汽包水位动态特性分析和串级三冲量给水控制的设计与仿真

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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书引言自动控制技术目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。生产过程自动化是保证生产稳定、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。电力工业中电厂热工生产过程自动化技术相对于其他民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。其中，锅炉汽包给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制，在不需要操作人员干预

2、的情况下，可以很好的完成生产过程中的给水及水位控制，大大提高了生产效率。锅炉汽包给水自动控制系统的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中水位保持在一定的范围内。当汽包水位过高时，蒸汽中携带的水分会增加，容易造成过热器积盐结垢，使管道过热损坏。而且，盐垢会引起传热恶化，经济性下降。汽包严重满水时，会造成蒸汽大量带水，使蒸汽温度急剧下降，同时还可能对蒸汽管道和汽轮机产生严重的水冲击，甚至打坏汽轮机叶片。汽包水位过低，则可能破坏水循环，使水冷壁管的安全受到威胁，如果出现严重缺水又处理不当时，则可能造成水冷壁

3、爆管。因此，汽包水位是影响整个机组安全经济运行的重要因素，所以就要有一套较好的控制方案，来实现汽包水位的控制。从传统的控制方式来看，它们要么系统结构简单成本低，却不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象，要么能够在一定程度上控制“虚假水位”现象，系统却过于复杂，成本投入过大。目前工业控制急需一种系统简单，并且能够控制“虚假水位”现象，具有高性能的控制系统。锅炉汽包的给水调节系统有三种基本结构：单冲量调节系统结构、双冲量调节系统结构、三冲量调节系统结构，低负荷阶段，由于疏水和锅炉排污等因素的影响，给水和蒸汽

4、流量存在着严重的不平衡，而且流量比较小时，测量误差大，故在低负荷阶段，很难采用三冲量调节方式，一般均采用单冲量调节方式。负荷达到一定值以上时，疏水和排污阀将逐渐关闭，汽、水趋于平衡，流量逐渐增大，测量误差逐渐减小，这时原则上可采用三冲量调节方式。但由于单级三冲量调节系统要求蒸汽流量和给水流量信号在稳态时必须相等，否则汽包水位存在静态偏差，而且由于测量装置及变送器的误差等因素的影响，实际上现场这两个信号在稳态时，经常难以做到完全相等，而且单级三冲量调节系统一个调节器参数整定需兼顾的因素多，45内蒙古工业大

5、学本科毕业设计说明书因此单级三冲量事实上一般也难以采用。然而串级三冲量调节方式，采用主、副两个调节器。两调节器的分工明确，参数整定相对容易，而且不要求稳态时给水流量信号与蒸汽流量信号完全相等，易于得到较好的调节品质，因此现场多采用串级三冲量给水控制方式。45内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章概述1.1发电厂概述电能由于其固有的优点而成为国民经济各领域最广泛使用的能源，从而成为人类社会生产和生活中时刻不能离开的二次能源，电力已经深入到社会生产和生活的各个领域，一个国家的电气化程度已成为国民经济现代化的

6、一个重要标志。只有电力产业的迅速发展才有可能保证整个国民经济的迅速而稳步的发展，热力发电厂是电力工业的重要组成部分。火电厂按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽—燃气轮机联合循环电厂。但从能量转换观点分析，其基本过程都是：燃料的化学能→热能→机械能→电能。热力发电厂是电力工业的重要组成部分。热力发电厂包括燃化石燃料（煤、油、气）的火力发电厂与使用核燃料的核动力电厂。迄今为止，热力发电厂在世界大多数国家中仍占着各种发电形式中的主导地位，我国的火力发电占70%左右，而且根据我国国情，火力发电厂基

7、本是燃煤电厂。在电力行业中电厂热工生产过程自动化技术相对于其它民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术先进与否和企业现代化的重要标志。早期的自动控制系统因热力发电机组单机容量小，对控制系统要求也不高，结构非常简单，因此只需对给水、汽温、汽压和汽机的转速作简单的控制即可。这些控制系统大多分散在锅炉和汽机车间就地安装，整个电厂的机、电、炉也是分散控制的。随着现代科学技术的发展，发电机组已由中温、中压、中小容量发展到今天的大容量、高参数的单元机组。而具有提高系统的

8、安全性、可靠性以及使系统更容易灵活操作的集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)，是作为计算机控制系统的后起之秀，DCS为生产过程的自动控制提供了强有力的控制手段，因此它广泛应用于电力行业。1.2热工自动化在电厂中的应用45内蒙古工业大学本科毕业设计说明书热工自动化系统的发展趋势是高速化、智能化、一体化和透明化。对故障信息的研究和充分利用是发掘热工故障诊断与故障预测的基础，现场总线的应用，为热工自动化系统的进一