过程控制课程设计----锅炉汽包水位三冲量控制系统.doc

过程控制课程设计论文 题 目：锅炉汽包水位三冲量控制系统 目录 第1章 绪论……….………………………………………………………………3 1.1锅炉的工作过程简介…….…………………………...……………………...3 1.2锅炉液位控制的难点………………………………………………………..4 第2章 锅炉汽包水位特性及其控制.........................................5 2.1锅炉汽包水位的特性………………………….……………………………………...5 2.1.1汽包水位在给水流量W作用下的动态特性………………………………..5 2.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性……………………………...7 2.1.3汽包水位在燃料量B扰动下的动态特性……….…….………….……..8 2.2汽包水位控制方式………………………..……………………………….9 2.2.1 单冲量控制方式…………………………….…………………………..9 2.2.2 双冲量控制方式………..…………….………………………………..10 2.2.3 三冲量控制方式……………………………………………………….11 第3章 仪表选型………………………………………………………….………………13 3.1 液位变送器的选择…………………………………………………………13 3.2 压力传感器/变送器……………...…………………………………………14 3.3 控制器的选择…………………….………………………………….……..15 3.4 执行器的选择……………………………………………………………....16 3.5 控制器的作用方式………………………………………………………....16 3.6 阀的开闭选择形式………………………………………………………....16 第4章 参数整定…………………………………………………………………….…..17 4.1 PID对控制的影响……………………………………………………..……17 4.2 PID控制器的参数整定……………………………………………..………18 第5章 设计心得………………………………………………………………………….19 第6章 参考文献...................................................................................................20 第1章 绪论 锅炉是发电和供热生产过程中的主要动力设备，汽包水位则是确保安全生产稳定性、经济性以及提供优质蒸汽的一个重要监控参数，必须保持在某一期望值附近。它反映了锅炉蒸发量和给水量之间的一种动态平衡关系。水位高会导致蒸汽带水进入过热器并在过热管内结垢，使传热效率和蒸汽品质下降，影响供气的质量；过低时会破坏部分水冷壁的水循环，影响省煤器运行效率，甚至造成干锅和锅炉爆炸的危险。因此汽包水位必须控制在一定范围内，而影响锅炉水位的因素很多，最主要的是蒸发量和给水量的波动。汽包锅炉给水控制系统的作用是使锅炉的给水量自动适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在一定范围内波动，这对机组的安全、稳定、经济运行有着重要的影响。由于控制对象在给水量扰动时有一定的惯性，而且在负荷扰动时又存在虚假水位，故采用串级三冲量给水控制系统能有效地消除这些扰动。该系统以汽包水位为主信号，任何导致水位变化的扰动都会使调节器动作；蒸汽流量是前馈信号,它的作用是防止虚假水位引起的调节器的误动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；给水流量是介质反馈信号，因给水流量信号对给水流量变化的响应很快，使调节器能够在水位还没变化时就对前馈信号的变化作出反应，消除内扰，使调节过程比较稳定，充分保证了调节系统的稳定运行。 1.1锅炉的工作过程简介 锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备，锅炉的任务是根据外界负荷的变化，输送一定量的汽压、汽温和蒸汽。它所产生的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、泵类驱动透平的动力源。 锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成的。“锅”就是锅炉的汽水系统，如图所示。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。锅炉的给水用给水泵打入省煤器，在省煤器中，水吸收烟气的热量，使温度升高到本身压力下的沸点，成为饱和水然后引入汽包。汽包中的水经下降管进入锅炉底部的下联箱，又经炉膛四周的水冷壁进入上联箱，随即又回入汽包。水在水冷壁管中吸收炉内火焰直接辐射的热，在温度不变的情况下，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