2011年注册化工工程师辅导：化工自控设计初步设计讲义1
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-Ⅲ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≥1.2MPa。4、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 50Hz的Z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。
2011年注册化工工程师辅导：化工自控设计初步设计讲义1
