过程控制技术课程设计指导书.doc

华北水利水电大学 ——过程控制技术课程设计 学院： 电力学院 专业：自动化 学号： 姓名： 设计题目1：锅炉过热蒸汽温度控制系统设计 课程设计辅导资料：“过程控制系统和应用”、“过程控制系统与仪表”、“过程控制仪表及控制系统”、“过程控制系统”等； 先修课程：仪表与过程控制系统等。主要涉及的知识点：过程控制仪表、控制系统、被控过程等要求完成的主要任务 课程设计时间：周； 课程设计内容：根据指导老师给定的题目，按规定选择其中1套完成； 本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。 课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： 目录； 摘要； 生产工艺和控制原理介绍； 控制参数和被控参数选择； 控制仪表及技术参数； 控制流程图及控制系统方框图； 总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）； 课程设计的心得体会（至少500字）； 参考文献（不少于5篇）。 目录 1 生产工艺介绍 1 1.1 锅炉设备介绍 1 1.2 蒸汽过热系统的控制 2 2控制原理简介 3 2.1控制方案选择 3 2.1.1单回路控制方案 3 2.1.2串级控制方案 4 2.2 串级控制方案论证 5 3 控制系统设计 6 3.1 系统控制参数确定 6 3.1.1 主变量的选择 6 3.1.2副变量的选择 7 3.1.3操纵变量的选择 7 3.2 调节阀的选择 7 3.3 控制器设计 8 3.3.1 控制器控制规律的选择 8 3.3.2 控制器正、反作用选择 8 3.3.3 控制器的电路实现 9 4 控制仪表的选择 9 5 系统控制流程图 10 6 总结体会 11 6.1 设计总结 11 6.2 心得体会 12 参考文献 12  1 生产工艺介绍 1.1 锅炉设备介绍 锅炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，形成一点观其文的过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱，排入大气。 图1-1 锅炉设备主要工艺流程图 锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统： ① 锅炉汽包水位控制系统：主要是保持汽包内部的无聊平衡，使机水量适应锅炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内； ② 锅炉燃烧系统的控制：其控制方案要满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要，使燃料与空气量保持一定的比值，保证燃烧的经济型和锅炉的安全运行，使引风量与送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围内。 ③ 过热蒸汽系统控制：主要使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁温度不超过工艺允许范围； ④ 锅炉水处理过程：主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求。 1.2 蒸汽过热系统的控制 蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。本设计主要考虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。 蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。控制任务是使过热器出口温度维持在允许范围内，并保护过热器时管壁温度不超过允许的工作温度。 过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的，过热蒸汽温度过高，过热器容易损坏，汽轮机也因内部过度的热膨胀而严重影响安全运行；过热温度过低，一方面使设备的效率降低，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损，所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定范围内。 锅炉过热蒸汽系统主要