【正文】 課程設(shè)計(jì)用紙 第 ０ 頁(yè) 目 錄 引言 ………………………… .………………………1 第一章、設(shè)計(jì)題目… .………………………… .…… .2 第二章、除氧器知識(shí)簡(jiǎn)介…… … ……………… .....3 第三章、控制儀表知識(shí)簡(jiǎn)介 .……………………… 5 第四章、 除氧器水位控制系統(tǒng) 總體方案 … … .…… 8 第一節(jié)、測(cè)量部分 ………… ..……………… . … ..8 第二節(jié)、變送部分 ………… ..…………… .…… .12 第三節(jié)、控制部分 ……… .……………………… 15 第四節(jié)、執(zhí)行器部分 ……… ...……… ..……… ...22 第五節(jié)、除氧器水位控制系統(tǒng)連鎖保護(hù) …… ....22 第六節(jié)、除氧器水位控制系統(tǒng)整 體設(shè)計(jì)方案 … 24 第五章、 SAMA 圖知識(shí)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)思路… …… ...24 第六章、組態(tài)圖知識(shí)簡(jiǎn)介 ………………………… 27 第七章、模擬輸入輸出通道設(shè)計(jì) …………… ..… .29 小結(jié) .…………………………………… ..………… 30 附 錄 .………………………………………… .… ...31 參考文獻(xiàn) ……………………………………………… .31 教師批閱： 課程設(shè)計(jì)用紙 第 １ 頁(yè) 引 言 在次課程設(shè)計(jì)中 首先對(duì)除氧器有的大體的認(rèn)識(shí)，以控制儀表及裝置為知識(shí)背景，對(duì)除氧器水位控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先從除氧器的控制任務(wù)著手， 在已有的控制儀表及裝置的基礎(chǔ)并通過查閱大量的參考文獻(xiàn)資料，合理選擇傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器等對(duì)整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 具體控制策略為： 除氧器水位信號(hào)選擇邏輯是兩個(gè)模擬量水位差壓信號(hào)進(jìn)行的選擇判斷，信號(hào)選擇原理是：兩個(gè)信號(hào)都是好點(diǎn)，取兩個(gè)信號(hào)的平均值，任一信號(hào)壞，取另一好值，它們之間的選擇是通過切換來(lái)實(shí)現(xiàn)。將所測(cè)得 的差壓與壓力信號(hào)經(jīng)過一定的函數(shù)變換關(guān)系，得到校正后的除氧器水位。若水位高時(shí)，發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，同時(shí)顯示并記錄除氧器水位值。結(jié)合對(duì)測(cè)得的鍋爐了給水流量進(jìn)行分析，低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行單沖量控制，高負(fù)荷時(shí)進(jìn)行三沖量的控制，將輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。再根據(jù)控制策略繪制 SAMA 圖，完成設(shè)計(jì)要求。 教師批閱： 課程設(shè)計(jì)用紙 第 ２ 頁(yè) 第一章 、 設(shè)計(jì)題目 第一節(jié)、 除氧器水位控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 一、 針對(duì)機(jī)組運(yùn)行要求，利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)除氧器水位控制系統(tǒng)的總體方案。內(nèi)容包括：合理選擇傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器等，并根據(jù)自己方案編寫主要模塊的組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)除氧器水位的控制。 該控制系統(tǒng)要求的功能： 除氧器水位為要求值，并實(shí)現(xiàn)保護(hù)調(diào)節(jié)功能； 能顯示除氧器水位測(cè)量值； 能記錄除氧器水位測(cè)量值； 能顯示和記錄執(zhí)行器閥位值； 可在線設(shè)置或修改參數(shù)和組態(tài)，實(shí)現(xiàn)控制功能。 二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 傳感器，執(zhí)行器、調(diào)節(jié)器等，設(shè)計(jì)總體方案； 畫出系統(tǒng)框圖及接線圖； 設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器組態(tài)； 設(shè)計(jì)模擬量輸出 /輸入通道； 畫出控制系統(tǒng) SAMA 圖； 撰寫設(shè)計(jì)說明書，要求字跡清楚，圖表規(guī)范。 教師批閱： 課程設(shè)計(jì)用紙 第 ３ 頁(yè) 第二章 、 除氧器知識(shí)簡(jiǎn)介 第一節(jié) 、概述 火力發(fā)電廠的熱力除氧器利用汽輪機(jī)的抽氣加熱鍋爐給水，使得鍋爐的給水達(dá)到該壓力下相應(yīng)的飽和溫度，以除去溶于水中的氧氣等氣體，防止鍋爐、汽輪機(jī)和管道等熱力設(shè)備遭到腐蝕，另一方面除氧器是汽水直接接觸式的加熱器，它是給水加熱系統(tǒng)中的一環(huán)，利用汽輪機(jī)的抽氣加熱鍋爐給水，可以提高電廠效率，節(jié)省燃料。除氧器是電廠重要的輔助設(shè)備之一，是電廠熱力系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)。 除氧器的主要作用是除去鍋爐給水中的氧氣和其它不凝結(jié)氣體，以保證給水的品質(zhì)。若水中溶解氧氣，就會(huì)使與水接觸的金屬被腐蝕，同時(shí)在熱交換器中若有氣體聚積，將使傳熱的熱阻增加，降低設(shè)備的傳熱效果。因此水中溶解有任何氣體都是不利的，尤其是氧氣，它將直接威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。在火電廠采用熱力除氧，除氧器本身又是給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個(gè)混合式加熱器，同時(shí)高壓加熱器的疏水、化學(xué)補(bǔ)水及全廠各處水質(zhì)合格的高壓疏水、排汽等均可匯入除氧器加以利用，減少發(fā)電廠的汽水損失。 來(lái)自低壓加熱器的主凝結(jié)水 (含補(bǔ)充水 )經(jīng)進(jìn)水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后，進(jìn) 入除氧器，與其他各路疏水在除氧器內(nèi)混合，經(jīng)噴頭或多孔管噴出，形成傘狀水膜，與由下而上的加熱蒸汽進(jìn)行混合式傳熱和傳質(zhì)，給水迅速達(dá)到工作壓力下的飽和溫度。此時(shí)，水中的大部份溶氧及其他氣體基本上被解析出來(lái)，達(dá)到除氧的目的。從水中析出的溶氧及其他氣體則不斷地從除氧器頂部的排汽管隨余汽排出器外。進(jìn)入除氧器的高加疏水也將有一部分水閃蒸汽化作為加熱汽源，所有的加熱蒸汽在放出熱量后被冷凝為凝結(jié)水，與除氧水混合后一起向下經(jīng)出水口流出。為了使除氧器內(nèi)的水溫 教師批閱： 課程設(shè)計(jì)用紙 第 ４ 頁(yè) 保持在工作壓力下的飽和溫度，可通過再沸 管引入加熱蒸汽至除氧器內(nèi)。除氧水則由出水管經(jīng)給水泵升壓后進(jìn)入高加 。 第二節(jié) 、除氧器控制任務(wù) 鍋爐的供水系統(tǒng)中還包括除氧器壓力控制和除氧器水位控制，除氧器壓力控制主要是為了保證除氧器口有足夠的蒸汽壓力用于將軟化水除氧，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路，輸入?yún)?shù)是除氧器壓力輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)汽閥。 除氧器水位控制主要是為了保證除氧器內(nèi)有足夠的水提供給鍋爐，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路輸入?yún)?shù)，是除氧器水位輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)水閥。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，除氧器汽源 來(lái)自汽輪機(jī)抽汽閥門全開的四段抽汽，除氧器汽源壓力和流量不受控制，而與被出洋的水溫、氣水接觸面積與除氧器水位有直接的關(guān)系。除氧器水位高，可能造成除氧水加熱不足，汽水接觸面積減少和水中溶解氧氣逸出困難而影響除氧效果；除氧器水位過高，可能造成汽封進(jìn)水，抽汽管道水淹，威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行；除氧器水位過低，除了影響給水泵安全運(yùn)行之外，甚至?xí){鍋爐上水，造成斷水事故。因此，在機(jī)組運(yùn)行中穩(wěn)定除氧器水位，將其控制在最佳的高度具有非常重要的意義。 一般來(lái)說，除氧器的水位波動(dòng)會(huì)比較明顯，為了維持水位，除氧工必須經(jīng)常和機(jī)組聯(lián)系 開關(guān)補(bǔ)水量，并注意鍋爐疏水箱的水位，合理安排鍋爐司泵上水，除氧器的水位過低可能會(huì)引起給水泵進(jìn)口汽化，水位過高可能會(huì)從汽平衡去機(jī)組軸封管道內(nèi)通向機(jī)組的軸封，引起機(jī)組的水沖擊，直接導(dǎo)致跳機(jī)。故需對(duì)除氧器水位進(jìn)行控制。 教師批閱： 課程設(shè)計(jì)用紙 第 ５ 頁(yè) 第三章 、控制儀表知識(shí)簡(jiǎn)介 第一節(jié) 、 變送器 變送器是將各種 被測(cè)參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位等物理量轉(zhuǎn)換成 0~10mA 或 4~20mA 直流統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，傳送到指示、記錄、調(diào)節(jié)等儀表或巡回檢測(cè)裝置、控制計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)檢測(cè)和控制。 變送器的方框圖如下圖所示，這是一般性的構(gòu)成原理方框圖，各類變送器的差別在于輸入轉(zhuǎn)換部分、放大部分和反饋部分不同。 輸 入 轉(zhuǎn) 換放 大 器反 饋輸 入輸 出+ 圖 變送器構(gòu)成一般方框圖 第二節(jié) 、 控制器 一、概述 控制器 也稱之為 調(diào)節(jié)器 ，可以分為兩大類，即模擬式和數(shù)字式。模擬調(diào)節(jié)器又分為三類，即電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)。模擬式調(diào)節(jié)器一般組成框圖如下圖所示。主要有三個(gè)部分組成，即比較環(huán)節(jié)、放 大器和反饋環(huán)節(jié)。比較環(huán)節(jié)的作用是把給定信號(hào) r(t)與測(cè)量信號(hào) y(t)做比較，得出偏差信號(hào) e(t),e(t)=r(t)y(t)。放大器一般是一個(gè)穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。利用負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn) P， PI等各種控制規(guī)律。 控制器將來(lái)自變送器的測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較后產(chǎn)生的偏差進(jìn)行運(yùn)算后輸出統(tǒng)一信號(hào)去控制執(zhí)行器動(dòng)作。 教師批閱： 課程設(shè)計(jì)用紙 第 ６ 頁(yè) KW f ( s )r ( t )e ( t )U ( t )y ( t )反 饋 環(huán) 節(jié)放 大 器 圖 控制 器構(gòu)成一般方框圖 由方框圖可以求得傳遞函 數(shù)為 ）（ )(1)(W T sWKKs f???? 當(dāng)放大器的開環(huán)放大倍數(shù) K趨于無(wú)窮大時(shí)則 )(sWK f? 1可得： )(1)(W T sWs f?? 從以上結(jié)果可以看出只要選擇具有合適的動(dòng)態(tài)特性的反饋環(huán)節(jié)，就能實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作規(guī)律。 調(diào)節(jié)器將被調(diào)量與給定值進(jìn)行比較，對(duì)其偏差進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，并把結(jié)果以 0~10mA 或 4~20mA 直流統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸送至執(zhí)行單元。 二、 比例、積分、微分運(yùn)算特點(diǎn)： 比例調(diào)節(jié)規(guī)律具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)，但比例調(diào)節(jié)為有差調(diào)節(jié)，因此調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)存在穩(wěn)態(tài)偏差。通過減小調(diào)節(jié)器的比例帶可減小穩(wěn) 態(tài)偏差，但會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降 ； 積分調(diào)節(jié)規(guī)律能消除穩(wěn)態(tài)偏差，所以能最終消除擾動(dòng)對(duì)被調(diào)量的影響，實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。但積分作用的調(diào)節(jié)不及時(shí)，又使調(diào)節(jié)過