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2011年注册化工工程师辅导:化工自控设计初步设计讲义

2012-09-13  点击: 次  建培教育

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自控设计初步设计

  初步设计的主要目的,是报有关领导审批,并为定货做好准备。在该设计阶段必须要了解工艺生产的特点,环境特性,确定控制方案,对重要的控制系统要作出详细的说明;正确地选择仪表和其他自动化技术工具,主要材料的选型,确定控制水平,动力供应等,进行设计概算。

  初步设计资料的主要内容

  初步设计说明书

  带控制点流程图

  主要仪表设备、材料汇总表

  初步设计概算

  初步设计示例

  青岛科技大学供热中心15T/h工业燃煤锅炉控制系统

  工业燃煤锅炉控制系统初步设计说明书

  15 T/h工业燃煤锅炉自控设计说明书锅炉是化工、发电、炼油、造纸和制糖等工业部门必不可少的重要设备,广泛地用于工业生产的各个领域,作为全校 动力和热源的锅炉,向大容量、高效率发展。但目前采用的自动化水平、管理水平都比较低,普遍实行的热效率比原计划的指标低20%,为确保安全、稳定生产、提高锅炉热效率,节约能源,所以要对此进行自动控制。 本设计是以燃煤量为15T/h而设计的锅炉自控制。

  锅炉由炉膛、气包、炉排、送风机、引风机、过热器、减温器、省煤器、给水泵及循环等管道组成。煤粉和热空气按一定比例进入燃烧室燃烧,生成的热量传递给蒸汽发生系统。产生饱和蒸汽,然后,经过热气形成一定气温的过热蒸汽,汇集至蒸汽母管,过热蒸汽经负荷设备控制供给负荷设备用。与此同时,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。最后经引风机送往烟囱,排入大气。

  整个锅炉装置都运行在高温、高压下,应注意设备的耐压、抗高温性能及温度补偿措施,鉴于我国自动化发展水平和趋势。采用西安II系列DDZ-型仪表,此仪表既经济、可靠,又为集中计算机打下基础。由于锅炉是IIT的一个独立单元,故单独设立控制室。

  整个系统的主要工艺参数有

  (1)、温度:过热蒸汽温度、炉膛温度。

  (2)、压力:过热蒸汽压力、炉膛负压、汽包压力,均采用弹簧管进行压力检测。

  (3)、流量:蒸汽流量、冷水流量、热空气   流量、均采用孔板环室取压,进行检测。

  (4)、水位:冷包水位,采用浮管式检测,并置上、下限报警设备。

  (5)、氧含量:通过氧化钴来检测烟气含量。

  锅炉设备是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。现将锅炉设备控制划为若干个控制系统。

1、锅炉冷包水位的自动控制

  维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。为了克服虚假水位引起扰动。采用三冲量控制系统实质上是前馈(蒸汽流量)加反馈控制系统。

  2、蒸汽压力、温度质量的自动控制

  该系统自动控制的任务是使过热器出口温度维持在允许范围内,并保护过热器使管壁温度不超过允许的工作温度,以减温水流量作为控制气温的手段。采用了单回路控制系统。

  3、炉膛微负压控制系统

  以蒸汽压力为前馈信号,按一定的比例与炉膛负压相加,形成前馈加反馈控制系统。

  4、燃烧系统的自动控制系统

  采用变化比值的串级控制系统蒸汽压力的主要变化扰动量,蒸汽负荷变化与燃料量的波动以煤做燃料。燃料量难测,所以使用热量信号反映燃料量的控制系统,以控制炉排能速来实现。同时为使负荷增加或减少时,燃烧充分避免产生浓烟,污染环境,造成能源浪费,引入烟道含氧量来校正燃料流量与空气流量的比值,形成变比值控制。既保证经济燃烧,又使热效率最高。

  为了使锅炉设备工作在安全、可靠的情况下,必备的安全报警装置有:1、冷包水位上、下限报警:冷包水位是锅炉运行的主要指表,是一个非常重要的被控参数。为防止事故发生,设置上、下限水位报警,极限上、下限两套水位报警。2、蒸汽压力超高报警:防止蒸汽压力≥1.2MPa4、蒸汽流量超高报警:即超过其最大负荷15T/h时报警。控制系统的能源供应:

  1、电源:采用一级供电,除采用变送装置将220V 50HzZ频电压变成24V直流电源。还备有蓄电池组。建立室内仪表,用分供电箱。室外仪表用分供电箱。蓄电池组应保持30分钟供电。

  2、气源:采用1.4kgf/cm 的气源。气源必须经过冷却器、贮罐、过滤器和干燥器、空气站的全部设备。管线必须采取严格的防锈措施。所有气动调节阀的气源是全厂统一的。

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