课程设计（论文）-300MW火力发电机组锅炉汽包水位仪表控制系.doc

课程设计用纸-1-目录第1节绪论.-1-1.1设计目的.-2-1.2设计内容.-2-第2节汽包水位调节对象的干扰分析.错误!未定义书签。第3节锅炉汽包水位的动态特性.错误!未定义书签。3.1汽包水位在给水量作用下的动态特.33.2汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性.4第4节控制方案设计.6第5节控制系统各环节仪表的配置、选型及参数的确定.75.1调节器的选型.75.2执行器的选型.95.3变送器的选型.125.4传感器的选型.145.5伺服放大器的选型.155.6电动操作器的选型.165.7显示仪表的选型.18个人总结.20致谢.21参考文献.22附录.23教师批阅：课程设计用纸-2-1第1节绪论1.1设计目的锅炉是电厂和化工厂里常见的生产设备，锅炉控制是一个比较复杂的控制过程，为适应负荷的需要以及锅炉的运行安全，各个环节的工艺参数必须严格控制，为了使锅炉能正常运行，必须维持锅炉的水位在一定的范围内，这就需要控制锅炉汽包的水位。汽包水位很重要，汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，由于配置、安装、运行及维护不当的原因，汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的情况，将严重影响机组的安全稳定运行。水位过高会影响汽水分离的效果，使蒸汽带液，损坏汽轮机叶片；如果水位过低会损坏锅炉，甚至引起爆炸。可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。本论文设计的是锅炉汽包水位控制系统，利用控制装置和被控对象组成了一个自动控制系统。1.2设计内容合理选择传感器、变送器、调节器和执行器根据要求设计总体方案，实现对高压加热器水位的控制。被调量是汽包水位，调节量是给水量。它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的挥发量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内。画出系统款图及接线图，设计调节器的组态。【关键词】汽包水位、测量、控制、组态课程设计用纸-3-教师批阅：第2节、汽包水位调节对象的干扰分析锅炉的汽水系统原理图如图1所示。影响汽包水位变化的干扰因素有：给水量的干扰，蒸汽负荷变化，燃料量变化，汽包压力变化等。汽包压力变化不是直接影响水位的，而是通过汽包压力升高时的“自凝课程设计用纸-4-结”和压力降低时的“自蒸发”过程引起水位变化的。况且，压力变化的原因往往是出于热负荷和蒸汽负荷的变化所引起的故这一干扰可以放到其他干扰中考虑。燃烧流量的变化要经过燃烧系统变成热量，才能为水吸收，继而影响气化量，这个干扰通道的传递滞后都比较大。蒸汽负荷变化时按用户需要量而改变的不可控因素。剩下的只有给水量可作为调节参数。第3节、锅炉汽包水位的动态特性3.1汽包水位在给水量作用下的动态特教师批阅：图2所示是给水量作用下，水位的阶跃响应曲线。把汽包和给谁看做单容量无自衡过程，水位阶跃响应如图中H1线。考虑到给水温度低于汽包内的饱和水温度，当它进入汽包后吸收了原来的饱和水中的一部分热量，使锅炉的蒸汽产量下降，水面以下的汽包总体积Vs也就相应减小，导致水位下降。Vs对对课程设计用纸-5-水位的影响可以用图中的曲线H2表示。水位H的实际响应曲线是H1和H2的总和。从图可知，响应过程有一段迟延时间。给水的过冷度越大，纯迟延时间也越大。给水扰动下的传递函数可以近似表示为K0为响应速度，即给水流量作单位流量变化时，水位的变化速度，（mm/s）/(t/h)。时滞，秒。3.2汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性蒸汽流量扰动主要来自汽轮机的负荷变化，这是一个经常发生的扰动，属于调节系统的外扰。在蒸汽流量D扰动左右下，水位的阶跃响应曲线如图3所示。教师批阅：当蒸汽流量突然增加时，由于虚假水位现象，在开始阶段水位不仅不会下降却反而先上升，然后下降（反之，当蒸汽流量突然减少时，则水位先下课程设计用纸-6-降，然后上升）。蒸汽流量D突然增加时，实际水位的变化H是不考虑水面下汽包容积变化时的水位变化H1与只考虑水面下汽包容积变化所引起水位变化H2的叠加，即F=（1+K4）FF用传递函数来表述为式中，Kf-响应速度，即蒸汽流量变化单位流量时水位的变化速度，（mm/s）/（t/h）K2-响应曲线H2的放大系数T2-响应曲线H2的时间常数“虚假水位”变化大小与锅炉的工作压力和蒸发量有关，如一般100230T/h的中、高压锅炉，当负荷突然变化10%时，“虚假水位”可达3040mm。“虚假水位”变化属于反响特性，其变化与锅炉的压力和蒸发量的大小有关，而与给水量无关。教师批阅：第4节、控制方案设计目前较为成熟的锅炉汽包水位控制方案有单冲量控制系统、双冲量控制系统及三冲量控制系统。(1)单冲量控制系统。即汽包水位的单回路水位控制系统；(2)双冲量控制系统。即在单冲量系统的课程设计用纸-7-基础上引入了蒸汽流量信号；(3)三冲量控制系统。是在双冲量系统的基础上再引入给水流量信号而构成。本次方案采用单冲量控制系统。单冲量控制系统：单冲量水位控制系统以汽包水位作为唯一的控制信号，冲量即变量。水位测量信号经变送器送到水位调节器，调节器根据汽包水位测量值H与给定值H0的偏差，通过执行器去控制给水调节阀以改变给水量，保持汽包水位在允许的范围内。系统框图为图4所示。图4单冲量控制系统框图控制方案如图5所示。图5单冲量水位控制系统教师批阅：这种控制系统结构简单，是典型的单回路定制控制系统。对于水在汽包内的停留时间较长，且负荷又比较稳定，“虚