鍋爐汽包水位設計(已修改)
2025-06-20 20:19 本頁面
【正文】 鍋爐汽包水位設計 目錄 第 1章 緒論 1 鍋爐汽包水位自動控制的意義 1 鍋爐液位控制的難點 1 第 2章 方案論證 2 單沖量控制系統(tǒng) 2 雙沖量控制系統(tǒng) 2 三沖量控制系統(tǒng) 2 第 3章 硬件設計 5 液位變送器的選擇 5 壓力傳感器 /變送器 6 控制器的選擇 6 執(zhí)行器的選擇 7 控制器的作用方式 8 閥的開閉選擇形式 8 第 4章 軟件設計 9 PID對控制的影響 9 PID控制器的參數(shù)整定 9 鍋爐汽包水位的三沖量串級 PID控制系統(tǒng)仿真 11 第 5章 總結 14 參考文獻 15 第 1章 緒論 鍋爐汽包水位自動控制的意義 鍋爐汽包水位自動調節(jié)的任務是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內。 維持汽包水位在給定范圍內是保證鍋護和汽輪機安全運行的必要條件，也是鍋爐正常運行的主要指標之一。水位過高，會影響汽包內汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產(chǎn)生水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。同時會使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過熱蒸汽品質，增加在過熱器管壁和汽輪機葉片上的結垢。水位過低，則可能破壞自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中某些薄弱環(huán)節(jié)，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴重時會造成爆炸事故。這些后果都是十分嚴重的。隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度愈來愈快，人工操作愈來愈繁重，因此對汽包水位 實現(xiàn)自動調節(jié)提出了迫切的要求。 鍋爐液位控制的難點 液位的控制技術是通過控制進水或出水閥門的開度，改變水流量來實現(xiàn)的，而水溫的控制是通過調節(jié)加熱的功率來實現(xiàn)的。鍋爐液位的控制是鍋爐控制系統(tǒng)較為重要和比較難于控制的一項。由于在鍋爐運行過程中存在進水量和出水量的變化，所以很難通過調整 PID控制器參數(shù)來滿足所有的運行條件，獲得理想的控制效果。調整過量會導致流量回路動作頻繁，從而給下游設備帶來了額外的干擾。這樣就導致液位控制器通常處于欠調正狀態(tài)允許液位在一定范圍內波動，以減小出水量的變化。然而，欠調 正的 PID不能及時抑制大擾動，這就可能引起鍋爐運行的安全問題。另外，液位的波動也會破壞鍋爐運行過程的穩(wěn)定，使得蒸汽輸送等不易控制。影響鍋爐液位的關鍵變量有給水流量，蒸汽出口流量和混合燃料的進料量。各變量都有各自不同的擾動。較冷的給水造成相應的純滯后。蒸汽流出量的突然增加造成了典型的“假水位”現(xiàn)象，使得過程暫時改變了方向，容易產(chǎn)生誤操作而導致發(fā)生事故。 第 2章 方案論證 鍋爐汽包水位的控制方案： 根據(jù)鍋爐汽包水位特性，選取鍋爐汽包水位為被控量，給水流量為控制量，蒸汽流量和給水流量為干擾量，通過控制給水量來使鍋 爐汽包水位維持在滿足負荷需求的高度。同時，為保證鍋爐安全生產(chǎn)，調節(jié)節(jié)水量的執(zhí)行機構選取氣關式。 單沖量控制系統(tǒng) 所謂單沖量就是指鍋爐汽包水位為被控參數(shù)，給水量作為控制變量可構成的單回路控制系統(tǒng)，如圖 21所示。 當蒸汽用量突然增加時，應該加大給水量以滿足負荷需求；但是由于假水位現(xiàn)象，導致控制器會先減小給水量來抑制瞬間的水位升高，隨著假水位消失，汽包水位會在負荷增加和給水量減少的雙重作用下，產(chǎn)生嚴重的水位下降，甚至發(fā)生危險。 對于小型鍋爐，由于蒸汽負荷變化時假水位的現(xiàn)象不明顯，如果再配上一些聯(lián)鎖報警裝置，這種單沖量控制系統(tǒng)能滿足要求。對于負荷變動較大的大，中型鍋爐，單沖量控制系統(tǒng)不能保證水位穩(wěn)定，難以滿足水位控制要求和生產(chǎn)安全。因此，該控制方案不適用于負荷變動較大的情況。 雙沖量控制系統(tǒng) 蒸汽流量是影響汽包水位最主要的擾動，也是造成假水位的主要因素。如果將蒸汽流量這一可測不可控的干擾作為前饋引入單沖量系統(tǒng)，就可以有效避免假水位引起的誤動作，并及時控制水位，減小水位波動。由此，構成如圖 所示的雙沖量控制系統(tǒng)，其 本質為前饋 反饋復合控制系統(tǒng)，即給水量不僅取決于汽包水位，還受到蒸汽用量影響。 可見，該控制方案能有效適應負荷需求變化，但對給水系統(tǒng)中的水壓等干擾因素造成的波動不能及時抑制。 三沖量控制系統(tǒng) 為進一步改善控制品質，引入給水流量信號，構成三沖量控
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