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1、锅炉烟气含氧量控制,实验目的,巩固PID控制器的使用巩固经验整定法、衰减振荡法的使用了解组分对象的特点和控制方法,目录,一、基础知识二、烟气含氧量单回路控制系统的设计三、实验步骤四、总结,一、基础知识,1、控制规律的选择2、控制规律的选择原则3、PID控制器参数整定方法4、质量指标控制5、成分与物性参数测量的问题6、锅炉烟气含氧量控制流程图7、小锅硬件和仪器仪表的说明,1、控制规律的选择,工业控制器常见到有开关控制、比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器、比例积分微分控制器。过程工业中常见的参数有液位、流量、压力、温度和成分,2、控制规律的选择原则,对控制要求不高的参数，可采用比例控制器，
2、甚至开关控制对控制要求不高，且惯性较大的参数，可采用比例微分控制器，但对于噪声较大的参数，如流量，则不能选用比例微分控制器对于精度要求高的，要加入积分规律，可选用比例积分控制器较重要的、控制精度要求较高的、希望动态偏差小的、被控对象滞后时间较大的，可选用比例积分微分控制器,3、PID控制器参数整定方法,PID控制器参数整定方法有：理论整定法、工程整定法理论整定法：需求出各环节的传递函数，实际问题难以满足，理论计算较繁琐，工程上一般不采用。工程整定法 直接在闭合的控制回路中进行整定。是一种经验方法，简单、方便、易于掌握，工程中广泛采用。主要包括：经验整定法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。
3、,4、质量指标控制,选择质量指标作为被控变量是设计控制系统时首先要考虑的。当直接选择质量指标作为被控变量比较困难或不可能时，可以选择一种间接的指标作为被控变量。但是必须注意，所选用的间接指标必须与直接指标有单值的对应关系，并且还需要具有一定的变化灵敏度。,5、成分与物性参数测量的问题,并不是所有这类参数都有行之有效的测量方法，有些成分或物性参数目前尚无法实现在线测量和变送；成分分析仪表普遍具有比较大的测量滞后，不能及时地反映产品质量变化的情况；成分分析仪表的工作环境要求都比较高，较差的工作环境可能会带来比较大的测量误差。,6、锅炉烟气含氧量控制流程图,7、小锅硬件和仪器仪表的说明,省煤器实质上
4、也是换热器，壳程中是炉膛燃烧产生的烟气，管程中是锅炉上水。锅炉上水经由省煤器流向汽包，省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包V1102。,燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机K1101送入燃烧器。变频器频率为S1101（被归一化到0100%之间），空气量为FT1104。燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉上水进行预热。省煤器烟气出口处的烟气流量为FT1107，
5、温度为TT1105。烟气含氧量AI1101设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板DO1101。,风机变频调速旋钮S1101和烟道挡板开度调节旋钮DO1101均位于辅助操作台上，它们的用途和立体流程设备盘台上的双效阀类似，可以内控或外控。辅助操作台位于钢制盘台正面的右上方，可伸缩。,检测仪表说明 执行机构说明,二、烟气含氧量单回路控制系统的设计,1、认识烟气含氧量2、烟气含氧量控制方案3、烟气含氧量控制方案选择4、烟气含氧量控制方案,1、认识烟气含氧量,烟气含氧量是指燃料燃烧之后排出的烟气中氧气的含量，它是锅炉燃烧的一个重要的指标，它与锅炉燃烧效率、排烟热损失等有很大的关系 影响烟气含氧量的因素主
6、要有燃料量、燃料成分、空气量等，简单而言，烟气含氧量的影响因素就是燃烧工况（燃料量和空气量的比值）。,认识烟气含氧量：燃烧工况的影响,燃料一定，空气量增加：烟气含氧量将增大，多余的空气会吸收一定的能量，经过烟囱排放大空气中，造成能量的浪费 空气量一定，燃料量增加：烟气含氧量将减少，由于燃料的不完全燃烧，在造成燃料能量浪费的同时还将大量的有毒气体排放到空气中，造成环境污染。空气量一定，燃料中可燃成分增加：烟气含氧量将减少，由于燃料的不完全燃烧，在造成燃料能量浪费的同时还将大量的有毒气体排放到空气中，造成环境污染。空气量一定，燃料中可燃成分减少：烟气含氧量将增大，多余的空气会吸收一定的能量，经过烟
7、囱排放大空气中，造成能量的浪费,2、烟气含氧量控制方案,被控对象：烟气 被控变量：烟气含氧量 操纵变量：风机频率 干扰变量：挡板开度,被控对象：烟气被控变量：烟气含氧量 操纵变量：挡板开度干扰变量：空气量,3、烟气含氧量控制方案选择,进风量和出风量都对烟气含氧量有显著的影响，那么选择哪一个做操纵变量更好呢？经过分析，对烟气含氧量起到实质性影响的应当是进风量，也就是风机转速的大小。烟道挡板作为一种可以调节和对烟气含氧量有影响的因素，更适合于在风机转速无法调节时进行亡羊补牢似的控制。因此，我们选择方案一风机转速来调节烟气含氧量。,4、烟气含氧量控制方案,控制器正反作用：反作用控制规律：比例积分作用
8、,三、实验步骤,1、打开锅炉工程。2、确认S1101为内控状态。3、进行控制系统组态。设置数据采集点，采集烟气含氧量AI1101实测值作控制器输入。PID控制器组态（具体配置见下页）。设置执行单元，阀门位号S1101，数据输出类型为“绝对量”。进行信号连接。,4、在趋势曲线画面添加AI1101、S1101、PI1102曲线。5、确认挡板DO1101开度为19.13，运行锅炉工程。6、控制系统投运。控制系统投运原则：无平衡、无扰动切换AIC1101投运过程：在控制器手动状态下，不断修改控制器输出OP，观察控制器输入PV的变化（SP随之变化），当PV达到2%时，将控制器投自动,7、施加扰动测试控制
9、器性能。将AI1101设定值从2变为3，记录AI1101的响应曲线。待AI1101稳定后，将AI1101设定值从3再变为2，记录AI1101的响应曲线。待系统稳定之后，手工将DO1101开度设置为25，观察AI1101曲线的变化趋势。当AI1101稳定后，再将DO1101开度设置为15，等待AI1101稳定。将DO1101开度调回到19，等待AI1101稳定。,8、使用经验整定法进行PI参数整定，当Kc=5、Ti=3时，施加扰动得到的响应曲线。,9、使用衰减振荡法进行PI参数整定，当Kc=6.0756、Ti=0.95时，施加扰动得到的AI1101响应曲线。,10、使用DO1101控制AI1101，经验法整定控制器参数。,11、使用DO1101控制AI1101，经验法整定控制器参数。,12、取Kc=1、Ti=0.8时，改变风机转速S1101。,四、总结,
