工业锅炉电气线路及自控仪表

工业锅炉电气线路及自控仪表,锅炉房是工业及民用常用的动力装置，工业锅炉主要为蒸汽锅炉，用以工业生产中的生产用汽，其余热或部分用以生活。其锅炉容量及工作压力较大，电气线路复杂并配以自动化仪表或微机自动控制装置，是工业生产中常用的配套设施。下面我们就工业锅炉的电气线路及自控仪表作一介绍。,工业锅炉房电气线路,工业锅炉房的电气线路可分三部分，第一为电气主回路，主要包括变配电装置、动力回路、照明回路、接地装置等；第二为二次回路，主要包括变配电装置的二次回路、电动机控制回路的接线图；第三为自动化仪表及自动装置，有时也称热工控制部分，主要包括热工信号及参数与动力回路联锁装置及控制、自动化仪表的管线及电缆布置等。,工业锅炉房主要动力装置,主要动力装置有引风机、送风机、给水泵、水处理动力系统、上煤系统动力、除灰系统动力、维修系统动力、给煤碎渣系统动力、并配有各类照明和各类自动装置的电源。,工业锅炉的自动控制仪表,工业锅炉一般都配有测量蒸汽、给水、烟气、风道空气温度的温度控制仪表，配有测试蒸汽和给水流量的流量积算仪表，配有测量汽泡水位的液位控制仪表，配有测量给水和蒸汽压力的压力控制仪表以及测量风压及负压的压力仪表，在除氧给水系统，同样设置温度、压力、液位仪表。这些仪表与引风、送风、给水泵等动力装置有着错综复杂的联锁关系，构成了给水、蒸汽汽包及其水位的自动调节。,工业锅炉房自动化仪表及自动装置,工业锅炉房自动化仪表及自动装置通常称为热工仪表，主要包括温度、压力、流量、水位的测量及汽包水位自动调节、与电动机联锁、各类仪表接线。热工测量控制系统和导管电缆连接图是热工测量中最重要的图样，它给出了测量参数、仪表型式、安装位置、控制方式、管线缆型号规格、调节方式、工艺流程等重要数据。下面我们就锅炉房常用仪表及自动装置图例作一简单介绍。,锅炉房常用仪表的图例,锅炉正面的热工测量控制系统图,锅炉平面的热工测量控制系统图,由以上系统图可了解如下内容,1、温度的测量有四个点 主蒸气温度的测量给水温度的测量 烟道尾部烟气温度的测量 空气预热出口风道空气温度的测量 2、流量的测量有两个点 主蒸气管道中蒸气流量的测量 给水管道中给水流量的测量 3、汽包水位的测量有一个点,压力的测量有三个部分,1、给水压力 2、汽包蒸气压力 3、主蒸气管道压力 注：压力的测量均用导压管经阀和环形管引至控制盘上的压力指示仪表。,负压的测量共有两个点 除尘器前烟道负压的测量 炉堂负压的测量 风压的测量共有三个点 空气预热器入口风压 空气预热器出口风压 二次风机出口风压,汽包水位的自动调节,汽包水位的调节是锅炉运行时最重要的一项技术措施，它的目的和作用是保证运行的锅炉汽包水位永远保持在安全的允许范围之内。锅炉液位是一个三冲量控制系统，这个系统除了液位、蒸气流量外，再增加一个供水流量的信号，它有助于及时克服由于供水压力波动而引起的汽包液位的变化。它的工作原理见框图。,锅炉的主要生产过程分析,锅炉设备的主要输入变量有蒸汽负荷、锅炉给水、渣油流量、减温水流量、送风量和引风量等。主要的输出变量有蒸汽压力、汽包水位、蒸汽温度、炉膛负压和过剩空气及烟气含氧量等。如图所示 这些输入变量和输出变量之间都是相互关联的。,工艺对自动控制的要求,1、控制汽包水位 2、控制蒸汽压力 3、控制蒸汽温度 4、控制燃烧系统 5、控制炉膛负压,检 测 仪 表 与 传 感 器,在工业生产过程中，为了正确地指导生产操作、保证产品质量和实现生产过程自动化，一项必不可少的工作是准确而及时地检测出生产过程中的各个有关参数，例如压力、流量、物位及温度等。用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号（例电信号或气压信号）的仪表称为传感器。当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号时，通常称为变送器。主要的检测仪表有如下几种。 1、温度检测仪表 2、压力测量仪表 3、流量测量仪表 4、物位测量,温度检测仪表,温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和科学实验中最普遍、最重要的热工参数之一。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程均是在一定的温度范围内进行的。因此，温度的测量是保证生产正常进行，确保产品质量和安全生产的关健环节。 温度的测量按测量方式分有接触式和非接触式两类，比较常用的温度检测仪表有热电偶和热电阻。,压力测量仪表,工业生产中，所谓压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。在工业生产过程中，必须对压力进行监测和控制，压力是重要的操作参数之一。在生产过程中，经常会遇到压力和真空度的测量，如果压力测量不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。此外，压力测量的意义还不局限于它的自身，有些其它参数的测量，如物位、流量等往往是通过测量压力或压差来进行的，即测出了压力或差压，便可确定物位或流量。在压力测量中，常有大气压力、绝对压力、表压和真空度之分，它们之间的关系如图所示。压力传感器的主要类别有如下几种 1、压电式压力传感器 2、压阻式压力传感器 3、应变式压力传感器 4、电容式压力传感器 5、谐振式压力传感器,流量测量仪表,一般把流体移动的量称为流量。单位时间内流过管道横截面或明渠截面的流体量，称为瞬时流量。流体量以质量表示时称为质量流量，以体积表示时称为体积流量。有时也需要知道在一段时间内流过的流体量，称为总量或累积流量。在工业生产过程中，流量指导操作、监视设备运行情况和进行核算的一个重要参数和依据。下面介绍几种常用流量计 1、差压式流量计 2、转子流量计 3、椭圆齿轮流量计 4、涡轮流量计 5、电磁流量计 6、漩涡流量计（涡街流量计） 7、质量流量计,物位检测及仪表,物位测量在现代工业生产自动化中具有重要的地位。随着现代化工业设备规模的扩大和集中管理，特别是计算机投入运行后，物位的测量和远传更显得重要了。通过物位的测量，可以正确获知容器设备中所储物质的体积或质量；监视或控制容器内的介质物位，使它保持在一定的工艺要求的高度，或对它的上、下限位置进行报警，以及根据物位来连续监视或调节容器中流入与流出物料的平衡。经常使用的物位计有如下几种。 1、浮力式液位计 2、差压式液位计 3、超声波物位计 4、电容式物位计 5、放射性料位计,显示仪表,凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表统称为显示仪表。显示仪表直接接收检测组件、变送器、传感器送来的信号，经过测量线路和显示装置，最后对被测变量予以指示或记录。显示仪表按显示方式分为模拟显示、数字显示和屏幕显示三大类。 1、模拟显示仪表是以指针或记录笔的偏转角或移动量来显示被测变量连续变化的仪表。 2、数字式显示仪表直接以数字形式显示被测变量，其测量速度快，抗干扰能力强、精度高，读数直观，工作可靠，且有自动报警、自动打印和自动检测等功能。 3、屏幕显示则是直接把工艺参数用文字、符号、数字和图像配合的形式在荧光屏上直接显示出来，并配以打字记录装置。,自动控制仪表（调节器）,自动控制仪表在自动控制系统中的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控制仪表根据该偏差进行一定的数字运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对于被控变量的自动控制。从控制仪表的发展来看，大体上经历了三个阶段。 1、基地式控制仪表一般是与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内，同时具有检测、控制与显示的功能，所以它的结构简单、价格低廉、使用方便。但由于它的通用性差，信号不易传递，故一般只应用于一些简单控制系统。 2、单元组合仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元（例变送单元、定值单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中的一种功能。各个单元之间以统一的标准信号相互联系。例如DZ-型电动控制仪表就是其中一种单元组合仪表。 3、以微处理器为基元的控制装置以其灵敏、可靠、价廉、性能好，很快在自动控制领域得到广泛的应用。这种控制装置控制功能丰富、操作方便，很容易构成各种复杂的控制系统。,执 行 器,执行器是自动控制系统中的一个重要组成部分。它的作用是接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数字上或一定的范围内。执行器按其能源形式可分为气动、电动、液动三大类。 1、气动执行器用压缩空气作为能源，其特点是结构简单、动作可靠、平稳、输出推力大、维修方便、防火防爆，而且价格较低。气动执行器由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，控制机构是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量。它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。 2、电动执行器用电作为能源，其优点是信号传递迅速，缺点 是结构复杂、防爆性能差。电动执行器与气动执行器一样，是控制系统中的一个重要部分。它接收来自控制器的0-10mA或4-20mA的直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。,差压式液位计,差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。由测量原理可知，凡是能够测量差压的仪表都可以用于密闭容器液位的测量。实际生产中，应用最多的是电容式差压变送器。采用差压式液位计测量液位时，由于安装位置不同一般情况下均会存在零点迁移的问题。正、负迁移的实质是通过迁移弹簧改变差压变送器的零点，使得被测液位为零时，变送器的输出为起始值（4mA），因此称为零点迁移。它仅仅改变了变送器测量范围的上、下限，而量程的大小不会改变。下面我们就无迁移、正迁移和负迁移3种情况进行讨论。 1、无迁移 2、正迁移 3、负迁移,智能型压力控制器,智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压变送器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。智能型变送器的特点是可进行远程通信。利用手持通信器，可对现场变送器进行各种运行参数的选择和标定，其精确高，使用与维护方便。通过编制各种程序，使变送器具有自修正、自补偿、自诊断等多种功能。利用手持通信器能够实现下列功能。 1、组态 2、测量范围的变更 3、变送器的校准，包括零点和量程的校准 4、自诊断,