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............................... - 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 ............................ - 4 -
1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - 第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计............... - 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............................. - 7 -
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 ..................................... - 8 -
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.. ............................. - 9 -
2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 9 -
2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 9 -第三章PID控制.................................... - 10 -
3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 -
3.2整定PID理论参数............................................ - 11 -
第四章仿真...................................... - 12 -
4.1对锅炉汽包水位进行simulink仿真................... - 12 -
4.2对系统参数进行整定................................ - 14 -第四章结束语...................................... - 10 -
第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理
1.1概述
随着电子产品的降价及自动化生产线工艺控制连续稳定优势的凸现;越来越多的企业准备将自己的核心生产线改成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动
控制..工业应用自控技术在中国的推广使用较晚;但近年来发展较快..国内现在做汽包水位自动控制系统方面的设计公司很多;但由于能够集工艺要求、自动化技术和电气技术三者于一体的设计不多;所以人们清楚地认识到自动控制技术在工业应用中的重要地位和作用..
从传统的控制方式来看;结构简单成本低的方案不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象;而能够在一定程度上控制“虚假现象”;系统却过于复杂;成本较高..故三种基本结构应运而生：单冲量调节系统结构;单级三冲量调节系统结构;串级三冲量调节系统结构..低负荷阶段;由于疏水和排污等因素的影响;给水和蒸汽流量存在着严重的不平衡;而且流量太小时;测量误差大;故在低负荷阶段;一般采用单冲量调节方式..
单冲量水位控制系统是以汽包水位作为唯一的控制信号;冲量即变量..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;系统框图如下所示：
图1.1 液位控制系统方框图
1.2锅炉生产蒸汽工艺简述
水位控制系统的任务是使给水量与锅炉蒸汽量相适应;维持汽包水位在工艺规定的范围内..
汽包水位反映了锅炉蒸汽流量与给水量之间的平衡关系;是锅炉运行中非常重要的监控参数..汽包水位过高;会影响汽水分离的效果;使蒸汽带液;过热器结垢;影响过热器的效率；如果使带液蒸汽进入汽轮机;会损坏汽轮机叶片..如果水位过低;会破坏水循坏而损坏锅炉;尤其是大型锅炉;一旦停止给水;汽包存水会在很短时间内完全汽化而造成重大事故;甚至引起爆炸..因此汽包水位需要严格控制..
1.3锅炉生产蒸汽工作流程
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;输送一定质量气压;气温和相应数量的蒸汽..
锅炉是由“锅”和“炉”俩部分组成..“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;水和给水一起在进入下降管参加循环;汽则由
汽包顶部的管子引往过热器;蒸汽在过热器中吸热、升温到规定温度;成为合格蒸汽送入蒸汽母管..
“炉”就是锅炉的燃烧系统;由炉膜、烟道、吸燃器、空气预热器等组成..锅炉燃料燃烧所需的空气由送风机送入;通过空气预热机;在空气预热机中吸收烟气热量;成为热空气后;与燃料按一定的比例进入炉膛燃烧;生成的热量传递给蒸汽发生系统;产生饱和蒸汽..然后经过过热器;形成一定的过热蒸汽;汇集到蒸汽母管..具有一定的压力的
过热蒸汽;经过负荷设备调节阀供负荷设备使用..与此同时;燃烧过程中产生的烟气;其中含有大量余热;除了将饱和蒸汽变成过热蒸汽外;还预热锅炉给水和空气;最后经烟囱排入大气..
第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计
2.1 对被控对象进行特性分析
在设计锅炉汽包水位控制的过程中首先从汽包锅炉入手;汽包锅炉有自然循环方式和强制循环方式两种;汽包锅炉自动控制的任务与直流锅炉几乎一样;也是主要包括四个方面：1保证系统安全运行；2保持燃烧的经济性；3保持炉膛负压在一定范围内；4运行中保证气轮机所需的蒸汽量;过热蒸汽压力和蒸汽温度的恒定..无论上一自然循环还是强制循环锅炉;其给水控制的任务都是为了保证锅炉负荷和给水的平衡关系..但是;汽包锅炉由于有了汽包的存在;使锅炉的运行方式、锅炉的结构、工作原理与直流锅炉不同;这就使实现控制的方式;采用被调量都有所区别..
2.2汽包水位控制系统方框图和流程图
2.2.1液位控制系统的方框图
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
H的偏差;通过执行器去控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0
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..系统方框图如下所示..
图2.1 液位控制系统方框图
这种控制系统结构简单;是典型的单回路控制系统..采用单冲量控制系统;进行PID调节一般就能满足生产要求..
2.2.2液位控制系统的方案图
以汽包水位为被控参数;给水量作为控制变量可构成如图所示的单回路水位控制系
统;工程上也称为单冲量控制系统..这种系统的优点是所用设备少;结构简单;参数整定和
使用维护方便..
在如图所示的单冲量控制系统中;当锅炉蒸汽负荷流量突然大幅度增加时;由于假
水位现象;调节器不但不及时开大给水阀来增加给水量;反而去关小调节阀的开度;减小
给水量..这样由于蒸汽量增加、给水量减少使汽包存水量减少..等到假水位消失后;汽
包水位会严重下降;甚至会使汽包水位降到危险的程度;以至发生事故..对于负荷变动
较大的大、中型锅炉;单冲量控制系统不能保证水位稳定;难以满足水位控制要求和生产
安全..而对小型锅炉;由于蒸汽负荷变化时假水位的现象并不明显;如果在配上相应的
一些联锁报警装置;这种单冲量控制系统也能满足生产的要求;并保证安全生产..
图2.2 液位控制系统方案图 2.3选择被控参数和被控变量
被控参数：能在生产过程中借助自动控制保持恒定值或按一定规律变化的变量.. 控制变量：用来克服干扰对被控参数的影响;实现控制作用的变量..又称为操纵变量..最常见的操纵变量是介质的流量;也有以转速、电压等作为操纵变量的..本次实验设计的控制变量为出口流体的流量..控制变量的确定被控变量选定以后;应对工艺进行分析;找出所有影响被控变量的因素..在这些变量中;有些是可控的;有些是不可控的..
1、在诸多影响被控变量的因素中选择一个对被控变量影响显著且便于控制的变量;作为控制变量；
2、其它未被选中的因素则视为系统的干扰..
2.4选择检测仪表;说明其选择原则和仪表性能指标
调节器的选型与调节规律的选择对过程控制系统的控制品质有至关重要的影响;也是过程控制系统设计的核心内容之一..
调节器的输出决定于被控参数的测量值与设定值之差;被控参数的测量值与设定值变化;对输出的作用方向是相反的..过程控制中;对于调节器的正反作用的定义为：当设定值不变时;随着测量值的增加;调节器的输出也增加;则称为“正作用”方式；同样;当测量值不变;设定值减小时;调节器输出增加;称为“正作用”方式
..
调节阀正、反作用方式的选择是在调节阀气开、气关方式确定之后进行的;其确定原则是使整个单回路构成负反馈系统..
图2.2 液位控制系统流程图
2.4.1传感器、变送器选择
传感器、变送器完成对被控参数的检测;并将测量信号传送至控制器..测量信号是调节器进行控制的依据;被控参数迅速、准确地测量是实现高性能控制的重要条件..测量不准确或不及时;会产生失调、误调或调节不及时..因此;传感器、变送器的选择是过控系统设计中重要的一环..
2.4.2执行器的选择
过程控制使用最多的是由执行机构和调节阀组成的执行器..
A 、调节阀工作区间的选择
B 、调节阀的流量特性选择
C 、调节阀的气开、气关作用方式选择
2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择
关于给水调节阀的气开气关的选择;一般都是从安全角度考虑的..如果高压蒸汽供给蒸汽透平压缩机的重要负荷;为保护这些设备以选用气开F ．C 阀为宜..如果蒸汽作为工艺生产中的热源时;为保护锅炉;以选用气关F ．O 阀为宜..综合起来考虑;一般选带保
”
+”-
位装置F．IJ的给水阀;即事故状态该阀停在原位..
2.4.4 关于给水调节阀型号的选择
关于给水调节阀型号的选择..由于流经给水阀的除氧水压力为6．0MPa 温度为104℃ ;极宜产生汽蚀现象..对于轻度汽蚀;一般给水阀的阀芯阀座选用司钛莱合金堆焊即可..对于重度汽蚀;一般给水阀选用多级高压调节阀;使高压除氧水在流过调节阀多级节流孔后逐渐降压;而每级阀芯上只承担一部分压差;使节流后的压力在阀的部分恢复不到流体的饱和蒸汽压力;可以有效的避免汽蚀现象;也有效的防止了汽蚀引起的噪声振动和对阀芯阀座的侵蚀..
2.4.5 给水流量蒸汽流量
给水流量蒸汽流量的一次元件如果选用节流装置;则差压变送器输出的信号需经开方器后再输入到加法器进行信号叠加..这样可以减少非线性对系统调节品质的影响..若是选用流量变送器则不必加开方器..它们的显示仪表的量程应选择的相同;其范围应比额定蒸汽负荷大一些;以保证锅炉在额定负荷下的给水流量有波动的余地..
2.5 四个环节的工作形式对控制过程
确定调节系统的方案时;要根据对象的特性和工艺要求;选择合适的调节规律;使组成的调节系统满足预期的品质指标..调节器的调节规律;即它的输出量与输入量偏差值之间的函数关系..
P = f e
调节器的作用是根据偏差;按规定的调节规律产生输出信号;推动执行机构;对生产过程进行调节..
1、比例控制P
适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统;
2、比例积分控制PI
适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统..
3、比例微分控制PD
适用于控制通道滞后较大的系统..例如加热较慢的温度控制系统..
4、比例积分微分控制PID
适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统;应用最普遍的是温度控制系统与成分控制系统..
第三章PID控制
3.1对控制进行PID控制
求出系统的传递函数;画出液位控制系统方框图..在稳定状态下;水位测量信号等于给定值;水位调节器的输出;蒸汽流量及给水流量等三个信号;通过加法器得到的输出电流为:
I0= K1 I1-K2 I2+ K3 I3
式中;I1 为液位调节器的输出电流;I2 为蒸汽流量变送器的电流;I3 为给水流量变送器的电流;K1 、K2 、K3 分别为加法器各通道的衰减系数..
设计K2 I2= K3 I3
此时I0 正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号为了安全调节阀必须用气关阀 ..假定在某一时刻;蒸汽负荷突然增加;蒸汽流量变送器的输出电流I2 相应增加;加法器的输出电流I0 就减少; 从而开大给水调节阀..但是与此同时出现了假水位现象;水位调节器输出电流I1 将增大..由于进入加法器的两个信号相反; 蒸汽流量变送器的输出电流I2 会抵消一部分假水位输出电流I1 ; 所以; 假水位所带来的影响将局部或全部被克服..
待假水位过去;水位开始下降;水位调节器输出电流I1 开始减小; 此时; 它与蒸流量信号变化的方向相反; 因此加法器的输出电流I0 减小; 意味着要求增加给水量; 以适应新的负荷需要并补充水位的不足..
图3.1 液位控制系统方框图
3.2整定PID理论参数
调节器参数的工程整定方法
在控制系统设计或安装完毕后;被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了;不能任意改变..只能通过控制器参数的工程整定;来调整控制系统的稳定性和控制质量..
控制器参数的整定;就是按照已定的控制方案;求取使控制质量最好的控制器参数值..具体来说;就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间TI;和微分时间TD..
1稳定边界法临界比例度法
属于闭环整定方法;根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据临界比例度Pm和振荡周期Tm;按经验公式求出调节器的整定参数..
1 若置调节器Ti→∞;Td=0;比例度P →较大值;将系统投入运行..
2 逐渐减小P ;加干扰观察;直到出现等幅减振荡为止..记录此时的临界值Pm和Tm..
y
T
图3.2 液位控制系统图
根据P
m 和T
m
;按经验公式计算出控制器的参数整定值
第四章仿真
4.1对锅炉汽包水位进行simulink仿真稳定边界法：
图4.1比例控制图
图4.4 比例控制 simulink仿真结果图4.3系统PID仿真图
图4.4 PID控制simulink仿真结果
4.2对系统参数进行整定
1 置调节器Ti→∞; Td=0;比例度P →较大值;将系统投入运行..
2 逐渐减小P ;加干扰观察;直到出现等幅减振荡为止..记录此时的临界值Pm和Tm..
3根据Pm和Tm;按经验公式计算出控制器的参数整定值..
在控制系统设计或安装完毕后;被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了;不能任意改变..只能通过控制器参数的工程整定;来调整控制系统的稳定性和控制质量..
控制器参数的整定;就是按照已定的控制方案;求取使控制质量最好的控制器参数值..具体来说;就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间TI;和微分时间TD..
1稳定边界法临界比例度法
属于闭环整定方法;根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据临界比例度Pm和振荡周期Tm;按经验公式求出调节器的整定参数..
1 若置调节器Ti→∞;Td=0;比例度P →较大值;将系统投入运行..
2 逐渐减小P ;加干扰观察;直到出现等幅减振荡为止..记录此时的临界值Pm和Tm..
第五章结束语
这次的锅炉汽包水位控制系统设计;把课堂上学到的东西用了出来;因为每台锅炉都不一样;不能全部说清楚..这次课程设计是使用常规仪表对锅炉汽包水位进行自动控制的典型的方案;让我从中体会到了过程控制的内涵..也为接下来的考试打下了基础..同时感谢老师的精心指导;让我能顺利完成这次课程设计..
锅炉汽包水位控制系统的初步探析摘要：锅炉汽包水位自动调节的任务是使给水量跟踪锅炉的蒸发量，并维持汽包中的水位在工艺允许的范围内。维持汽包水位在给定范围内是保证锅炉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，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位控制系统的调节愈显迫切。 关键词：锅炉汽包水位、三冲量控制系统、双冲量控制系统、单冲量控制系统 abstract: the boiler drum water level to automatically adjust the task is to make water tracking the evaporation capacity of boiler, and maintain the drum water level in the process allows range. maintain the drum water level in a given range is to ensure the safe operation of the boiler and steam turbine necessary conditions, but also the major indexes of the normal operation of boilers, one of high water level, can affect the drum separation in effect, make the export of
目录 引言 (1) 第一章第一章给水控制系统的动态特性 (3) 1.1锅炉给水控制系统的任务 (3) 1.2 给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 (3) 1.2.1 给水控制对象的动态特性 (3) 1.2.2 各种扰动下水位的动态特性 (5) 第二章给水自动控制系统的基本要求和基本结构 (9) 2.1 给水控制系统的基本要求 (9) 2.2 给水控制系统的基本结构及分析 (9) 2.2.1 单冲量给水控制系统 (9) 2.2.2 前馈-反馈三冲量给水控制系统 (10) 2.2.3 串极三冲量给水控制系统分析 (16) 第三章给水控制系统的无扰切换 (20) 3.1 测量信号的自动校正 (20) 3.1.1 水位信号的压力校正 (20) 3.1.2 过热蒸汽气流信号的压力、温度校正 (22) 3.1.3 给水流量信号的温度校正 (23)
3.2 给水控制系统的切换 (24) 3.2.1 给水流量测量装置切换系统 (24) 3.2.2 大小给水调节阀门的切换 (28) 3.2.3 系统的无扰切换 (29) 第四章系统的参数整定及MATLAB仿真 (32) 4.1 控制系统的参数整定方法 (32) 4.1.1 广义频率特性法 (32) 4.1.2 工程整定法 (33) 4.2 调节器的选取 (35) 4.3 参数整定及MATLAB仿真 (36) 4.3.1 单冲量调节系统的参数整定及MATLAB仿真 (36) 4.3.2 串级三冲量调节系统的参数整定 (37) 4.3.3 整个系统和各种扰动量下的SIMULINK结构图和仿真图 (41) 结论 (45) 参考文献 (46) 谢辞 (47)
1 引言 1.1 设计的目的和意义 工业锅炉是能源转换和能源消耗的重要设备。由于我国工业锅炉生产操作水平落后，造成大量的热能丢失，经济效益很低。随着科学技术的发展，计算机的逐步普及，工业锅炉开始采用微型机算计控制。实践证明，工业锅炉实现微型计算机控制，是锅炉安全生产，提高热效率，节约能源的一大创举，也为锅炉生产开辟了广阔的前景。 锅炉控制的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，虽然锅炉汽包水位对蒸汽流量和给水 流量变化的响应呈积极特性，但是在负荷(蒸汽流量)急剧增加时，表现却类似逆响应特性，即所谓的虚假水位。造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。 1.2 应解决的主要问题 本设计主要解决传感器的选择（温度，压力，水位）、输出道的设计和软件程序的设计。其所能达到的技术指标为（1）可以对锅炉水位，蒸汽量和给水量分别采集（2）通过单片机控制，使锅炉汽包水位维持在正常的范围内（3）具有键盘显示功能（4）具有报警功能当水位超过上限或下限时，能及时报警。目前国内外随便科学技术技术的发展，都采用三冲量水位自动调节系统，该控制引进蒸汽流量和给水流量信号作为控制信号，系统动作及时，有较强的抗干扰能力，因此得到广泛的应用。 1.3 国内外发展现状 目前在国内外主要用微型机算机控制系统来控制锅炉。微型机算机控制系统的特点是，其控制功能要通过内部的控制程序来实现，人们只需要改变这些程序，就可以更改锅炉设备的控制功能，以适应新的控制要求而不需要改动硬件系统。这种灵活性在硬联逻辑系统中是没有的。因此，掌握微型计算机应用系统的设计和研制技术，是开发微型计算机应用的一个重要课题。 在国内主要有，单、双、三冲量控制系统来控制锅炉汽包水位。
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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.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 ............................ - 4 - 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - 第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计............... - 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............................. - 7 - 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 ..................................... - 8 - 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.. ............................. - 9 - 2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 9 - 2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 9 -第三章PID控制.................................... - 10 - 3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 - 3.2整定PID理论参数............................................ - 11 -
锅炉汽包水位控制系统设计毕业论文 目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 1 绪论 (1) 1.1汽包水位控制系统的发展现状 (1) 1.2汽包水位调节的任务 (2) 1.3本设计的主要工作 (2) 2 控制方案设计 (3) 2.1虚假水位的形成及对策 (3) 2.2汽包水位的影响因素 (4) 2.3汽包水位的控制方案设计 (6) 3 硬件选型 (14) 3.1PLC及相关模块选型 (14) 3.2电机的选型 (15) 3.3变频器的选型 (15) 3.4水位传感器的选型 (15) 3.5流量传感器的选型 (16) 3.6接触器的选型 (17) 3.7熔断器的选型 (18) 3.8功率三极管的选型 (18) 3.9变压器的选型 (18) 3.10设备清单 (19) 4 硬件设计 (20)
4.1系统总体线路设计 (20) 4.2控制线路设计 (22) 5参数整定与仿真 (24) 5.1PID算法简介 (24) 5.2三冲量控制系统参数整定 (24) 5.3三冲量控制系统仿真分析 (30) 6 软件设计 (34) 6.1程序流程设计 (34) 6.2GX D EVELOPER程序设计 (36) 结束语 (42) 参考文献 (43) 致谢 (44) 附录锅炉汽包水位控制系统原理图 (45)
1 绪论 1.1汽包水位控制系统的发展现状 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[1]。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。 传统的控制方法是以各种分立器件的应用为基础，利用各种检测器件对被控参数实时进行检测并反馈给控制器件，再根据自动控制理论的有关算法完成相应的运算并驱动调节机构完成相应的动作，从而达到自动控制的目的。但是这种控制方式受分立器件的性能影响大，系统各部分之间影响较大，自动化水平不高，控制效果并非十分理想，而且容易出现故障。现在广泛使用的控制技术还有DCS 集散控制系统[2]，但由于DCS系统适合有多个控制回路同时工作的复杂系统，而且集散控制系统往往价格昂贵，对于像汽包水位这样的控制系统来说性价比太高，因此对于汽包水位控制系统来说并非理想的选择。 PLC是70年代发展起来的中大规模的控制器，是集CPU、RAM、ROM、I/O接口与中断系统于一体的器件[3]，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各种行业。随着计算机在操作系统、应用软件、通信能力上的飞速发展，大大增强了PLC通信能力，丰富了PLC编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、生产流水线控制及过程控制都可以采用PLC技术。PLC控制锅炉技术是近年来开发的一项新技术。它是PLC软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。 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
大机组汽包锅炉给水控制系统 的设计与研究 摘要 给水全程控制系统是火力发电厂单元机组协调控制中的主要子系统之一，针对其可靠运行直接关系到整个发电系统的安全问题，采用单冲量和三冲量控制系统有机结合的控制策略，应用自动控制理论对单元机组给水的要求和特点进行了全面的分析，使单元机组给水全程控制从锅炉点火到机组满负荷运行，始终保持汽包水位在允许的围，而且系统稳态误差小，控制精度高，超调量小。此外还提出了在系统设计时应注意的几个关键问题，这对单元机组给水全程控制系统的设计和调试均具有一定的参考价值。 关键词：三冲量；串级；切换；跟踪 DESING AND RESEARCH OF DRUM LEVEL FULL CONTROL Abstract The full-range feed-water control system is a main subsystem of thermo-electric generating unit in coordinated control. Its reliability is most closely related to the safety of whole power network. The feed-water features and
requirements of thermo-electric generating unit were analyzed comprehensively based on basic automatic control theories. and the control strategy was realized by combining three-impulse with single-impulse feed-water control system. From startup to full load operation, The full-range feed-water control system always keeps the steam level withinanacceptablerange. Thesystemhasthecharacteristicsofhigherwaterlevel controlaccuracy, smallerovershootandlowererrorinsteadystate. Inaddition, severalkeydesigntechniquesarepresented, whichcanbeappliedtothedesignanddebuggingofThe full-range feed-water control system Keywords: three element control；cascade configuration；switch ；track
锅炉自动控制系统设计毕业论文 目录 第1章绪论 (1) 1.1选题背景及意义 (1) 1.2锅炉控制技术的研究现状及发展 (2) 1.2.1国内外研究现状 (2) 1.2.2 控制技术的发展趋势 (2) 第2章锅炉的基本构造及其工作原理 (4) 2.1 概述 (4) 2.2 锅炉的基本构造 (4) 2.3 锅炉的工作原理及工作过程 (5) 2.3.1 燃料的燃烧过程 (6) 2.3.2 烟气向水的传热过程 (6) 2.3.3 水的汽化过程 (6) 第3章锅炉控制系统及其选择的控制方式 (8) 3.1 蒸汽温度控制系统 (8) 3.2 蒸汽压力控制系统 (8) 3.3 汽包液位控制系统 (9) 3.4 炉膛负压控制系统 (10) 3.5 串级控制系统的参数整定 (11) 3.6 串级控制系统的控制算法 (12) 第4章锅炉自动控制系统的硬件设计 (14) 4.1总体设计思路 (14) 4.2系统结构 (14) 4.3 控制器选型及配置 (15) 4.4 I/O地址分配表 (16) 4.5 系统主电路的设计 (18) 4.6系统控制电路的设计 (19) 4.7 补水泵控制系统 (22) 4.8 给水泵控制系统 (24) 4.9通信网络配置 (25) 4.10变频器的选型 (25) 4.11传感器的选型 (27) 4.12 其它器件的选型 (29) 第5章锅炉自动控制系统的软件设计 (31) 5.1 PLC控制流程图 (31) 5.2组态软件设计特点 (37) 5.3 锅炉监控系统的软件结构 (38) 5.4界面设计 (39) 5.3 PLC控制程序 (40)
第1章绪论 1.1选题背景及意义 由于我国总的能源特征是“富煤、少油、有气"，拥有丰富的煤炭资源，到2000年已探明的煤炭储量达1145亿吨。煤炭因其储量大和价格相对稳定，在本世纪50年内，在我国的一次能源构成中仍将占主导地位。由此可见，在未来相当长的一段时期内，燃煤工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品。这与目前国外的情况相差很大。如：日本燃煤工业锅炉仅占总数的1％，美国和西欧国家约占1％～3％(石油危机后燃煤工业锅炉略有增加)，俄罗斯燃煤工业锅炉较多，约占40％。 工业锅炉是我国主要的热能动力设备，使用面广，需求量大，在工业生产和军民生活中扮演重要角色。据不完全统计，我国现有中、小锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的三分之一以上，堪称大耗能动力设备。随着国民经济的不断发展和人民生活的不断改善，锅炉台数还在不断增加。作为能源转换的重要设备，其工作情况的好坏直接关系到能源的利用率高低。目前我国中、小型锅炉以燃煤链条锅炉为主，燃料主要是煤炭，而且锅炉房管理水平不高，一直沿用间断运行方式，锅炉技术含量低，锅炉的自动化控制技术落后，处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态，尤其是燃煤排放的C02气体所引起的温室效应，早己引起国际关注。为了将我国建设成资源节约型、环境友好型社会，工业锅炉的节能降耗、减少污染物生成和排放具有重大意义。近几年随着加入世贸组织以及中国经济的飞速发展，如何提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，改善环境是每个部门乃至每个公民关心的大事。为此对工业锅炉推广应用各种新技术、新工艺、新管理是实现节能降耗、减少污染的重要途径。其中实现锅炉的自动化控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平。具体来讲，实现锅炉自动化控制的意义在于： (1)提高锅炉运行的安全性； (2)提高锅炉运行的经济性； (3)改善劳动条件； (4)减少运行人员，提高劳动生产率。 今后，随着工业锅炉市场技术竞争的日趋激烈，锅炉自动控制系统的好坏己成为决定锅炉性能的重要砝码。研究与开发功能完备、性能可靠的锅炉自动控制系统，是适应锅炉生产发展需要，具有广阔的发展前景与研究价值。
锅炉汽包水位控制系统设计 锅炉汽包水位控制是工业生产中极其重要的环节之一，对于保证锅炉运行的安全、稳定、经济具有十分重要的意义。本文将对锅炉汽包水位控制系统设计进行阐述。 锅炉汽包是锅炉系统中用于调节锅炉水位的装置，也是一种储存水量的容器。锅炉汽 包通常会在锅炉的高处，且容量较大，同时也具有缓冲作用和膨胀作用。锅炉汽包水位控 制的主要目的是为了保证锅炉工作时的水位稳定，防止因水位不稳定而引起的事故或设备 损坏。 1.水位控制方式选择 锅炉汽包水位控制的方式通常有三种：手动控制、自动控制、程控系统。手动控制方 式是通过人工调整水位来控制，缺点是易造成人为误操作；自动控制是通过水位控制器对 水位的感应和控制，优点是精度高、效率高；程控系统是利用PLC等控制器对水位进行控 制和监测，可以实时监测水位变化，减少操作人员的工作量。 水位控制器的选择应该根据锅炉的实际情况进行选择，按照锅炉的类型、规模、水位 控制方式等来选择。具体可选择容易维护、控制精度高，适用于复杂环境的水位控制 器。 3.气动执行机构选择 气动执行机构是水位控制器的核心部件，主要功能是根据控制信号对锅炉汽包进水和 排水进行控制。在选择时应注意气动执行机构的工作电压、输出信号等等，并根据自身情 况进行选择。 4.水位控制系统的组成 水位控制系统主要由水位控制器、气动执行机构、水位控制阀和电气控制柜等四部分 组成。其中，水位控制器具有实时感应水位的功能，并对水位进行自动控制；气动执行机 构负责执行水位控制器的控制信号，对锅炉汽包进水和排水进行控制；水位控制阀起到控 制锅炉汽包进水和排水的作用；电气控制柜是整个系统的电源管理中心，负责实现水位控 制器和气动执行机构的联动控制。 水位控制系统的调试是保证系统正常运行的基础，需要根据系统的实际情况进行调试，并记录下调试时的相关参数。在调试中需要注意的是，锅炉汽包水位应该维持在合理的范 围内，避免出现水位太高或太低的情况。 1.水位控制精度的提高
锅炉汽包水位双冲量控制系统的设计 1.控制系统简介 本设计的控制系统采用水位双冲量控制方式，可以对锅炉汽包水位进行精确控制，避免水位过高或过低对锅炉的安全运行造成影响。该系统采用PLC作为控制核心，通过传感器、执行 机构等装置对锅炉水位进行监测和控制。 2.系统功能及原理 本系统的目标是使锅炉汽包的水位保持在设定范围内，系统的基本原理是通过控制进水閥和排水閥来实现。当水位过低时，PLC控制进水閥打开，控制排水閥关闭；当水位达到设定范 围时，PLC控制进水閥关闭，控制排水閥打开，使水位回到 设定范围内。为了确保系统的安全可靠，系统还设有过高和过低水位报警功能，当水位超过设定范围时，系统会发出报警信号，通知操作人员及时处理。 3.系统硬件设计 本系统的主要硬件组成包括：PLC控制器、进水閥和排水閥 执行机构、水位传感器、过高和过低水位报警器以及人机界面等。其中，PLC控制器作为系统的核心部件，负责对各项参 数进行调节和控制；进水閥和排水閥执行机构通过PLC控制 器实现对水位的精确控制；水位传感器用来监测锅炉水位；过高和过低水位报警器用来检测水位是否超出设定范围，防止系统发生突发故障；人机界面则提供操作界面和状态显示等功能。
4.系统软件设计 本系统的软件设计主要包括PLC程序设计和人机界面设计两个部分。PLC程序设计通过Ladder图编程，实现对进水閥和排水閥的控制、锅炉水位的监测和控制、过高和过低水位报警等功能。人机界面设计则采用HMI编程，实现了系统参数设置、水位状态显示、报警信息显示等功能，使操作人员可以直观地了解系统的运行状态和水位情况。 5.系统测试 在系统测试过程中，需要对各个硬件装置进行功能测试和配合测试，检验系统的性能和稳定性。同时还需要进行错误检测和故障排除，确保系统能够正常运行并满足设计要求。 6.系统优化 在系统运行中，可能会出现一些问题或者需要改进的地方，需要进行系统调试和优化，以提高系统的可靠性和性能。同时还需要对系统进行定期维护，保证系统的正常运行。
锅炉汽包水位控制系统 内蒙古科技大学课程设计论文 第1章绪论 1.1概述 锅炉作为一种把煤，石油或天然气等化石燃料所储藏的化石能转换成水或水蒸气的热 能的重要设备，长期以來在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色，它已经有二白多年的历史。换言之，锅炉是由气锅和炉子组成的。炉子指燃烧设备，为化石燃料的化石能提供必耍的燃烧空间：起锅是指加热设备，为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供必要的吸热和分离空间。 根据锅炉在生产和生活中所起的作用不同，可将其分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉等。其中电站锅炉主要用于发电：工业锅炉主要用于供给工、农业生产或驱动机械：而生活锅炉则主要用于提供热水及取暖。随着工业生产规模的不断扩大，生产过程不断加强, 生产设备不断革新，锅炉也向着大容量、多参数、高效率方向发展。为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。 1.2锅炉汽包水位传统控制方案及存在的问题 汽包水位的控制问题伴随着锅炉的出现而出现，长久以來一直是控制领域的一个典型问题。随着控制理论和控制技术的发展，锅炉口动化控制水平也在逐渐提高。期间主要经历了上世纪三、四十年代单参数仪表控制，四、五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制, 以及六十年代兴起的计算机控制等几个阶段。其控制方案通常有以下几种： （1）单冲量控制系统。即汽包水位的单回路液位控制系统。 （2）双冲量控制系统。即在单冲量系统的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在引入给水流量信号而构成。 这些控制方案通常采用PID算法。但是由于汽包水位具有大滞后、多变量、强耦合及非线性等特性，使得现有的基于经典控制理论和现代控制理论的控制系统都不能很好地对其进行控制。其中，单冲量控制系统不能消除虚假水位带來的影响，对负荷变化的反应滞后，对给水流量的干扰也不能
辽宁工业大学过程控制课程设计（论文）题目：锅炉汽泡水位控制系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级: 自动化092班 学号: 学生姓名： 指导教师: 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室： 注：成绩:平时20% 论文质量60％ 答辩20％ 以百分制计算 学 号 090302062 学生姓名 韩忠钰 专业班级 自动化 课程设计（论文）题目 锅炉汽包水位控制系统设计 课 程设计(论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能 在工业生产中经常要对锅炉汽包的液位进行控制,为了能够精确控制液位高度，保证正常生产，要求设计液位闭环反馈控制系统,能抑制流量波动，且系统无余差。本设计要求设计一个锅炉汽包液位闭环反馈控制系统，采用适合的控制算法，输入设定水位值，并实时显示当前水位。 设计任务及要求 1、确定控制方案并绘制P ＆ID 图、系统框图； 2、选择传感器、变送器、控制器、执行器,给出具体型号和参数； 3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式; 4、若设计由计算机实现的数字控制系统,应给出系统硬件电气连接图及程序流程图； 5、在实验室进行计算机软件仿真,并给出仿真结果； 6、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上 技术参数：测量范围：20～100cm ；控制精度：±0。5cm ；控制液位：80cm ； 最大偏差：1cm. 进度计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天,分散完成） 2、确定系统的控制方案，绘制P ＆ID 图、系统框图。（1天,实验室完成） 3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。（2天，分散完成） 4、确定控制器的控制规律、控制器正反作用方式以及保证系统无余差。（实验室1天） 5、仿真分析或实验测试、答辩。（3天，实验室完成) 6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成) 指导教师评语及成绩 平时: 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日
摘要 锅炉是电厂和化工厂里常见的生产设备，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，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。被调量是汽包水位，调节量是给谁量。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。 关键词：汽包水位虚假水位给水流量蒸汽流量
目录 摘要 (1) 1 绪论 (3) 1.1 锅炉 (3) 1。2 锅炉汽包水位控制系统的发展现状 (3) 1。3 汽包水位调节原理: (4) 1.4 本设计的主要工作 (4) 2 控制方案设计 (6) 2.1 汽包水位的影响因素 (6) 2.2 系统方框图 (6) 3 硬件选型 (8) 3。1 水位PID控制系统 (8) 3.2 PLC的选型 (8) 3.3 PLC的I/O分配 (9) 3.4 流程控制图 (10) 3。5 PLC程序 (11) 4 PID参数整定 (16) 4.1 运用试凑法选定PID参数 (16) 4。2 MATLAB仿真结果 (17) 5 组态设计 (19) 5。1组态王对PLC的设备组态 (19) 5。2组态王定义数据变量 (19) 5.3组态王界面 (19) 总结 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23)
1 绪论 1.1 锅炉 锅炉由汽锅和炉子组成。炉子是指燃烧设备,为化石烯料的化学能转换成热能提供必要的燃烧空间。汽锅是为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供必要的吸热和分离空间。 锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学能转换成水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色，它已经有二百多年的历史了，但是锅炉工业的迅猛发展却是近几十年的事情。生产锅炉，主要用于为居民提供热水和供居民取暖。 从系统角度看，锅炉包括燃烧负荷控制系统、送引风系统、给水控制系统和辅助控制系统。其结构如图1-1: 图1-1 1。2 锅炉汽包水位控制系统的发展现状 锅炉汽包水位是锅炉安全运行的一个主要参数，水位过高会使蒸汽带水带盐，严重的将引起整体品质下降，严重影响生产和安全；水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环,引起水冷壁局部过热而损坏，尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。故锅炉汽包给水控制系统的任务是保证汽包水位在允许的范围内，并兼顾锅炉的稳定运行。 PLC是70年代发展起来的中大规模的控制器，是集CPU、RAM、ROM、I/O
锅炉汽包水位控制系统的设计 目录 1 引言.............................................................. 论文选题背景、目的和意义....................................... 电厂热工自动化控制的发展................................... 自动控制理论的发展......................................... 控制系统规模、组成结构和硬件的发展............................. 初级阶段................................................... 常规仪表阶段............................................... 大型自动化阶段............................................. 国外一些主要的DCS系统......................................... 2 汽包锅炉工艺...................................................... 汽包锅炉简介................................................... 汽包水位控制系统............................................... 汽包水位的动、静态特性......................................... 汽包水位在给水流量作用下的动态特性......................... 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性......................... 燃料量扰动下汽包水位的动态特性............................. 水位对象静态特性分析....................................... 3 目前主要存在单冲量水位控制系统、双冲量控制系统、三冲量系统........ 单冲量水位控制方案.............................................
锅炉控制系统设计仿真 摘要 工业锅炉作为我国工业生产和集中供热的重要能源转换设备，能耗巨大，长期处在高能耗、高污染的生产状态。然而，目前我国大多数锅炉控制系统自动化不高、安全性低，效率普遍低于国家标准。锅炉作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一，提高锅炉控制水平已势在必行。 本文针对锅炉系统参数时变、严重非线性、干扰因素复杂等特点，提出对汽包水位采用三冲量控制方式，对炉膛负压采用前馈PID控制，对最优风煤比采用双交叉限幅比值控制的控制策略。在MATLAB环境下对几种控制系统进行了仿真。仿真结果显示，三冲量控制、前馈PID和双交叉限幅比值控制具有良好的控制效果，减小了超调量，提高了上升时间，缩短了调节时间，与传统的PID控制器相比，更适合工业锅炉这种复杂的控制对象。 关键词：锅炉三冲量控制前馈PID控制双交叉限幅比值控制 I
Abstract As central heating in industrial production and the important energy conversion equipment in China, industrial boiler consumes enormous energy，and stays at high energy consumption and pollution production status. However, at present the majority of automatic boiler control system is not high, the security is low and the efficiency is generally lower than the national standard. Because the boiler is one of the important equipment which converses primary energy into secondary energy, improving the level of boiler control is imperative. In view of many factors of the boiler system, such as time-varying parameters, severely nonlinear and complex interference factors and so on , this paper puts forward three control strategies, including using three-impulse control, utilizing feed forward PID control to hearth negative pressure, and adopting double crossover restricts the amplitude ratio control to the optimal air fuel ratio. Several control systems are simulated in the MATLAB environment. The simulation results shows that three-impulse control, feed forward PID control and double crossover restricts the amplitude ratio control have good control effect, which reduce the overshoot, improve the rise time and reduce adjustment time. Compared with the traditional PID controller, these control systems are more suitable for the industrial boiler, a kind of complex control object. Key words: The Boiler, Three-impulse Control，Feed forward PID Control, Double Cross Restricts the Amplitude Ratio Control II
摘要 锅炉水位控制系统是锅炉生产控制系统中最重要的环节。对锅炉生产操作如果不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。 现代工业锅炉都向着大容量高参数的方向发展，一般锅炉容量越大，汽包的容水量就相对越小，允许波动的蓄水量就更少。这样对汽包水位要求就更高了。而在常规的三冲量控制系统中，由于“虚假液位”的原因使得蒸汽负荷上升和下降时的动态特性曲线不对称，且系统参数具有时变性，不能求出准确的数学模型，也就不能设计出准确的前馈控制器，只能实现静态前馈，能实现稳态无误差，但对动态性能控制不好。这样，就不能很好的满足现代工艺的要求。 考虑到模糊控制器的设计不需要知道该过程的数学模型以及它的其他特点都适合于这种蒸汽前馈控制，所以我们决定在这里用模糊控制器代替了三冲量控制系统中的蒸汽前馈控制中的常规控制器。而给水流量的扰动造成的汽包水位变化这一过程可以通过实验测试和数据处理得到精确的数学模型，这样就能够设计常规控制器来控制，并能达到很好的效果 德州仪器公司最近出MSC1211带有24位分辨率的Σ—ΔA/D转换器，16位D/A转换器，8通道多路开关，模拟输入通道测试电流源，输入缓冲器，可编程增益放大器，温度传感器，内部基准电压源，8位微控制器，程序数据存储器和数据SRAM等功能。 系统由传感器、单片机MSC1211、MAX7219显示芯片、编程接口、调节阀等几部分构成。系统的工作过程：从传感器来的信号进入到MSC1211的内部对信号进行处理，从而将流量值以相应的数字显示在显示器上。 本次设计的特点是：元件少、方案新、价格经济、体积小、编程方式简单、功能全、操作简单。 关键词：锅炉系统，常规三冲量控制，虚假液位，模糊控制，MSC1211
1. 绪论 1.1 锅炉发展概述 锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学能转换成水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都能扮演着极其重要的角色。国外的锅炉控制工业50～60年代发展最快，70年代达到高峰。伴随着控制理论和控制技术的发展，锅炉自动化控制的水平也在逐步提高。锅炉的自动化控制经历了三四十年代单参数仪表控制、四五十年代单元综合参数仪表控制以及六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。随着第一台计算机在控制中的应用以及此后计算机和通信技术的迅猛发展，计算机逐渐进入了锅炉控制领域并正在成为这一领域的主要角色。 我国的锅炉工业是在新中国成立后才建立和发展起来的，随着生产的发展，锅炉日益广泛的应用于工业生产的各个领域，成为发展国民经济的重要的热工设备之一。电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。各种工业的生产性质与规模不同，工业和民用采暖的规模大小也不一样，因此所需的锅炉容量、蒸汽参数、结构、性能方面也不尽相同。锅炉是供热之源，锅炉机器设备的任务在于安全、可靠、有效地把燃料的化学能转化成热能，进而将热能传递给水，以生产热水和蒸汽。为了提高热量及效率，锅炉向着高压，高温和大容量等方向发展。 近年来随着电子产品的降价及自动化生产线工艺控制连续稳定优势的凸现，越来越多的企业准备将自己的核心生产线改成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动控制。工业应用自控技术在中国的推广较晚，但近年来发展较快。国内现在做汽包水位控制系统设计的公司很多，但能
够集工艺要求、自动化技术和电气技术三者于一体的设计不多。 1.2 锅炉汽水系统简介 如图1-1所示，经过处理后的水通过给水母管在给水调节器调节作用下，流经省煤器被加热后送入汽包，然后又在汽包和管束系统中进行自然对流交换，汽包产生的蒸汽在上汽包中分离，从主汽管流出，在过热器中进一步加热形成过热蒸汽后流向分汽缸，以便用于工业生产及其他用途。 图1-1 锅炉的汽水系统 1.3 课题的提出背景及意义 由于历史条件的原因，我国的锅炉生产自动化程度长期以来一直都较发达国家落后许多。目前运行的各类工业锅炉有50多万台，其中相当一部分还在使用常规仪表进行控制.有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动控制状态。这样不仅难以做到平稳操作，安全生产也没确定的保证，工人的劳动强度大，生产条件差。 工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备，锅炉汽包水位平衡是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的重
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日