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锅炉汽包液位智能控制系统设计与仿真研究
摘要
锅炉是化工、发电、炼油、造纸和制糖等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。因此，对锅炉设备的自动控制系统进行分析研究就显得尤为重要。
锅炉汽包液位控制是锅炉生产过程中最重要的环节。锅炉的大部分事故是由汽包液位控制不当而引起的，由于受到蒸汽负荷干扰而产生虚假液位，使控制器反向动作，进而引发汽包液位的大幅振动。本文针对锅炉汽包液位的动态特性，研究FUZZY-PID控制在锅炉汽包液位控制中的应用。
传统的锅炉汽包液位三冲量控制系统大都采用PID控制。而模糊控制不要求知道被控对象的精确数学模型，只需要操作人员的经验知识及操作数据，鲁棒性强，适合用于非线性、滞后系统的控制，但其静态性能不能令人满意，限制了它的应用。为消除模糊控制的稳态误差，本文将FUZZY-PID引入锅炉汽包液位的三冲量控制中，并利用Simulink分别在设定值及干扰作用下对控制系统进行仿真，结果表明，较之单纯的模糊控制和常规PID控制，这种控制效果较为理想，可满足锅炉的汽包液位控制要求。
关键词：汽包液位；PID控制；糊控控制；FUZZY-PID控制；仿真
The design and imitate resesrch of intellectual control system of
boiler drum water level
Abstract
The boiler is absolutely necessary significant power plant of industry productions process such as the chemical industry，heatedible oil，generation of electrical energy，papermaking and refines sugar and so on．So，it is especially important to analyze and research the automatic control in the boiler installation．
Segment that the boiler drum water level control is the most significant in the process of boiler production．The most accidents of boiler were caused by the unfit control of drum water level，which was due to the interference of steam to the drum，causing the false water level，making the reaction of controller，then arousing the large margin vibration of the drum water level．According to the feather of the drum water level，we research the using of the fuzzy-pid compound control in the boiler drum water level control system．
The traditional control mode of three-variable in the drum water level mostly uses PID．The fuzzy control does not need precise mathematical model of the controlled object，it only needs the experience of operator and the data of operating，it has good robustness and is fit to control the system with nonlinearity and time lag，but its static characteristic is dissatisfied，which limits its application．It is usual mode of three-variable drum water level in order to eliminate the static error that using fuzzy-PID control，and the simulation with the action of setting value and noise．The result of simulation indicates that the effect of control improves comparing with simple fuzzy control and traditional PID control，which can satisfy the control requirement of the drum water level．
Key words：drum water level；PID control；fuzzy control；fuzzy-PID control；simulation
目录
锅炉汽包液位智能控制系统设计与仿真研究 ......................................................................... I 摘要....................................................................................................................................... V Abstract .................................................................................................................................... VI 第一章引言. (1)
1.1 课题背景与意义 (1)
1.2 锅炉控制的研究现状 (3)
1.3 本文的主要研究内容 (5)
第二章控制理论分析 (6)
2.1 PID控制理论 (6)
2.2 模糊控制理论 (8)
2.2.1 模糊控制理论的起源与发展 (8)
2.2.2 模糊控制的基本思想 (9)
2.2.3 模糊控制系统的组成 (11)
2.2.4 模糊控制器的设计 (12)
2.2.5 模糊论域、量化因子和比例因子的选择 (15)
2.2.6 模糊控制的主要优点 (17)
2.2.7 模糊控制存在的问题 (17)
2.3 模糊-PID控制 (17)
2.3.1 模糊自适应PID原理简介 (17)
2.3.2 多模态模糊-PID控制原理 (18)
2.3.3 多模态模糊-PID控制系统实现 (18)
第三章锅炉汽包液位系统特性与控制方法分析 (19)
3.1 汽包液位的动态特性 (19)
3.1.1 汽包液位在给水流量作用下的动态特性 (19)
3.1.2 汽包液位在蒸汽流量作用下的动态特性 (21)
3.2 锅炉汽包液位控制 (22)
3.2.1 单冲量控制系统 (23)
3.2.2 双冲量控制系统 (24)
3.2.3 三冲量控制系统 (25)
第四章锅炉汽包液位PID控制系统设计及仿真研究 (27)
4.1 汽包液位的PID控制系统设计 (27)
4.1.1 汽包液位的PID控制系统的建立 (27)
4.1.2 PID参数的整定 (27)
4.2 仿真研究 (29)
4.2.1 关于MATLAB (29)
4.2.2 关于SIMULINK (30)
4.2.3 仿真研究 (30)
第五章多模态模糊-PID控制系统设计及仿真研究 (32)
5.1 模糊控制系统的设计及仿真研究 (32)
5.1.1 模糊控制器的设计 (32)
5.1.2 模糊控制系统的设计 (37)
5.1.3 仿真研究 (38)
5.1.4 多模态模糊-PID控制系统的设计 (43)
5.1.5 仿真研究 (44)
5.2 几种控制效果比较分析 (45)
第六章结束语 (46)
参考文献 (48)
致谢 (50)
引言
课题背景与意义
锅炉是工业生产部门重要的动力设备，它产生的高压蒸汽可作为动力源，也可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。就热电厂而言，锅炉产生的合格蒸汽用来推动汽轮机转动，再由气轮机带动发电机,将机械能转化为电能，送给用户。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。
锅炉安全经济运行是保障国家财产及人民生命安全，促进国民经济发展，合理使用和节约能源的重要保证。锅炉是受火焰加热且具有爆炸危险的特殊设备和压力容器，其安全性尤为重要。只有在充分保证锅炉安全生产、保护环境和运行可靠的前提下，通过科学管理、技术改造、提高操作及运行水平，使锅炉实现热效率高的状态。锅炉控制系统的研究对于提高系统的安全性、经济性、稳定性具有深远的意义，同时对实现工业现代化也有一定的促进作用。其中，压力、液位、温度是锅炉运行质量的重要指标，液位过高会影响汽水分离，产生汽带水现象；液位过低会影响汽水循环，使金属局部过热而爆管，导致重大事故。因此，必须对汽包液位进行自动调节，使液位严格控制在规定范围内。
正常运行时的锅炉燃烧系统必须使出口的过热蒸汽温度维持在一定范围内，该参数的控制质量直接影响着机组运行的安全性和经济性。过热蒸汽温度过高，可能造成过热器、蒸汽管道及汽轮机的高压部分金属损坏；过热蒸汽温度过低，降低汽轮机的效率，加剧对叶片的侵蚀。所以，在锅炉运行中必须保持过热汽温的稳定性。另外，压力过大容易带来危险。所以，要把压力、液位、温度控制在规定范围内。
为了满足负荷设备的要求，保证锅炉本身运行的安全性和经济性，工业锅炉主要有下列自动调节任务：
(1) 保持汽包液位
汽包液位是工业锅炉正常运行的主要指标。液位过高会影响汽水分离，产生汽带水现象；液位过低会影响汽水循环，使金属管壁局部过热而爆管，导致重大事故。因此，必须对汽包液位进行自动调节，将其严格控制在工艺允许的范围内。
(2) 维持蒸汽压力
蒸汽压力是衡量锅炉的蒸汽生产量与负荷设备的蒸汽消耗量是否平衡的重要指标，是蒸汽的重要工艺参数。蒸汽压力过低或过高，对于金属导管和负荷设备都是不利的。压力过高，会导致锅炉受损；压力过低，就不可能提供给负荷设备符合质量的蒸汽。因此，控制蒸汽压力是安全生产的需要，也是保证燃烧经济性的需要。
(3) 维持炉膛负压
炉膛负压的变化，反映了引风量与送风量的相适应程度。通常要求炉膛负压保持在-20~-40Pa的范围内，这对燃烧状况、锅炉房工作条件、炉膛的维护及安全运行都最为有利[6]。如果炉膛压力太大，炉膛容易向外喷火，既影响环境卫生，又可能危及设备与操作人员的安全。负压太小，炉膛吸入冷风量增大，增加引风机的电耗和烟气带走的热量损失。因此，需要维持炉膛压力在一定的范围之内。
(4) 保持过热蒸汽温度恒定
为了保证汽轮机正常工作，必须保证过热蒸汽温度恒定，汽温过高或过低都会影响汽轮机的安全运行，所以，过热蒸汽温度是影响安全的重要参数，一般要求温度变化保持在士5℃的范围之内。
(5) 保证锅炉燃烧的经济性
锅炉的热效率主要取决于空燃比。如果比值不当，空气不足，结果导致燃料的不完全燃烧，当大部分燃料不能完全燃烧时，热量损失直线上升；如果空气过多，就会使大量的热量损失在烟气之中，使燃烧效率降低。因此，必须使空气和燃料维持适当的比例，
使锅炉工作在最佳工况下，使锅炉热效率最高，避免环境污染，达到节能降耗的目的。
通过对工业锅炉自动调节任务的分析，我们知道:工业锅炉的汽包液位是正常运行的主要指标之一，汽包液位是一个十分重要的被调参数。如果液位过低，则由于汽包内的水量较少，而负荷却很大，水的汽化速度又快，因而汽包内的水量变化速度很快，如不及时控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏或爆炸；液位过高会影响汽包的汽水分离。产生蒸汽带水现象，会使过热器管壁结垢导致破坏，同时过热蒸汽温度急剧下降、如果该蒸汽作为汽轮机动力的话，还会损坏汽轮机叶片，影响运行的安全性和经济性。由此可见，锅炉给水系统采用自动控制是必不可少的，它对减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行具有重要意义。
本文以锅炉汽包液位控制为例来研究模糊-PID复合控制在锅炉控制中的应用。
锅炉控制的研究现状
锅炉是火力发电厂的重要设备，同时也是工矿企业生产的重要热力设备，随着改革开放后国民经济的高速发展，锅炉工业得到了飞速发展，我国每年有很多套的新造工业锅炉投入运行。因为锅炉的燃烧是多输入多输出系统，各参数之间相互影响，相互制约，并且有时受负荷干扰严重，因此很难用精确的数学模型来表示，用经典控制理论难以实现有效的控制，目前在工程设计中经常采用的方法是具体分析生产过程的特点和要求，在设计单回路为主的基础上，考虑到多变量系统的特点，加以补充修正。因各回路之间的相互制约，控制效果也不尽人意，并且设计复杂，造价高，这样中小型用户就难以实施。因此还有相当多的锅炉，特别是中小型锅炉还在简单的启动停止的状态下运行，控制靠人工实现，这样，锅炉运行好坏完全依靠工人的经验和责任心。这一方面造成经济效益差和不安全，容易造成工业事故，另一方面，煤燃烧不充分也会造成严重的环境污染。
目前，一些科研人员运用以下控制理论来控制锅炉：
1．基于PID控制的锅炉控制
传统的PID控制用在锅炉控制中，原理简单，易于实现，鲁棒性较强，是应用最广泛的控制方法，但是也存在局限性，超调量大，无法实现非线性系统的精确控制。
2．基于模糊控制的锅炉控制
模糊控制用在锅炉控制中，有效地克服复杂系统的非线性及不确定特性，与传统控制比较有较强的鲁棒性，但模糊控制的控制作用较粗糙，使得稳态控制精度较低。
3．基于模糊-PID控制的锅炉控制
模糊-PID控制用在锅炉控制中，能对不确定的条件、参数、延迟和干扰等因素进行检测分析，采用模糊推理的方法实现PID控制与模糊控制在规定的阈值范围内的自动切换，不仅保持了常规控制系统原理简单、使用方便、鲁棒性较强等优点，而且具有更大的灵活性、适应性，控制也更精确。
4．基于集散控制系统[1] [2]的锅炉控制
集散控制系统是一个集中监视、分散控制的仪表化系统，是目前国内先进的控制系统。该系统由工程师站、操作站、现场控制站、通信网络等组成。集散控制系统用于锅炉控制中，使得系统运行稳定、无振荡、蒸汽耗热量大大降低，提高动态控制品质，改善劳动环境，收到良好的经济效益。
5．基于神经网络控制[4]的锅炉控制
现在许多人把人工神经网络控制应用于锅炉控制中，达到了很好的控制效果，具有响应速度快，精度高和鲁棒性强的特点。神经网络自学习的特性解决了模糊逻辑设计中存在的一些问题。神经网络能够对系统的输入/输出信息进行分析、捕捉、归纳，形成自处理的“自学习”功能，即能产生恰当的模糊规则和隶属函数，以自动方式适应系统实时控制的需要。神经模糊控制系统具有控制简单易于理解、方法简便、调整灵活、计算
量小使用性强、控制精确效果好等特点，不仅适用于过程控制，而且也适合实时控制。
6．基于专家控制[8]的锅炉控制
专家控制是基于知识的智能控制，它是人工智能、专家系统、自动控制、模糊技术相结合的产物。它利用专家系统的推理机制决定控制方法的灵活选用，实现解析规律与启发式逻辑的结合、知识模型与控制模型的结合，它模仿人的智能行为，采取有效的控制策略，从而使控制性能的满意实现成为可能。专家控制用在锅炉控制中，控制效果好，动态特性较好，简单易懂，参数调整相对于传统PID控制也简单的多。
近年来，人们对模糊智能PID控制器、神经网络智能PID控制器、混沌PID智能控制器及遗传算法一神经网络PID智能控制器等，产生了浓厚的兴趣，研究者甚多。模糊控制己成为智能自动化控制研究中最为活跃而又富有成果的领域。其中，模糊-PID控制技术扮演了十分重要的角色，并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一。本文就是对模糊-PID控制在锅炉控制中的应用进行研究。
本文的主要研究内容
本文将探讨锅炉汽包液位的控制方案。首先要分析几种控制理论的原理和锅炉汽包液位的动态特性，然后分别设计基于传统PID控制的汽包液位控制系统、基于模糊控制的汽包液位控制系统和基于多模态模糊—PID控制的汽包液位控制系统。在模糊控制系统的设计中，将重点介绍模糊控制器的设计，它是整个模糊控制系统的核心。
将上述三种汽包液位控制系统设计好之后，要用MATLAB软件中的SIMULINK模块逐一进行仿真，分析和比较它们的仿真结果，最后确定要采用的控制方案。
控制理论分析
PID 控制理论
PID 控制器即比例、积分、微分控制器。它是应用最广泛的一种控制器。
PID 控制器的数学模型可以用下式表示：
01
()()[()()]t P D I de t u t K e t e t dt T T dt
=++? (2-1) 式中，u （t ）——控制器的输出；
e （t ）——控制器输入，它是给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号； K P ——控制器的比例系数；
T I —— 控制器的积分时间；
T D ——控制器的微分时间。
PID 控制规律由比例、积分、微分三部分组成。分别介绍如下：
(1) 比例部分
比例部分数学式表示如下：
().()P u t K e t = (2-2) 偏差一旦产生，控制器立即有控制作用，使控制量朝着减小偏差的方向变化，控制 作用强弱取决于比例系数Kp ，Kp 越大，控制作用越强，则过渡过程越短，控制结果的稳态误差也越小；但Kp 越大，超调量也越大，越容易产生震荡，导致动态性能变坏，甚至会使闭环系统不稳定。因此，比例系数Kp 选择必须适当，这样才能取得过渡时间短、稳态误差小而又稳定的效果。
(2) 积分部分
积分部分数学式表示如下：
浙江省火电厂锅炉汽包水位测量问题分析及改进 孙长生1，蒋健1，刘卫国2，丁俊宏1，王蕙1 （1.浙江省电力试验研究院，杭州市，310014；2.国华浙能发电有限公司，浙江省宁波 市，315612） 摘要：汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数。由于配置、安装、运行及维护不当等因素，导致汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的情况，影响机组安全、经济、稳定运行。本文对浙江省火电厂汽包水位测量、水位保护投入状况进行现场调查，总结存在的问题，分析问题产生的原因，探讨并提出消除或减少这些问题的技术改进措施，供同行参考。 关键词：汽包水位测量；偏差分析；技术措施；锅炉；水位保护；水位计 doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2010.10.000 Analysis of Running Status and Research of T echnical Proposal to the Drum Water Level Measurement Systems of Zhejiang Fired Power Plant SUN Chang-sheng1，JIANG Jian1，LIU Wei-guo2，WANG Huo （1．Zhejiang Provincial Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China；2．Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co. Ltd.，Ningbo 315612，Zhejiang Province， China） ABSTRACT：Because of many reasons during installment, operation and maintenance, the drum water level measurement systems often have been found the difference between the observed value and the actual value, that seriously affectes unit's stable operation.This article has investigated many power plants in the Zhejiang Province closely, surveyed the situation of the drum water level measurement and the water level protection conditions of Zhejiang fired power plant, and has gived useful suggestion.of the reference water column. KEYWORDS：drum water level measurement；warp analysis；technical proposal；boiler；water level protection；water level meter 0 引言 汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，其测量的准确性与其偏差问题（以下简称“水位测量问题”）的解决，是一直困扰火电机组热工测量与安全、经济运行的难题。针对水位测量问题，在浙江省内火电厂进行了专题调查，就存在的水位测量问题进行了深入的专题探讨，提出了提高汽包水位测量系统运行可靠性的改进意见，供同行参考。 1 存在的主要问题 1.1 模拟量测量信号系统存在的问题 目前浙江省蒸发量为400 t/h及以上的汽包炉共有57台，这些锅炉运行中模拟量测量信号系统存在的主要问题包括以下几方面： （1）测量显示偏差。不同测量变送器显示的示值不一致，两侧显示偏差高的超过100 mm，即使是同侧偏差，有时也高达几十mm，且随着机组负荷的变化而不同，难以找出其变化规律。 （2）逻辑故障判断功能不完善。一些机组不具备《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（请核实是否修改正确）中的汽包水位信号故障后的逻辑判断自动转换功能、水位和补偿用的汽包压力信号坏信号判别功能。 （3）共用测量孔。由于汽包上给出的取样孔不足，因此存在共用取样孔和平衡容器情况，未能做到全程独立。
锅炉汽包水位补偿公式： 1、汽包水位补偿 水位补偿公式：H=[ L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP ] / (ρ2-ρ3)g 然后用H减去水位零点相对平衡容器下取样点的距离,得到的值就是修正后的汽包水位。 L为平衡容器两个取样管间高度（m） ρ1为凝结水密度（kg/m3） ρ2为饱和水密度（kg/m3） ρ3为饱和蒸汽密度（kg/m3） ΔP为变送器差压（Pa） H为水位高度（m） h0为汽包水位零点至下取样管高度（m），H为补偿后水位（m）。 补偿后水位：h=[ L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP ] / (ρ2-ρ3)g -h0. 再把单位从米转为毫米。 如果L、h0、h单位为毫米，ΔP单位为mmH2O, ρ1、ρ2、ρ2单位为kg/m3。则公式为h=[ L*(ρ1-ρ3)-ΔP*1000 ] / (ρ2-ρ3) -h0 汽包水位测量分析及补偿 [摘要]汽包水位的准确测量值是电厂重要的测量参数之一，其测量方式很多，目前常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。但当液位计与被测汽包中的液体温度有差异时，显示的液位不同于汽包中的液位，而且其误差还会随汽包压力的改变而改变。襄樊电厂300MW机组，应用汽包水位模拟量信号采用差压变送器测量，并进行汽包压力补偿的测量方法，结果表明，汽包水位运行正常，测量准确，满足运行要求。 [关键词]汽包水位测量差压变送器压力补偿 1 准确测量汽包水位的重要性 大型机组都设计全程给水控制系统，在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中，汽包压力在不断地变化，汽包内的蒸汽和水的密度也随之变化，从而影响汽包水位测量的准确性和全程给水控制系统的投运，危及机组的安全。因为汽包水位过高可能造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则加重管道和汽轮机积垢，降低出力和效率，重则使汽轮机发生事故；汽包水位过低，则对水循环不利，可能导致水冷壁局部过热甚至爆管。因此汽包水位的准确测量值是电厂最重要的测量参数之一。 2 汽包水位的测量方式及存在问题 汽包水位测量方式很多，一般可分为：(1)静压式；(2)浮力式；(3)电气式；(4)超声波式；(5)核辐射式。目前电厂中最常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。连通式液位计包括云母水位计和电接点水位计，这类液位计直观，便于读数，但它们共同的缺点是：当液位计与被测汽包中的液温有差别时，其显示的液位不同于汽包中的液位，而且此误差还会随汽包压力的改变而改变。为了减小因温度差异而引起的误差，
过程控制系统实验报告 专业 ****** 班级 ****** 学生 ****** 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 第五章心得体会-----------------------------------------------------------15
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
锅炉汽包水位计标定的方法 一、锅炉水位测量原理： 差压式水位计的水位------差压转换原理如图一所示： 图一、差压转换原理 我们在不考虑温度变化而造成水的密度的变化和汽包压力的变化导致水密度的变化等情况，及不考虑补偿的情况下，公式（2）可以简化为： g H L g H g L P P P 水水水ρρρ)(-=-=-=?-+ (3) 式中：L 为平衡容器中参比水柱的高度；H 为汽包实际水位高度；水ρ水的密度， g 为重力加速度；（由式中可知：L 、水ρ、g 是固定的常数，只有H 是瞬时值， 在变化中）。 从公式和图一我们知道（当找零位和满位时，要关闭与汽包的链接的两个阀门）： （1）、当H=L 时，△P=0时；证明锅炉汽包处于满水状态，此时变送器输出为20mA;（可以这样理解，当冷凝罐和水侧引压管灌满水后，打开变送器中间阀时，H=L,L=L,P_=P + ,则说明汽包水位处于满水状态）
时；证明锅炉汽包处于缺水状态，此时变送（2）、当H=0时，△P=g L 水 器输出为4mA。（可以这样理解，当冷凝罐和水侧引压管灌满水后，关闭变送器中间阀时，H=0,L=L,则说明汽包水位处于缺水状态） 注：从满位和零位标定看，变化的只有H，且H的变化范围为0～L；L是一直处于满水状态，没有变化。 二、广西四合工贸锅炉水位计结构和变送器安装形式： 图二、锅炉水位计内部结构和变送器安装图 其中：A、B为水位计一次阀；C、D为入变送器的控制阀；E、F为引压管排污阀；P1、P2、P3为压差变送器自带阀门，P1为变送器正端入口切断阀；P2为变送器负端入口切断阀；P3为变送器正负端连通阀。 三、锅炉水位计标定步骤： 1、A、B两个一次阀首先关闭，切断与汽包之间的联系；然后关闭E、F、P3阀，打开C、D、P1、P2阀，准备好灌水工作； 2、把排气孔堵头打开，往单室平衡器内灌水，直到水从排气孔溢流；
目录 1 概述 (2) 3 液位控制系统方案 (3) 3.1 系统方框图 (3) 3.2 系统方案图 (4) 4 控制系统的设计 (4) 4.1 系统控制过程分析 (5) 4.1.1 系统平衡阶段分析 (5) 4.1.2 系统抗扰动阶段分析 (5) 4.2 单回路反馈控制系统 (6) 4.3 检测变送器的选择 (7) 4.3.1 选取原则 (7) 4.3.2 压差变送器 (7) 4.4 调节阀的选择 (8) 4.5 仪表性能指标的计算 (9) 4.5.1 精度 (9) 4.5.2 灵敏度和灵敏性 (9) 4.5.3 回差 (9) 4.6 调节器的选择 (9) 4.7 调节器作用方向的选择 (10) 4.8 系统的投运和整定 (10) 4.8.1 系统的投运 (10) 4.8.2 简单控制系统的参数整定 (11) 5 系统工作原理简述 (11) 5.1 当汽包液位下降时 (11) 5.2 当汽包液位上升时 (12) 6 心得体会 (12) 参考文献 (13)
锅炉汽包水位单冲量控制系统设计 1 概述 在过程自动化技术出现之前，工厂操作员必须人工监测设备性能指标和产品质量，以确定生产设备处于最佳运行状态，而且必须在停机时才能实施各种维护，这降低了工厂运营效率，且无法保障操作安全。 过程自动化技术可以简化这一过程。通过在工厂各个区域安装数千个传感器，过程自动化系统可以收集温度、压力和流速等数据，然后利用计算机对这些信息进行储存和分析，再用简洁明了的形式把处理后的数据显示到控制室的大屏幕上。操作人员只要观察大屏幕就可以监控整个工厂的每项设备。 过程自动化系统除了能够采集和处理信息，还能自动调节各种设备，优化生产。在必要时，工厂操作员可以中止过程自动化系统，进行手动操作。 工厂所有者希望他们的设备能以最低的成本生产最多的产品，而在石油、天然气和石化等多个行业，能源成本占总生产成本的30—50%。因此，通过过程自动化技术增效节能是降低生产成本的有效途径。 对于过程自动化技术而言，计算机程序不仅能够监测和显示工厂的运行状况，还能模拟不同的运行模式，找到最佳策略以提高能效。这些程序的独特优势是能够“学习”和预测趋势，提高了对外界条件变化的响应速度。 过程自动化系统中的软件和控制装置能够对设备进行调节，使其在最佳速度下运行，从而大大降低能耗。它们还能够确保质量的一致性，降低次品率，减少浪费。过程自动化系统还能预测何时需要对生产设备进行维护，从而减少了对设备进行常规检查的次数。常规检查次数的降低可以减少停止和重新启动机器所花费的时间和能源。 过程控制系统分为多种，有简单控制系统和复杂控制系统，而复杂过程控制系统又可分为：串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统和均值控制系统等几种。在本次控制系统的选择中，因为设计题目要求是：锅炉汽包水位单冲量控制系统的设计，所以本着简单、实用的原则我把它设计成一个简单的单回路系统来满足题目要求。 2 锅炉生产蒸汽工艺简述 锅炉汽包水位系统流程如图1所示。
西安建筑科技大学课程设计（论文）任务书 专业班级： 自动化1002 学生姓名： 马千云 指导教师（签名）： 一、课程设计（论文）题目 锅炉汽包液位控制 二、本次课程设计（论文）应达到的目的 本次课程设计是自动化专业学生在学习了《计算机控制技术与系统》和《过程控 制及仪表》两门专业必修课程及《单片机原理与应用》、《可编程控制器》等相关专业 选修课程之后进行的一次全面的综合训练，其主要目的是加深学生对计算机控制技术 相关理论和知识的理解，进一步熟悉计算机控制系统工程设计的基本理论、方法和技 能；掌握工程应用的基本内容和要求，整合各专业课程的理论知识和方法，做到理论 联系实际；培养学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要 求编写相关的设计说明书、技术文档和总结报告等。 三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术 参数、设计要求等） 锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化5u ?=。试根据 实验数据设计一个超调量 25%p δ≤的无差控制系统。 具体要求如下： （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；
对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 （4）撰写课程设计报告一份，要求字数3000～5000字。 四、应收集的资料及主要参考文献： 1．王再英等.过程控制系统与仪表.机械工业出版社,2006 2．潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术.高等教育出版社,2001 3．王锦标.计算机控制系统.清华大学出版社,2008 五、审核批准意见 教研室主任（签字） 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
1.3.3.锅炉汽包双色水位计 1.3.3.1.概述 我公司所使用双色水位计为铁岭高科自动化仪器仪表有限公司生产。双色水位计是用在锅炉汽包上或其他压力容器上的用来监视水位变化的一次仪表。运行人员在现场或控制室的监视器上可以直观的看到水位计里面水位的变化。 1.3.3. 2.结构及工作原理 双色水位计由表体、光源、阀门三大部分组成。它的工作原理是由光源发出的红光绿光，射向水位计本体液腔。在腔内气象部分，红光射向正前方，而绿光斜射到壁上被吸收。而腔体内液相部分，由于水的折射使绿光射向正前方，而红光射到壁上，因此在正前方观察显示汽红水绿。 1.3.3.3.使用方法 1.3.3.3.1.加热水位计 第一步，把各阀门按顺时针方向旋转，全关闭。 第二部，把排污阀按反时针方向转一周，微开。 第三部，把汽阀转1/4周，微开，使蒸汽进入水位计腔体，从排污阀排出。水位计温度逐渐升高，在周围空气温度为20℃时约两分钟以后，将达到所需温度。 1.3.3.3. 2.向水位计导入热水、蒸汽，并确定水位 在导入水蒸气之前，操作者一定站在水位计的侧面，不可站在前面工作。 第一步，关闭排污阀。 第二步，把水阀缓慢开1/4周，向水位计内徐徐导入热水。 注意：水阀切不可开得太大，否则安全球将动作，堵死管路无法工作。
第三步，把汽阀转1/4周，向水位计内徐徐导入蒸汽，若此之前安全球阀已动作，则由于水位计内蒸汽升高，安全球会自动脱落，再开水阀即可放入热水。 第四步，把汽阀及水阀完全打开。 第五步，认真观察水位，热水开始进入水位计，使水位逐渐升高，直到水位基本不变为止。但水位应有微小波动，表示水，汽管路畅通。如有看到水部分的窗口变暗甚至全黑，也不必惊慌。这是因为水中带有大量铁锈及其它脏物所致。这可用水位计维护中的排污方法解决。 第六步，如果通过以上操作，而水位计中没有导入水或汽、可关闭水阀、汽阀，开排污阀，并重复（第一步至第五步）操作一次。再有问题应检查水汽管路阀门或焊接管焊接口是否堵塞。 第七步，水汽界面最好处在观察窗内，如果处于盲区，虽不影响判断水汽大概位置，但看不到水面波动，应微调水位高度。尽量让水位露出来。 第八步，一切正常后，把水阀、汽阀各自回旋（逆时针）1/4周，这样可以防止在长期连续使用后，阀杆与后座烧结在一起。 第九步，检查玻璃、云母没有裂纹，压盖及阀不出现泄露为正常。 1.3.3.3.3.调试光学系统 冷光源 红、绿光源的发光强度可单独调整，出厂前已调整到最佳效果，安装时无需调整。光源的其它部分无需调整。 热光源 第一步，左、右调整镜架，使在水位计正前方观看，汽红、水绿，界面清晰。 第二步，调整灯管及反光碗，使在前方观看亮度最亮为止。 第三步，重复第一步调整达到最佳位置。 第四步，如果五窗及七窗水位计，要调整到在水位计正前方同时观看两排窗口，均应达到汽红、水绿、界面清晰，到此为止，水位计进入正常运行状态。 注意：水位计不得参与煮炉和酸洗。 1.3.4.电接点水位计 1.3.4.1概述 我厂所使用电接点水位计应用在锅炉汽包液位计，生产厂家为铁岭高科自动化仪表有限公司.UDZ系列电接点水位计主要用于锅炉汽包、高低加热器、除氧器、蒸发器、水箱等的水位测量。本装置由测量筒、电极、二次仪表三部分组成。
锅炉汽包液位课程 设计
天津城建大学 课程设计任务书 - 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：自年 6 月 20 日至年 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3%变化，输出温度记录如下： 试根据实验数据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。具体要 p 求如下： （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， [2] 邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社
[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，当前，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
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。
19.2就地水位计的操作 19.2.1锅炉冷态时水位计的投入： 19.2.1.1确认水位计检修工作结束，设备完整，照明良好，符合投入要求； 19.2.1.2开启水位计汽、水侧一、二次门，关闭放水一、二、三次门； 19.2.1.3水位计随锅炉同时升压，汽包压力升到0.1MPa时，应冲洗汽包就地水位计，当汽包压力达0.5 MPa时，应通知检修和热工人员分别进行热紧螺丝和仪表疏放水； 19.2.2锅炉热态时水位计的投入： 19.2.2.1确认水位计检修工作结束，设备完整、照明良好，符合投入要求； 19.2.2.2确认水位计汽、水侧一、二次隔离门关闭，放水一、二、三次门开启； 19.2.2.3开汽、水侧一次门； 19.2.2.4微开汽侧二次门，暖管约30分钟，暖管合格后关闭汽侧二次门； 19.2.2.5如果水位计某些窗口进行过检修，应在暖管结束关闭汽门后，进行螺丝热紧工作。热紧工作结束后，再微开汽侧二次门，继续暖管5分钟以上，暖管合格后关闭汽侧二次门； 19.2.2.6关闭放水一次门； 19.2.2.7将汽、水侧二次门交替微开1/4圈（防止保护钢球堵死水位计表体进汽、进水口，如果因错误操作引起保护钢球堵死水位计进汽、
进水口会出现汽包水位指示不准现象，操作人员应将汽、水隔离二次门关闭，利用阀瓣前顶针顶开保护钢球，再交替缓慢开启阀门），直至全开（正常运行要全开汽、水二次门，否则保护钢球起不到保护作用）； 19.2.2.8检查水位计正常后，关闭放水二、三次门。 19.2.3水位计的冲洗： 19.2.3.1汽、水侧二次门关闭4/5（阀门开度过大保护钢球容易堵死水位计表体进汽、进水口）； 19.2.3.2打开放水一、三、四次门（#1、#3、#4炉无三、四次门），微开放水二次门，暖管5分钟； 19.2.3.3关闭水侧二次门，全开放水二次门，进行水位计冲洗；19.2.3.4关闭汽侧二次门，水侧二次门开启1/5（阀门开度过大保护钢球容易堵死水位计表体进汽、进水口），进行水位计冲洗； 19.2.3.5冲洗合格后，关闭汽、水侧二门； 19.2.3.6关闭放水门； 19.2.3.7按水位计热态投入水位计； 19.2.4水位计解列： 19.2.4.1运行中如发生水位计爆破、泄漏，应将水位计隔离； 19.2.4.2关闭汽侧一、二次门（水位计隔离二次门是只保护阀，运行中如发生水位计爆破、泄漏时保护阀内的钢球瞬间利用介质流动的力量将水位计表体进汽、进水口堵死，防止泄漏点大量介质泄漏起到保护操作人员安全作用，如果先操作隔离二次门会造成阀瓣前顶将阀体
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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 -
锅炉汽包水位控制系统 概述 蒸汽锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。锅炉是一个十分复杂的控制对象，为保证提供合格的蒸汽产品以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性能指标，由于负荷、燃烧状况及给水流量等因素的变化，汽包水位会经常发生变化。因此锅炉汽包水位应当根据设备的运行状况进行实时调节加以严格控制以保证锅炉的安全运行。 工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，锅炉汽包水位也是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系。 采用PLC控制技术，能实现对锅炉运行过程的自动检测、自动控制等多项功能。它的被控量是汽包水位，而调节量则是汽包给水流量，通过对汽包水位的实时检测并进行反馈，PLC对反馈信号和给定信号进行比较，然后根据控制算法对二者的偏差进行相应的运算，运算结果输出给执行机构从而实现给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，汽包水位变化在允许范围之内。 1．1 锅炉汽包水位的控制方案 锅炉汽包水位控制系统采用三冲量控制系统，三冲量控制系统实际上是前馈一串级控制系统，它的主回路是一个定值调节系统，副回路是一个随动调节系统，主调节器按照对象操作条件及负荷情况而随时校正副调节器的给定值，从而使副参数能随时跟踪操作条件或负荷的变化而变化，最终达到保持主参数恒定的目的。其中主变量是汽包液位，副变量是给水流量蒸汽流量信号作为前馈信号引入流程。（见图1和图2）。
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
锅炉液位计选型及使用 锅炉液位计选型及使用 一、概述 锅炉是工业领域广泛应用的设备，尤其是炼油行业，每个大型炼油厂都有十几台中压锅炉。锅炉是高温高力容器，属于比较危险的设备，一旦高温高力蒸汽泄漏容易造成人员伤害。锅炉汽包上所使用的液位计是锅炉的一个关键设备，汽包内的液位就靠它来观测，有人称它为锅炉的“眼睛”，如果“眼睛”有问题，锅炉设备及供汽系统就处于危险状态，所以如何选好用好锅炉汽包液位计就成了每个锅炉主管人员的首要问题之一。目前在锅炉汽包上最常用的液位计（水位计）主要有三种：石英管式液位计、磁翻转液位计和高压玻璃板式液位计。在高压锅炉汽包上主要使用高压玻璃板式液位计，其中包括高压双色玻璃板式液位计和牛眼式双色液位计，而高压磁翻转液位计在国内外都也有使用，但所占的比例较小。在中压锅炉汽包上主要使用石英管式液位计和磁翻转液位计，高压玻璃板式液位计因价格昂贵、泄漏点 多、维修困难已逐步退出中压锅炉领域。 二、现场液位计类型选择本文主要探讨中压锅炉汽包液位计的选型和使用问题，从《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求来看，每台锅炉至少应MTUHZ-53型 4～20mA安装两个彼此独立的水位表，所以每台锅炉最少选择安装两台液位计，才能符合锅炉的安全操作要求。石英管式液位计与通过玻璃观察液位变化的玻璃板式液位计原理一样，是通过石英管来直接观察液位计内的液位变化，这两种都属于直接观察类的液位计，只要汽液连接管道和阀门畅通，从液位计上就可以直接看到汽包内的水位高度，而磁翻转液位计是通过液位计内的浮子和表盘显示磁柱（形状有柱、球或片之分）之间的磁性耦合来实现液位测量的，属于间接观察类的液位计。由于磁翻转液位计具有耐高温高压，全金属结构，寿命长、密封性好、不易泄漏等特点，尽管是间接观察液位，仍然获得广泛应用。《蒸汽锅炉安全技术监察规程》上没有对锅炉汽包使用什么样的现场液位计做出规定，但各地锅炉检验部门基本规定每台锅炉汽包至少使用一台能直接观察液位的液位计，也就是至少使用一台石英管式液位计或玻璃板式液位计，作为主观察液位计。另外一台液位计根据用户自己的使用习惯选择，一般用户为了减少维修量，选择磁翻转液位计作为辅助观察液位计。 三、石英管式液位计选型 国内生产液位计的大小厂家有几百家之多，加工门槛较低，有些厂家甚至只有几个业务员，低价买来不合格的液位计配件，稍加组装就出厂。工厂既没有技术人员，也没有检验设备，这些厂家加工出来的液位计产品价格低、质量低劣，服务没有保证，造成市场上液位计泛滥。在众多液位计厂家中，能生产出符合锅炉汽包上用的石英管式液位计并不多。锅炉汽包有很强的特性，除了压力高温度高以外，汽包内的蒸汽对液位计的石英管有很强的汽蚀作用。不解决好汽蚀问题，普通液位计在汽包上使用3～4个月就会出现泄漏，甚至石英管爆裂。遗