汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-03-12 08:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、氣輪機(jī)安全運行的必要條件之一，是鍋爐正常運行的指標(biāo)。 鍋爐是一種受壓又直接受火的特種設(shè)備，是工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備。對鍋爐生產(chǎn)如果操作不合理，管理不善，處理不當(dāng)，往往會引起事故，輕則停爐影響生產(chǎn)，重則造成爆炸，造成人身傷亡，損壞廠房、設(shè)備，后果十分嚴(yán)重。因此，鍋爐的安全問題是一項非常重要的問題，必須引起高度重視。 工業(yè)鍋爐中最常見的事故有：鍋內(nèi)缺水，鍋爐超壓，鍋內(nèi)滿水，汽水 共騰，爐管爆破，爐膛爆破，二次燃燒，鍋爐滅火等。其中以鍋爐缺水事故比例最高。這些事故中的大部分是由于鍋爐水位控制不當(dāng)引起的，可見鍋爐汽包水位控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性。 3. 鍋爐汽包水位的基本特性和汽包水位控制系統(tǒng)方案選擇 工業(yè)鍋爐的汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 圖 31 工業(yè)鍋爐汽水結(jié)構(gòu) 1— 給水母管； 2— 調(diào)節(jié)閥； 3— 省煤器； 4— 汽包； 5— 下水管； 6— 上升管； 7— 過熱器； 8— 蒸汽母管 7 汽包及蒸發(fā)管系中貯藏著蒸汽和水，貯藏量的多少是以被控制量水位表征的，汽包的流入量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量時，汽包水位就恒定不變。引起水位變化的主要擾動就是蒸汽流量的變化和給水流量的變化。 給水流量對水位的影響，即控制通道的動態(tài)特性。把汽包和給水看作單容無自衡對象，水位響應(yīng)曲線應(yīng)為一條直線。但由于給水溫度比汽包內(nèi)飽和水的溫度低，所以給水量變化后，使汽包內(nèi)氣泡含量減少，導(dǎo)致水位下降。即當(dāng)突然加大給水量后，汽包水位一開始并不增加而要呈現(xiàn)一段起始慣性段。 在控制系統(tǒng)中，擾 動量有，蒸汽流量，給水流量等，當(dāng)蒸汽流量增加時，氣泡溫度上升，氣泡壓力減小，氣泡蒸發(fā)變快氣泡增多，出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象，反之也同樣會有虛假水位的現(xiàn)象，虛假水位打破了系統(tǒng)原有的平衡狀態(tài)，破換了洗頭的穩(wěn)定性，如果調(diào)解不及時，嚴(yán)重者會導(dǎo)致干鍋現(xiàn)象，損壞鍋爐設(shè)備，降低了誰把誒誒的壽命。 當(dāng)給水量增加時液位升高，導(dǎo)致液位溫度下降，造成蒸發(fā)溫度低，出現(xiàn)蒸汽帶液，供給動力不足，設(shè)備生產(chǎn)效率降低，同時由于溫度降低氣泡內(nèi)壓力增大，使用于蒸發(fā)水的熱量減小，氣泡減少，爐水體積收縮，產(chǎn)生虛假水位現(xiàn)象。此外他是一個具有延時時間的積分環(huán)節(jié) ，水的溫度越低延時時間就會越長，系統(tǒng)衰減比增大，俞差為零，最大偏差減小，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間變長，控制作用下降。 此外還有汽輪機(jī)耗氣量的多少，汽輪機(jī)耗氣量變大時，使供給爐水加熱的溫度減小，打破了系統(tǒng)原有的物料平衡，還會導(dǎo)致虛假液位的現(xiàn)象產(chǎn)生。 由以上分析可知，給水量擾動下的水位相應(yīng)有遲滯性，負(fù)荷擾動下的水位有“假水位”現(xiàn)象，這些特性使得氣泡水位的變化受到多種因素的影響，因而對他的控制就變得比較復(fù)雜。 單沖量水位控制系統(tǒng) 從反饋與自動控制的角度出發(fā)，很容易想到氣泡水位作為被控對象，給水量作為操縱變量構(gòu)成單回路自動控制系統(tǒng)，即水位單沖量控制系統(tǒng)，原理圖如8 圖 32 所示，這是一個最基本的控制方案，其方框圖為 33。 單沖量水位控制系統(tǒng)是以汽包水位測量信號為唯一的控制信號，即水位測量信號經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測量值與給定值的偏差去控制給水調(diào)節(jié)閥，改變給水量以保持汽包水位在允許范圍內(nèi)。單沖量水位控制系統(tǒng)，是汽包水位控制系統(tǒng)中最簡單最基本的一種形式 。 圖 32 單沖量水位控制系統(tǒng) 圖 33 單沖量控制系統(tǒng)框圖 其特點為：結(jié)構(gòu)簡單，投資少，適用于氣泡容量較大，虛假水位不嚴(yán)重，負(fù)荷較平穩(wěn)的場合。該過程具有虛假水位的反向特性，因此，當(dāng)符合變化較大時，會造成控制器輸出誤動作，嚴(yán)重影響設(shè)備的運行壽命和安全，影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。蒸汽負(fù)荷變化后，要在引起水位變化后才改變給水量，因此控制不及時。 9 + 雙沖量水位控制系統(tǒng) 雙沖量水位控制系統(tǒng)是在單沖量水位控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了以蒸汽流量信號為前饋信號的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng) ，如圖 34。 由于引入了蒸汽流量前饋信號，當(dāng)蒸汽量變化時，就有一個與蒸汽量同方向變化的給水流量信號，可以減少或抵消由于 “ 虛假液位 ” 現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的錯誤動作。使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向動作。因而能極大的減小給水量和水位的波動，縮短過度過程時間。 其方框圖為 35。 圖 34 雙 沖量水位控制系統(tǒng) 圖 35 雙 沖量水位控制系統(tǒng) 框圖 液位流量控制器 給水流量控制器 執(zhí)行器 汽包水位 擾動通道 設(shè)定值 液位變送器 前饋控制器 流量變送器 10 三沖量水位控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng)，以汽包水位為主控制信號，蒸汽流量為前饋控制信號，給水流量為反饋控制信號組成的控制系統(tǒng)。三沖量水位控制系統(tǒng)組成原理圖如圖 36。 圖 36三沖量控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng)，采用蒸汽流量信號對給水流量進(jìn)行前饋控制，當(dāng)蒸汽負(fù)荷忽然變化時，蒸汽流量信號使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向移動，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了 “ 虛假水位 ” 引起的反向動作，因而減小了水位和給
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