船舶辅锅炉的自动控制系统分析
[摘要] 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。本文就船舶辅锅炉的自动控制和运行管理进行论述。首先,介绍了锅炉的功用和工作原理。锅炉在船舶辅助机械中占有非常重要的位置，我们只有对锅炉的结构有了深入了解，才可以为以后的工作带来更多便利；其次，介绍了锅炉的自动控制系统。随着船舶自动化程度的提高，锅炉的管理也越来越向着自动化、智能化的方向发展，特别PLC技术在锅炉自动化控制中的应用越来越普遍，作为一名管理者，有一个较好的自动化基础是十分有必要的；最后，介绍了锅炉的运行与管理。由于其地位的突出，所以平时的良好管理，可以减少很多不必要的麻烦。例如水位计的冲洗，炉水放残，烟管侧的吹灰，炉水水质的化验，油嘴和滤器的更换等工作。
[关键词]锅炉；结构组成；自动控制系统；运行管理
Marine Auxiliary Boiler Automatic Control and Operation
Management
[Abstract]Boiler the overall structure of ontology and auxiliary equipment including boiler two parts.This paper Marine auxiliary boiler automatic control and operation management were discussed. Firstly introduces the function and working principle of boiler. Boiler occupies a very important position in the ship auxiliary machinery , With in-depth understanding we have only the structure of the boiler , In order for future work to bring more convenience; Secondly, the automatic control system of the boiler is introduced. With the improvement of the degree of automation of the ship, The boiler management is more and more toward automation, intelligent direction, In particular, the increasing application of PLC technology in the boiler automatic control, As a manager, there is a better automation foundation is very necessary. Finally, the boiler’s operation and management. Prominent status usually good management can reduce a lot of unnecessary trouble. For example, the water level of the washing, boiler water discharge residue, smoke tube side blowing, the furnace water quality laboratory, glib and filter replacement.
[Key words] Boiler; Structures; The Automatic Control System; The Operation Management
目录
0 引言-------------------------------------------------------------------1
1 锅炉的类型-------------------------------------------------------------1
1.1 烟管式辅锅炉-----------------------------------------------------1
1.2 水管式辅锅炉-----------------------------------------------------1
1.3 烟管—水管式辅锅炉-----------------------------------------------2
1.4 废气锅炉---------------------------------------------------------2
2 锅炉的结构与附件-------------------------------------------------------2
2.1 锅炉的基本组成和工作原理-----------------------------------------2 2.2 锅炉的本体组成---------------------------------------------------2
2.3 锅炉的辅助设备---------------------------------------------------3
3 锅炉的自动控制---------------------------------------------------------4
3.1 锅炉的水位自动控制系统-------------------------------------------4 3.2 锅炉的燃烧自孔子和系统-------------------------------------------6 3.3 过热蒸汽温度自动调节系统-----------------------------------------8 3.4 锅炉蒸汽压力自动控制---------------------------------------------9
3.5 锅炉运行中的管理------------------------------------------------11 结论---------------------------------------------------------------------12 致谢语-------------------------------------------------------------------13 参考文献-----------------------------------------------------------------14
0 引言
在柴油机动力装置的货船上，加热燃油、滑油、水及生活所需的蒸汽，都来自小型辅锅炉。
辅锅炉具有蒸发量小（一般小于5t∕h），气压低（一般低于1MPa），对蒸汽品质要求不高等特点，所以容易实现自动化。它包括水位和蒸汽压力自动控制，燃烧的时序控制及安全保护等。控制系统要求工作可靠，维修简单，造价低，便于管理。船用锅炉的种类较多，从结构、工作特性反面基本可分为火管式和水管式两大类。锅炉是发电、炼油、化工、造纸、制糖等工业部门必不可少的动力设备。由于设备分散、管理不善或技术上的原因，多数锅炉目前还处于人工控制状态。人工控制不仅加大了操作工人的强度，而且燃烧的消耗量与蒸汽生产量的比值主要取决于操作工人的技术水平和工作责任心，难以使锅炉处于良好的工况，增加了燃料消耗，降低了锅炉的热效率，增加了环境污染。由于计算机具有记忆、高速运算和便于集中控制等优点，而且计算机程序具有灵活性，可以方便地组成和修改控制算法，所以在锅炉控制中采用微机代替人工进行控制。
1 锅炉的类型
在现代内燃机动力装置的船舶上，辅助蒸汽锅炉（简称辅锅炉）是对水进行加热而产生蒸汽的设备。船用锅炉的种类较多，从结构、工作特性方面基本可分为火管式和水管式两大类。
锅炉的组成主要包括三部分：燃烧室--供燃油燃烧产生热量的炉膛（或炉胆）；火管（或水管）--将热量给炉水使其气化的管簇；容汽空间--蒸汽从水中分离出来所占的空间。
船用辅锅炉主要有以下类型。
1.1 烟管式（又称火管式）辅锅炉
燃料在炉膛内燃烧所产生的高温烟气通过燃烧室进入烟管，最后从烟囱排放出去。烟气以一定的流速流过烟管时，与管外包围着的炉水进行热交换，以产生一定参数的蒸汽。这种类型锅炉热负荷较低，结构尺寸较大，但补给水品质要求低，管理方便。
1.2 水管式辅锅炉
燃料在炉膛内燃烧所产生的高温烟气在水管外侧横向冲刷管壁，与管内流动的炉水进行热交换，并产生一定参数的蒸汽。该型锅炉具有布置合理，水循环良好，启动迅速，热效率高等优点，它能提供较高参数的蒸汽，是较经济的一种锅炉。
1.3 烟管—水管联合式辅锅炉
属组合型，兼有水、火管锅炉部分特点，但因结构复杂、笨重，故目前选用不多。上述三类辅锅炉在船舶上大多是自成一单独系统，常见的蒸汽参数：蒸汽压力P=0.49—0.69MPa表压；蒸汽产量D=3.0—20t∕h。该类锅炉一般要求设置辅助受热面、经济器、空气预热器等。
1.4 废弃锅炉
它不是独立的整体，而是配置在主机的排烟管上，用以回收主机排除烟气中的余热，故称废弃锅炉。废弃锅炉力求结构简单，维护方便及安全可靠等。因此，一般都采用烟管式结构。废弃锅炉蒸汽压力低，蒸汽产量随主机类型、功率大小、蒸汽压力高低而变化。在现代船舶上，主机为重、大型内燃机的排气管道上，大多配置了废弃锅炉或新型的热管式辅助锅炉[1]。
2 锅炉的结构与附件
2.1 锅炉的基本组成和工作原理
将其它热能转变成其它工质热能，生产规定参数和品质的工质的设备称为锅炉。船舶辅锅炉按结构主要分为燃油锅炉和废气锅炉，燃油锅炉又可按受热面特点分为烟管锅炉和水管锅炉。废气锅炉按结构形式又可分为立式烟管锅炉，强制循环水管废气锅炉。锅炉的附件主要有水位计，给水阀蒸汽阀，表面排污阀，底部排污阀，水样阀，空气阀，仪表阀等[2]。
船舶锅炉是由锅炉本体和辅助设备所组成。锅炉本体的任务是将燃料的化学能通过燃烧和传热转换为蒸汽的热能。辅助设备是由提供锅炉工作所必须的设备和工作系统。
锅炉本体包括有炉膛、蒸发受热面、蒸汽过热器、省煤器、空气预热器等。
2.2 锅炉本体的组成
1）炉膛
炉膛是燃油进行雾化燃烧的场所，它的作用是提供足够的空间使燃油得以充分的燃烧，同时，使燃烧发出的热量不会散失到锅炉外面去。
炉膛由耐火砖墙和水冷壁组成。水冷壁就是铺设在炉膛内壁上的沸水管，它可以保护耐火砖墙不至于过热而损坏。但是由于它是吸收高温辐射热，所以热负荷非常高，成为蒸发受热面的重要组成部分。
2）蒸发受热面
在锅炉中直接受热并产生饱和蒸汽的锅筒或管束，统称为蒸发受热面。在蒸发管束中烟气通过对流传热方式，将热量传给管束中的锅水。
3）蒸汽过热器
蒸发受热面产生的蒸汽是含有一定湿度的饱和蒸汽，它聚集在汽包上半部的蒸汽空间中。如果动力机械需要过热蒸汽，则必须将汽包中湿蒸汽过热器进行再加热。
蒸汽过热器由管子组成，其受热面的多少及放置的位置是根据蒸汽参数的高低而异。
4）省煤器
省煤器也称为经济器，它也是由管子组成，用来加热进入锅炉的给水。由于它是安装在蒸发受热面的后面，吸收烟气中的预热，所以它能达到节能的作用。
为了构成必要的传热温差，蒸汽压力越高，烟气离开蒸发管束的温度也越高，因此，为了保证中、高压锅炉的高效率，必须用省煤器来回收烟气中的预热，以达到节能的目的。
5）空气预热器
空气预热器是利用烟气的余热来加热助燃的空气以改善燃料的燃烧。空气预热器通常是安装在省煤器的后面，所以也是一种节能装置。
由于省煤器和空气预热器都是安装在蒸发管束的后面，所以统称为尾部受热面。2.3 锅炉的辅助设备
辅助设备包括有燃料和燃料系统、汽水系统、给水和水处理系统、通风系统、附件、监视仪表和控制设备等。
1）燃烧装置
燃油锅炉的燃烧装置包括有喷油嘴、调风机构和燃油系统。喷油嘴是将燃油进行雾化；调风机构是将助燃空气合理地导入炉膛中，使之能与雾化的燃油进行充分的混合；燃油系统是将燃油从油舱中抽出到日用油柜，以后再从日用油柜抽出进行加温、加压、过滤、最后送到喷油嘴进行雾化，因此，在燃油系统中包括有驳油泵、燃油加热器、加压泵、油滤器、燃油截止伐、各种监测仪表、以及燃油管路等[3]。
2）给水系统和水处理系统
给水系统是由包括补充锅炉给水所必需的给水管道、给水加热器、机水泵、给水调节阀和给水管组成。
为了防止锅水中的杂质对锅炉受热面造成结垢和腐蚀，给水应进行必要的处理。水处理的方法可分为炉外处理和锅内处理，其目的是消除给水中的硬度和保持锅水具有适宜的碱度，以及消除给水中的溶解氧。
3）通风系统
通风系统的作用是将外界空气送入炉膛中拱燃料进行燃烧，以后将烟气引出锅炉排放到大气中去。
4）汽水系统
其中包括：(1)给水管路及管路上各种仪表和装置；(2)蒸汽管路及管路上的各种阀门；(3)凝水疏水管路；(4)排污管路；（5）锅炉附件、监测仪表和自动控制设备。锅炉附件和监测仪表是保证锅炉安全而经济地工作所必须的装置。
3 锅炉的自动控制
锅炉的自动控制是指对锅炉的给水、燃烧等热工过程变量的自动调节。具体表现为：安全保护；自动启动和停炉的程序控制；水位和汽压的自动调节；此外，锅炉汽压低于较低的调定值时会报警；高于某调定值时（例如0.79MPa）先是蒸汽管路的压力调节阀开启向冷凝器溢流；更高（例如0.83MPa）则报警；再高（例如0.86MPa）则自动熄火停炉；若以上措施未奏效，最后会达到安全阀的开启压力（例如0.9MPa).实现锅炉的自动控制，对安全运行、节能具有重要的经济意义。
依锅炉的结构、运行方式和所用的燃料不同，控制系统也有差异。一般小型锅炉只有水位调节系统，中型锅炉要有燃烧和炉膛压力调节系统，大型锅炉还要有氧量校正系统，而供应过热蒸汽的锅炉还需要增加过热蒸汽温度调节系统。
3.1 锅炉的水位自动控制系统
为了确保锅炉安全运行，必须对锅炉的水位进行控制，使汽包的水位保持在一定范围。
一般辅锅炉的水位大多采用双位控制：当水位降至最低工作水位时，给水泵启动补
水；当水位升至最高工作水位时，给水泵停。油轮辅锅炉有采用比例控制的：调节给水泵的流量使之与水位相对于设定值的偏差成比例，可以减轻水位的变动。
图1是应用较多的三冲量给水调节系统。三冲量是指汽包水位、给水流量和过热蒸汽流量。其中水位是主信号,给水量是反馈信号,过热蒸汽量是前馈信号。当过热蒸汽流量改变时调节器立即调节给水量，当给水流量受到扰动时则能使给水流量恢复到原来值。因此，三冲量给水调节是一个前馈、反馈调节系统[3]。
图1 锅炉给水自动控制系统
***轮采用的是电极式水位监测装置，通过检测到的值来控制给水泵的启停，达到自动控制的目的。它是根据汽和水的导电率不同测量水位的。高压锅炉的炉水导电率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万到数十万倍，电接点水位计是由水位测量容器、电极、
电极芯、水位显示灯以及电源组成。电极装在水位容器上组成水位发生器。电极芯与水位测量容器外壳之间绝缘。由于水的电导率大，电阻较小，当接点被水淹没时，电极芯与容器外壳之间短路，则对应的水位显示灯亮，反映出汽包内的水位。而处于蒸汽中的电极由于蒸汽的电导率小，电阻大，所以电路不通，即水位显示灯不亮。因此，可用亮的显示灯多少来反映水位的高低。
一般锅炉中的电极式液位传感器的液位计由一次仪表（取样筒）和二次仪表（显示仪表）两部分组成的。
由于水和汽的导电性能差异很大，取样筒的作用是将水位变化通过电接点电阻的变化取信号，被液面浸没的电机之间由于介质电阻率小，当电极之间加上一电压时流过的电流大；未浸入液面下的电接点流过的电流小，这两种状态下流过的电流相差很大，可作为一种信号馈送到二次仪表，经CPU处理后，显示及控制输出，以达到显示液位及控制的目的，从而可实现远距离监控。
电极式水位检测装置在检测锅炉水位时，其测量值的变化幅度较大，特别是在炉水水质变差，含盐量增加，以至于在升汽过程中发生汽水共腾时尤为剧烈。因此要经常对锅炉水进行化验和投药处理，当进行排污达不到效果时，有必要进行换水处理。当水位变化剧烈，给水泵启停频繁，蒸汽使用量没有增加，检查锅炉后又没有发现泄漏现象，则应考虑到有可能是内部管路穿洞造成，在条件允许的情况下，及时采取补救措施。当检测电极表面因炉水水质变差，造成其表面结垢脏污时，检测到的水位值也会与实际有较大的偏差，因此要定时对电极进行清洗[4]。
实习时，就遇到过锅炉水位一直变化比较大，开始是上排污阀关闭不严造成的，在关掉了出海阀和调节阀后，锅炉水位的变化幅度就较为正常了。不过这样每次对锅炉进行排污就比较麻烦。一段时间之后，锅炉水位又开始有较大幅度的变化了，各阀门没有发现有泄漏的迹象，于是就考虑到有可能是内部管路穿洞了，因为十一月份在船厂修船时，锅炉就已经有两根烟管穿洞了。不过由于船当时处于航行状态，不能对锅炉进行进一步的检查，所以当船开到珠江口进行抛锚时，机舱人员在轮机长的带领下，赶紧停炉放汽，放水，进行检查。后来发现确实是由于三根烟管穿洞造成的水位变化剧烈。在把穿洞的管封死，锅炉投入使用后，水位变化就正常了。
3.2 燃烧过程自动调节系统
由燃烧、送风和炉膛负压三个调节回路组成(图2)。图中 PI
为过热蒸汽压力调节器
1
(PI表示比例积分调节器)，其主信号是汽机前的过热蒸汽压力，当汽机负荷变化时，汽
机前的蒸汽压力也随之变化。调节器通过改变送入锅炉的燃料量，使其与变化后的负荷相适应，并将过热蒸汽压力恢复到额定数值。PI
是送风调节器,它的作用是保持进入锅
2
炉的空气量与燃烧量成比例关系，以保证锅炉的经济燃烧，提高锅炉热效率。根据反映燃料量的热量信号调节送风量。为了使排烟的热损失降到最低以提高热量的利用，在送风调节系统中引入烟气含氧量校正信号，调节系统的输出接至送风机的导向装置，以校正锅炉的送风量。PI
是炉膛负压调节器。锅炉在正常运行时,一般应使炉膛内保持微负
4
压。由鼓风机根据燃烧情况向炉膛内提供一定量的助燃风,使锅炉燃烧效率达到最高,同时另有引风机抽走烟气并在炉膛内形成微负压，目的是不让烟气、烟灰、火苗逸出而影响锅炉房的安全。PI
的作用就是根据输入的炉膛负压信号控制引风量，维持炉膛负压为
4
定值[5]。
图2 锅炉燃烧自动控制系统
船上锅炉在使用时，若蒸汽使用量一直较大，则使其处于大火燃烧状态，蒸汽使用正常时，开关打在自动燃烧的位置，使锅炉先大火燃烧，在蒸汽压力达到高压设定值时自动转至小火燃烧。蒸汽用量较小时，则转至小火燃烧。有些锅炉有两个燃烧器，一个用于小火燃烧，一个用于大火燃烧。而该型号的锅炉只有一个燃烧器，其大火燃烧和小火燃烧的控制是通过调节燃油的回油量控制油头喷入燃烧室的燃油量，来调节火焰的大小。在点火时要开大回油阀减少供油，通过火焰探头来监视点火是否成功。在调定的点
火时间内，如果炉膛内有明显火焰则说明点火成功。若无火焰则点火失败，自动停炉报警，待故障排除后再重新启动。在点火成功后，维持一段时间的小火燃烧，对锅炉进行预热，然后开大风门，关小回油阀，以大风量多喷油来增加炉膛内的燃烧强度，使锅炉进入正常燃烧的负荷控制。
点火败、风机失压、中间熄火、水位过低等现象,则会自动停炉对锅炉进行保护。当发生点火失败或中间停火，多是由于燃烧器油嘴脏堵造成的，这时要及时更换油嘴。也可能是由于点火电极间距变大或有油污覆盖造成点或失败。
3.3 过热蒸汽温度自动调节系统
锅炉装上过热器，可使蒸汽再一次加热变成高于饱和蒸汽温度的过热蒸汽，提高蒸汽温度而不增大蒸汽流量。在过热器的出口，由减温器通过喷嘴把水喷到蒸汽管道中与过热蒸汽混合，使过热蒸汽冷却,保持过热蒸汽的温度恒定,保护过热器管道和汽机不超过允许工作温度。图3是串级蒸汽温度调节系统。它由主调节器PI和副调节器P组成。副调节器P直接控制减温水量。在减温水发生内扰的条件下,温差电偶T2端要比T1端反应快，这时T2通过副调节器可以迅速消除内扰。主调节器的作用是通过对过热蒸汽温度的偏差进行比例积分(PI)调节后改变副调节器的设定值，从而使过热蒸汽温度保持不变[5]。
图3 蒸汽温度调节系统
锅炉过热蒸汽温度是影响锅炉安全性和经济性的重要参数。过热器出口的过热蒸汽
温度是整个汽水行程中工质温度的最高点，其正常运行的温度已接近材料所允许的最高温度。如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道内的某些部件产生过大的热膨胀而损坏，影响锅炉整个系统的安全运行。过热蒸汽温度过低，将会降低锅炉的热效率，增加燃料的消耗量，浪费资源，还会对管路中的阀件等造成汽蚀，降低使用寿命。所以过热蒸汽温度过高或过低都是不允许的[6]。
3.4 锅炉的蒸汽压力自动控制
由于燃烧自动控制系统中的被控量是汽压，所以首先要有蒸汽压力调节器，又称主调节器。它在锅炉不同负荷下，接受汽压偏差信号病输出一个控制信号，通过伺服器控制进入炉膛的燃油量和空气量，即控制炉膛内的燃烧强度，以便保持汽压为恒定值[7]。
有些船舶采用的是电动压力比例调节系统，如图4所示，它的基本部分是一个压力比例调节器和一个由比例调节器控制的电动比例操作器。锅炉的回油阀和风门档板都由比例操作器统一调节。这里比例操作是用来执行调节器命令的设备，因为它根据被调参数压力的变化成比例地动作，所以称为比例操作器[8]。
图4 电动压力比例调节系统
我们船所使用的蒸汽压力自动控制方式是汽压定制控制系统。以蒸汽压力为被控量
的蒸汽压力自动控制系统，要求它满足锅炉在不同负荷下，汽压都能稳定在给定值上。其控制系统框图如下图所示：
图5 控制系统框图
由图中可见，锅炉蒸汽压力自动控制系统是由两个控制回路组成的。其中一个回路是根据蒸汽压力的偏差值经比例积分的蒸汽压力调节器来控制燃油调节阀的开度，即改变向炉膛的喷油量。喷油量的改变必须同时改变送风量（空气量可用风道与炉内之间的压差表示），为了保证燃油完全燃烧并得到较高的经济性，对应某一喷油量要有一个最佳的送风量（最佳的空气压力）与之相匹配，即在某一喷油量下要求有一个最佳的风油比。经实验已测定空气压力与喷油量之间近似平方关系。这样，燃烧控制系统的另一个控制回路是根据喷油量对空气压力进行控制的回路。在这个回路中，空气压力的给定值是随油量而变化的。燃油量变送器输出的气压信号代表喷油量，函数发生器输出与油量平方成比例的信号，这一信号是代表该喷油量下最佳空气量的气压信号。该信号一路直接送到高压选择阀，另一路与微分控制阀的微分部分输出信号相加后再送人高压选择阀。因此，当锅炉负荷从一个平衡位置突然增加时，燃油控制阀的输入信号也随之突然增加，此时微分控制阀的微分部分也将随突然增加的燃油控制阀输入信号而有一个较大的输出信号，然后与函数发生器的输出信号相加后送入高压选择阀，高压选择阀的作用是自动地选择这两个信号中的较大者作为输出，从而使空气压力控制回路有一个突然增加的设定空气量信号。由于设定空气量信号及时跳到函数发生器延迟后应输出的信号，使过量空气优先2于喷油量增加而进入炉内，从而维持了稳定的燃烧。当锅炉负荷突然减小时，送到燃油控制阀的信号也突然减小，这时，用高压选择阀切除微分控制阀和函
数发生器输出相加一路信号，并选用函数发生器输出信号。最后，用一阶延迟方式使它减少供给炉内空气量处于燃油量减少之后。总之，使炉内处于空气过剩状态[9]。
送入炉膛的实际空气量是用风道与炉内的压差来反映的，经差压变送器输出一个代表送入锅炉空气量实际值的气压信号与高压选择阀送出的给定值相比较，得到空气量的偏差信号，经比例积分的空气量调节器控制风门调整机构改变向炉膛的送风量。
这个比例的设定在没有征得船舶领导和公司同意时，一定不要自行调试。公司就有一条船，在改变了风油比之后，锅炉运行状况变差，增加了很多不必要的维护保养工作。
在锅炉与蒸汽管路之间还有一个由控制压缩空气控制的蒸汽压力调节装置，其设定值为0.5Mpa。
3.5 锅炉运行中的管理
锅炉是在高温条件下工作的压力容器，它的安全至关重要。下文主要介绍的就是锅炉运行管理要注意的各个事项。值班人员应随时注意水位、汽压、油压、油温、风压、炉内的燃烧情况和排烟的颜色，以及给水和炉水水质的分析与处理等同时要注意油泵、风机和及其它附件的工作情况，保证其处于正常状态对水位的监视极为重要，每4h应冲洗一次水位计，如果发现水位计水位不动，应及时进行冲洗，并查明原因。燃烧的好坏通过观察炉膛中火焰和烟气的颜色判断。燃烧良好的标志是:火焰呈橙黄色，炉膛内略显透明，依稀可见炉膛的后壁，烟囱排烟显浅灰色。如果炉内火焰发白，炉膛内极透明，烟色太淡，几乎看不见，则表明空气量太多如发现火焰呈暗红色，火焰伸长跳动并带有火星，炉内模糊不清，色加深直至浓黑，则表明空气量太少或燃油雾化不良，与空气混合不好。为获得全燃烧应保持燃油系统中的油压和油温稳定，在规定的数值下，经常注意滤器前压差超过0.05MPa时，要及时更换定期清洗燃油日用油柜，防止油柜的蒸汽加热管漏泄,并经常排放日用油柜底部的水分和杂质。有多个燃烧器的锅炉在低负荷运行时，首先停用靠近炉膛出口或炉底的燃烧器，使用位于炉膛中央的燃烧器。当某个燃烧器停用时，应立即抽出喷油嘴，并关闭风门稍留缝隙，以便让漏风来冷却配风器如果所有燃烧器停用，应关闭全部风门和一切风道，以防冷空气流人炉膛，使炽热的耐火砖墙损坏或引起水管胀接处漏泄，为了防止锅炉结垢和腐蚀，应坚持水处理。由于本船的锅炉燃油管路在设计上有缺陷，也就是在油泵运行时，燃油只能在泵的出口处就回流至燃油日用柜，而不能使整个管路中的油保持循环，整个管路上的蒸汽伴热管的加热效果又较差，致使靠近锅炉的那段油管中的燃油会因温度降低堵塞油管，所以在停用锅炉之前要将锅炉转至清油燃烧一段时间，使管路中充满轻油[10]。
锅炉是散货船上的一种重要的辅助设备。我所在的实习船上的锅炉为燃油-废气组合式锅炉。在航行中使用的是废气锅炉，通过利用主机排除的废气来产生蒸汽，对燃油大仓、燃油日用柜、燃油沉淀柜、热水井等装置进行必要的加热。而在抛锚和靠离码头时使用燃油锅炉，这时锅炉产生的蒸汽除了用来加热各种油柜和热水井以外，还要用来对主机进行暖缸。所以，主管轮机员要熟悉锅炉的结构和工作过程，以便平时更好地对锅炉进行管理，使其一直处于良好使用状态。近年来，在锅炉上越来越多地装设了自动化设备，这也相对地更加要求主管轮机员有一个较强的业务能力。锅炉的自动控制系统已然成为了船舶辅锅炉中不可或缺的部分。锅炉的自动控制能减轻劳动强度，提高劳动生产率，保证锅炉安全、经济地运行。
本文得到了“***”轮上的轮机长和三管轮的耐心指导，他们在资料搜集和构建论文写作的基本思路上给了我很大的帮助，并对本文做了认真的修改，对论文的完成起了决定性的作用，还有他们所教于我的做事的信念，做人的道理，当是今后人生中的一大财富。
另外还要特别感谢批阅该论文的**大学轮机工程学院的老师，在此向您说一声“老师，您辛苦了！”
最后，对所有曾关心、支持我的老师和同学们献上我最诚挚的谢意。
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2009,57～60.
锅炉控制系统简介 本锅炉控制系统设计遵循先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则。系统控制器采用DCS、计算机系统，能实现锅炉及辅机的热工控制、电气检测、联锁保护、自动调节及控制等，实现锅炉房生产过程控制自动化。 系统组成及技术要求 1系统组成 锅炉采用DCS控制系统集中监控，在锅炉房就地控制室内布置锅炉控制设备。整个锅炉系统的监视及控制功能将通过DCS控制系统实现，DCS将对锅炉系统所有被控对象进行监控，包括闭环控制、设备启、停控制，设备启停状态、远方/就地切换、主要工艺参数的监视（数据采集、LCD画面显示、参数处理、越限报警、制表打印等），并完成设备的连锁保护。机组正常运行时，运行人员主要在锅炉房就地控制室中通过LCD液晶显示器、键盘、鼠标来完成锅炉系统控制功能，只有非正常状态下，运行人员通过就地手操进行控制。 锅炉控制系统采用一套带冗余配置的DCS系统控制器及操作员站，实现对锅炉系统的集中监控，能对锅炉系统进行按键操作的全自动启动和停止的控制。控制系统由下述几部分组成：传感器、变送器，调节器及电动执行器等。同时系统能实现 对重要设备的手/自动切换和必要的手操功能。 锅炉自动调节系统包含下列项目： a 汽包水位自动调节； b 炉膛压力自动调节； c 蒸汽温度自动调节； DCS控制系统按dcS系统进行设计，其系统的配置及主要特性如下： 2、控制方式 采用集控、单机控制方式，集控方式下可以通过操作员站
的键盘和鼠标，对主、辅机设备进行启停，并由联锁功能；对各调节回路进行手动和自动控制；在手动方式下，通过备用操作盘启停设备和用硬手操对调节回路进行控制。系统主要运行在集控方式，只有控制系统故障时才在单机方式下运行。 集控方式下控制的设备有：引风机，鼓风机，给煤机，给水泵等。集控方式下的调节回路有：锅炉喂煤调节，炉膛负压调节，主蒸汽温度自控调节、汽包水位三冲量调节等。 3、主要画面监视及操作功能： 流程图参数显示 调节回路操作显示 电机控制显示 顺序启停操作 事件、报警显示 趋势记录显示保护报警显示 信号一缆表显示报表打印
2012-2013第二学期船舶辅机教案 一、授课教案 课程名称: 船舶辅机授课教师姓名: 程相山职称（或学历）: 甲类三管 授课对象：（轮机专业12年级wp1、2班级学生）授课时数: 4 课题名称: 船舶辅机授课类型: 理论授课 教材名称及版本: 船舶辅机（船员时任考试培训教材） *本单元或章节的 第九章船用辅助锅炉第一节锅炉的性能参数和结构 *教学目的及要求： 锅炉的种类和结构锅炉的主要特性指标 *授课主要内容及课时分配 船舶锅炉的分类 管中－高温烟气立式 按火管锅炉管外－水（布置）卧式 构造 分管中－水或汽混合物锅筒三锅 水管锅炉管外－烟气数目双锅 单锅 一部分管子火管式 混合式一部分管子水管式产生蒸汽
自然循环：流动因密度差而产生 按水 循环强制循环：多次强制循环——多次流过才全部蒸发 方法（流动靠外力）直流锅炉——一次流过全部蒸发 低压＜2.0MPa 按汽中压 2.0～4.0MPa 压分中高压 4.0～6.0MPa 高压＞6.0Mpa 锅炉的主要特性指标 特性指标是指表征锅炉的热力特性、经济性、安全性、蒸汽质量生产能力等特性的指标。 主要特性指标有：蒸汽参数、蒸发量、
锅炉效率、蒸发率、受热面热负荷、炉膛容积热负荷 一、蒸汽参数 表示锅炉所产生蒸汽的质量。 供应过热蒸汽时，压力和温度来表示 供应饱和蒸汽时，压力和干度来表示 二、蒸发量（D）单位：kg／h或t／h 每小时产生的蒸汽数量叫做蒸发量。 在设计工况下，每小时产生的蒸汽数量叫做额定蒸发量。 D相同，蒸汽参数不同，蒸汽所具有的做功能力也不相同。因此，用蒸发量表示锅炉的容量时，必须同时标明锅炉供应的蒸汽压力和温度。 三、蒸发率 锅炉的蒸发率是锅炉的蒸发量D和蒸发受热面积H K之比。 表示蒸发受热面的传热强度，亦表征锅炉结构的紧凑程度。因锅炉受热面各部分的受热量大小不等，故蒸发率为平均值。 四、锅炉效率η 在锅炉中，把水变为蒸汽所用去的有效热量与向锅炉内供应的热量之比
第七章船舶辅锅炉及造水装置 锅炉是船舶动力装置的重要组成部分，其通过燃料（一般为燃油）的燃烧把化学能转化为热能，使炉的水变成蒸汽（或热水）。在以蒸汽轮机为主机的船上，锅炉产生的过热蒸汽用于驱动船舶，故称其为主锅炉，这种形式在普通商船上已经很少采用；而在柴油机为主机的船上，锅炉产生的饱和蒸汽仅用于加热燃油、滑油以及满足生活使用，故称其为辅锅炉，“育鲲”轮便是如此。 商船一般设置1台饱和蒸汽压力为0.5～1.0MPa、蒸发量为0.4～2.5t/h的辅锅炉。而油轮则因为需要加热货油、驱动货油泵、清洗油舱等，需要大量蒸汽，故一般应设置两台辅锅炉。在大型客船上，因旅客人数较多，一般也设置两台辅锅炉，万一有一台损坏也不至于影响旅客和船员的日常生活。 船舶在航行过程中，主机的排气量很大，温度也很高。大型低速二冲程船舶柴油机的排气温度一般在300℃以上，四冲程中速柴油机的排气温度可达400℃左右。而水蒸气在压力为0.5 MPa时，其饱和蒸汽温度为165℃；压力为1.3MPa时，饱和蒸汽的温度也仅为194℃。所以，可以利用船舶主柴油机的排气余热来产生蒸汽。在船舶主柴油机的排气管上，一般都装设有废气锅炉。废气锅炉不但可以节约燃油，还可以降低柴油机排气噪音，起到节能减排之功效。 锅炉的主要性能指标有：蒸发量、饱和蒸汽压力、效率、受热面积、蒸发率、炉膛容积热负荷等。 “育鲲”轮在机舱顶部装有燃油锅炉和废气锅炉各一台。停泊时，由燃油锅炉提供蒸汽；航行时，主要由废气锅炉提供蒸汽，必要时燃油锅炉可同时使用。 第一节燃油锅炉 一、燃油锅炉的结构 燃油锅炉利用燃油燃烧时发出的热量来产生蒸汽。燃油锅炉本体一般包括炉膛、蒸发受热面、水腔和蒸汽空间等。锅炉本体上还应有一系列的附件，如水位计、安全阀、主蒸汽阀、炉水取样阀、上/下排污阀等。 传统的燃油锅炉主要有两种类型，即烟管锅炉和水管锅炉。若燃油燃烧产生的烟气在受热面管流动，管外是水，则该锅炉为烟管锅炉。若锅炉受热面管流动的是水或汽水混合物，而烟气在管外流动，则该锅炉为水管锅炉。近些年，一种新型的针形管锅炉在船上取得了广泛应用，“育鲲”轮燃油辅锅炉便是这种类型。 “育鲲”轮针形管式燃油锅炉为德国生产的SAACKE KLN/VM-2.5/7型，其结构如图7-1所示。该锅炉的圆筒形锅壳（汽水空间）10部为水腔B，上部是蒸汽空间A，下部设有圆筒形的炉膛3。炉膛底板11焊接在炉膛本体上，上面覆盖有耐火层12。 在炉膛顶部和汽水空间有一系列的垂直烟管4，有针形管5，每一个烟管及其部的针形管构成一个单元。流经各烟管的烟气最终汇聚到烟箱1，然后经顶部的烟囱7排至大气
- -. 天津海运职业学院 毕业设计（论文） 题目船舶辅锅炉的故障分析 系名： 专业： 班级： 学号： 姓名：
指导教师：完成日期：
目录 目录 (3) 摘要 (4) 第一章船舶辅锅炉的概况 (6) 1.1 船舶锅炉的简介 (6) 1.2 船舶锅炉的基本构造 (7) 1.3 船舶锅炉的应用 (8) 1.4 船舶锅炉的工作过程 (9) 第二章船舶辅锅炉的常见故障 (12) 2.1 水系统故障及分析 (12) 2.1.1缺水 (12) 2.1.2超压 (12) 2.1.3满水 (12) 2.1.4 锅炉失水 (12) 2.1.5 炉水异常减少 (13) 2.2 燃烧方面故障机处理 (13) 2.2.1烟面着火 (13) 2.2.2不能点火 (14)
2.2.3.汽水共腾 (14) 2.2.4锅炉喘振 (15) 2.2.5炉内燃气爆炸 (15) 2.2.6 运行中突然熄火 (16) 2.2.7燃烧不稳定 (16) 2.3 燃烧器的相关故障 (16) 第三章结论 (19) 致谢 (21) 摘要 随着现代科学技术的不断应用，船舶辅助锅炉的自动化程度已经发生了质的变化。从当初的完全手工式锅炉发展到手工机械式、半自动式，一直到全自动锅炉，从火筒发展到火管再发展到水管，一直到现在广泛采用的针型管等。船舶辅助锅炉在管理安全、能源节约、环境保护、自动化程度、使用的可靠性，以及对燃料的适应性等方面有了更高的要求。本文在对使用船只其中应用较多的锅炉，在结构、维护保养和典型故障分析等方面做探讨和研究。 论文主要包含了以下的内容：船舶锅炉的主要蒸汽原理以及锅炉的主要构造，锅炉的种类和分类，锅炉的常见故障的分析和解决办法。 摘要：辅助锅炉；故障分析；船舶；原理
船舶辅助锅炉的燃烧时序控制 目录 一前言 (3) 二锅炉的类型 (3) 三电磁阀认识 (5) 四时序控制功能 (7) 五燃烧时序控制实例 (9) 六参考文献 (13)
摘要 在现代内燃机动力装置的船舶上，辅助蒸汽锅炉（简称辅锅炉）是对水进行加热而产生蒸汽的设备。船用锅炉的种类较多，从结构、工作特性方面基本可分为火管式和水管式两大类。锅炉是发电、炼油、化工、造纸、制糖等工业部门必不可少的动力设备。由于设备分散、管理不善或技术上的原因，多数锅炉目前处于人工控制状态。人工控制不仅加大了操作工人的劳动强度，而且燃料的消耗量与蒸汽生产量的比值主要取决于操作工人的技术水平和工作责任心，难以使锅炉处于良好的工况，增加了燃料消耗，降低了锅炉的热效率，增加了环境污染。由于计算机具有记忆、高速运算和便于集中控制等优点，而且计算机程序具有灵活性，可以方便地组成和修改控制算法，所以在锅炉控制中采用微机代替人工进行控制。 关键词：辅助蒸汽锅炉计算机控制电磁阀PLC
前言 在柴油机动力装置的货船上，加热燃油、滑油、水及供生活所需要的蒸汽，都来自小型辅锅炉。 辅锅炉具有蒸发量小（一般小于5t/h），气压低（一般低于1MPa），对蒸汽品质要求不高等特点，所以容易实现自动化。它包括水位和蒸汽压力自动控制，燃烧的时序控制及安全保护等。控制系统要求工作可靠，维修简单。造价低，便于管理。船用锅炉的种类较多，从结构、工作特性方面基本可分为火管式和水管式两大类。锅炉是发电、炼油、化工、造纸、制糖等工业部门必不可少的动力设备。由于设备分散、管理不善或技术上的原因，多数锅炉目前处于人工控制状态。人工控制不仅加大了操作工人的劳动强度，而且燃料的消耗量与蒸汽生产量的比值主要取决于操作工人的技术水平和工作责任心，难以使锅炉处于良好的工况，增加了燃料消耗，降低了锅炉的热效率，增加了环境污染。由于计算机具有记忆、高速运算和便于集中控制等优点，而且计算机程序具有灵活性，可以方便地组成和修改控制算法，所以在锅炉控制中采用微机代替人工进行控制。 锅炉的类型 在现代内燃机动力装置的船舶上，辅助蒸汽锅炉（简称辅锅炉）是对水进行加热而产生蒸汽的设备。船用锅炉的种类较多，从结构、工作特性方面基本可分为火管式和水管式两大类。 锅炉的组成主要包裹三部分：燃烧室——供燃油燃烧产生热量的炉膛（或炉胆）；火管（或水管）——将热量给炉水使其气化的管簇；容汽空间——蒸汽从水中分离出来所占的空间。 船用辅锅炉主要有以下类型。 1.烟管式（又称火管式）辅锅炉
锅炉故障分析及处理一．水系统故障及分析 1.）缺水 a、锅炉自动给水时，如给水柜缺水或其它原因引起锅炉水位降至极限低水位时，锅炉自动报警，切断燃烧、锁定，只有在检查故障原因并排除后，锅炉才能重新投入运行。 b、当突然发现水位低水位，而自动控制系统又不报警，但此时在水位表中还可以看到水位时，则应立即手动补充给水和停炉检查自动控制系统的故障原因并予以排除。 c、当突然发现水位表已经看不到水位时，应立即停炉检查，不可进行手动补充给水，以免由于温度低的水位接触过热的锅炉受热面而引起材料或结构损坏。 2 .）超压 当在外部负荷不变的情况下，锅炉汽压超过允许使用压力而直至安全阀启跳时，应立即停炉检查原因。 若锅炉处于自动运行状态，则检查自动控制系统及有关控制器，找出原因予以排除。当锅炉处于手动运行状态，则立即纠正操作疏忽。 3. ）满水 高过最高工作水位蒸汽大量携水，水击、腐蚀管路停止送汽，上排污，管路上泄水
4. ）受热面管子破裂、结垢严重、水循环不良等导致管壁过热或腐蚀严重受热面温度降低前继续给水 堵管或换管，其他如给水系统进油，进海水，排污阀漏等 5.）锅炉失水 原因： 由于生冷却效果不好，回水温度过高，造成泵集聚了气体、给水泵气蚀严重或其他原因不能打水；锅炉给水阀不能止回，蒸汽反蹿进入泵体，造成不能打水；差压变送器故障，不能正确显示水位；锅炉水管严重漏泻；等等 处理方法： 1、发现锅炉失水应立即停炉.关闭水位计上通汽阀，如果“叫水”进入水位计则表明水位仍在水位计通水接管之上，可以迅速加大给水 2、如果关闭水位计上通汽阀“叫水“不来，千万不能向炉补水，待自然冷却后进一步检查受热面的损坏程度，并查明和排除失水的原因 6.）炉水异常减少 在正常条件下，产生异常低的水位，原因是水位计通水阀和通气阀开关有误；吹灰器、安全阀及锅炉受热面管泄露；给水泵、阀及自动给水装置发生故障。 7.）水位计玻璃破损
船舶辅锅炉操作与运行 一、辅锅炉点火前的准备工作 1．本体及汽水系统的准备 （1）检查锅炉本体，并使其处于工作状态 （2）检查给水系统，并使其处于工作状态 （3）检查蒸汽系统并使其处于工作状态 （4）检查凝水系统，并使其处于工作状态 （5）检查排污系统，并使其处于工作状态 （6）给水泵试运转正常 2．燃油供风报警系统检查 （1）检查燃油系统及燃油设备，并使其处于工作状态 （2）油泵试运转正常 （3）检查供风系统，开启风机试运转正常 （4）检查自动调节报警系统无缺陷 3．安全阀空气阀水位表检查 （1）检查并实验安全阀强开装置 （2）检查水位表，并关闭冲洗阀，开启通汽和通水阀 （3）开启压力表旋塞，压力表泄放阀，空气阀，待产生蒸汽后，关闭泄放阀和空气阀4．上水与关闭主停汽阀操作 （1）启动给水泵给水，并使水位达到水管锅炉水位计低水位处（火管锅炉水位至水位计高水位处） （2）关紧主停汽阀后，再开启1/4周 二、辅锅炉点火升汽 1．辅锅炉点火操作 （1）准备工作完成后，启动风机进行预扫风 （2）关小风门，点火，高火燃烧。（每燃烧0.5-1分钟，按下停止按钮，停烧10-15分钟，然后再起炉） （3）当放汽阀有汽，投入正常升汽燃烧 2．供汽前的准备与暖管送气操作 （1）空气阀有蒸汽出来后应关闭 （2）当汽压达到0.3-0.4Mpa时，停炉检查，曾拆国的人孔和手孔螺栓在拧紧一次 （3）在升汽的过程中应多次冲洗水位计 （4）当压力达到额定工作压力后应进行上排污一次，冲洗水位计 （5）稍开主停汽阀，开蒸汽系统泄水阀，当有大量蒸汽冲出时关闭之，全开主停汽阀，对外供汽 三、辅锅炉运行管理 1．本体.系统.仪表读数检查 （1）经常检查锅炉本体是否有参漏 （2）经常检查附属装置是否有参漏 （3）经常检查个系统及附件工作是否正常 （4）经常检查和观察个仪表所指示的参数是否正常 2．水位冲洗计操作 （1）开冲洗阀关通水阀冲洗汽连通管后关闭通气阀 （2）开通水阀，冲洗水连通管后关闭
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 船舶辅机是轮机工程专业的主要专业课程之一，学生通过本课程的学习之后，应该系统掌握船舶辅机的工作原理，主要性能、具体结构和典型实例。 课程以课堂讲授为主，结合教学模型和教学软件, 互相协调进行，力求配合紧密。 2.设计思路： 第一章：船用泵 主要内容：船用泵性能参数；电动往复泵，齿轮泵(外、内啮合式)、叶片泵(单、
双作用式)、螺杆泵(单、三螺杆式)、水环泵、离心泵、旋涡泵、喷射泵的工作原理、典型结构、性能特点；泵的正常工作条件和常见故障的分析与处理。 教学要求：熟悉流量、扬程、功率、允许吸上真空度、汽蚀余量等参数。了解所列各种泵的工作和结构特点；了解叶轮式泵比转数的意义和特性曲线的应用；能对所列泵的性能进行对比；掌握工况调节、串、并联使用的特点和管理维修的要求；能分析所列各泵不能输送液体或流量不足、发生汽蚀、异响、过载等故障的原因及提出正确的处理方法。 重点：船用泵性能参数；电动往复泵，齿轮泵(外、内啮合式)、叶片泵(单、双作用式)、螺杆泵(单、三螺杆式)、水环泵、离心泵、旋涡泵、喷射泵的工作原理、典型结构、性能特点和管理维修要点；泵的正常工作条件和常见故障的分析与处理。 难点：允许吸上真空度、汽蚀余量参数的正确理解；能对所列泵的性能进行对比；能分析所列各泵不能输送液体或流量不足、发生汽蚀、异响、过载等故障的原因及提出正确的处理方法。 第二章：活塞式空气压缩机 主要内容：空气压缩机的工作原理和典型结构；空气压缩机的操作管理和常见故障分析。 教学要求：能分析影响输气系数的因素；了解多级压缩的意义和级间压力、中间冷却对工作的影响；了解两级空压机的结构特点。掌握操作管理要点；能分析排
摘要 本论文主要是以锅炉的自动输煤系统为研究对象，自动输煤系统的出现不仅仅解决了在锅炉输煤过程中只能使用人力的现状，也解决了工作强度大、工作时间长的问题。论文首先简述了锅炉概况，对自动输煤系统的工艺流程进行分析设计，然后对输入输出点进行分配,设计了主电路，对PLC进行分析选择，最后画出梯形图。通过对原有锅炉输煤系统控制方面存在的问题进行分析，采用PLC 控制系统选用日本三菱F1-30MR型PLC，通过硬件选取，软件调试，实现整体控制系统结构合理，运转良好的目的。个机械之间均涉及安全连锁保护控制共嫩：系统的输煤电机启停有严格控制顺序，彼此间有相应的联锁互动关系，当启停某台输煤系统设备时。从该设备下面流程的最终输煤设备开始向上逐级启用，最后才能使该台设备启动；当停止某台输煤设备或某台设备故障时，从该设备上面流程的源头给煤设备开始向下逐级停机，左后才能使该台设备停止。这样就保证了上煤传输的正常运行在线控制煤流量，避免了皮带上煤的堆积，也保护了皮带。PLC控制系统硬件设计布局合理，工作可靠，操作，维护方便，工作良好。用PLC 输煤程控系统。用PLC来对锅炉输煤系统进行控制。锅炉输煤系统，是指从卸煤开始，一直到将合格的煤块送到煤仓的整个工艺过程，它包括以下几个主要环节：卸煤生产线、煤场、输煤系统、破碎与筛分、配煤系统以及一些辅助生产环节。本设计中主要研究的是其中的输煤系统部分，即煤块从给煤机传输到原煤仓的过程。采用了顺序控制的方法。不但实现了设备运行的自动化管理和监控。提高了系统的可靠性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。因此PLC电气控制系统具有一定的工程引用和推广价值。 关键词：PLC；自动输煤系统；煤料自动控制
基于单片机的船舶辅助锅炉智能控制系统 目前,国内多数船舶的机舱服务设备仍采用大量的继电器、接触器、时间继电器组成,实现各种控制功能，它们的共同特点是线路复杂、可靠性差、有时容易出现误动作，特别是触头氧化及铁芯与衔铁弄脏后的吸力不足,机械运动部件运动不灵活而出现被卡烧坏 线圈等故障，给维护过程带来极大不便,甚至会影响正常营运工作，而且，这种设备体积大、重量重、价格贵。因此采用先进的设计思想对船用控制系统进行全新设计尤为必要。? 1 单片机智能辅助锅炉控制系统原理 ?基于单片机的船舶辅助锅炉控制系统的工作原理如图１—1所示。系统的被控对象是锅炉,执行机构是锅炉的风、油门驱动电器，被控参数为锅炉内的压力,本系统利用压力传感器检测锅炉内的压力，传感器输出的电信号经信号变换后送至单片机智能控制器,控制器根据此信号的大小,利用智能控制算法计算出输出控制信号,经放大器放大后以调节风、油门的大小，从而控制锅炉内的压力。 2 智能控制器的设计? 众所周知,二阶系统是工程上最常见而又最重要的一类系统，这一系统的形式代表了许许多多控制系统的动力学特征。正因为如此,经典控制理论将二阶系统作为典型系统，并通过对二阶系统阶跃响应的过渡过程分析，定义了表示系统控制质量的一些特征量，其中以调节时间、最大超调量和稳态误差3个特征量作为性能指标。但是,控制系统的动态过程是不断变化的，以常规PIＤ控制器控制,难以解决稳定性和准确性之间的矛盾，原因在于这种控制方式以不变的统一模式之间的矛盾，原因在于这种控制方式以不变的统一模式来处理变化多端的动态过程。?为了有效地模拟人的智能控制行为,并采用微机实现智能控制，在模糊控制中通常采用误差e和误差变化率Δe作为描述控制系统动态特征的输入变量。根据船舶辅助锅炉控制系统的特点，从误差ｅ和误差变化率Δｅ这两个基本的模糊控制变量出发,引出两个特征变量ｅ·Δe和Δe／e,利用这些信息设计智能控制器。 2.1 利用ｅ·Δｅ取值量是否大于0，可以描述系统动态过程误差变化的趋势
目录 1锅炉工艺简介 (1) 1.1锅炉的基本结构 (1) 1.2工艺流程 (2) 1.2煤粉制备常用系统 (3) 2 锅炉燃烧控制 (4) 2.1燃烧控制系统简介 (4) 2.2燃料控制 (4) 2.2.1燃料燃烧的调整 (4) 2.2.2燃烧调节的目的 (5) 2.2.3直吹式制粉系统锅炉的燃料量的调节 (5) 2.2.4影响炉内燃烧的因素 (6) 2.3锅炉燃烧的控制要求 (11) 2.3.1 锅炉汽压的调整 (11) 3锅炉燃烧控制系统设计 (14) 3.1锅炉燃烧系统蒸汽压力控制 (14) 3.1.1该方案采用串级控制来完成对锅炉蒸汽压力的控制 (14) 3.2燃烧过程中烟气氧含量闭环控制 (17) 3.2.1 锅炉的热效率 (18) 3.2.2反作用及控制阀的开闭形式选择 (20) 3.2.3 控制系统参数整定 (20) 3.3炉膛的负压控制与有关安全保护保护系统 (21) 3.3.1炉膛负压控制系统 (22) 3.3.2防止回火的连锁控制系统 (23) 3.3.3防止脱火的选择控制系统 (24) 3.4控制系统单元元件的选择（选型） (24) 3.4.1蒸汽压力变送器选择 (24) 3.4.2 燃料流量变送器的选用 (24) 4 DCS控制系统控制锅炉燃烧 (26) 4.1DCS集散控制系统 (26) 4.2基本构成 (27)
锅炉燃烧系统的控制 4.3锅炉自动燃烧控制系统 (31) 总结 (33) 致谢 (34) 参考文献 (35)
1锅炉工艺简介 1.1锅炉的基本结构 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。 1、锅炉本体 锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。 炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛的结构、形状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧，并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时，灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多,遂形成渣块,称为结渣。结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道，影响锅炉的安全和经济运行。一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大，则表示炉膛容积过小，燃料在炉内的停留时间过短，不能保证燃料完全燃烧，使燃烧效率下降；同时这还表示炉墙面积过小，难以敷设足够的水冷壁管，结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高，受热面容易发生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热量。在炉膛容积确定以后，炉膛截面热负荷过大会使局部区域的壁面温度过高而引起结渣。层燃炉的炉排热负荷是单位时间内燃料燃烧所释放的热量与炉排面积的比值。炉排热负荷过高会使飞灰大大增加。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时，锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。 锅筒它是自然循环和多次强制循环锅炉中接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒筒体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，
0 船舶PLC 锅炉培训仿真系统的功能 0.1 某柴油机货轮锅炉的主要特点 某柴油机货轮所配备的锅炉所产生的蒸汽主要用来加热主、辅柴油机所用燃油、厨房用汽，锅炉水位和汽压采用双位控制，燃烧采用单油头、定油量和定风量燃烧。系统设有中途熄火、危险低水位和低风压等安全保护装置，详细的控制原理和过程见教材[5] 。 为了更好对程序进行解读，结合船舶控制的安全保护需求，我们采用西门子公司的S7224CN 对控制系统进行了设计，并制作了该装置。 0.2 锅炉自动控制装置总体功能设计 系统包括点火自动/手动模式、水位自动/手动模式、风机、油泵自动/手动模式（简称风油自动/手动），水位和压力采用双位控制，另外系统设置有多个故障点（风压、水位、火焰）对锅炉的工作进行全程监控，具体如图1所示。 自动点火程序根据锅炉的点火特点，首先进行预扫风60秒，然后关小风门，打开点火变压器进行点火，10秒内点火成功，系统没有警报产生，则点火成功。具体实现程序如图2所示，系统的I/O 点设计如表1所示，系统使用了14个输入点8个输出点，装置的实物如图3所示。 图1 PLC 锅炉总体功能设计框架图 表1 系统I/O 点的设计 I0.0 手动点火油头 I1.3 燃烧自动 I0.1 风压开关 I1.4 燃烧手动 I0.2 火焰开关 I1.5 风油手动 I0.3 蒸汽开关 Q0.0 水泵 I0.4 低水位 Q0.1 风机 I0.5 高水位 Q0.2 油泵 I0.6 水位自动 Q0.3 点火线圈 I0.7 危险水位 Q0.4 风门挡板 I1.0 风油自动 Q0.6 油头电磁阀 I1.1 手动点火 Q0.7 熄火保护 I1.2 复位开关 Q1.1 报警 手动点火水位控制压力控制故障设置 故障报警 故障处理 自动点火 执行自动点火程序 蒸汽压力双位控制（低汽压锅炉自动起动，高汽压锅炉自动停止） 水位双位控制 （低水位水泵自动起动，高水位水泵自动停止炉） 锅炉仿真系统
1. 锅炉的基本组成和原理 船舶辅锅炉的构造形式很多，但锅炉的最基本最原始的构造是上锅下炉。船舶辅锅炉按热源主要分为燃油锅炉和废气锅炉，燃油锅炉可按受热面特征分为水管锅炉和烟管锅炉。废气锅炉可按结构形式分为强制循环香管式废气锅炉、立式烟管锅炉。 锅炉的附件主要有水位计、主蒸汽阀、上排污阀、下排污阀、给水阀、取样阀、空气阀、仪表阀等。 船舶锅炉是由锅炉本体和辅助设备所组成。锅炉本体的任务是将燃料的化学能转换为蒸汽的热能。辅助设备是由提供锅炉工作所必须的设备和工作系统。 锅炉本体包括有蒸发受热面、炉膛、蒸汽过热器、蒸发受热面、空气预热器等。 辅助设备包括有燃油设备及燃料系统、蒸汽系统、排污系统、给水系统、供风系统、附件、监视仪表和控制设备等。 2. 锅炉本体的组成 2.1 炉膛 炉膛是柴油进行雾化燃烧的地方，它的作用是提供足够的空间使得燃油充分的燃烧，同时，使燃烧散发出的热量不会辐射到锅炉外面去。 2.2 蒸发受热面 在锅炉中直接受热并产生饱和蒸汽的管束或锅筒，称之为蒸发受热面。烟气通过对流传热的方式将热量传给管束中的炉水。 2.3 蒸汽过热器 蒸发受热面产生的含有一定湿度的饱和蒸汽，它聚集在汽包上半部的蒸汽空间中。如果机器设备需要过热蒸汽，则必须将汽包中湿蒸汽过热器进行再加热。
蒸汽过热器由管子组成，其受热面的多少及放置的位置是根据蒸汽参数的高低而异。 3. 锅炉的辅助设备 3.1 燃烧装置 燃油锅炉的燃烧装置包括有喷油器、送风机构和燃油系统。喷油器是将燃油进行雾化；送风机构是将助燃空气合理地导入炉膛中，使之能与经过雾化的燃油进行正常混合；燃油系统是从油舱中将燃油抽出到日用油柜，需要用时再从日用油柜抽出进行升温、加压、过滤、最后送到喷油嘴雾化，因此，在燃油系统中包括有燃油加热器、驳油泵、加压泵、燃油截止阀、各种监测仪表、滤器、以及燃油管路等。 3.2 供风系统 供风系统的作用是将外界空气送入炉膛中，待燃料完全燃烧后将烟气引出炉膛排放到大气中去。常见的有强制送风、诱导送风以及自然送风。 3.3 给水系统 给水系统的作用是向锅炉提供足够数量和符合品质要求的水。根据船级社船舶建造规则要求，每台锅炉都要有两条给水管路，其中一条作为备用。给水系统包括补充锅炉给水所必需的给水泵、给水调节阀、给水加热器和给水管路组成。 为了防止锅炉水中的杂质对锅炉受热面造成结垢和腐蚀，从而造成不必要的损失，给水应进行一定的处理。锅炉水控制的主要项目有：碱度、硬度和含盐量。 3.4 蒸汽系统 蒸汽系统的任务是将锅炉产生的蒸汽按不同压力的需要，通过总蒸气分配联箱送至各用汽设备。蒸汽系统中包括主停气阀、蒸气分配联箱、减压阀、供气管道等。 3.5 凝水系统
天津海运职业学院 毕业设计（论文） 题目船舶辅锅炉的故障分析 系名： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
目录 目录 (2) 摘要 (2) 第一章船舶辅锅炉的概况 (4) 1.1 船舶锅炉的简介 (4) 1.2 船舶锅炉的基本构造 (5) 1.3 船舶锅炉的应用 (6) 1.4 船舶锅炉的工作过程 (6) 第二章船舶辅锅炉的常见故障 (9) 2.1 水系统故障及分析 (9) 2.1.1缺水 (9) 2.1.2超压 (9) 2.1.3满水 (9) 2.1.4 锅炉失水 (9) 2.1.5 炉水异常减少 (10) 2.2 燃烧方面故障机处理 (10) 2.2.1烟面着火 (10) 2.2.2不能点火 (10) 2.2.3.汽水共腾 (11) 2.2.4锅炉喘振 (11) 2.2.5炉内燃气爆炸 (11) 2.2.6 运行中突然熄火 (12) 2.2.7燃烧不稳定 (12) 2.3 燃烧器的相关故障 (12) 第三章结论 (14) 致谢 (15) 摘要
随着现代科学技术的不断应用，船舶辅助锅炉的自动化程度已经发生了质的变化。从当初的完全手工式锅炉发展到手工机械式、半自动式，一直到全自动锅炉，从火筒发展到火管再发展到水管，一直到现在广泛采用的针型管等。船舶辅助锅炉在管理安全、能源节约、环境保护、自动化程度、使用的可靠性，以及对燃料的适应性等方面有了更高的要求。本文在对使用船只其中应用较多的锅炉，在结构、维护保养和典型故障分析等方面做探讨和研究。 论文主要包含了以下的内容：船舶锅炉的主要蒸汽原理以及锅炉的主要构造，锅炉的种类和分类，锅炉的常见故障的分析和解决办法。 摘要：辅助锅炉；故障分析；船舶；原理 摘要 随着现代科学技术的不断应用，船舶辅助锅炉的自动化程度已经发生了质的变化。从当初的完全手工式锅炉发展到手工机械式、半自动式，一直到全自动锅炉，从火筒发展到火管再发展到水管，一直到现在广泛采用的针型管等。船舶辅助锅炉在管理安全、能源节约、环境保护、自动化程度、使用的可靠性，以及对燃料的适应性等方面有了更高的要求。本文在对使用船只其中应用较多的锅炉，在结构、维护保养和典型故障分析等方面做探讨和研究。 论文主要包含了以下的内容：船舶锅炉的主要蒸汽原理以及锅炉的主要构造，锅炉的种类和分类，锅炉的常见故障的分析和解决办法。 摘要：辅助锅炉；故障分析；船舶；原理
齐鲁理工学院 课程设计说明书 题目基于ＰＩＤ的锅炉温度控制系统的设计 课程名称过程控制系统与仪表 二级学院机电工程学院 专业自动化 班级２014级自动化二班 学生姓名金高翔 学号２014１0532019 指导教师黄丽丽 设计起止时间：２01６年12月5日至2０1６年12月18日
? 目录 摘要 .................................................... 错误!未定义书签。 1 绪论?错误!未定义书签。 1．1 课程设计的背景: ................................. 错误!未定义书签。 １．2 课程设计的任务：?错误!未定义书签。 1.3 课程设计的基本要求：?错误!未定义书签。 2 PLC和组态软件介绍?错误!未定义书签。 2．1 可编程控制器?错误!未定义书签。 2.1．1 可编程控制器的工作原理 .................. 错误!未定义书签。 2.2 组态软件?错误!未定义书签。 2．2．1 组态的定义 .............................. 错误!未定义书签。 2.2.２组态王软件的特点?错误!未定义书签。 ２．2.3组态王软件仿真的基本方法.................. 错误!未定义书签。 3 ＰＩD控制及参数整定?错误!未定义书签。 3．1．PIＤ控制器的组成?错误!未定义书签。 3.2.采样周期的分析................................... 错误!未定义书签。 4 被控对象的建模?错误!未定义书签。 5 PLC控制系统的软件设计................................. 错误!未定义书签。 ５.1.程序编写........................................ 错误!未定义书签。 ５.2用指令向导编写PＩＤ控制程序?错误!未定义书签。 6 组态的设计 ............................................ 错误!未定义书签。 7 系统测试?错误!未定义书签。 7.1 启动组态王...................................... 错误!未定义书签。 7.２实时曲线界面?错误!未定义书签。 7.3历史曲线界面 ..................................... 错误!未定义书签。８结论 ................................................. 错误!未定义书签。参考文献: ............................................... 错误!未定义书签。致谢: ................................................... 错误!未定义书签。
第1章前言 1.1课题的背景和意义 锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的。工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。 1.2 锅炉控制系统的总体流程 根据设计要求将整个锅炉运行控制的全过程分成多个阶段：运行参数的初始化过程，在这个过程中调用系统启动的函数；燃烧室中燃烧器的控制过程；废液输送泵、酸碱液喷嘴、风机等执行机构的控制；通信过程；故障的处理过程；模拟量信号的采集过程。锅炉燃烧自动控制系统流程图如图1-1所示。 PLC控制锅炉的工艺流程 1.启动：按一定的时间间隔起燃。起燃顺序是：燃油预热---间隔1分钟----送风，子火燃烧，母火燃烧-间隔5秒钟-----子火，母火同时关闭。 2.停止：停止燃烧时，要求：燃油预热关闭，喷油关闭，送风（将废气，杂质吹去）-------间隔20秒----送风停止（清炉停止)。 3.异常状况自动关火：燃油燃烧过程中，当出现异常状况时（即蒸汽压力超过允许值或水位超过上限，或水位低于下限），能自动关火进行清炉；异常状况消失后，又能自动按起燃程序重新点火起燃。即：异常状况----燃油预热关闭，喷油关闭，送风----间隔20秒----清炉停止-----异常状况消失------起燃。 4.锅炉
船舶辅锅炉的自动控制系统分析 [摘要] 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。本文就船舶辅锅炉的自动控制和运行管理进行论述。首先，介绍了锅炉的功用和工作原理。锅炉在船舶辅助机械中占有非常重要的位置,我们只有对锅炉的结构有了深入了解，才可以为以后的工作带来更多便利;其次,介绍了锅炉的自动控制系统。随着船舶自动化程度的提高，锅炉的管理也越来越向着自动化、智能化的方向发展,特别PLC技术在锅炉自动化控制中的应用越来越普遍，作为一名管理者,有一个较好的自动化基础是十分有必要的；最后，介绍了锅炉的运行与管理。由于其地位的突出,所以平时的良好管理,可以减少很多不必要的麻烦。例如水位计的冲洗，炉水放残，烟管侧的吹灰，炉水水质的化验，油嘴和滤器的更换等工作。 [关键词］锅炉;结构组成;自动控制系统；运行管理 ? Marine Auxiliary BoileｒＡｕｔｏmatiｃConｔrol aｎdＯ
peraｔiｏn Maｎａｇeｍent [Abｓｔraｃt]Boiｌｅｒthｅoveｒalｌstrucｔuｒｅof ｏntology ａnd auxilｉary ｅｑuiｐｍenｔiｎcｌuding ｂoiｌer two parｔs.Thｉｓｐaper Marｉne aux ｉliary boilｅr aｕtomaticｃｏntｒol ａnd ｏperation ｍaｎagｅｍent wｅre dｉscuｓｓed. Firstly intrｏduces thｅfunction and ｗoｒkiｎg pｒincipｌｅof ｂｏiler．Boileｒocｃupies a very iｍｐortant pｏsｉtioｎｉn the ship aｕxiliaｒy machinery,Wｉth iｎ－dｅpth ｕｎderstaｎdinｇwｅｈａve ｏnｌy thｅstructure of the boiｌer ,In ordｅrｆor futuｒｅｗork to brｉｎg more conv ｅnienｃe;Secondｌy，thｅauｔomatiｃcoｎtrol sysｔｅm of the ｂoilｅr is introdｕced．Ｗith ｔhe ｉmprｏvement oｆthe ｄegree ｏf auｔｏmation of the ship, Thｅbｏiler ｍanagemeｎt is moｒe and mｏrｅtoward autoｍａtion, inｔeｌｌigeｎtｄirection, In particulａr, the iｎcrｅａsiｎｇapplｉｃation ｏf PLC teｃhnology iｎtｈｅｂoileｒａutomaticｃontｒｏl, As ａmanageｒ，t ｈere ｉs a beｔtｅr autｏmation fｏｕｎdation is ｖerｙnecesｓary.Ｆinally，ｔhe boiler’s operａtｉon and ｍａnａgｅｍｅnt. Promｉnenｔstaｔｕs uｓuaｌly ｇｏod manａgement can reducｅa ｌｏt oｆunneceｓsary troublｅ. Ｆoｒexample, ｔｈe ｗater lｅvel ｏf the washｉng,boiｌer water ｄiｓchａrgｅreｓiｄue, smokｅtube sｉdｅbｌoｗｉng, tｈe furnaｃe ｗａtｅr qualit ｙlabｏraｔｏry, glib ａndｆiｌｔer replacemｅnt. ［Key ｗordｓ] Ｂoiｌｅr;Ｓtructｕrｅs；ThｅAutomaｔiｃCｏｎtroｌＳysｔｅm;The Operatｉon Maｎagｅment
一、概述 (2) 二、锅炉控制系统的一般结构与工作原理 (4) 三、锅炉控制系统的构成及功能 (5) 四几个主要的控制回路 (7) 五上位机软件介绍 (12) 六附录 (18)
一、概述 锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 工业锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势： 1． 直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据，能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象，减少观察的疲劳和失误； 2． 可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象； 3． 在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参数； 4． 减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，（例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等），从而减少了投资也减少了故障率； 5． 提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看，采用计算机控制后热效率可比以前提高5-10%，据用户统计，一台20T的锅炉，全年平均负荷70%，以
平均热效率提高5%计，全年节煤800吨，按每吨煤380元计算每年节约304000元；燃油锅炉的节约费用更为可观； 6． 锅炉系统中包含鼓风机，引风机，给水泵，等大功率电动机，由于锅炉本身特性和选型的因素，这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%； 7． 锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象，诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便； 8． 锅炉微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统，可与工厂内其他节点构成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的； 9． 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的安全机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。 综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。