【正文】 用儀表的準(zhǔn)則是被測量參數(shù)應(yīng)為控制儀表量程的 2/3 測量才最為準(zhǔn)確。 圖 圖 緊急放水門窗口 如果要進行汽包個體的監(jiān)測，則需要點擊按鈕“汽包水位”方可進 行汽包內(nèi)部參數(shù)的監(jiān)控，對于汽包水位的高度、壓力的測量分別使用三個壓力計 、 水位計中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 23 進行測量，每個測量器都會有其測量參數(shù)顯示到界面，如圖 所示。不同閥門擁有不同的調(diào)節(jié)方式，這三路中總的來說就包含三種閥門：手動、電動、調(diào)節(jié)。 汽包水位監(jiān)測系統(tǒng)界面總體概況 圖 VB的汽包水位監(jiān)測系統(tǒng)界面 對于汽包水位監(jiān)測系統(tǒng)界面的介紹，由于對水位的控制調(diào)節(jié)本質(zhì)上是對給水的調(diào)節(jié)，應(yīng)根據(jù)上水過程依次 對界面進行介紹。在此，文本框的作用是接收顯示監(jiān)測系統(tǒng)的各個參數(shù)，例如壓力、流量等。對于 MSm(通訊 )控件將會在第五章進行詳細(xì)介紹，在此先進行界面內(nèi)所用到的其他控件進行介紹。這樣會省去大量繁瑣的代碼編寫，所以選擇 VB作為汽包水位監(jiān)測界面設(shè)計的編程具有很大的優(yōu)勢。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 圖 三沖量方式控制系統(tǒng) [11] 圖 本章小結(jié) 本章主要從火電廠汽包水位監(jiān)測系統(tǒng)的總體出發(fā)，介紹了汽包水位的影響因素有三大類：給水流量擾動影響、蒸汽流量擾動影響、燃料量擾動影響。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 圖 （ 3）燃料量擾動 蒸汽流量 D 發(fā)生變化，有可能是燃料量擾 動引起的。 )1()(G11 SSS ???? () 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 式 中 ： ε1 表示飛升速度 ； τ 表示延遲時間 。 可是實踐中有所不同，舉個凸顯的例子來說，水循環(huán)過程中的水?dāng)y帶者大量的蒸汽泡，隨著汽包壓力和爐膛負(fù)荷的變化，蒸汽包的大小也會跟著變化，不管是什么原因引起氣泡體積改變，即使沒有改變水循環(huán)的總水量，但是，這并不能說明什么，同樣會使汽包水位發(fā)生改變，所以保持這兩者的穩(wěn)定才能保障水位的動態(tài)平穩(wěn)?；痣姀S中要求鍋爐有一定的安全運行環(huán)境，所以鍋爐可靠及安全運行非常重要。因此，對于汽包水位的實時監(jiān)控、調(diào)節(jié)顯得尤為重要。那么 ,使二者結(jié) 合起來 ,使模糊控制具備學(xué)習(xí)功能 ,使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備處理模糊信息功能 ,進行判斷和決策 ,從而得到一種既具有學(xué)習(xí)、聯(lián)想、自適應(yīng)性 ,又能進行模糊思維的新型結(jié)構(gòu) ,這就是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 (FNN)的基本出發(fā)點。應(yīng)用在汽包水位控制上存在的缺點有 :系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整定困難、仍舊存在 誤差 。此后 ,模糊數(shù)學(xué)得到迅速發(fā)展 ,形成了一系列比較完整的基礎(chǔ)理論。與常規(guī)中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 5 PIDPID串級控制的不同之處在于 ,圖 中用 PFC 代替了常規(guī)外環(huán)的 PID控制器。 圖 省煤器閥作為控制閥控制系統(tǒng)框圖 該系統(tǒng)實際是串級三沖量控制的一種變形 , 是在實際應(yīng)用過程中為更好地滿足工藝的要求而確立的 。 圖 總給水閥作為控制閥系統(tǒng)框圖 該系統(tǒng)的優(yōu)點是 : (1) 系統(tǒng)適合于對于汽包 水位要求嚴(yán)格或變化頻繁、 虛假水位嚴(yán)重的系 統(tǒng) 。每種控制方式又會根據(jù)不同的形式有更為細(xì)化的分類。電接點水位計是根據(jù)汽和水的導(dǎo)電率不同的原理測量水位，指示值不受汽包壓力變化影響。它集 PLC軟件、硬件，鍋爐節(jié)能，自動控制等技術(shù)于一體。 控制給水流量和蒸汽量之間的動態(tài)平衡是鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)控制的主要任務(wù)，保證鍋爐汽包水位在正常運行允許的范圍內(nèi)，是保證安全生產(chǎn)運行的首要條件，鍋爐汽包水位從側(cè)面反映了鍋爐給水與負(fù)荷之間的平衡關(guān)系，是鍋爐安全運行的一個重要指標(biāo)參數(shù)。做到實時監(jiān)測汽包水位變化和自動化控制，以保證汽包水位在正常水位范圍內(nèi)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用 學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本科生畢業(yè)論 文 論文題目： 火電廠汽包水位監(jiān)測設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。明確了汽包水位的影響因素，對系統(tǒng)進行控制方案的選擇設(shè)計，在 Visual Basic 中文版程序語言軟件的工作環(huán)境下，利用軟件特有的控件，設(shè)計了火電廠汽包水位監(jiān)測界面，界面形象直觀，一目了然，并且對系 統(tǒng)各硬件組成進行了選型，此外， STC15 系列單片機作為控制系統(tǒng)的核心控制設(shè)備，對其進行了獨立設(shè)計，并針對單片機與 PC 機之間采用RS232C 通訊協(xié)議進行了設(shè)計。因此，對于鍋爐汽包水位的監(jiān)視與調(diào)節(jié)非常重要，汽 包水位需要控制在正常范圍內(nèi)，使鍋爐能夠穩(wěn)定安全運行。近年來開發(fā)的一項新技術(shù) —— PLC 控制鍋爐技術(shù)。因為就地云母水位計是根據(jù)連通管原理直接與汽包連通，它不需要媒介和傳遞，直觀而可靠地指示汽包水位。尤其 是前兩種控制方式，最為常用。其控制系統(tǒng)方框圖如圖 所示。其控 制系統(tǒng)方框圖如圖 所示。汽包水位控制系統(tǒng)如圖 所示。模糊集合論是 20 世紀(jì) 60 年代中期由 L. A. Zadeh 提 出的。 圖 汽包水位模糊控制系統(tǒng) [6] 模糊控制的特點 :(1)在設(shè)計控制系統(tǒng)時 ,可以不要求知道對象精 確的數(shù)學(xué)模型 ,但要對受控對象的特性有充分了解 ,是以現(xiàn)場操作人員或?qū)＜业慕?jīng)驗知識的總結(jié)和歸納而建立知識模型的； (2)用語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量 ,或兩者結(jié)合運用 ,來構(gòu)造形成專家的知識庫； (3)控制系統(tǒng)的魯棒性強 ,適應(yīng)于常規(guī)控制難以解決的非線性、變性、多層次、多干擾的滯后系統(tǒng) (汽包水位具有這樣的性質(zhì) )。但是 ,模糊控制不具備學(xué)習(xí)功能 ,而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (NN)恰恰相反 ,它具有較強的學(xué)習(xí)、聯(lián)想、識別等功能 ,但只能處理數(shù)值型數(shù)據(jù) ,不能處理中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 7 和描述模糊信息。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 課題意義及主要工作 火電廠汽包水位是火電廠鍋爐運行很重要的參數(shù)，對電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有很重要的意義。 2 火電廠汽包水位監(jiān) 測系統(tǒng)總述 鍋爐是大型設(shè)備，在火電廠中要注意安全生產(chǎn)。 省 煤 器過 熱 器水 冷 壁汽包變頻器 圖 給水示意圖 [8] 表面上 看起來，汽包水位動態(tài)性質(zhì)和單體水箱差不多，給水量與蒸汽量影響汽包水位的高低 。事實上， H1和 H2的求和才表示水位的響應(yīng)曲線，即圖中 中的 H。 可以認(rèn)為這是一個慣性加積分環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以近似的表示為： STKSS 0221)(G ????? () 式 中 ε2表示飛升速度； T0表示延遲時間。故采用更加合理的控制方案 ——三沖量方式控制，如圖 所示，三沖量方式控制系統(tǒng)。 VB 取代傳統(tǒng)的輸入全部代碼劣勢，將部分代碼編程轉(zhuǎn)換成可視化編程，將常用代碼以控件形式固定出來，例如 TextBox（文本框）、 CommandButton(按鈕 )等等。其中，需要用到的控件包括 Label(標(biāo)簽 )、CommandButton(按鈕 )、 Shape(圖形 )、 Line(線 )、 VScrollBar(垂直滾動條 )、MSm(通訊 )。而 TextBox 控件可以接收發(fā)送文字信息，非常方便。形象的將各個獨立的控件連接起來，構(gòu)成中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 20 完整的回路。但是要說明的是這三路不是同時工作，在不同的階段需要用到不同管路。當(dāng)運行人員點擊確定時，會自動彈出“緊急放水門 D”界面窗口，作出合理的調(diào)整，需要說明的是，當(dāng)水位過高時，“緊急放水門 D”會自動打開，當(dāng)水位降至正常值時又會自動關(guān)閉。所以，選擇合理的水位傳感器測量水位顯得尤為重要。 10% 外殼保護等級 IP65 流量傳感器 顧名思義，流量傳感器是用來測量給水流量和蒸汽流量的傳感器。由于所選型號傳感器是汽、液兩相測量傳感器，所以可以測量蒸汽流量，滿測量不超過 m3/h，同樣根據(jù)表 15mm，對應(yīng)測量范圍在 530m3/h，滿足設(shè)計要求。其工作電流計算如下： AvKwUP 1 5 23 8 031 0 03I ???? （ ） NCK525/2~40/2 接觸器主要用于 400V 交流電壓， 40A 交流電流的電路中，作為通、斷電路之用，選用五套此型號接觸器同時工作能夠滿足一臺 380V三相交流電機的工作要求。 溫度傳感器 本設(shè)計選用的溫度傳感器為帶 PT100 熱電阻的溫度變送器，這種傳感器常用于高溫測量，例如測量蒸汽溫度，可以輸出 420ma 的 模擬量信號，能夠滿足給水溫度、省煤器溫度、主蒸汽溫度的測量。根 據(jù)設(shè)計需要，選用宏晶科技 STC15 系列的單片機。 (6) 可同時使用的 2 組高速異步串行通信端口，管腳數(shù)可達(dá) 5 組，相互之間有規(guī)則的切換，串口切換隨意：串口 1(RxD/, TxD/)可以切換到(RxD_2/, TxD_2/),還可以切換到 (RxD_3/, TxD_3/）；串口2(RxD2/, TxD2/)可以切換到 (RxD2_2/, TxD2_2/)。即將模擬量信號運算轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入到單片機，單片機再經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換通過驅(qū)動電路環(huán)節(jié)，對現(xiàn)場閥門進行控制，調(diào)節(jié)閥門開度來控制壓力、流量等，同時將單 片機處理結(jié)果通過串行接口傳輸?shù)奖O(jiān)控界面，在監(jiān)控界面端能夠直觀看到各參數(shù)變化。 (有源晶振只需要將產(chǎn)生的振蕩接入 EXTAL 即可 ) 實際單片機的工作頻率并不是外部晶振 [16]。 本章小結(jié) 本章可以認(rèn)為是第三章的延續(xù)，重點對本設(shè)計所用到的單片機部分進行介紹，選用 STC15 系列的單片機作為下位機核心，從單片機主要 參數(shù)，到內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)給出簡單介紹。但是，對于有特殊要求的場合下需要再設(shè)置接入外源振晶，此系列單片機同樣可以滿足外接要求。 1%（ 40℃ +85℃），常溫下溫飄177。這樣能夠讓單片機發(fā)揮其具有的功能，正常運行進行處理計算。 (2) 8K/16K/24K/32K/40K/48K/56K/60K/61K 字節(jié)片內(nèi) Flash 程序存儲器。 設(shè)備清單 主要硬件設(shè)備清單如下： 表 主要硬件設(shè)備清單 設(shè)備名稱 型號 額定電壓 額定電流 額定功率 數(shù)量 水位傳感器 CN213型 24DCV 3 流量傳感器 LUGB240304YD2N型 24DCV 3 三相電機 YJTG315S4 380VAC 61A 100Kw 2 變頻器 RA740110KwCHT 380VAC 216A 1 熔斷器 SSOC(NCF)3型 200A 3 功率三極管 I3DD8 型 2 接觸器 NCK525/2~40/2型 380VAC 5 溫度傳感器 P100 熱電阻 5 壓力傳感器 VPRFVNF 5 本章小結(jié) 本章闡述了利用 Visual Basic 軟件對火電廠汽包水位監(jiān)測系統(tǒng)界面設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，包括系統(tǒng)各設(shè)備設(shè)計、總體設(shè)計及流程。因此選用型號為 SSOC(NCF)3 的 10Kv 切負(fù)荷熔斷器，自主設(shè)置電流 200A。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 27 變頻器選型 變頻器是不可或缺的裝置，選用恰當(dāng)?shù)淖冾l器是電機能否正常工作給汽包供水的關(guān)鍵，從上一節(jié)電機選型可知額定功率大約在 100Kw,由具體分析可知電機在某種工況時其能夠保持與 50Hz 三相交流電下工作時電流基本一致 。 儀表使用環(huán)境 溫度： 25～ +55℃ 溫度： 590% RH50℃ 內(nèi)螺紋 1Cr18Ni9Ti、鋁合金 電源 DC12V177。 CN213 系列傳感器采用國外先進的技術(shù)水平，微處理電路，擁有多種多樣的形式、材料、型號，能夠滿 足各種形式的液位測量。前一節(jié)有說過。汽包上水過程就此結(jié)束。那么對于主給水門的調(diào)節(jié)就應(yīng)當(dāng)需要一個彈出窗口，對其進行調(diào)節(jié)開度，如圖 為主給水門的調(diào)節(jié)界面。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 圖 圖 VScrollBar控件屬性設(shè)置值 （ 4） CommandButton（按鈕）控件 CommandButton 控件的作用主要是作為閥門和命令按鈕的作用，在監(jiān)測系統(tǒng)中從目管來水經(jīng)過主給水門、主給水調(diào)節(jié)、旁路給水調(diào)節(jié)包括進入省煤器和汽包緊急放水閥門都會用到 CommandButton 控件。 控件屬性設(shè)置為 2Oval，即橢圓屬性，如圖 所示為汽包部件設(shè)計界面