锅炉汽包水位单冲量控制系统的设计

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1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：自动化学院题目:锅炉汽包水位单冲量控制系统的设计初始条件锅炉汽包水位自动调节的任务是给水量与锅炉蒸发量相平衡，并维持汽包水位在工艺规定的范围内。汽包水位过高会影响汽水分离效果，水位过低则损坏锅炉。以锅炉给水量为控制量、汽包水位为被控量，该对象的只要蒸汽负荷为扰动量，试设计一控制系统，使汽包水位维持在120㎝，稳态误差±0.4㎝，以满足生产要求。　要求完成的主要任务:1、了解锅炉生产蒸汽工艺设备及其工作流程2、基于对象特点分析，绘制液位控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、控制器技术参数4、撰写系统调节原理及

2、调节过程说明书5、锅炉汽包水位单冲量控制系统进行数值仿真6、总结课程设计的经验和收获时间安排12月23日选题、理解课题任务、要求12月26日方案设计12月27日-1月9日参数计算、撰写说明书1月10日答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要锅炉是发电、炼油、化工等工业部门的重要能源、热源动力设备。锅炉的种类很多，按所用的燃料分类，有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉，还有利用残渣、残油、释放气体等为燃料的锅炉。按所提供蒸汽压力不同，又可以分为常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界锅炉、超临界锅炉等类型。虽然不同类型的锅炉的燃料种类不同，但

3、蒸汽发生系统和蒸汽处理系统的工作原理基本相同。对于小型锅炉，由于蒸汽负荷变化时假水位的现象并不显著，如果再配上相应的一些联锁报警装置，单冲量控制系统也能满足生产的要求，并保证安全生产。过程控制系统分为多种，有简单控制系统和复杂控制系统，而复杂过程控制系统又可分为：串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统和均值控制系统等几种。在本次控制系统的选择中，因为设计题目要求是：锅炉汽包水位单冲量控制系统的设计，所以本着简单、实用的原则把它设计成一个简单的单回路系统来满足题目要求。关键词：锅炉单冲量被控参数控制参数目录1锅炉生产蒸汽工艺简述12系统工作原理简述22.1当汽包液位下降时

4、22.2当汽包液位上升时23液位控制系统方案33.1系统方框图33.2系统方案图34控制系统的设计54.1系统控制过程分析54.1.1系统平衡阶段分析54.1.2系统抗扰动阶段分析54.2单回路反馈控制系统74.3检测变送器的选择74.3.1选取原则74.3.2压差变送器84.4调节阀的选择94.5仪表性能指标的计算94.5.1精度94.5.2灵敏度和灵敏性104.5.3回差104.6调节器的选择104.7调节器作用方向的选择114.8系统的投运和整定114.8.1系统的投运124.8.2简单控制系统的参数整定125simulink仿真136总结14参考文献15《调节仪表

5、与过程控制系统》课程设计说明书锅炉汽包水位单冲量控制系统设计1锅炉生产蒸汽工艺简述锅炉汽包水位系统流程如图1所示。图1锅炉汽包水位系统流程水位控制系统的任务是使给水量与锅炉蒸发量相适应，维持汽包水位在工艺规定的范围内。整个锅炉汽包水位控制系统可分成多个阶段：（1）水注入锅炉的过程：这个过程中，水经变频器控制的水泵以及调节器注入锅炉中；（2）水经加热变成蒸汽的过程：水在锅炉内加热变成蒸汽，同时在水中产生汽包，水位同时变化；（3）蒸汽供负载使用的过程：蒸汽经过管道调节阀供负载使用。汽包水位反映了锅炉蒸汽流量与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数。汽包水位过

6、高，会影响汽水分离的效果，使蒸汽带液，过热器结垢，影响过热器的效率；如果带液蒸汽进入汽轮机，会损坏汽轮机叶片。如果水位过低，会破坏水循环而损坏锅炉，尤其是大型锅炉，一旦停止给水，汽包存水会在很短时间内完全汽化而造成重大事故，甚至引起爆炸。因此，在锅炉运行中必须将汽包水位严格控制在工艺允许的范围。15《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书2系统工作原理简述2.1当汽包液位下降时当控制对象汽包液位下降时，检测变送器的类型是压差式的，这时检测到的压力减小，使变送出来的标准信号减小，此时检测量与给定量出现偏差且是给定量大于检测量，经过比较后的值传送给反作用的调节器，而调节阀是气

7、关式的，此时膜头输入压力减小，开度则会相应打开，使给水量增加，增加的给水量使锅炉内的汽包液位上升，回到平衡位置，实现自动控制。2.2当汽包液位上升时当控制对象汽包液位上升时，检测变送器的类型是压差式的，这时检测到的压力增大，使变送出来的标准信号增大，此时检测量与给定量出现偏差且是给定量小于检测量，经过比较后的值传送给反作用的调节器，而调节阀是气关式的，此时膜头输入压力增大，开度则会相应减小，使给水量减少，减少的给水量使锅炉内的汽包液位下降，回到平衡位置，实现自动控制。15《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书3液位控制系统方