锅炉汽包液位、压力控制系统

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1、锅炉汽包液位、压力控制系统——过程控制仪表课程设计班级：生产过程0901姓名：孙路培顾丽丽彭硕指导老师：张娓娓日期：2011年6月9日第一章概述锅炉的汽包液位是影响锅炉安全运行的重要参数，液位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽的质量。液位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重大事故。压力控制系统的结构是闭环的，由压力传感器、压力控制器和被控对象组成。压力传感器测量被控压力，并转换成便于利用的信号形式，比较装置将反映压力大小的信号与给定压力值比较，产生偏

2、差信号。偏差信号通过压力控制器作用到压力调节机构上，按照消除偏差的方向来改变被测点的压力，将其调节到给定的希望值本。设计使用数显PID控制仪控制气罐压力，要使气罐内气压维持恒定,并要求无残差,我全部使用DDZ-Ⅲ型仪表完成设计,但为了系统的稳定,在控制器,执行器和变送器的基础上加入隔离配电器。第二章锅炉汽包液位控制设计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液位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（烟气含氧量）等，上图为输入变量与输出变量之间的相互关系。如果蒸汽符合变化或给水量

3、发生变化，会引起锅筒液位、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，还会影响锅筒液位、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。锅炉汽包液位的控制方案根据锅炉汽包液位特性，选取锅炉汽包液位为被控量，给水流量为控制量，蒸汽流量和给水流量为干扰量，通过控制给水量来使锅炉汽包液位维持在满足负荷需求的高度。同时，为保证锅炉安全生产，调节节水量的执行机构选取气关式。所谓单冲量就是指锅炉汽包液位为被控参数，给水量作为控制变量可构成的单回路控制系统，如图2.2所示。对于小型锅炉，由于蒸汽负荷变化时假液位

4、的现象不明显，如果再配上一些联锁报警装置，这种单冲量控制系统能满足要求。对于负荷变动较大的大，中型锅炉，单冲量控制系统不能保证液位稳定，难以满足液位控制要求和生产安全。因此，该控制方案不适用于负荷变动较大的情况。蒸汽流量是影响汽包液位最主要的扰动，也是造成假液位的主要因素。如果将蒸汽流量这一可测不可控的干扰作为前馈引入单冲量系统，就可以有效避免假液位引起的误动作，并及时控制液位，减小液位波动。由此，构成如图2.3所示的双冲量控制系统，其本质为前馈-反馈复合控制系统，即给水量不仅取决于汽包液位，还受到蒸汽用量影响。可见，该控制方案能有效适应负荷需求变化，但对给水系统中

5、的水压等干扰因素造成的波动不能及时抑制。单冲量控制系统双冲量控制系统三冲量控制系统为进一步改善控制品质，引入给水流量信号，构成三冲量控制系统，如图2.4所示。所谓三冲量，值得是引入了三个测量信号：汽包液位、给水流量和蒸汽流量。三冲量控制本质上时前馈-串级复合控制系统：主回路实现液位调节，副回路使给水流量能适应负荷和液位要求。三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量的干扰作用，调节精度较高，适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰较大的场合。目前已得到了应用，实践证明效果良好。压力传感器/变送器液位变送器选择TK3051L液位变送器PTH501/502/503/50

6、4压力传感器/变送器采用全不锈钢封焊结构，具有良的防潮能力及优异的介质兼容性。广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、楼宇供水等压力测量与控制。量程:-0.1~0～1～150(MPa)综合精度:0.1%FS、0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS输出信号:4～20mA(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制)供电电压:24DCV(9～36DCV)介质温度:-20～85～150℃环境温度:常温(-20～85℃)负载电阻:电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ绝缘电阻:大于2000MΩ(100VDC密封等级:I

7、P65长期稳定性能:0.1%FS/年振动影响:在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS电气接口(信号接口):四芯屏蔽线、四芯航空接插件、紧线螺母机械连接(螺纹接口):1/2-20UNF、M14×1.5、M20×1.5、M22×1.5控制器的选择：采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表，其中SA-12智能调节仪控制挂件为AI-818，SA-13智能位式调节仪为AI-708型。AI-818型仪表为PID控制型，输出为4~20mADC信号。执行器的选择：RZXP型新系列气动调节阀，产品公称压力等级有PN10、16、40