毕业设计(论文)-炉膛压力控制系统组态设计.doc
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1、炉膛压力控制系统组态设计 I 摘 要 炉膛压力是反映燃烧工况稳定与否的重要参数,是运行中要控制和监视的重要参 数之一。炉内燃烧工况一旦发生变化,炉膛负压随即发生相应变化。因此,监视和控 制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析 某些事故的原因均有极其重要的意义。本设计就是从锅炉引风机方面进行炉膛负压的 研究。 目前国内火力发电厂锅炉风机大部分采用拖动电动机,其中 95左右为交流异步 电动机直接拖动,恒速运行。随着电力经济的发展等,使电厂中的锅炉风机在运行中 出现了裕量较大的问题,另外根据电网调峰的需要,机组长时间处于低负荷运行状态, 使锅炉的送、吸风机长期处于
2、低参数下运行,对厂用电率造成一定影响。目前国内直 属发电厂锅炉风机配备的电动机以 1 MW 左右居多,大部分都是采用恒速运行,造成 很大的浪费。根据节能工作的要求,其中有个别发电厂已考虑或试用风机调速运行, 解决目前风机运行中出现裕量过大的问题。风机调速有几种方案,其中,应用最多的 是变频器技术,或加装液力偶合器装置。 本设计对防城港#2 机组进行分析、研究,了解其炉膛压力和送、引风机之间的关 系并对其控制系统进行分析。 关键词关键词 炉膛压力,变频调速,液力耦合器调速 沈阳工程学院毕业设计(论文) II Abstract Parameters stability, control and s
3、urveillance is in operation to one of the important parameters。The situation changed once the heater combustion, chamber pressure corresponding changes occur immediately. When the boiler combustion system failure or unusual, the first negative, will be reflected in the chamber, then is the fire loca
4、tion, such as changes in flames and secondly is the steam parameters change. Therefore, surveillance and control of combustion chamber pressure to ensure that the status of the heater stability, the situation analysis of the heater combustion, flue-operation status, analysis of certain causes of acc
5、idents are extremely important. From the boiler air-compressors designed for chamber pressure research. Most of the current domestic power boilers air-compressors used Mercedes electric motors, which exchanges asynchronous motor for about 95% of direct fees, Hengsu operation. With the power of econo
6、mic development, single units increased capacity and the development of science and technology, enterprise management improvements, the promotion of technological transformation equipment, the plants boilers air-compressors in operation emerged Yu larger volume, and according to the needs of power p
7、lants, generating prolonged low load operation, boilers send, smoking in a low long-term parameters of the operation of air-compressors, electricity rates have an impact on the plant. . Current domestic air-compressors with the immediate power plant boilers to electric motors are around 1 MW, mostly
8、 used Hengsu operation, causing great waste. According to the energy conservation requirements, including individual power plants have considered or tested air-compressors governor operation, a solution to the current air-compressors operation Yu remained problems. Air-compressors governor several p
9、rogrammes, including most of the transducer technology applications, coupled with the installation of hydraulic devices. The design of the above two programmes comparative study, a number of plant- transformation can provide some recommendations. Keywords furnace pressure, frequency conversion mecha
10、nics, hydraulic coupling device governor 炉膛压力控制系统组态设计 III 目 录 摘要I Abstract.II 目录 III 1 引言 .1 1.1 炉膛压力控制的背景.1 1.2 炉膛压力控制的目的和意义.1 2 炉膛压力控制系统及燃烧控制系统介绍2 2.1 火电厂发电工艺.2 2.2 锅炉燃烧情况以及对于炉膛压力的影响.4 2.3 锅炉燃烧系统的风机介绍.4 3 防城港 DCS 炉膛压力控制系统 6 3.1 DCS 系统的概念6 3.1.1 用 DCS 实现大型火电机组自动化的主要优点6 3.2 SYMPHONY 分散控制系统.7 3.2.1 H
11、CU 结构.7 3.2.2 HCU 的通信模件对.8 3.2.3 SYMPHONY 系统网络结构.8 3.2.4 SYMPHONY 系统主要软硬件及其功能介绍.9 4 防城港电厂 #2 机组炉膛压力控制系统设计11 4.1 炉膛压力控制系统11 4.1.1 炉膛压力控制系统设计特点.11 4.1.2 引风量调节.12 4.2 防城港电厂#2 机组组态图设计主要功能码介绍.12 5 防城港 电厂 #2 机组炉膛压力控制系统分析过程14 5.1 炉膛风控制系统分析.14 5.1.1 风控系统在火电厂中的应用14 5.1.2 引风机控制回路分析.15 5.2 防城港电厂#2 机组炉膛压力控制系统的组
12、态图分析过程16 5.2.1 PID 自动控制的实现16 5.2.2 M/A 手自动切换实现.16 5.2.3 炉膛压力的报警实现.17 5.2.4 送风机手动/自动切换.18 5.2.5 MFT 动作时的超持控制.19 5.2.6 增闭锁和减闭锁.20 5.2.7 其它异常工况的控制方式.20 5.2.8 低炉膛压力保护.20 5.3 引风机常见问题及处理方法21 5.3.1 引风机的常见事故.21 5.3.2 引风机常见故障处理.21 结论 .22 沈阳工程学院毕业设计(论文) IV 致谢 .23 参考文献 24 附录 .25 A1.1.26 A1.2.27 A1.3.28 A1.4.29
13、 . 炉膛压力控制系统组态设计 - 1 - 1 引 言 1.1 本次设计的背景 炉膛压力控制系统的设计过程主要通过控制引风机动叶、挡板开度、引风机的转 速来实现炉膛负压的控制过程。引风控制系统的任务是保持炉膛负压在一定的范围内。 锅炉运行时,如果机组要求的负荷指令改变,则进入炉膛的燃烧量和送风量将跟着改 变,燃料在炉膛中燃烧后产生的烟气量也随之改变,这时,为了维持炉膛内的正常压 力,必须对引风量进行相应的调节。对于负压燃烧锅炉,如果炉膛压力接近大气压力, 则炉烟往外冒,影响设备与工作人员的安全;反之,如果炉膛压力太低,又会使大量 的冷空气流进炉膛,降低了炉膛里的温度,增大了引风机的负荷,和烟气
14、带走的热量 损失,一般的炉膛压力维持在比大气压力低 20-50 帕左右。 1.2 本次设计目的和意义 随着电力经济的发展、单台机组容量的增大,以及科学技术的发展、企业管理水 平的提高、设备技术改造的推广等,使电厂中的锅炉风机在运行中出现了裕量较大的 问题,另外根据电网调峰的需要,机组长时间处于低负荷运行状态,使锅炉的送、吸 风机长期处于低参数下运行,对厂用电率造成一定影响。 本次设计是对防城港#2 机组进分析,对其炉膛压力控制和燃烧控制系统进行研究, 还对炉膛爆炸的预防进行一些研究。 沈阳工程学院毕业设计(论文) - 2 - 2 炉膛压力控制系统及燃烧控制系统介绍 2.1 火电厂发电工艺 图
15、2.1 火电厂发电工艺图 发电厂是把各种动力能源的能量转变成电能的工厂。根据所利用的能源形式可分 为火力发电厂、水利发电厂、原子能发电厂、地热发电厂、风力发电厂等。 火力发电厂简称火电厂,是利用煤、石油、天然气等燃料的化学能产生出电能的 工厂。按其功用可分为两类,即凝汽式电厂和热电厂。前者仅向用户供应电能,而热 电厂除供给用户电量外,还向热用户供应蒸汽和热水,即所谓的“热电联合生产”。 火电厂的容量大小各异,具体形式也不尽相同,但就其生产过程来说却是相似的。 上图是凝汽式燃煤电厂的生产过程示意图。 燃煤,用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤 粉。因此,煤斗中的原煤要先
16、送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排 粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟 道流动,放出热量,最后进入除尘器,将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风 机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气 预热器内,利用热烟气加热空气。这样,一方面除使进入锅炉的空气温度提高,易于 煤粉的着火和燃烧外,另一方面也可以降低排烟温度,提高热能的利用率。从空气预 热器排出的热空气分为两股:一股去磨煤机干燥和输送煤粉,另一股直接送入炉膛助 炉膛压力控制系统组态设计 - 3 - 燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内,与从除尘器分离出
17、的细灰一起用水冲至 灰浆泵房内,再由灰浆泵送至灰场。 在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内, 水受到热烟气的加热,然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管,称 为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通,汽包内的水经由水冷壁不 断循环,吸收着煤爱燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水 蒸汽,这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热, 成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度,因此有很大的热势能。具有热势能的 过热蒸汽经管道引入汽轮机后,便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机 转子转动,形成机
18、械能。 汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动 发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机,叫励磁机。励磁机 发出的直流电送至发电机的转子线圈中,使转子成为电磁铁,周围产生磁场。当发电 机转子旋转时,磁场也是旋转的,发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。 这样,发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后,由输电 线送至电用户。 释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出,称为乏汽。乏汽在凝汽器内被 循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却,从新凝结成水,此水成为凝结水。凝结水由凝结 水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内,完成一个循环
19、。在循环过程中难免有汽水 的泄露,即汽水损失,因此要适量地向循环系统内补给一些水,以保证循环的正常进 行。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置,除氧器是为了除去水含的 氧气以减少对设备及管道的腐蚀。 以上分析虽然较为繁杂,但从能量转换的角度看却很简单,即燃料的化学能蒸 汽的热势能机械能电能。在锅炉中,燃料的化学能转变为蒸汽的热能;在汽轮机 中,蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能;在发电机中机械能转变为电能。炉、机、 电是火电厂中的主要设备,亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备 或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧 系统、汽水系统、电气
20、系统等。 2.2 锅炉燃烧情况以及对于炉膛压力的影响 锅炉燃烧系统中有两个最佳,即最佳过量空气系数与最佳煤粉细度。最佳空气系 数是指锅炉的排烟损失与不完全燃烧热损失之和最小的过量空气系数。它与煤种锅炉 的燃烧特性以及锅炉密封程度有关系。 最佳煤粉细度是指锅炉的制粉损耗与锅炉的不完全燃烧热损失之和最小的煤粉细度, 它与煤的可磨性设备特性以及煤的燃烧特性锅炉的燃烧特性有关。实现稳定的燃烧必 须:供给适当的空气量;维持足够高的炉膛温度,炉温必须在燃料的着火温度以上; 一次风速不能太高,合理送入二次风,合理组织炉内动力工况,使燃料与空气混合良 沈阳工程学院毕业设计(论文) - 4 - 好;选择适当的煤
21、粉细度;低负荷运行或燃烧不稳定时要投油助燃。锅炉正压燃烧就 是锅炉在使用过程中炉膛中烟气压力大于大气压力。多年的锅炉检中发现,一些小型 工业锅炉在使用中有不同程度的正压燃烧现象,而且非常普遍约占锅炉的四分之一, 可见这个问题没有引起有关人员足够的重视。其实正压燃烧对锅炉的安全运行是非常 有害的。 2.3 锅炉燃烧系统的风机介绍 2.3.1 风机 为了使燃料在炉内的燃烧正常进行,必须不断的向炉膛内送入燃料燃烧所需要的 空气,并随时排出燃烧后所产生的烟气。 电厂锅炉的送风量和引风量非常大,导致阻力更大,单靠一个烟囱所产生的自然 通风力远远不能满足要求,因此必须采用机械通风。火电厂所使用的风机有:送
22、风机, 其作用是提供燃料在炉膛内燃烧所需要的空气;引风机,其作用是及时排出燃料在炉 膛内燃烧是所产生的烟气;一次风机,其作用是将磨好的煤粉送至炉膛;密封风机, 其作用是防止磨煤机正压运行时的煤粉外漏。在本次设计中将着重介绍和炉膛压力有 关的送风机和引风机。 2.3.2 风机分类 风机按工作原理可以分为离心式和轴流式两大类。 (1)离心式风机:离心式风机结构主要由叶轮、外壳、进气箱、集流器、轴和轴承 等组成。离心式风机的工作原理是,当离心式风机的叶轮被电动机带动旋转式,充满 于叶轮之间的的气体随同叶轮一起转动,在离心力的作用下从叶片间的槽道甩出,由 外壳上的排气口排出。因为气体的外流造成叶轮进气
23、口空间的真空,外界气体会自动 吸进叶轮。离心式风机产生的压头的高低,主要与叶轮直径和转速有关。叶轮直径越 大,转速越快,气体在风机中获得的离心力就越大,产生的压头就越高。 (2)轴流式风机轴流式风机的结构主要由叶轮、外壳、集流器、扩压器、导叶、整 流罩等组成。轴流式风机的工作原理是当叶在电动机带动下旋转时,叶片在气体中运 动,给气体一个作用力,使气体沿着风机轴的方向不断由进口流向出口。气流的进、 出口方向都是轴向的。轴流式风机产生的风压较低,通常用作流量大的、风压低的引 风机。例如,我国 300MW 和 600MW 机组上,采用动叶可调轴流式风机。600MW 机组的 一次风机,为了获得较高的风
24、压,采用了动叶可调双级轴流式风机。 炉膛压力控制系统组态设计 - 5 - 3 防城港 DCS 炉膛压力控制系统 3.1 DCS 系统的概念 分散控制系统 DCS(distributed control system 的简称)是以微处理器及微型计 算机为基础,融汇 算机技术、数据通信技术、CRT 屏幕显示技术和自动控制技术为一 体的计算机控制系统,它对生产过程进行集中操作管理和分散控制。即分布于生产过 程各部分的以微处理器为核心的过程控制站,分别对各部分工艺流程进行控制,通过 数据通信系统与中央控制室的各监控操作站联网,因此也称集散控制系统(TDCS)。作 员通过监控站 CRT 终端,可以对全部
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