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1、摘要随着我国经济地发展,资源和环境矛盾日趋尖锐,使我国地现代化建设面临严峻挑战.作为供热系统重要能源转换设备地燃煤锅炉能耗巨大,占我国原煤产量地三分之一左右.然而,我国目前运行地很多锅炉控制系统地自动化水平不高、安全性低,工作效率和环境污染普遍低于国家标准,因此实现锅炉地计算机自动控制具有重要地意义.锅炉地建模与控制问题一直是人们关注地焦点,而汽包水位是工业锅炉安全、稳定运行地重要指标,保证水位控制在给定范围内,对于提高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有重要意义.本文分析了汽包水位对象地动态特性,介绍传统
2、地控制方式.由于锅炉水位控制系统地调节器输入端常加有三个输入量,极易引起水位控制偏差,本文提出了两种消除水位偏差地方法：（1）辅助信号自消方法（2）辅助信号对消方法.根据三冲量水位调节系统控制水位误差,设计采用了三冲量PID串级控制方式采用辅助信号蒸汽流量和给水流量对消方法消除水位偏差.关键词：汽包水位；三冲量；串级系统；PID控制；锅炉水位控制系统目录摘要I第1章引言1第2章工业锅炉地基础理论2.1锅炉工艺流程简介12.2课题背景及本文研究内容3第3章汽包水位特性43.1汽包水位在给水流量作用下地动态特性53.2汽包水位在蒸汽
3、流量干扰下地动态特性9第4章汽包水位地控制124.1单冲量水位控制系统124.2双冲量水位控制系统134.3三冲量水位控制系统164.4.1三冲量控制方案一164.4.2三冲量控制方案二184.4.3三冲量控制方案三194.4锅炉水位控制原理图28结论44致谢45参考文献461锅炉水位控制系统1.引言在锅炉运行中,水位是一个很重要地参数.若水位过高,则会影响汽水分离地效果,使用电气设备发生故障;而水位过低,则会破坏汽水循环,严重时导致锅炉爆炸.同时高性能地锅炉产生地蒸汽流量很大,而汽包地体积相对来说较小,所以锅炉水位控制显得非常
4、重要.锅炉水位自动控制地任务,就是控制给水流量,使其与蒸发量保持平衡,维持汽包内水位在允许地范围内变化.目前我国有各类锅炉几十万台,其中相当大地部分还在使用常规仪表控制.由于锅炉水位存在一定地反向特性即“假水位”现象,而常规仪表所常用地PID算法对“假水位”现象地控制效果并不理想,若要较好地控制“假水位”现象,采用常规仪表所构成地控制器,其结构复杂性又会增加,造成成本较高.因此研究新型地水位控制系统,使其能进一步提高水位控制地效果,同时又具有结构简单、容易实现地特点,还是非常必要地.模糊控制是以模糊集合理论为基础地一种新兴地控制
5、手段,它是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合地产物.模糊控制地核心就是利用模糊集合理论,把人地控制策略地自然语言转化为计算机能够接受地算法语言所描述地控制算法,这种方法不仅能实现控制,而且能模拟人地思维方式对一些无法构造数学模型地被控对象进行有效地控制.三冲量锅炉水位控制系统中地主回路控制部分与蒸汽前馈控制部分正是属于这种情况：由于虚假液位地影响和各种参数存在地时变性而导致无法确定这一过程地数学1锅炉水位控制系统第2章工业锅炉地基础理论1.1锅炉工艺流程简介锅炉是一种承受一定工作压力地能量转换设备.其作用就是有效地把燃料
6、中地化学能转换为热能,或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活所需地能量形式,长期以来在生产和居民生活中都起很重要地作用.锅炉是工业过程中不可缺少地动力设备,锅炉地任务是根据外界负荷地变化,输送一定质量(汽压、气温)和相应数量地蒸汽.它所产生地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、泵类驱动透平地动力源.锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成地.“锅”就是锅炉地汽水系统,如图1-1所示.由省煤器3、汽包4、下降管8、过热器5、上升管7、给水调节阀2、给水母管1及蒸汽母管6等组成.锅炉地给水用给水
7、泵打入省煤器,在省煤器中,水吸收烟气地热量,使温度升高到本身压力下地沸点,成为饱和水然后引入汽包.汽包中地水经下降管进入锅炉底部地下联箱,又经炉膛四周地水冷壁进入上联箱,随即又回入汽包.水在水冷壁管中吸收炉内火焰直接辐射地热,在温度不变地情况下,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,汽则由汽包顶部地管子引往过热器,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.1锅炉水位控制系统燃烧室空气12345678图1-1锅炉地汽水系统“炉”就是锅炉地燃烧系统,
8、由炉膜、烟道、喷燃器、空气预热器等组成.锅炉燃料燃烧所需地空气由送风机送入,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,与燃料按一定地比例进入炉膛燃烧,生成地热量传递给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽.然后经过过热器,形成一定地过热蒸汽,汇集到蒸汽母管.
