过程控制_课件设计.doc

肖庆昶：锅炉汽包水位控制系统设计 PAGE 14 PAGE 1 HYPERLINK /view/346e90e9856a561252d36f4c.html /view/346e90e9856a561252d36f4c.html 锅炉汽包水位测量系统 综述 在火力发电厂，最基本的工艺过程是利用锅炉产生蒸汽，使汽轮机运转，进而带动发电机发电。锅炉控制是火力发电生产过程自动化的重要组成部分。将锅炉汽包水位控制在一个允许范围内，是锅炉安全运行的一个重要指标，也是锅炉能提供符合质量要求得蒸汽负荷的必要条件。如果汽包水位过低，则汽包内的水量较少，当蒸汽负荷很大时，水的汽化速度和水量变化速度都很快，如果不及时控制，可能使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏或爆炸；相反，当水位过高则会影响汽包的水位分离，产生蒸汽带液现象，使过热器管壁结垢而损坏，影响运行的安全性与经济性。 心得体会 本设计首先对电厂锅炉汽包水位过程控制的任务进行研究和讨论。同时，设计也需要在实践中不断改进，不断完善。在本设计中运用了很多电子器件和自动化器件，让我认识到了过程控制在 自动化领域的重要性。在设计过程中遇到了很多困难，同时也增长了许多在课堂上没学到的知识，使我大开眼界。同时我也在自动化的过程控制设计过程当中学到了许多新的知识。 结论 汽包水位控制系统的组态设计以串级三冲量控制理论和单冲量控制理论为基础，采用了三个比例积分调节器（串级三冲量系统的主副调节器、单冲量系统的调节器），通过PI 参数的修正以及控制系统的无扰切换和可靠的跟踪技术，实现了低负荷时采用单冲量控制系统，高负荷时采用三冲量控制系统，并在特殊情况或按操作人员的要求切手动的各方面要求。克服了给水系统内扰、外扰的影响，在“虚假水位”的情况下，能够进行可靠准确的自动调节。通过水位给定值根据负荷的自动给定，使控制更合理更客观，自动化水平进一步提高。 汽包水位控制系统设计 1.1 汽包水位控制系统基本要求 汽包锅炉给水自动调节的主要任务是维持汽包水位在允许范围内变化。影响水位变化的主要因素有锅炉的蒸发量、给水流量和燃烧率等。当蒸汽流量突然增大时，由于汽包水位对象是无自平衡能力的，这时水位应按积分规律下降。但是当锅炉蒸发量突然增加时，汽包水面下的汽泡容积也迅速增大，即锅炉的蒸发强度增加，从而使水位升高。因蒸发强度的增加是有一定限度的，故汽泡容积增大而引起的水位变化是惯性环节的特性。实际水位变化的趋势是两种特性的迭加。由此可以看出，当锅炉蒸汽负荷变化时，汽包水位的变化具有特殊的形式：在负荷突然增加时，虽然锅炉的给水流量小于蒸发量，但开始阶段的水位不仅不下降，反而迅速上升（反之，当负荷突然减小时，水位反而先下降），这种现象就是“虚假水位”现象。另外，给水流量和燃烧率扰动由于水面下汽泡的原因，也能产生虚假水位，因此给水控制系统不能单单以汽包水位为被调量，为了减少或抵消虚假水位现象，就必须采用三冲量调节系统。所谓三冲量，就是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量。蒸汽流量和给水流量是引起水位变化的原因，蒸汽流量作为水位调节的前馈信号，当蒸汽流量改变时，调节器立即动作，相应地改变给水流量，而当给水流量自发地变化时，调节器也立即动作，使给水流量恢复到原来数值，这样就有效控制了虚假水位的影响。给水控制是串级调节系统，主调节器接受水位信号，对水位起校正作用，是细调；其输出作为副调节器的给定值，副调节器的被调量是给水流量，目的是快速消除来自水侧的扰动。 为了提高给水控制系统的可靠性，汽包水位测量使用了三个变送器。三个经压力校正后的汽包水位信号取中间值，作为控制系统的被调量，当水位测量信号平均值超过±300mm，而且任意两个水位测量信号越限±280mm 时，发出汽包水位MFT信号。 当给水温度不变，而压力在某个范围变化时，给水流量的测量误差很小，若给水压力不变，给水温度在某个范围内变化时，给水流量的测量误差较大，所以对给水流量信号只采取温度校正。蒸汽流量采用汽机调节级压力的测量来表示，调节级压力经过温度修正后，可近似代表蒸汽流量测量值。如果采用标准喷嘴测量蒸汽流量，一方面在高温高压下节流喷嘴容易磨损，检修维护也困难，测量误差较大，另一方面节流损失也大，一般不采用此种方法。当用蒸汽流量转换出负荷小于40%时，送至给水控制系统，切为三冲量调节汽包水位。 1.2 三冲量控制系统 三冲量控制系统的原理框图如图2所示，这个系统有三个回路，即Ⅰ为副回路，Ⅱ为主回路，Ⅲ为前馈回路，副回路的作用主要为快速消除内扰，主回路用于校正水位偏差，而前馈通道则用于补偿外扰，主要用于克服“虚假水位”现象。 图1： 三冲量控制系统的原理框图 1.3 双冲量控制系统 在汽包水位控制中最