及在锅炉启动阶段时的暖炉。每支点火油枪由油枪雾化器、高能点火器等组成，它设置了三个位置，即退出位置、点火位置和燃烧位置。 低负荷油枪的作

10、用是在锅炉启动时，用来加热炉水，使炉水升温。低负荷油枪的结构基本与点火油枪相似，但容量要比点火油枪大。低负荷油枪设置了退出位置和燃烧位置两种，本身没有点火装置，启动和停运时，主要靠点火油枪来点火。 点火油枪设计采用轻油，油压为0.6MPa，雾化汽压力0.4MPa,单只油枪的出力为0.11Kg/s。低负荷油枪设计也是采用轻油，油压为1.4MPa，雾化汽压力为0.7MPa，单只油枪的出力为0.92kg/s。蒸汽吹扫分为管路吹扫和油枪吹扫。油管路的吹扫主要是对管路中的油的沉淀物进行的吹扫，防止长期集聚造成油管路的堵塞。油枪的吹扫主要是油枪退出后，油枪的吹扫主要是要对油枪中的残油进行吹扫，保证油枪管路

11、通畅。31.2.3 连锁保护 低负荷油枪“READY”条件：低负荷油枪雾化器连接完好；低负荷油枪油控制阀关；低负荷油枪I/O OK。 低负荷油枪点火许可条件： 低负荷油泄漏试验完成；点火油枪启动许可条件成立；低负荷油跳闸阀打开；低负荷油压力正常，0.7MPa；低负荷油枪雾化蒸汽压力正常，0.5MPa；点火油枪READY条件成立或已点火；该组低负荷油枪对应层的点火油枪已点火成功或该组低负荷油枪无火焰检测到；无跳闸、停用信号。 点火油枪跳闸条件：IFT或MFT；点火油跳闸阀没有打开；点火油枪伸进故障；点火油枪点火指令发出后60秒内点火不成功；点火油枪退出故障；点火油枪油控制阀开启或关闭故障；点火油

12、枪吹扫控制阀开启或关闭故障；点火油枪油控制阀已打开15秒而无火焰检测到；点火油枪雾化器没有连接好；点火油枪油控制阀打开时，吹扫控制阀打开；点火油枪I/O不匹配；点火油枪雾化蒸汽控制阀关闭故障；点火油枪雾化蒸汽控制阀打开故障；点火油枪启动后，雾化汽没有连接好。 低负荷油枪跳闸条件：低负荷油枪点火指令发出后3分钟内点火不成功；低负荷油枪雾化器退出故障；低负荷油枪雾化蒸汽控制阀打开故障；低负荷油枪油控制阀打开或关闭故障；低负荷油枪吹扫控制阀打开或关闭故障；低负荷油枪雾化蒸汽控制阀关闭故障；低负荷油枪油控制阀已打开10秒而无火焰检测到；低负荷油枪雾化器没有连接好；低负荷油枪I/O不匹配；低负荷油枪点火

13、启动后1秒，点火油枪跳闸或点火不成功；OFT或MFT；低负荷油跳闸阀没有打开；低负荷油枪雾化器伸进故障；低负荷油抢I/O模块故障。 IFT发生条件：MFT；两台燃油泵都停运；点火油跳闸阀I/O接口不匹配；点火油跳闸阀关闭/开启故障；点火油压力低低跳（0.3MPa）；点火油枪雾化蒸汽压力低低跳（0.2MPa）；IFT按钮按下；MFT复归且点火油泄漏试验已完成，点火油跳闸阀关闭；点火油枪跳闸阀在打开位置，任意一支点火油枪油控制阀不能关闭任一支检测无火焰，延时20秒；IFT 继电器动作。OFT发生条件：锅炉MFT；低负荷油跳闸阀I/O接口不匹配；低负荷油跳闸阀关闭或开启故障；低负荷油压力低低跳（0.

14、3MPa）；低负荷油枪雾化蒸汽压力低低跳（0.3MPa）；OFT按钮按下；MFT复归且低负荷油泄漏试验完成，低负荷油跳闸阀开启后又关闭；低负荷油枪跳闸阀在打开位置，任一组低负荷油枪油控制阀不能关闭且该组任一支油枪检测无火焰延时20s；低负荷油跳闸阀在开启位置，所有低负荷油枪停运或跳闸且任一低负荷油控制阀没有关闭，延时2秒；OFT继电器动作。1.2.4 系统投运 炉前燃油系统启动前检查应按炉前燃油系统检查卡检查确认各阀门状态正确外，还要注意以下各项：小燃油泵已有一台运行，油走炉前旁路；开起锅炉辅汽母管疏水器前后手动门；开启油枪吹扫蒸汽供汽母管的疏水器前后手动门；向锅炉送辅汽；投入炉前燃油系统的压

15、力变送器、就地压力表；锅炉吹扫完毕，MFT已复归；开启锅炉燃油进油快关阀，燃油回油电磁阀自动打开，燃油气动旁路自动关闭，调整燃油压力在2.2MPa左右；对炉前燃油系统进行一次全面的检查，系统应无滴、漏，正常后即可投入油枪运行；锅炉点火后逐步投入24支油枪。 油枪的整层启动步骤（以B层为例）：检查投油条件满足后，发启动B层油枪的指令，也可单独投入各油枪；发出3秒脉冲启动B1油枪；延时15秒发出3秒脉冲启动B3油枪；延时30秒发出3秒脉冲启动B2油枪；延时45秒发出3秒脉冲启动B4油枪。点油枪的过程：发出点油枪指令；油枪进入到位；点火枪到位则开启油枪油阀并连续点火15秒，之后点火枪退出；检测到火焰

16、，点火完成；如果30秒内点火不成功，延时3秒发油枪点火故障信号。1.2.5 系统停运油枪的整层停运步骤与启动相仿：发出停油枪指令；关闭油阀，发3秒脉冲信号请求油枪吹扫；发5秒脉冲信号开油枪吹扫阀；点火枪进入并点火15秒，之后点火枪退出；蒸汽压力满足要求，吹扫2分钟后关闭；油枪退出。锅炉MFT后，检查炉前燃油母管上快关阀及所有油枪前快关阀关闭，油枪退出，而且就地隔离炉前系统手动，确保严密燃油不泄露进高温的炉膛引起事故。1.2.6 油系统正常运行维护1 检查炉前燃油系统无外漏，油压2.2MPA左右，吹扫蒸 汽压力正常。2 各油枪点火枪在退出位置，无内外漏。3 就地接线完好，控制柜指示灯完好，处在远

17、方备用方式。4 各阀门位置正确，仪用空气供气正常。5 定期试点油枪，及时消除缺陷，确保油枪处于良好的备用状态。冷炉点火时注意观察油燃烧情况。在此期间，未燃油可能被带走，粘连在尾部受热面上，特别是空预器换热片上。1.2.7 异常工况1.油枪油控制阀故障 在锅炉的启动阶段，曾发生过因点火油枪油控制阀故障，在处理过程中发生IFT，从而导致锅炉MFT的异常情况。 原因是点火油跳闸阀开，任一组燃烧器中至少一个燃烧器检测无火，而20秒内油阀不能关闭就触发IFT，并关闭点火油跳闸阀，导致投运的油枪跳闸，锅炉失去全部燃料而MFT。2.点火油枪自点火 为了保证锅炉低负荷阶段的稳定运行，逻辑设置了当RB REQU

18、IRED发信或负荷低于250MW时,有一台磨煤机煤量小于22t/h ，联锁点所有磨煤机投运层的点火油枪。但由于在一组点火油枪点火成功前点火油压不能自动调节，会出现因自点油枪后导致点火油母管压力低而IFT，因此在这种情况下，应密切注意点火油压的变化情况，当负荷低于250MW时，应能保证已投运一组点火油枪，并将点火油压力调节投入自动。3.油枪卡涩 由于油枪卡涩未退出，如果出现在高负荷并且时间比较长，会导致油枪头子烧坏，要尽快想办法退出。1.3 过程控制系统简介 过程控制系统是指以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。这里过程是指在生产装置或设备中进行的物质和能

19、量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参数保持不变,从而保证产量和质量稳定。60年代,随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。它具有5个层次的功能:调度;操作模式确定;质量控制;反馈控制（自动调节）和顺序控制;故障的防止和弥补。80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更

20、多的功能。过程信息系统在操作员与自动化系统之间提供了人机交互功能，各种显示屏幕能显示过程设备的状态、报警和过程变量数值的流程图，并能在屏幕的一定区域显示过去的信息。过程信息系统还能统一处理销售、设计、内部运输、存储、包装、行情调查、会计、维修、管理等环节的信息，沟通企业内部和企业内外的信息，并能根据使用人员的需要有选择地提供信息报告。例如，顾客的订货单可在门市部送到信息系统中而立即传送到信息系统的生产调度部门。 随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业

21、自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。 在现代工业控制中,过程控制技术是一历史较为久远的分支。过程控制系统本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是:分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。 过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程

22、控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统（CIMS）:以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个信息管理的最优化。22.系统分析 （1）PID功能块图2.1 如图2.1，PID的TS为跟踪标志，TR为跟踪值，TS=0时跟踪TR的块地址。若控制站为手动方式则A=0，TS=0，PID处于跟踪状态，跟踪控制站的输出；若为自动方式,则PID输出偏差值。 PID输出：图中PV为被调量，SP为设定值，燃油吹扫及雾化汽压若没有质量问题或偏离正常值则送到PID到达PV形成被调量；若有质量问题或偏离正常值则输出

23、燃油吹扫及雾化汽压信号故障。控制站的手自动信号与设定值SP经过速率限制器送到PID的SP形成设定值，PID的设定值与被调量求差后经过超前滞后和高低限值若偏离正常值则输出燃油吹扫及雾化气压调节故障且进行报警。否则由PID的O输出送到控制站。（2）M/A功能块图2.2如图2.2，控制站的MI为切换手动信号的块地址，当MI=1时切换到手动。当燃油吹扫及雾化汽压信号故障、燃油吹扫及雾化汽压调节故障、燃油吹扫及雾化汽压站输出故障这三个条件有任何一个满足时MI=1控制站处于手动方式，此时A=0手动方式送到S30取非后S30=1，手操站的设定值输出SP跟踪手操站的输入PV，此时PID的被调量与设定值相等，P

24、ID入口偏差为0，以便下一时刻切换到自动时实现无扰切换。当燃油吹扫及雾化汽压信号故障、燃油吹扫及雾化汽压调节故障、燃油吹扫及雾化汽压站输出故障、MFT、OFT这五个条件有任何一个满足时TS=1控制站跟踪TR的值，跟踪值为0，此时控制站输出0，快速准确跳闸，保护系统安全。切换到自动方式后控制站的A=1此时PID的设定值SP与被调量PV经过偏差运算后由PID输出送到控制站的A自动信号的块地址，然后由控制站的O输出。（3）控制站的输出图2.3 控制站的输出信号分两条支路，一路送到执行器调节燃油吹扫及雾化蒸汽母管汽压阀门开度，另一条支路将信号送到加减器，将控制器的输出信号与位置开关的开度信号比较后送到

25、高低限值，若偏离正常值则输出燃油吹扫及雾化汽压站输出故障且进行报警。同时检测位置开关的质量，若有问题则也输出燃油吹扫及雾化汽压站输出故障且进行报警。课程设计总结通过此次课程设计，我更加扎实的掌握了有关燃油吹扫及雾化蒸汽母管汽压控制系统方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于迎刃而解。在这一周的时间里，我更加熟练地掌握了各种功能块的使用方法及分析思路，巩固

26、了之前在课堂上所学的知识，加深了理解，比较熟练地掌握了SAMA图的分析过程，可以做到独立分析了。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，让我感触很深，使我对抽象的理论有了具体的认识。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力

27、，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践，这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。当然，我还有许多不懂的地方，在以后的生活中，我会继续努力，不断完善自己，使自己的知识面更

28、加宽广。致谢 这学期的课程设计让我在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟。在此过程中，通过查找大量资料，请教老师和同学，我在专业知识和动手实践方面都得了到很好的提升。在此，要对给过我帮助的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢！课设的成功，少不了老师的耐心指导和同学的热心帮助，以及小组中其他成员的大力配合。没有大家的默契，也收获不了今日的成功，在课设的过程中每一个人都努力查找资料，仔细检查，认真核对，都付出了自己的努力和艰辛，在此，谢谢所有人的努力使课设得以顺利地完成。特别是我们的郭楠老师对待课程设计十分的严谨，没有一点疏忽。还建立了交流群供大家讨论不懂的知识问题，帮助我们所有同学解决问题。回顾此次课程设计感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合