摘要随着科技的发展，人们越来越离不开电。大型火力发电厂地位显得尤其重要。其机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性，尤其是大型骨干机组。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统，即锅炉汽包水位控制。其要求是提供合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应符合的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须加以严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。
发电厂锅炉给水控制系统
1.概述
大型火力发电机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性，尤其是大型骨干机组。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统，即锅炉汽包水位控制。锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统。在锅炉运行中，水位是一个很重要的参
数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化。本次课程设计研究发电厂给水控制系统的控制方式及整定。
2.给水调节对象的动态特性
汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，是锅炉蒸汽负荷与给水间物质是否平衡的重要标志，维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。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，维持汽包水位在规定范围内波动。其中给水流量和蒸汽流量是影响汽包水位的两种主要扰动，前者来自调节器，称为内扰，后者来自负荷侧，称为外扰。汽包炉给水控制对象的结构如图2-1所示。
影响水位的因素主要有：锅炉蒸发量（负荷D ），给水量G ，炉膛热负荷（燃烧率M ），汽包压力b P 。
控制系统的物质平衡方程为：
dt D G Ddt Gdt dH A )()('''-=-=-ρρ （2-1） 将式（2-1）进一步变换得：
D G dt
dH A -=-)('''ρρ （2-2） 令 '''()C A ρρ=-，则上式变为：D G dt
dH C -= （2-3） 式中 H ——汽包水位，m 或cm ； A ——汽水分离面积，2m 或2cm ；
'ρ——水的密度，t /3m 或kg /3cm ； "ρ——蒸汽密度，t /3m 或kg /3cm ；
D ——蒸发量，/t h 或/kg s ； G ——给水量，/t h 或/kg s ；
C ——容量系数。
图2-1 给水调节对象
2.1 给水扰动
汽包水位在给水流量作用下的动态特性：给水量是锅炉的输入量，如果蒸汽负荷不变，那么给水流量变化时，汽包水位的运动方程式可以表示为：
W W W W u k dt du T dt dh T dt
h d T T +=+12221 (2-4) 可以得到汽包水位在给水流量作用下的传递函数为：
)
1()()(21)(01++==S T S T K S T V S H S G W W S W (2-5) 对于中压锅炉，上式中Tw 的数值很小，常常可以忽略不计，因此可以进一步改写为：
)
1()()(2)(01+==S T S V S H S G S W ε (2-6) 给水量扰动时水位阶跃响应曲线如图2-2所示。
图2-2 给水量扰动时水位阶跃响应曲线
图2-2中曲线1为沸腾式省煤器情形下水位的动态特性，曲线2为非沸腾式省煤器情形下水位的动态特性。
从物质平衡的观点来看，加大了给水量G ，水位应立即上升，但实际上并不是这样，而是经过一段迟延，甚至先下降后再上升。这是因为给水温度远低于省煤器的温度，即给水有一定的过冷度，水进入省煤器后，使一部分汽变成了水，特别是沸腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾度，省煤器内的汽泡总容积减少，因此，进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中因汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过一段迟延甚至水位下降后，才能因给水量不断从省煤器进入汽包而使水位上升。在此过程中，负荷还未发生变化，汽包中水仍然在蒸发，因此水位也有下降趋势。
2.2 蒸汽流量扰动
汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性，可以用下式表示（假定给水量不变）
)(12221D D D D u k dt du T dt dh T dt
h d T T +-=+ （2-7） 则 )
1()()(21)(2++-==S T S T K S T V S H S G D D
S D F （2-8） 上式可通过两个动态环节的并联来等效，即
1
1)()(2'')(22++-==S T K S T V S H S G a S D F （2-9） 式中：D
a K T T 1'= 12'2/)(T T T K K D D -=。
图2-3 蒸汽量D 扰动下的水位阶跃响应曲线
如果只从物质平衡的角度来看，蒸发量突然增加D ?时，蒸发量高于给水量，汽包水位是无自平衡能力的，所以水位应该直线下降，如图2-3中1()H t 所示那样，但实际水位是先上升，后下降，这种现象称为“虚假水位”现象，如图中()H t 所示。其原因是由于负荷增加时，在汽水循环回路中的蒸发强度也将成比例增加，水面下汽泡的容积增加得也很快，此时燃料量M 还来不及增加，汽包中汽压b p 下降，汽包膨胀，使汽泡体积增大而水位上升。如图2-3中2()H t 所示。在开始的一段时间2()H t 的作用大于1()H t 。当过了一段时间后，当汽泡容积和负荷相适应而达到稳定后，水位就要反映出物质平衡关系而下降。因此，水位的变化应是上述两者之和，即
12()()()H t H t H t =+
2.3 燃料量扰动
图2-4 燃料量扰动下水位阶跃响应曲线
炉膛热负荷扰动即是指燃料量M的扰动。燃料量增加时，锅炉吸收更多的热量，使蒸发强度增大，如果不调节蒸汽阀门，由于锅炉出口汽压提高，蒸汽流量也增大，这时蒸发量大于给水量，水位应下降。但由于在热负荷增加时蒸发强度的提高，使汽水混合物中的汽泡容积增加，而且这种现象必然先于蒸发量增加之前发生，从而使汽包水位先上升，从而引起“虚假水位”现象。当蒸发量与燃烧量相适应时，水位便会迅速下降，这种“虚假水位”现象比蒸汽量扰动时要小一些，但其持续时间较长。
以上三种扰动在锅炉运行中都可能经常发生。但是由于控制通道在给水侧，因此蒸汽流量D和燃料量M习惯上称为外部扰动，它们只影响水位波动的幅度。而给水量G扰动在控制系统的闭合回路里产生，一般称为内部扰动。因此，汽包水位对于给水扰动的动态参数是给水控制系统调节器参数整定的依据，此外，由于蒸汽流量D和燃料量M的变化也是经常发生的外部扰动。所以常引入D、M信号作为给水控制系统里的前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。
影响水位的因素除上述之外，还有给水压力、汽包压力、汽轮机调节汽门开度、二次风分配等。不过这些因素几乎都可以用D、M、G的变化体现出来。为了保证汽压的稳定，燃料量和蒸发量必须保持平衡，所以这两者往往是一起变化的，只是先后的差别。
3. 控制方案选择与设计
3.1 方案选择
从反馈控制的思想出发，自然想到一水位信号为被调量，构成单回路控制系统。对于小容量锅炉来说，它的蓄水量较大，水面以下气泡的体积不占很大比重，因此给水容积迟延和假水位现象不明显，可以采用单冲量控制系统。单冲量控制系统即为汽包水位的单回路反馈液位控制系统。单冲量水位控制系统以汽包水位作为唯一的控制信号。单冲量水位
控制系统由汽包、变送器、调节器、执行器及调节阀等组成，水位测量信号经变送送到水位调节器，水位调节器根据水位测量值与给定值的偏差去控制给水阀门，改变给水量来保持汽包水位在允许的操作范围内。这种控制系统是典型的单回路定值控制系统。对于水在汽包内的停留时间较长，且负荷又比较稳定的情况，“虚假水位”现象不严重．采用单冲量控制系统，进行PID调节一般就能满足生产要求。单冲量汽包水位调节存在着一些缺点，主要是这种调节方案只根据水位调节给水量，在负荷变化时，由于“虚假水位”现象，在调节过程一开始，给水量的变化将与负荷变化的方向相反，扩大了进出流量的不平衡，而且从给水扰动下水位变化的动态特性可以估计到，当水位已经偏离给定值后再调节给水量，因给水量改变后要经过一定迟延时间 才能影响到水位，因此必将导致水位波动幅度大、调节时间长。对于大型超高压锅炉也可以采用这种控制对象，因为在超高压下，汽和水的密度相差不大，假水位并不显著。但是，对于大中型锅炉来说，这种系统不能满足要求。因为汽机耗汽量改变所产生的假水位将引起给水调节机构的的误动作，致使汽包水位激烈地上下波动，严重影响设备的寿命和安全。
从物质平衡的观点来看，只要保证给水量永远等于蒸发量，就可以保证汽包水位大致不变，因此可以采用比值控制系统，用汽机耗汽量D作为调节系统的设定值，使给水量W 跟踪耗汽量D。然而，它对于汽包水位来说只是开环控制。如果耗汽量和给水量的测量不准，或者由于有锅炉排污及管道泄漏等，蒸汽量和给水量并非总是确定的比值，此系统不能达到水汽平衡，因为汽包水位H对于（D-W）是一个积分关系，微小的D和W之差可以在长时间的积累中形成很大的水位偏差。所以不能单独使用比值控制系统。所以将两种方案结合构成三冲量控制系统。“冲量”即为变量，三冲量锅炉汽包给水自动控制系统是以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。三冲量水位控制系统有两个闭合回路：一个是由给水流量、给水变送器、调节器和调节阀组成的内回路；另一个是由汽包水位对象和内回路构成的主回路。所以三冲量控制的实质是前馈加反馈的控制系统。
3.2前馈-反馈三冲量给水控制系统
三冲量控制系统的方框图如图3-1所示。
当负荷(蒸汽流量)突然发生变化，蒸汽流量信号能使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即当蒸汽流量增加时，给水调节阀开大，抵消了由于“虚假水位”引起的反向误动作。当水压变化使给水流量改变时，调节器能迅速消除干扰。如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减少的信号开大给水阀，从而使给水量保持不变。另外．给水流量信号也是调节器动作后的反馈信号，能使调节器及早知道控制的效果，所以使用三冲量控制系统能使调节器动作加快，还可以避免调节过量，减少水位波动，防止失控。其系统框图如图3-2
图3-2 三冲量水位调节系统方框图
3.2.1 输入信号之间的静态配合
参照图3-2，设调节器采用PI 调节规律，静态时，输入增量为0，输出为定值，即有如下关系：
0r H D W I I I I -+-= （3-1）
上式可变为：
r r H H W W D D K H n K H n K W n K D -=- （3-2）
考虑到给水系统处于稳态时，给水量等于蒸汽量，即W=D,所以有
)(r r H H W W D D K H n K H n K n K D -=- （3-3）
转动定值器旋钮，可以改变r K ，使0D D =, r H H =,代入式（3-3）可得：
0)(r r H H W W D D K H n K H n K n K D -=- （3-4）
式（3-3）与式（3-4）相减得： 0()W W D D r H H K n K n K n H H D D --=- （3-5）
依据上式可有以下三个结论：
（1）W W D D n n K γ=时，r H H =，为无差调节，如图3-3所示曲线1；
（2）W W D D n n K γ<时，D 越大，H 与H r 的负差值越大。这是一根向下的特性曲线，如图3-3
所示曲线2；
（3）W W D D n n K γ>时，D 越大，H 与H r 的正差值越大。这是一根向上的特性曲线，如图3-3
所示曲线3。
图3-3 三冲量给水控制系统水位静态特性3.2.2 控制系统的动态整定
对于三冲量控制系统来说，需要进行整定的参数有5个，分别为分流系数W n ,H n ,D n 和调节器的比例带δ及积分时间常数I T 。
内回路是一个流量自稳定系统，由于流量调节系统的响应很快，有
*W W W I I n K W == （3-6）
**1()c W W
W G s I n K == (3-7) 是一个近似比例环节，因此调节器的比例带和积分时间都可以取得很小，它们的具体值可以通过试探法来决定，以保证内回路不振荡为目的。一般取积分时间10i T s ≤，试探过程中，可以任意设置W n 值，得到一个满意的比例带δ值后，再次改变W n 值，改变时须使/W n δ保持不变，即保证内回路的开环放大倍数不变。
在试探时可将外回路开路，切除水位信号，使V g =0，设置T i 和/W n δ的值，手动操作给水
阀门，使给水量产生一个阶跃变化后立即投入自动，观察给水量过渡过程曲线形状，能快速稳定即可。
图中1/G G n γ为快速副回路的等效环节，把W D1(s)和H n 看作一个等效调节器所控制的对象，则：
*1()()H H D D V W s n W s G
==外 （3-8） 而W 内()1/()G G s n γ=则是一个常数，这是一个等效比例调节器，其比例带δ*外G G n γ=
另外，W D1(s) 的对象特性可用试验方法测得，它实际上就是在水位G 扰动下，V H 的变化曲线，从曲线上可求出飞升速度ε，迟延时间τ。在迟延时间τ较大的情况下，可按下列近似公式整定：
δ外ετ= （3-9）
又因为δ外=δ*外W W n K =，故有：
W W n K ετ
= （3-10）
从内、外回路的比例带来看，给水流量的分压系数G n 对内外回路影响正好是相反的，W n 若增大，主回路稳定性增强，副回路则减弱，反之则情况相反。因此在整定外回路时若要改变W n ，应相应改变PI 调节器的比例带δ，使两者的比值不变，以保证内回路稳定性。 我们知道，前馈部分对系统稳定性没有影响，因此在整定前馈通路时可以独立考虑，
W W D D
n K n K =- （3-11） 。
4.2液位检测元件的选用
通过液位的测量可以知道容器里的水位，以便调节容器中流入流出物料的平衡，保证生产过程中各环节所需的物料或进行经济核算；另外，通过液位的测量，可以了解设备是否正常工作，以便及时监视或控制容器的液位，保证安全生产。液位计有很多种。
浮力式液位计是根据阿基米德原理工作的，即液体对一个物体浮力的大小，等于物体所排开液体的重量。分为两种：一种为恒浮力式液位计，在整个测量过程中其浮力维持不变，在工作时浮标随液位高低而变化；另一种为变浮力式液位计，它根据浮筒在液体内浸没的深度不同而所受浮力不同来测量液位。
静压式液位计对于不可压缩的液体，液位高度与液体的静压力成正比，所以，测出液体的静压力，即可知道液位的高度。
在平行板电容器之间充以不同介质时，其电容量的大小是不同的。所以，可以用测量电容量的变化来检测液位或两种不同介质的液位分界面。在实际应用中，电极的尺寸、形状已定，介电常数亦是基本不变的。所以，测量电容量的变化就可以知道液位的高低。 激光式液位计因为激光光能集中，强度高，而且不易受外来光线干扰，甚至在1500度左右的高温下也能正常工作。另外，激光光束扩散很小，在定点控制液位时，具有较高的精度。
液位检测仪表的选用，根据检测精度、工作条件、测量范围，结合课程设计任务书，可以选用浮力式液位计。
门定位器是气动执行器的主要附件，与气动执行器配套使用可组成闭环回路，利用负反馈原理来改善调节阀的定位精度和提高灵敏度，从而使调节阀能按调节器来的控制信号实现准确定位。
阀门定位器的主要功能：（1）实现准确定位。使用阀门定位器可以克服阀杆的摩擦和消除提阿姐发不平衡力的影响，保证法门位置按调节器输出信号正确定位。（2）改善调节阀的动态性能。利用阀门定位器，可以有效的客服气压信号的传递滞后，改变原来调节阀的一阶滞后特性，使之成为比例特性。（3）改变调节阀的流量特性。通过改变阀门定位器对反馈凸轮的几何形状可以改变调节阀的流量特性，即可使调节阀的直线流量特性、对数流量特性互换。（4）实现分程控制。当用一个调节器的输出信号分段分别控制两只启动执行器工作室，可用两个阀门定位器，使它们分别在信号的某一区段完成全行程动作从而实现分程控制。
调节阀气开、气关形式的选择，主要是从工艺生产的安全来考虑：当气源一旦中断时，阀门处于全开还是全关状态，在生产上要能保证设备和人身的安全。本系统的阀门是控制给水流量的，应该选择气开式，当气源中断时，仍有水进入锅炉，不致使其温度过高而烧干或爆炸。v K 为正；对于o K ，当阀门开度增加时，自来水流量亦增加，故o K 为正；一般测量变送器m K 为正。为使系统中各环节静态放大系数极性乘积为正，则调节器c K 为正，即选用反作用调节器。
DDZ-III 型调节器是DDZ-III 型电动单元组合仪表中的一个重要单元。它接受来自变送器或转换器的1～5VDC 测量信号作为输入，与1～5VDC 给定信号进行比较，然后对其偏差进行PID 运算，输出4～20ADC 标准统一信号。由于DDZ-III 型仪表采用了线性集成电路，进一步提高了仪表在长期运行中的稳定性和可靠性，从而扩大了调节器的功能，易
于组成各种变型调节器，更好地满足生产过程自动化的需要。
4.4 执行元件的选用执行器由执行机构和调节阀两部分组成。在过程控制系统中，它接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。
执行器安装在生产现场，直接与介质接触，通常在高温、高压、高粘度、强腐蚀、易结晶、易燃易爆、剧毒等场合下工作，如果选用不当，将直接影响过程控制系统的控制质量。
根据使用能源的不同，执行器可分为三大类：以压缩空气为动力能源的气动执行器；以电为动力能源的电动执行器；以高压液体为能源的液动执行器。气动执行器的输入信号为0.02～0.1MPa ；电动执行器的输入信号为0～10mADC 或4～20mADC 。调节仪表技术参数锅炉水位的测量一般通过平衡容器将水位转换成差压，再经差压变送器转换成电流信号。差压与水位的关系用下式表示：
121)()1(γγγγH H L L P S ---+-=?
S H L H L γγγ)()1(21--+--= (4-1)
水位高低与差压大小相反，当水位H 最高时，实际差压最小，输出电流最小；水位最低时，实际差压最大，输出电流最大。这样使运行人员观察水位指示表和整定水位变送器时感到很不习惯。改进的办法是把正负压室调换一下，把汽包下部取压口引出管接差压变送器正压室，差变负压室接平衡管，与一般接法相反。再得用差压变送器的负迁移把液位变送器中的因定压差迁移掉，以实现变送器输出与汽包水位高度之间正常的对应关系，即最高水位时，变送器输出最大；最低水位时变送器输出最小。这时压力与水位的关系式可写成：
121)1()(γγγγ---+-=?L H H L P a
2)1()(γγγ-+-+-=S S L H H L (4-2)
当H=0时
12)1(γγγ---=?L L P a
（4-3） 即为水位变送器中的因定压差。
5.个人总结
这次我的课程设计题目是“发电厂锅炉给水控制系统”， 经过资料查询，了解了发电
厂自来水厂的生产工艺流程。通过对锅炉汽包给水控制系统的结构和动态特性的分析，提出采用单冲量和三冲量给水控制系统，单冲量给水控制系统结构比较简单，运行可靠，三冲量给水控制系统结构较复杂，但调节质量比较高。通过对三冲量控制系统的研究实现给水水位自动控制的要求。使我对所学的知识有了更进一步的理解。
通过本次课程设计更加让我认识到过程控制在实际生产生活中的广泛应用和重要作用，它是一门十分重要的课程。这次的课程设计，不仅巩固了我以前所学习的理论知识，更加深了理解，我们学习的目的是要学以致用，学习理论知识用于实践，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计过程中通过查找资料，同学间的讨论让我学到了很多知识。
这学期由于之前面临就业，考研，所以做这次课设的时间有点紧张，在设计方面有些不足的地方。经过努力实现了设计要求，达到了预期目标。这次课程设计让我在对书本上纯理论的知识有了更深层的认识，使我收获颇多。
参考文献
[1]方康玲主编.过程控制系统.武汉理工大学出版社,2006.2
[2]周渊深.电力电子技术与MATLAB仿真.中国电力出版社,2005
[3]金以慧.过程控制.清华出版社，1993.4
[4]侯志林.过程控制与自动化仪表. 北京：机械工业出版社,1999
[5]邵裕森.过程控制及仪表.上海:上海交通大学出版社,2008.6
题目: 火电厂锅炉温度控制系统设计 初始条件：锅炉温度的控制效果直接影响着产品的质量，温度低于或高于要求时要么不能达到生产质量指标有时甚至会发生生产事故。采用双交叉燃烧控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变量设计火电厂锅炉温度控制系统，以达到精度在5 ℃范围内。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、选择控制方案 2、绘制锅炉温度控制系统方案图 3、确定系统传感与变送器的选择、数据采集系统、控制电路等 4、说明系统工作原理 时间安排： 1月21日选题、理解课题任务要求 1月22日方案设计 1月23、24日参数计算撰写说明书 1月25日答辩
目录 1、绪论 (3) 2、锅炉的工艺流程及控制要求 (4) 2.1锅炉的工艺流程 (4) 2.2锅炉的控制要求 (5) 3、锅炉炉膛温度的动态特性分析 (5) 4、方案设计 (7) 4.1炉膛温度控制的理论数学模型 (7) 4.2炉膛温度控制方法的选择 (7) 4.3 系统单元元件的选择 (8) 4.3.1温度检测变送器的选择 (8) 4.3.2流量检测变送器的选择 (10) 4.3.3主、副控制器正反作用的选择 (12) 4.3.4主回路的PID调节器和副回路的PI调节器 (12) 4.3.5控制器仪表的选择 (12) 4.3.6控制阀的选择 (14) 5、控制系统的工作原理 (16) 6、设计心得 (17) 7、参考文献 (18)
1、绪论 工程控制是工业自动化的重要分支。几十年来，工业过程控制获得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及能源的节约都起着重要的作用。 生产过程是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。该过程中通常会发生物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递等等，或者说生产过程表现为物流过变化的过程，伴随物流变化的信息包括物流性质的信息和操作条件的信息。 生产过程的总目标，应该是在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径，将原物料加工成预期的合格产品。为了打到目标，必须对生产过程进行监视和控制。因此，过程控制的任务是在了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。 生产过程总目标具体表现为生产过程的安全性、稳定性和经济性。 （1）安全性在整个生产过程中，确保人身和设备的安全是最重要和最基本的要求。在过程控制系统中采用越限报警、事故报警和连锁保护等措施来保证生产过程的安全性。另外，在线故障预测与诊断、容错控制等可以进一步提高生产过程的安全性。 （2）稳定性指系统抑制外部干扰、保持生产过程运行稳定的能力。变化的工业运行环境、原料成分的变化、能源系统的波动等均有可能影响生产过程的稳定运行。在外部干扰下，过程控制系统应该使生产过程参数与状态产生的变化尽可能小，以消除或者减少外部干扰可能造成的不良影响。 （3）经济性在满足以上两个基本要求的基础上，低成本高效益是过程控制的另外一个重要目标。为了打到这个目标，不进需要对过程控制系统进行优化设计，还需要管控一体化，即一经济效益为目标的整体优化。 工业过程控制可以分为连续过程工业、离散过程工业和间隙过程工业。其中，连续过程工业占的比重最大，涉及石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织、医药、建材、食品等工业部门，连续过程工业的发展对我国国民经济意义最大。过程控制主要指的就是连续过程工业的过程控制。 锅炉是工业生产中不可缺少的动力设备，它多产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、
目录 1选题背景 (2) 1.1引言 (2) 1.2设计目的及要求 (2) 2方案论证 (3) 2.1方案一 (3) 2.2方案二 (4) 3过程论述 (5) 3.1总体设计 (5) 3.2详细设计 (6) 3.2.1信号的测量部分 (6) 3.2.2单冲量控制方式 (10) 3.2.3串级三冲量控制方式 (11) 3.3信号监测 (12) 3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12) 3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13) 3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13) 3.4工作方式 (13) 3.5切换与跟踪 (13) 3.5.1切换 (13) 3.5.2跟踪 (14) 3.6控制器选型 (14) 4结论 (14) 5课程设计心得体会 (15) 6参考文献 (15)
1选题背景： 1.1引言 火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 1.2设计目的及要求 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。 设计要求： (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。 (2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。 (3)参考输出参数： A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。 (4)信号准确性：考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。 (5)信号监测与报警：重要信号需要监测与报警，同时注意信号的可靠性，
摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制
ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control
过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生 xxxxxx 学号 xxxxxxxx
锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能 指标 8.总结实验课程设计的经验和收获
过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 - 1.1概述............................................ - 3 - 1.2锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 1.3锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 - 2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 - 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 5 - 2.2.1液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 2.2.2液位控制系统的方案图.................................. - 6 - 2.3选择被控参数和被控变量............................. - 6 - 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 - 2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 7 - 2.4.2执行器的选择........................................... - 8 - 2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。 ....................... - 8 - 2.4.4 关于给水调节阀型号的选择。............................. - 8 - 2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 8 - 2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 8 - ................................... - 10 - 3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 - ........................................... - 11 -
火力发电厂锅炉给水自动控制系统 工业锅炉的汽包水位是运行中的一个重要参数，维持汽包水位是保持汽轮机和锅炉安全运行的重要条件，锅炉汽包水位过高会造成汽包出口蒸汽中水分过多，使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低则可能导致锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。 1.串级三冲量给水控制 如今的汽包水位自动控制基本上都是通过分散控制系统（DCS）来实现的，而控制策略基本上已串级三冲量给水控制为主，单回路调节已不能适应大型锅炉汽包水位的控制，如今已很少采用，串级三冲量给水控制由于引入了蒸汽流量和给水流量信号，对快速消除，平衡水位有着明显的效果，因此被广泛采用。 1.1 串级三冲量给水控制系统工作原理 如图 4.1 所示，串级三冲量给水控制系统由主调节器PI1(控制器1)和副调节器PI2（控制器2）串联构成。主调节器接受水位信号H f为主控信号，其输出去控制副调节器。副调节器接受主调节器信号I H外，还接受给水量信号I W和蒸汽流量信号I D。副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量D 和给水流量W 的比值调节，并快速消除水侧和汽侧的扰动。主调节器主要是通过副调节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。 串级三冲量给水控制系统有以下特点：两个调节器任务不同，参数整定相对独立。主调节器的任务是校正水位，副调节器的任务是迅速消除给水和蒸汽流量扰动，保持给水和蒸汽量平衡。给各整定值的整定带来很大的便利条件。在负荷变化时，可根据对象在内外扰动下虚假水位的严重程度来适当调整给水流量和蒸汽流量的作用强度，更好的消除虚假水位的影响，改善蒸汽负荷扰动下水位控制的品质。给水流量和蒸汽流量的作用强度之间是相互独立的，这也使整定工作更加方便自由。
基于声波测温的电站锅炉燃烧优化控制系统 项目建议书 华北电力大学
一目前电站锅炉燃烧系统存在的问题 1.1 共性问题 1.1.1 两对矛盾需要解决 ①锅炉效率()与污染排放(NOx)之间的矛盾 当我们追求高的锅炉效率的时候，势必要使煤粉在炉充分燃烧。要达到这一目的，则需要提高炉燃烧温度以及使用较高的过量空气系数，而这两方面都会增加污染的排放。反之，则锅炉效率较低。炉的高温燃烧还会带来水冷壁结渣等事故的发生。因此需要在两者之间做出最佳的折中选择。 ②锅炉排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()之间的矛盾 对于锅炉效率影响最大的两项热损失—排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()—而言，也存在类似的矛盾。提高炉燃烧温度以及使用较高的过量空气系数，可以降低机械未完全燃烧热损失()，但是排烟热损失()则会随之增加。因此也需要在两者之间做出最佳的折中选择。 1.1.2 四个优化问题需要解决 ①锅炉效率()与污染排放(NOx)的联合优化 通过寻找最佳的二次风门和燃尽风门组合，建立良好的炉燃烧空气动力场，可以达到锅炉效率()与污染排放(NOx)的共赢。 ②锅炉排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()的联合优化 通过寻找最佳的烟气含氧量(O2)设定值，可以达到锅炉排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()的共赢。 ③汽温控制方案的优化 联合调节燃烧器和喷水，尽量使用燃烧器摆角等方式来调节汽温而减少减温水的使用量，可以较大幅度的提高机组热效率。 ④防止炉结渣的优化 这可以通过以下方法实现：一是寻找最佳的煤粉和二次风门、燃尽风门的组合，调整均衡燃烧，防治火焰偏斜；二是调节炉膛出口温度目标值；三是组织合理的吹灰优化。 1.1.3 炉膛三个参数的测量需要解决
过程控制系统实验报告 专业****** 班级****** 学生姓名****** 学号******
锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在120cm，稳态误差± 0.4cm，满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20), σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据
4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动 态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获
目录 第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真 ---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13
锅炉汽包水位控制系统的设计
过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx 学号 xxxxxxxx 锅炉汽包水位控制系统设计
一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性 能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要 满足动态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获
过程控制系统实验报告................................................ 错误!未定义书签。第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 ........ 错误!未定义书签。 1.1 概述.............................................................. 错误!未定义书签。 1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................... 错误!未定义书签。 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................... 错误!未定义书签。第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计 ................. 错误!未定义书签。 2.1 对被控对象进行特性分析 ................................ 错误!未定义书签。 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图................. 错误!未定义书签。 2.2.1 液位控制系统的方框图.......................... 错误!未定义书签。 2.2.2 液位控制系统的方案图.......................... 错误!未定义书签。 2.3选择被控参数和被控变量................................ 错误!未定义书签。 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标错误!未定义书 签。 2.4.1传感器、变送器选择 .............................. 错误!未定义书签。 2.4.2执行器的选择.......................................... 错误!未定义书签。
火电厂锅炉温度控制系统 锅炉温度的控制效果直接影响着产品的质量，温度低于或高于要求时要么不能达到生产质量指标有 时甚至会发生生产事故。采用双交叉燃烧控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变 量设计火电厂锅炉温度控制系统，以达到精度在-5 C范围内。 工程控制是工业自动化的重要分支。几十年来，工业过程控制获得了惊人的发展，无论是在大规模 的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及能源 的节约都起着重要的作用。 生产过程是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。该过程中通常会发生物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递等等，或者说生产过程表现为物流过变化的过程，伴随物流变化的信息包 括物流性质的信息和操作条件的信息。 生产过程的总目标，应该是在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径，将原物料加工成预 期的合格产品。为了打到目标，必须对生产过程进行监视和控制。因此，过程控制的任务是在了解生产 过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息 量作为被控量，选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。 生产过程总目标具体表现为生产过程的安全性、稳定性和经济性。 (1)安全性在整个生产过程中，确保人身和设备的安全是最重要和最基本的要求。在过程控制系 统中采用越限报警、事故报警和连锁保护等措施来保证生产过程的安全性。另外，在线故障预测与诊断、 容错控制等可以进一步提高生产过程的安全性。 (2)稳定性指系统抑制外部干扰、保持生产过程运行稳定的能力。变化的工业运行环境、原料成分的变化、能源系统的波动等均有可能影响生产过程的稳定运行。在外部干扰下，过程控制系统应该使 生产过程参数与状态产生的变化尽可能小，以消除或者减少外部干扰可能造成的不良影响。 (3)经济性在满足以上两个基本要求的基础上，低成本高效益是过程控制的另外一个重要目标。 为了打到这个目标，不进需要对过程控制系统进行优化设计，还需要管控一体化，即一经济效益为目标 的整体优化。 工业过程控制可以分为连续过程工业、离散过程工业和间隙过程工业。其中，连续过程工业占的比 重最大，涉及石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织、医药、建材、食品等工业部门，连续过程工业的发展对我国国民经济意义最大。过程控制主要指的就是连续过程工业的过程控制。 锅炉是工业生产中不可缺少的动力设备，它多产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提
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锅炉汽包水位控制系统设计 < 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.】 5.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 6.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 7.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 8.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能 指标 9.总结实验课程设计的经验和收获 (
* 过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -概述............................................ - 3 -！ 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 -对被控对象进行特性分析 ............................... - 5 -汽包水位控制系统方框图和流程图......................... - 5 -液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -选择被控参数和被控变量 ................................ - 6 -; 选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标............. - 7 -传感器、变送器选择........................................... - 7 -执行器的选择................................................. - 8 -关于给水调节阀的气开气关的选择。............................. - 8 - 关于给水调节阀型号的选择。.................................. - 8 -
电厂锅炉给水控制系统 发表时间：2018-08-16T10:57:44.130Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：李攀科1 王翠竹2 [导读] 摘要：水作为火力发电厂中整个系统的主要工作介质。 1.沈阳清华锅炉有限公司辽宁沈阳市 110000； 2.沈阳大洋电气有限公司辽宁沈阳市 110000 摘要：水作为火力发电厂中整个系统的主要工作介质。如何在整个系统流程中将给水控制好，对系统稳定、安全、高效运行有着至关重要的作用。本文从给水控制发展和实际应用角度出发，比较不同设备和工况下的控制方案。 关键词：火电厂;单冲量;三冲量;锅炉给水控制 引言 大型火电发电机组由锅炉、汽轮机、发电机和辅机设备组成，工艺流程复杂，对设备参数的监控、操作和控制繁多。其中，锅炉侧主要是燃烧控制系统和汽水控制系统等。目前，锅炉给水控制已采用自动调节方式，而锅炉水位调节品质间接反映出炉内物质平衡状况，它是监测锅炉、汽轮机安全运行的重要参数之一。 1给水控制的发展 1.1电泵和调节阀 比较早投产的中小机组，一般采用电动定速泵，通过控制给水调节阀的开度来控制汽包水位。这种控制方案弊端是有较大节流损失。 1.2电调泵和调节阀 20世纪80年代及以后投产的机组，大都采用了电动调速给水泵和调节阀相结合的方式来控制汽包水位。控制方式在负荷较低时，由给水调节阀或者旁路阀完成汽包水位控制任务;在负荷较高时，由电动调速泵完成汽包水位控制任务。这种方案虽然能减少阀的节流损失，但电动泵始终在运行，消耗电能较多。 2给水控制系统的结构 2.1单冲量控制 单冲量给水控制系统是一个PI调节器，对汽包水位信号进行控制。系统相对简单，整定方便，但对给水自发性扰动和蒸汽流量扰动的调节能力差，会使汽包水位在运行中的超调较大和稳定性较差。在机组负荷较低时，因为锅炉疏水和排污等影响，给水流量与蒸汽流量存在着较大的偏差，且流量低，测量误差比较大，此阶段时采用单冲量控制。 2.2单级三冲量控制 单级三冲量给水控制是一个PI调节器，对汽包水位、蒸汽流量和给水流量等3个信号进行控制，与单冲量控制相比，此方式优点在于克服虚假水位的蒸汽流量信号和抑制给水自发性扰动的给水流量信号。当蒸汽流量发生变化时，由前馈控制作用，能够快速改变给水流量，让进出锅炉内的物质达到平衡，克服虚假水位非常有利;如果给水发生自发性扰动时，局部反馈控制作用，减少给水流量对汽包水位的影响，有利于汽包水位的稳定y7。因而，三冲量控制系统对于克服汽包水位扰动、维持稳定、提高给水质量有明显优势。 3给水全程控制 3.1给水全程控制概述 机组从启动到满负荷运行整个过程的给水控制不是由某种单一的单冲量或三冲量控制系统来完成的，而是由单冲量控制系统与三冲量控制系统的相互结合所组成，能够完善地自动切换和联锁逻辑功能。给水热力系统及调节组成，如图1所示。单台机组配有:50%容量的电动调速给水泵I台;50%容量的汽动给水泵两台。主给水电动截止阀、给水旁路截止阀和容量的给水旁路调节阀，安装在高压加热器与省煤器之间。由小汽轮机驱动两台汽动给水泵，小汽轮机电液控制系统(MEH)控制其转速，协调控制系统的给水控制系统并设置转速给定值，给水全程控制系统控制流程图如图1所示。电动给水泵控制，通过给水旁路调节阀前后差压的反馈，控制回路调节阀前后的差压，该回路的PII调节器根据旁路调节阀前后差压的偏差进行控制运算，并由切换器T2选通。 图1给水热力系统及调节组成 3.2系统工作原理 给水全程控制系统中由多种控制方式组成，这些控制方式是在机组运行的不同负荷阶段，通过逻辑判断及其切换器(如T1,T2等)来选取的。也就是说机组在不同的负荷阶段和不同的给水控制特性下，由不同的控制方式以满足运行需求，实现给水连续控制hlo1)初始负荷在0%一14%阶段时，主给水电动截止阀是关闭的，T2选通PI1的输出，由电动给水泵控制旁路调节阀前后的差压，PI2调节器控制给水调节阀开关。此时，汽包水位是单冲量控制方式。此时，机组负荷低、给水流量比较小，用旁路调节就能很好地控制汽包水位。2)当负荷在14%一25%阶段时，逻辑联锁控制开启主给水电动截止阀，同时将给水旁路调节阀前后差压控制方式切换到手动模式，T1、T2选通器把汽包水位控制模式切换到由PI3控制的单冲量方式。从14%负荷至给水旁路截止阀离开全开位置到关闭的过程中，给水旁路调节阀和电动给水泵共同控制汽包水位;直至25%负荷期间，电动给水泵用单冲量方式来控制汽包水位。3)当负荷在25%一35%阶段时，T1选通器把汽包水位控制切换到PI4和PIS调节器控制，此阶段由电动泵串级三冲量控制方式控制汽包水位。4)当负荷在35%一50%阶段时，启动一台汽动泵。MEH系统控制汽动泵转速达临界转速以上(如3100rpm)时，控制交由CCS来控制汽动泵的转速。此阶段，一台汽动泵和一台电动泵同时运行，控制方式采用串级三冲量来控制汽包水位。5)当负荷在50%以上阶段时，启动另一台汽动泵，MEH系统控制汽动泵转速达临界转速以上(如3100rpm)时，控制交由CCS来控制汽动泵转速，此时逐步降低电动泵负荷并慢慢增加汽动给水泵负荷。当电动给水泵负荷慢慢降低到最低值时，此时检查汽动给水泵工作正常、汽包水位稳定，可使电动给水泵停运作为备用。此时，两台汽动给水泵采用串级三冲量方式来控制
目录 目录 (1) 1绪论 (3) 1.1锅炉汽包水位测量的重要性 (3) 1.2 锅炉汽包水位测量 (3) 2 控制系统总体结构设计 (4) 2.1 控制对象的选择 (4) 2.1.1 给水任务 (4) 2.1.2给水自动调节系统被 (4) 2.1.3被调量Ｈ变化的主要原因 (5) 2.2 整体结构设计 (7) 2.2.1控制方案 (7) 2.2.2 300MW机组给水控制过程 (9) 3 测量仪表选型 (13) 3.1 给水控制系统测量任务 (13) 3.1.1汽包水位的修正 (13) 3.1.2给水流量的校正 (13) 3.1.3主蒸汽流量的校正 (14) 3.2测量仪表的选型 (15) 3.2.1汽包水位测量方面 (15) 3.2.2给水流量测量方面 (17)
3.2.3主蒸汽流量测量方面 (18) 4 数据采集系统选型 (20) 4.1数据采集基本知识 (20) 4.2数据采集卡的主要性能指标 (20) 4.3 数据采集系统选型 (21) 4.3.1数据采集卡的选型 (21) 4.3.2 NI PCI-6221数据采集卡相关配件 (21) 4.2.3数据采集系统结构图如下 (24) 第五章：数据采集程序设计 (25) 5.1 LabVIEW数据采集介绍 (25) 5.2 基于LabVIEW平台的虚拟仪器程序设计 (25) 5.3数据采集程序设计 (26) 5.3.1配置采集任务 (26) 5.3.2程序设计步骤 (26) 6控制系统界面设计 (31) 6.1LabVIEW界面设计介绍 (31) 6.2控制系统界面设计 (31) 6.2.1锅炉给水操作控制面板图如下 (31) 6.2.2界面总图如下 (32) 分组说明 (32) 参考文献 (34)
文件编号：GD/FS-2845 （安全管理范本系列） 电厂锅炉炉膛防爆控制系 统详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
电厂锅炉炉膛防爆控制系统详细版 提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 传统的热工控制装置采用分立元件的组装式仪表，硬件数量大，系统设计功能不十分完善。随着大型火电机组的热工控制装置的发展，控制系统则具有硬件可靠、内存容量大、软件功能强等特点，使机组的自动控制功能大大改善，炉膛防爆控制系统也随之日趋完善。 传统的炉膛压力控制系统是一个简单的单回路控制系统，采用炉膛压力信号直接控制引风机入口动叶或导叶开度来维持炉膛压力。近代控制系统则采用送风机动叶开度代表总风量作为前馈信号，炉膛压力作为主调信号，控制引风机入口动叶或导叶开度来维持炉膛压力在期望的设定值。传统的自动调节系统对炉
膛压力只起调节作用，而没有保护功能，当炉膛压力测量值与设定值偏差较大时，自动调节系统会切至手动并发出报警信号，交运行人员手动处理。而以计算机为基础的现代炉膛压力控制系统则将运行程序、压力调节、联锁、保护统一协调，为设备提供了可靠的安全保证系统。当炉膛压力出现事故征兆时，控制系统能自动采取适当措施控制炉膛压力，防止或减少事故，避免由于运行人员操作不及时而扩大事故。 1炉膛爆炸分类及原因分析 炉膛爆炸可分为炉膛外爆及炉膛内爆两种。 1.1炉膛外爆 炉膛外爆的基本起因是，点燃积聚在炉膛或与锅炉相连的通道或排烟系统的有限空间内的可燃混合物。当积聚在炉膛内的危险可燃混合物与空气以一定的比例充分混合，如果火源存在，将导致快速或不可
1.汽包水位的动态特性描述 (1) 1.1.汽包在给水流量作用下的动态特性 (1) 1.2.汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 (2) 2.汽包水位控制方案的选择及其原理 (4) 2.1.三冲量控制原理及各部分的作用 (4) 2.1.1.控制原理 (4) 2.1.2.各部分的作用 (5) 3.前馈-串级控制系统的特点和调节器作用方式判断 (7) 3.1.控制系统的特点 (7) 3.1.1.前馈控制系统的特点 (7) 3.1.2.串级控制系统特点 (7) 3.2.调节器作用方式判断 (7) 3.2.1.判断副调节器的作用方式 (7) 3.2.2.判断主调节的作用方式 (7) 4.控制仪表及技术参数 (8) 4.1.控制仪表的选定 (8) 4.2.各元器件的型号及参数 (8) 5.总结与体会 (10) 参考文献 (11)
在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉发生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化。 锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统，讨论了目前通常采用的控制方法,分析了水位对象模型的动静特性。首先从锅炉汽包内水的热平衡、物质平衡原理出发,推导出了用来描述锅炉水位对象的通用机理控制模型,通过对几种控制方案的分析、研究与比较,选三冲量系统作为最佳控制方案,并着力研究三冲量系统的特点。 关键词：锅炉汽包水位控制三冲量控制系统
第一章绪论 1.1课题的研究背景及意义 火力发电厂在我国电力工业中占有主要的地位，是我国的重点能源工业之一。大型火力发电具有效率高、投资省、自动化水平高等优点，在国内外发展快。随着电力需求的日益增长，以及能源和环保的要求，我国的火电建设开始向大容量、高参数的大型机组靠拢。但是，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。 给水控制系统是火电厂非常重要的控制子系统。汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，同时他还是衡量锅炉汽水系统物质是否平衡的标志。 随着机组容量的增大，运行参数的不断提高，对汽包水位的的控制品质要求也会越高，为了机组的安全、经济运行，需要采用设计更合理、功能更完善的控制系统，给水自动控制系统可以大大减轻人员的劳动强度，汽包水位的稳定性也得到极大的提高，保障了几组的安全、稳定运行。 为了实现电能生产的“高效‘洁净、经济、可靠、安全”的要求，火电厂汽轮机的参数经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界和超临界参数的发张阶段，目前正向超临界参数的方向发展。 1.2国内外的发展状况 我国自上世纪80年代引进亚临界火电机组技术以来，虽在改进、优化和发展取得一定的经验，并使300MW、600MW的亚临界火电机组成为我国火力发电的主力机组，但这种亚临界机组依然存在重大问题，这已成为制约我国电力工业发展的瓶颈。因此，借鉴国际上最先进的技术，研究并发展600MW~1000MW超临界火电机组，是提高电机机组的热效率，实现节能降耗和改善环保状况的有效途径。 随着火电机组的参数的提高，水的饱和温度相应提高，气化潜热减少；当压力提高倒22.115MPa时，气化潜热为零，气和水的密度差也等于零，该压力成为临界压力。在临界点时，饱和水与饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存在。当机组工作参数高于这一临界状态参数时，称之为超临界机组。对蒸汽动力装置
天津城建大学 课程设计任务书 2013 -2014学年第2学期 控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级电气12班姓名：学号： 课程设计名称：过程控制 设计题目：锅炉汽包液位控制 完成期限：自 2014 年 6 月 20 日至 2014 年 6 月 26 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度调节阀上做 t/min 0 2 4 6 8 10 12 θ270.0 270.0 267.0 264.7 262.7 261.0 259.5 /o C t/min 14 16 18 20 22 24 26 θ258.4 257.8 257.0 256.5 256.0 255.7 255.4 /o C t/min 28 30 32 34 36 38 40 θ255.2 255.1 255.0 255.0 255.0 255.0 255.0 /o C δ≤的无差控制系统。具体要求如下： 试根据实验数据设计一个超调量25% p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 二、设计要求 采用MATLAB仿真；需要做出以下结果： （1）超调量 （2）峰值时间 （3）过渡过程时间 （4）余差 （5）第一个波峰值 （6）第二个波峰值 （7）衰减比 （8）衰减率 （9）振荡频率 （10）全部P、I、D的参数 （11）PID的模型
（12）设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 四、参考资料 [1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社，2004 [2]邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000 [3]过程控制教材 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：年月日 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。 锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。 维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来