锅炉汽包水位单回路控制系统设计说明书

《锅炉汽包水位单回路控制系统设计说明书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、中北大学课程设计说明书1、锅炉及锅炉汽包的简述1.1、锅炉的基础 锅炉是工厂重要的动力设备，其要求是供给合格蒸汽，使锅炉发汽量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉设备是一个复杂的被控对象，主要输入变量是负荷，锅炉给水，燃料量，减温水，送风和引风等。主要输出变量是汽包水位，蒸汽压力，过热蒸汽温度，炉膛负压，过剩空气（烟气含量）等。这些输入变量与输出变量之间的相互关联。如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位，蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化。燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位，过热蒸汽温度，过剩空气和炉膛负压；给

2、水量的变化不仅影响汽包水位，而且对蒸汽压力，过热蒸汽温度等亦有影响；减温水的变化会导致过热蒸汽温度，蒸汽压力，汽包水位等的变化等。所以锅炉设备是一个多输入，多输出且相互关联的被控对象。[1] 1.2、锅炉水位控制在工业控制系统中的重要性 锅炉是一种受压又直接受火的特种设备，是工业生产中的常用设备。对锅炉生产如果操作不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故，轻则停炉影响生产，重则造成爆炸，造成人身伤亡，损坏厂房、设备，后果十分严重。因此，锅炉的安全问题是一项非常重要的问题，必须引起高度重视。工业锅炉中最常见的事故有：锅内缺水，锅炉超压，锅内满水，汽水共腾

3、，炉管爆破，炉膛爆破，二次燃烧，锅炉灭火等。其中以锅炉缺水事故比例最高。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。 工业锅炉汽包水位控制的任务是，使跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位在工艺允许的范围内。维持锅炉汽包水位在规定的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产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，增加在过热管壁上的结垢。水位过

4、低则可造成水的急速蒸发，汽水自然循环破坏，局部水冷管壁被烧坏，严重时造成爆炸事故。因此，锅炉汽包水位必须严加控制。1.3锅炉汽包的简介18中北大学课程设计说明书汽包亦称锅筒。对于自然循环的水管锅炉来说，汽包是非常重要的部件，由封头和简体组焊而成。汽包内分成汽空间和水空间。用以进行蒸汽净化，对下降管进行可靠供水，保证锅炉正常水循环。自然循环的水循环回路由汽包、下降管、上升管和集箱组成。为了保证对下降管可靠供水，汽包中必须维持一定水位。汽包一般不直接受火焰的辐射热。低压锅炉的汽包有时则受到一定的烟气冲刷。对于水火管卧式锅壳式锅炉的汽包(锅筒)，则是位于炉膛上

5、方，直接受到火焰的辐射热，如果水处理效果不好则导致锅筒底部水渣堆积和结垢，影响传热。这种锅炉锅筒下部鼓包变形多有发生，特别是热水锅炉更为严重。为此，原劳动部1991年颁发的《热水锅炉安全技术监察规程》明确规定，为了防止或减少此类事故的发生，锅炉制造单位在两年内必须采取有效措施加以解决，否则不准再生产。[3]1.4锅炉汽包的作用1、是工质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环；2、内部有汽水分离装置和连续排污装置，保证锅炉蒸汽品质；3、有一定水量，具有一定蓄热能力，缓和汽压的变化速度；4、汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证

6、锅炉安全运行。2、锅炉汽包的控制意义在实际生产运行中，锅炉的液位控制直接影响了锅炉是否正常运行以及运行的安全状况。锅炉是一个复杂的被控对象，主要输入变量包括符合的蒸汽需求量、给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等；主要输出变量有锅筒水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（烟气含氧量）等如果蒸汽符合变化或给水量发生变化，会引起锅筒水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化；而燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，还会影响锅筒水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压、可见，锅炉是一个具有多输入、多输出且变量之间相互关联的被控对象。3、锅炉液位控制的难点液位的控

7、制技术是通过控制进水或出水阀门的开度，改变水流量来实现的，而水温的控制是通过调节加热的功率来实现的。锅炉液位的控制是锅炉控制系统较为重要和比较难与控制的一项。由于锅炉运行过程中存在进水量的变化，所以很难通过调整PID控制其参数来满足所有的运行条件，获得理想的控制效果。调整过量会导致流量回路动作频繁，从而给下游设备带来了额外的干扰。另外，液位的波动也会破坏锅炉运行过程的稳定，使得蒸汽输送等不易控制。影响锅炉液位的关键变量有给水量，蒸汽出口流量和混合燃料的进料量。各变量都有各自不同的扰动。较冷的给水造成相应的纯滞后。蒸汽流出量的突然增加造成了典型的“假水位”

8、现象，使得过程暂时改变了方向，容易产生误操作而导致发生事故。18中北大学课程设计