锅炉汽包水位控制系统设计

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1、锅炉汽包水位控制系统设计目录前言11锅炉工艺过程简介41.1锅炉的作用和组成42汽包锅炉工艺72.1汽包锅炉简介72.2汽包水位控制系统72.3汽包水位的动、静态特性82.3.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性82.3.2汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性92.3.3燃料量扰动下汽包水位的动态特性102.3.4水位对象静态特性分析103单冲量水位控制系统、双冲量控制系统、三冲量系统123.1单冲量水位控制方案123.2双冲量控制方案133.3三冲量控制方案153.4几种控制方案的比较174控制规律的选择184.1实际应用中常用控制器的

2、选择184.1.1比例控制器184.1.2比例积分控制器184.1.3比例积分微分控制器194.2控制器的正反作用195三冲量控制系统的工程整定225.1锅炉汽包水位控制最优方案确定226仪表选型256.1调节器的选型256.2电动执行机构的选型276.3变送器的选型296.4显示仪表选型316.5加法器选型326.6仪表盘面端子接线图32总结34致谢35参考文献3636锅炉汽包水位控制系统设计摘要本设计是通过了解了锅炉汽包水位控制的发展并在具体分析其动、静特性的基础上从单冲量控制到双冲量控制最后到三冲量控制的设计方案中择优选择了“三冲

3、量”控制，具体的方案设计存在的优缺点详见下文解析。本课题的目的及意义：锅炉汽包水位控制是维持锅筒水位在允许的范围内，使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量。由于锅炉的水位同时受到锅炉侧和气轮机侧的影响，因此，当锅炉负荷变化或气轮机用汽量变化时，通过给水调节系统保持锅炉的水位正常是保证锅炉和气轮机安全运行的重要条件。水位过高或过低，都是不允许的。水位过高会影响汽水分离器的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增加，使过热器管壁和气轮机叶片结垢，造成事故；锅炉出口蒸汽带水过多还会使过热蒸汽温度产生急剧变化。水位过低，则会破坏正常水循环，危及水冷壁受热面的安

4、全。一般要求锅筒水位维持在设计值±75~±100mm范围内。关键词：锅炉汽包水位控制；三冲量；给水量；蒸汽流量36锅炉汽包水位控制系统设计前言　锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站

5、、船舶、机车和工矿企业。锅炉的发展分锅和炉两个方面。18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特的初期蒸汽机在内，所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。　　随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉，后来加到两个火

6、筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。　　1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。　　19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量

7、都受到限制。　21世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。　　辅助循环锅炉又称强制循环锅炉，它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉中没有锅筒，给水由给水泵送入省煤器，经水冷壁和过热器等蒸发受热面，变成过热蒸汽36锅炉汽包

8、水位控制系统设计送往汽轮机，各部分流动阻力全由给水泵来克服。　　第二次世界大战以后，这两种型式的锅炉得到较快发展，因为当时发电机组要求高温高压和大容量。发展这两种锅炉的目的是缩小或不用锅筒，可以采用小直径管