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1、1大连工业大学课程设计（论文）任务书专 业 自 动 化 班 级 102题 目 金 弘 基 供 热 锅 炉 测 控 系 统 设 计子 题指 导 教 师 于 忠 得 答 疑 教 师 于 忠 得设 计 时 间 2012年 12 月 3 日 至 2012年 12 月 7 日 共 1 周设 计 要 求设 计 （ 论 文 ） 的 任 务 和 基 本 要 求 ， 包 括 设 计 任 务 、 查 阅 文 献 、 方 案 设 计 、说 明 书 （ 计 算 、 图 纸 、 撰 写 内 容 及 规 范 等 ） 、 工 作 量 等 内 容 。金 弘 基 供 热 锅 炉 系 统 由 两 台 40 吨 热 水 锅 炉 构

2、 成 ， 负 责 向 大 连 市 西 南 部的 书 香 园 一 期 、 二 期 、 三 期 住 宅 小 区 冬 季 供 暖 。 为 保 证 锅 炉 的 安 全 、 经 济 运行 ， 需 要 设 计 相 应 的 测 量 、 控 制 系 统 。 本 设 计 仅 包 含 1#锅 炉 的 测 量 、 控 制系 统 。1 设 计 任 务 与 要 求住 宅 供 热 锅 炉 测 控 系 统 主 要 实 现 目 标 ： 保 证 锅 炉 安 全 运 行 。设 计 控 制 参 数 有 ： 炉 膛 温 度 、 炉 膛 负 压 、 出 水 温 度 、 出 水 压 力 、 总管 温 度 、 总 管 压 力 等 。 保

3、证 住 宅 供 暖 室 内 温 度 。控 制 回 水 温 度 。2 设 计 内 容1） 供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计 。2） 设 备 选 型 设 计 。3） 仪 表 盘 正 面 布 置 图 设 计 。4） 仪 表 盘 盘 后 接 线 图 设 计 。5） 仪 表 供 电 系 统 设 计 。3 课 程 设 计 说 明 书 格 式 要 求1） 格 式 要 求严 格 按 照 教 务 处 规 定 格 式 撰 写 ， 见 “ 课 程 设 计 格 式 及 撰 写 要 求 ”2) 内 容 要 求（ 1） 设 计 任 务 说 明（ 2） 设 计 方 案 说 明 ， 包 括 设 计 任

4、务 背 景 说 明 、 控 制 方 案 设 计 说 明 、 测量 方 案 设 计 说 明 、 仪 表 选 型 说 明 、 传 感 器 选 型 说 明 等 。附 图 ： 工 艺 控 制 流 程 图 ； 设 备 选 型 表 ； 仪 表 正 面 布 置 图 ； 盘 后接 线 图 ； 配 电 图 ； 接 线 端 子 图 。指 导 教 师 签 字 ： 于 忠 得 系 （ 教 研 室 ） 主 任 签 字 ：2012 年 11 月 25 日2目 录摘 要 3第 一 章 设 计 目 标 及 任 务 41、 设 计 目 标 42、 设 计 任 务 4第 二 章 系 统 设 计 5（ 一 ） 、 供 热 热 水

5、锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计 51、 锅 炉 设 备 的 简 单 介 绍 52、 供 热 锅 炉 系 统 的 测 量 与 控 制 6（ 二 ） 、 供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 介 绍 71、 炉 膛 负 压 控 制 系 统 72、 出 水 压 力 控 制 系 统 83、 回 水 温 度 控 制 系 统 8第 三 章 设 计 图 纸 91、 供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计 图 92、 设 备 选 型 表 103、 仪 表 盘 正 面 布 置 图 114、 仪 表 盘 后 接 线 图 125、 端 子 接 线 图 136、 仪 表 供 电 系 统 设

6、计 图 14心 得 体 会 1 5参 考 文 献 1 63摘 要锅 炉 是 工 业 生 产 过 程 中 必 不 可 少 的 重 要 动 力 设 施 。 它 通 过 煤 、 油 、 天 然 气 的 燃 烧 释 放 出化 学 能 ， 通 过 传 热 过 程 把 能 量 传 递 给 谁 ， 使 水 变 成 水 蒸 汽 。本 次 过 程 控 制 的 课 程 设 计 任 务 是 金 弘 基 供 热 锅 炉 测 控 系 统 设 计 。 本 设 计 仅 包 含 1#锅 炉 的测 量 、 控 制 系 统 ， 应 用 单 闭 环 和 开 环 两 种 基 本 的 控 制 方 法 对 要 求 的 各 个 参 数 进

7、 行 测 量 和 控 制 。在 进 行 设 计 之 前 首 先 要 确 定 设 计 的 步 骤 ， 第 一 要 根 据 具 体 要 求 ， 确 定 供 热 热 水 锅 炉 测 控系 统 设 计 方 案 ， 其 次 根 据 测 量 、 控 制 的 具 体 技 术 要 求 ， 选 定 仪 表 设 备 ， 即 设 备 选 型 设 计 ， 之后 仪 表 盘 正 面 布 置 设 计 和 仪 表 盘 盘 后 接 线 图 设 计 也 就 会 很 容 易 的 进 行 ， 最 后 在 对 仪 表 供 电 系统 进 行 设 计 ， 将 这 几 个 步 骤 有 机 的 进 行 组 合 ， 就 可 以 得 到 一 个

8、 完 整 的 测 控 系 统 。 在 这 次 课 程设 计 当 中 ， 重 要 的 是 要 掌 握 供 热 锅 炉 测 量 和 控 制 系 统 的 核 心 ， 要 把 握 整 体 的 设 计 思 路 ， 保 证锅 炉 的 安 全 运 行 ， 保 证 住 宅 供 暖 室 内 温 度 ， 锅 炉 运 行 考 核 管 理 。关 键 字 ： 供 热 热 水 锅 炉 测 控 、 设 备 选 型 、 仪 表 盘 正 面 布 置 、 仪 表 盘 盘 后 接 线 、 仪 表 供 电 系 统 。4第 一 章 设 计 目 标 及 任 务1.设 计 目 标金 弘 基 供 热 锅 炉 系 统 由 两 台 40 吨 热

9、 水 锅 炉 构 成 ， 负 责 向 大 连 市 西 南 部 的 书 香 园 一期 、 二 期 、 三 期 住 宅 小 区 冬 季 供 暖 。 为 保 证 锅 炉 的 安 全 、 经 济 运 行 ， 需 要 设 计 相 应 的 测量 、 控 制 系 统 。 本 设 计 仅 包 含 1#锅 炉 的 测 量 、 控 制 系 统 。2.设 计 任 务供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计 、 扩 大 初 步 设 计 。 主 要 完 成 以 下 设 计 任 务 ：（ 1） 供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计 。（ 2） 设 备 选 型 设 计 。（ 3） 仪 表 盘

10、 正 面 布 置 设 计 。（ 4） 仪 表 盘 盘 后 接 线 图 设 计 。（ 5） 仪 表 供 电 系 统 设 计 。1、 保 证 锅 炉 的 安 全 运 行 。设 计 控 制 参 数 有 ： 炉 膛 温 度 、 炉 膛 负 压 、 出 水 温 度 、 出 水 压 力 、 总 管 温 度 、 总 管 压力 等 。2、 保 证 住 宅 供 暖 室 内 温 度 。控 制 回 水 温 度 。3、 锅 炉 运 行 考 核 管 理 。出 水 温 度 、 出 水 压 力 、 回 水 温 度 、 炉 膛 温 度 等 重 要 参 数 的 当 班 记 录 。 煤 、 水 消 耗 的当 班 记 录 ， 考

11、核 评 价 等 其 他 管 理 需 要 。5第 二 章 系 统 设 计（ 一 ） 、 供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计金 弘 基 供 热 锅 炉 系 统 由 两 台 40 吨 热 水 锅 炉 构 成 ， 负 责 向 大 连 市 西 南 部 的 书 香 园 一 期 、二 期 、 三 期 住 宅 小 区 冬 季 供 暖 。 为 保 证 锅 炉 的 安 全 、 经 济 运 行 ， 需 要 设 计 相 应 的 测 量 、 控 制系 统 。 由 于 两 台 热 水 锅 炉 的 控 制 系 统 完 全 一 样 ， 所 以 这 里 只 对 一 台 热 水 锅 炉 的 控 制 系 统 进

12、 行描 述 。1.锅 炉 设 备 的 简 单 介 绍下 图 为 本 次 设 计 采 用 的 供 热 锅 炉 工 艺 流 程 图 。蒸 汽 发 生 系 统 由 给 水 泵 、 给 水 控 制 阀 、 省 煤 器 、 汽 包 及 循 环 管 等 组 成 。 在 锅 炉 运 行 过 程中 ， 燃 料 和 空 气 按 一 定 比 例 送 入 炉 膛 燃 烧 ， 产 生 的 热 量 传 送 给 蒸 汽 发 生 系 统 ， 产 生 饱 和 蒸 汽 ，然 后 再 经 过 过 热 蒸 汽 ， 形 成 满 足 一 定 质 量 指 标 的 过 热 蒸 汽 输 出 ， 供 给 用 户 。 同 时 燃 烧 过 程 中

13、产 生 的 烟 气 ， 经 过 过 热 器 将 饱 和 蒸 汽 加 成 过 热 蒸 汽 后 ， 再 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 送 入 大 气 。锅 炉 设 备 是 一 个 复 杂 的 控 制 对 象 ， 其 主 要 控 制 变 量 有 燃 料 量 、 锅 炉 给 水 、 减 温 水 流 量 、送 风 量 和 引 风 量 等 ； 主 要 的 被 控 量 有 汽 包 水 位 、 过 热 蒸 汽 温 度 、 过 热 蒸 汽 压 力 、 炉 膛 负 压 等 。这 些 控 制 变 量 和 被 控 变 量 之

14、间 相 互 关 联 。 例 如 燃 料 量 的 变 化 不 仅 影 响 蒸 汽 压 力 ， 同 时 还 会 影响 汽 包 水 位 、 过 热 蒸 汽 温 度 、 炉 膛 负 压 和 烟 气 含 氧 量 ； 给 水 量 变 化 不 仅 影 响 汽 包 水 位 ， 而 且对 蒸 汽 压 力 、 过 热 蒸 汽 温 度 都 有 影 响 。 因 此 锅 炉 设 备 是 一 个 多 输 入 /多 输 出 且 相 互 关 联 的 控制 对 象 。6燃 煤 锅 炉 工 艺 流 程 图首 先 由 磨 煤 机 将 煤 磨 制 成 粉 。 煤 粉 由 空 气 携 带 通 过 装 在 炉 墙 上 的 燃 烧 器 送

15、 入 炉 膛 中 燃烧 。 在 火 焰 中 心 处 的 气 体 温 度 达 到 1500 1600 。 锅 炉 的 蒸 发 受 热 面 装 在 炉 膛 的 内 壁 上 ，组 成 水 冷 壁 ， 吸 收 炉 膛 中 高 温 火 焰 和 烟 气 的 辐 射 热 量 ， 使 炉 膛 出 口 处 烟 气 温 度 降 低 到1000 1150 。 后 墙 水 冷 壁 的 上 部 分 （ 在 水 平 烟 道 进 口 ） 组 成 排 列 较 稀 的 数 列 凝 渣 管 ，以 防 止 结 渣 。 为 防 止 锅 炉 受 热 面 上 积 灰 或 结 渣 ， 还 使 用 吹 灰 器 。过 热 器 位 于 水 平

16、烟 道 中 ， 它 的 作 用 是 把 从 锅 筒 出 来 的 饱 和 蒸 汽 加 热 成 具 有 一 定 温 度 的过 热 蒸 汽 ， 目 的 是 提 高 电 站 的 经 济 性 。 烟 气 通 过 过 热 器 后 温 度 降 低 到 500 600 ,然 后 进入 尾 部 烟 道 。 尾 部 烟 道 中 受 热 面 之 一 为 省 煤 器 。 它 由 很 多 平 行 的 蛇 形 管 所 组 成 ， 其 作 用是 使 给 水 在 进 入 锅 筒 之 前 预 先 加 热 ， 并 降 低 排 烟 温 度 。 另 一 尾 部 受 热 面 是 空 气 预 热 器 。它 的 作 用 是 使 空 气 在

17、 进 入 炉 膛 以 前 加 热 到 一 定 温 度 ， 以 改 善 燃 烧 和 进 一 步 降 低 排 烟 温 度 ，提 高 锅 炉 效 率 。在 燃 烧 和 烟 风 系 统 方 面 ， 送 风 机 将 空 气 送 入 空 气 预 热 器 加 热 到 一 定 温 度 。 在 磨 煤 机 中被 磨 成 一 定 细 度 的 煤 粉 ， 由 来 自 空 气 预 热 器 的 一 部 分 热 空 气 携 带 经 燃 烧 器 喷 入 炉 膛 。 燃烧 器 喷 出 的 煤 粉 与 空 气 混 合 物 在 炉 膛 中 与 其 余 的 热 空 气 混 合 燃 烧 ， 放 出 大 量 热 量 。 燃 烧后 的

18、热 烟 气 顺 序 流 经 炉 膛 、 凝 渣 管 束 、 过 热 器 、 省 煤 器 和 空 气 预 热 器 后 ， 再 经 过 除 尘 装置 ， 除 去 其 中 的 飞 灰 ， 最 后 由 引 风 机 送 往 烟 囱 排 向 大 气 。在 这 个 过 程 中 ， 需 要 对 给 水 压 力 ， 出 水 温 度 ， 出 水 压 力 ， 炉 膛 负 压 ， 炉 膛 温 度 ， 省煤 器 出 口 温 度 、 省 煤 器 出 入 口 压 ， 炉 膛 水 位 差 进 行 观 测 。 要 对 出 水 温 度 ， 出 水 压 力 ， 炉膛 温 度 ， 炉 膛 水 位 ,给 煤 控 制 ， 给 风 控 制

19、 ， 炉 膛 负 压 进 行 控 制 。当 水 位 不 够 是 ， 应 开 大 给 水 阀 ， 若 水 位 过 高 ， 应 将 给 水 阀 关 小 。 要 是 炉 膛 负 压 过 高 ，7温 度 过 高 ， 则 打 开 泄 压 阀 ， 将 送 风 机 和 排 粉 风 机 调 小 。 若 炉 膛 负 压 过 低 ， 则 要 将 送 风 机和 排 粉 风 机 调 大 ， 让 燃 烧 更 剧 烈 ， 使 压 力 、 温 度 上 来 。2.供 热 锅 炉 系 统 的 测 量 和 控 制根 据 设 计 要 求 ， 将 测 、 控 方 案 标 注 在 工 艺 流 程 图 上 ， 形 成 带 控 制 点 的

20、 工 艺 流 程 图 ，如 图 1-2所 示 。这 样 ， 测 量 参 数 ： 炉 膛 温 度 、 炉 膛 负 压 、 出 水 温 度 、 出 水 压 力 、 回 水 温 度 、 省 煤 入 口 温度 、 省 煤 器 出 口 温 度 、 省 煤 器 出 入 口 压 差 就 可 以 根 据 图 1-2测 量 得 到 。（ 二 ） 、 供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 介 绍1.炉 膛 负 压 控 制 系 统为 了 防 止 炉 膛 内 的 火 焰 或 烟 气 外 喷 ， 炉 膛 内 要 保 持 一 定 的 负 压 。 炉 膛 负 压 控 制 一 般 可 通过 控 制 引 风 量 来 调 节

21、。 鉴 于 引 风 量 落 后 于 燃 料 量 和 鼓 风 量 的 控 制 ， 可 能 引 起 系 统 大 的 波 动 ，8造 成 不 稳 定 因 素 。 所 以 ， 将 汽 包 出 口 蒸 汽 压 力 作 为 前 馈 信 号 与 以 引 风 量 为 反 馈 信 号 共 同组 成 前 馈 反 馈 复 合 控 制 系 统 ， 如 下 图 。2.出 水 压 力 控 制 系 统出 水 压 力 的 控 制 关 系 到 锅 炉 汽 包 液 位 的 高 低 ， 直 接 关 系 到 锅 炉 的 安 全 性 问 题 ， 所 以 必 须控 制 好 出 水 压 力 。 当 液 泡 液 位 过 低 时 ， 应 把

22、水 压 力 调 大 ， 当 液 泡 液 位 过 高 时 ， 应 把 出 水 压 力调 低 。其 方 框 图 如 下 ：3.回 水 温 度 控 制 系 统对 于 普 通 的 钢 制 热 水 锅 炉 而 言 ， 当 锅 炉 循 环 水 的 回 水 温 度 低 于 一 定 数 值 后 ， 将 在 锅 炉 烟气 侧 产 生 酸 性 冷 凝 水 。 酸 性 冷 凝 水 会 对 锅 炉 钢 板 产 生 腐 蚀 ， 降 低 锅 炉 的 寿 命 和 使 用 的 安 全 性 。例 如 ， 使 用 天 然 气 为 燃 料 的 锅 炉 ， 其 烟 气 露 点 为 57 58 度 （ 过 量 空 气 系 数 1.15

23、） 。 一 般 的 锅炉 回 水 温 度 低 于 55 度 ， 将 在 锅 炉 烟 气 侧 产 生 PH 值 为 3-5 的 酸 性 冷 凝 水 ， 从 而 腐 蚀 锅 炉 钢 板 。烟 侧 经 常 产 生 冷 凝 水 ， 锅 炉 不 到 3 年 就 可 能 报 废 。 所 以 控 制 回 水 温 度 对 于 系 统 十 分 必 要 。出 水 压 力 控 制 器 变 频 调 速 器 出 水 泵 电 机 出 水 压9第 三 章 设 计 图 纸1.供 热 热 水 锅 炉 测 控 系 统 方 案 设 计 图102.设 备 选 型 表序 号 设 备 名 称 代 号 型 号 规 格 数 量 生 产 厂

24、家1 炉 膛 温 度显 示 仪 TR-1-02 WP-C803-02-02-HL 1 大 连 重 工 集 团2 炉 膛 负 压显 示 仪 PCR-1-07 WP-C803-02-12-HL 1 大 连 重 工 集 团3 出 水 温 度显 示 仪 TCR-1-01 WP-C803-02-08 1 大 连 重 工 集 团4 出 水 压 力显 示 仪 PCR-1-06 WP-803-02-12-HL 1 大 连 重 工 集 团5 回 水 温 度显 示 仪 TR-1-03 WP-C803-02-08 1 大 连 重 工 集 团6 省 煤 器 出入 口 差 压显 示 仪 PID-1-10 WP-C801

25、-02-12 1 大 连 重 工 集 团7 省 煤 器 入口 温 度 显示 仪 TI-1-05 WP-C801-02-08 1 大 连 重 工 集 团8 省 煤 器 出口 温 度 显示 仪 PCR-1-04 WP-C801-02-08 1 大 连 重 工 集 团9 温 度 传 感器 TR-109 PT100 4 武 汉 终 端 高 科 精 密测 控 技 术 有 限 公 司10 温 度 传 感器 TIR-101-S WRP-100 1 康 泰 仪 表 电 缆 厂11 总 管 压 力显 示 仪 PRI-1-09 TGP-11 1 大 连 重 工 集 团12 总 管 温 度显 示 仪 TR-1-08

26、 HDS-503 1 大 连 重 工 集 团13 差 压 传 感器 PDI-106-S XLFI-369435 1 北 京 中 西 集 团14 压 力 变 送器 PCR-104-T SK-DBS208-E 1 大 连 重 工 集 团15 温 度 变 送器 TR-103-T WZP-430 4 大 连 重 工 集 团16 锅 炉 压 力变 送 器 PDR-102-T SK-DBS208-H 1 大 连 重 工 集 团113.仪 表 盘 正 面 布 置 图124.仪 表 盘 后 接 线 图135.端 子 接 线 图146.仪 表 供 电 系 统 设 计 图15心 得 体 会通 过 这 次 的 金

27、弘 基 供 热 锅 炉 测 控 系 统 设 计 ， 我 对 过 程 控 制 控 制 系 统 的 产 生 了 浓 厚 的 兴趣 。 在 这 次 课 程 设 计 中 ， 我 们 运 用 到 了 以 前 所 学 的 过 程 控 制 的 专 业 知 识 ， 虽 然 过 去 从 未 独 立应 用 过 它 们 ， 但 在 学 习 的 过 程 中 带 着 问 题 去 学 我 发 现 对 以 前 所 学 的 知 识 的 一 种 前 所 未 有 的 巩固 ， 并 且 升 华 了 所 学 的 专 业 课 知 识 ， 这 是 我 做 这 次 课 程 设 计 的 巨 大 收 获 。 在 课 程 设 计 过 程 中遇

28、到 问 题 会 让 我 跟 难 受 ， 但 是 从 难 受 中 逐 渐 地 翻 阅 各 种 资 料 ， 从 资 料 中 学 到 知 识 ， 这 次 的 课程 设 计 让 我 受 益 终 身 。 学 会 了 如 何 发 现 、 提 出 、 分 析 、 解 决 问 题 和 从 难 题 中 怎 么 样 去 克 服 自己 所 不 知 道 、 不 了 解 的 知 识 。 提 高 了 我 的 实 践 能 力 和 自 学 能 力 ， 这 对 我 在 以 后 的 学 习 、 工 作和 生 活 起 到 了 不 可 估 量 的 作 用 。 在 设 计 的 过 程 中 发 现 了 自 己 的 不 足 之 处 ， 对

29、 以 前 所 学 过 的 知识 理 解 得 不 够 ， 掌 握 得 不 够 扎 实 。 通 过 查 阅 大 量 的 有 关 资 料 ， 使 自 己 学 到 了 不 少 知 识 。 这 次的 课 程 设 计 激 发 了 我 今 后 努 力 学 习 的 兴 趣 ， 相 信 这 将 对 我 以 后 工 作 和 生 活 中 的 学 习 产 生 积 极的 影 响 。 通 过 这 次 设 计 ， 我 懂 得 了 学 习 的 重 要 性 ， 了 解 了 学 习 的 持 续 性 ， 更 了 解 到 理 论 知 识与 实 践 相 结 合 的 重 要 意 义 ， 只 有 不 断 的 学 习 ， 把 所 学 的 知

30、 识 和 实 际 相 结 合 才 能 对 自 己 所 学 知识 的 提 高 和 巩 固 。 这 将 为 自 己 今 后 的 学 习 和 工 作 做 出 了 榜 样 。16参考文献1孙 洪 程 ， 李 大 字 ， 翁 维 勤 .过 程 控 制 工 程 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2006.22张 亮 明 工 业 锅 炉 自 动 控 制 北 京 ： 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ， 1987 13何 衍 庆 ， 蒋 慰 孙 ， 俞 金 寿 .工 业 生 产 过 程 控 制 .北 京 ： 化 学 工 业 出 版 社 ， 2004.24邵 裕 森 ， 戴 先 中 .过 程 控 制 工 程 .北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2000.5