过程控制课程设计：锅炉汽包水位控制系统设计

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1、内蒙古科技大学课程设计论文内蒙古科技大学过程控制课程设计设计说明书题目：锅炉汽包水位控制系统设计学生姓名：学号：专业：测控技术与仪器班级：指导教师：2011年09月19日内蒙古科技大学课程设计论文摘要锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水

2、或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，

3、通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉蒸发效率，保证生产安全。关键词:锅炉；汽包水位；控制系统内蒙古科技大学课程设计论文目录摘要-2-目录-3-第一章．锅炉工作过程及其设备-4-1.1课题背景-4-1.2锅炉的工作过程简介-4-1.3锅炉的工作流程简介-5-第二章．锅炉汽包水位特性及其控制-8-2.1锅炉汽包水位的特性-8-2.1.1汽包水位在给水流量W作用下的动态特性-8-2.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性-9-2.2汽包水位控制方式-10-2.2.1单冲量控制方式-11-2.2.2双冲量控制方式-12-2.

4、2.3三冲量控制方式-13-第三章．仪表选型-15-3.1调节器的选型-15-3.2执行器的选型-16-3.3变送器的选型-19-3.4伺服放大器的选型-20-3.5电动操作器的选型-21-3.6显示仪表的选型-22-结论-23-参考文献1内蒙古科技大学课程设计论文第一章锅炉工作过程及其设备1.1课题背景在锅炉的几个调节系统中，汽包水位的控制是保证锅炉安全运行的必要条件，是锅炉正常运行的主要标志之一。锅炉的水位控制作为锅炉控制中重要的控制任务之一，在锅炉的安全生产、降低能耗、蒸汽产量和品质等方面起着重要作用。目前我国有各类锅炉几十万台，其中相当大的部分还在使用常规仪表控制。由于锅

5、炉水位存在一定的反向特性即“假水位”现象，而常规仪表所常用的PID算法对“假水位”现象的控制效果并不理想，若要较好的控制“假水位”现象，采用常规仪表所构成的控制器，其结构复杂性又会增加，造成成本较高。因此，研究新型的水位控制系统，使其能进一步提高水位控制的效果，同时又具有结构简单、容易实现的特点，还是非常有必要的。1.2锅炉的工作过程简介锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备，锅炉的任务是根据外界负荷的变化，输送一定质量(汽压、汽温)和相应数量的蒸汽。它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥等过程提供热源，而且还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。锅炉是由“锅”和“炉”两

6、部分组成的。“锅”就是锅炉的汽水系统。由省煤器、汽包、下降管、过热器、上升管、给水调节阀、给水母管及蒸汽母管等组成。锅炉的给水用给水泵打入省煤器，在省煤器中，水吸收烟气的热量，使温度升高到本身压力下的沸点，成为饱和水然后引入汽包。汽包中的水经下降管进入锅炉底部的下联箱，又经炉膛四周的水冷壁进入上联箱，随即又回入汽包。水在水冷壁管中吸收炉内火焰直接辐射的热，在温度不变的情况下，一部分蒸发成蒸汽，成为汽水混合物。汽水混合物在汽包中分离成水和汽，水和给水一起再进入下降管参加循环，汽则由汽包顶部的管子引往过热器，蒸汽在过热器中吸热、升温达到规定温度，成为合格蒸汽送入蒸汽母管。“炉”内蒙古

7、科技大学课程设计论文就是锅炉的燃烧系统，由炉膜、烟道、喷燃器、空气预热器等组成。锅炉燃料燃烧所需的空气由送风机送入，通过空气预热器，在空气预热器中吸收烟气热量，成为热空气后，与燃料按一定的比例进入炉膛燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽。然后经过过热器，形成一定的过热蒸汽，汇集到蒸汽母管。具有一定压力的过热蒸汽，经过负荷设备调节阀供负荷设备使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，其中含有大量余热，除了将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还预热锅炉给水和空气，最后经烟囱排入大气。1