基于plc的鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)設計_課程設計論文(編輯修改稿)
2024-10-06 18:01 本頁面
【文章內容簡介】 量，嚴重時會使汽包水位下降到危險區(qū)內以致發(fā)生事故。產生上述“假水位”的主要原因是蒸汽負荷量的波動而造成“閃蒸”現(xiàn)象，如果把蒸汽流量作為前饋信號引入控制系統(tǒng)，及時知道其變化情況，就可以克 服這個主要的擾動。為此我們引入雙沖量控制系統(tǒng)。 這里的“雙沖量”是指汽包水位信號和蒸汽流量信號 2 個變量。它是一個前饋 反饋控制系統(tǒng)。水位信號從系統(tǒng)的輸出端返回到輸入端，因此屬于反饋控制；蒸汽流量信號未經反饋而直接與水位控制器的輸出信號相加，因此是前饋控制。當蒸汽負荷變化可能導致汽包水位大幅度波動時，蒸汽流量信號的引入起著超前控制作用，它在汽包水位還沒有出現(xiàn)波動時，提前使調節(jié)閥動作，從而減少因蒸汽負荷量變化引起的水位波動，極大改善了控制品質。 盡管雙沖量控制克服了蒸汽壓力變化帶來的擾動，卻不能克服供水壓力變化 的干擾，當供水壓力變化時，同樣會引起供水流量的變化，會導致汽包水位的波動，雙沖量控制系統(tǒng)只有在汽包水位變化后才由控制器進行調整，控制不內蒙古科技大學過程控制課程設計論文 7 及時。因此，當供水壓力波動比較頻繁時，雙沖量控制系統(tǒng)的控制質量較差，這時可采用三沖量控制系統(tǒng)。 在鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了水位、蒸汽流量信號以外，又增加了一個供水流量信號，顯然，當蒸汽負荷不變，供水量因壓力波動而變化時，加法器的輸出相應變化，直接調整給水流量的大小。不需要等汽包水位變化了再去由控制器調整，從而極大減少了水位的波動，縮短了過渡過程的時間，提高了控制 質量。三沖量控制系統(tǒng)動作及時，有較強的抗干擾能力，在較大的擾動時也能有效地控制水位的變化，顯著地改善了控制系統(tǒng)的品質。對于現(xiàn)代大、中型鍋爐來說，對象控制通道的遲延和變化速度都比較大，“虛假水位”現(xiàn)象比較嚴重，工藝上對控制質量的要求又比較高，因此，普遍采用具有蒸汽流量前饋信號及給水流量反饋信號和汽包水位主信號的三沖量水位控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制流程圖如圖 。 圖 內蒙古科技大學過程控制課程設計論文 8 根據(jù)系統(tǒng)的控制流程圖，我們還可以繪制出三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，如圖 。 主 調 節(jié) 器 副 調 節(jié) 器 被 控 對 象主 變 送 器二次一次－－設 定 值執(zhí) 行 器副 變 送 器副 被 控 對 象圖 三沖量控制系統(tǒng)的方框圖 三沖量控制系統(tǒng)由于控制器有不同的位置，又可以有多種不同控制方案，以下為常見的三種方案，如圖 。 ∑∑L C∑L CF CL C蒸 汽 給 水 水 位 蒸 汽 給 水 水 位 蒸 汽 給 水水 位方 案 一 方 案 二方 案 三圖 內蒙古科技大學過程控制課程設計論文 9 系統(tǒng)的硬件設計 (1) 主控制器的設計 在自動控制系統(tǒng)中，最常見的控制器有兩種： 一種是 PLC，另外一種是單片機。 PLC 自誕生以來，由于其可靠的性能、高的性價比、強大的功能等眾多的優(yōu)點而受到了廣泛的應用，本系統(tǒng)也采用 PLC。 PLC 選用西門子公司的 S7— 200CPU214，該系列 PLC 性能穩(wěn)定，可以根據(jù)設計要求靈活的選擇相關模塊。本 系統(tǒng)需要輸入的模擬量有： 給 水流量信號、水位信號、蒸汽流量信號，需要輸出的數(shù)字量有： 變頻器控制信號，所以只需要選擇模擬量輸入模塊 EM231， EM231 具有四個 模擬量輸入點，可以剛好滿足需要。 （ 2) 檢測電路的設計 由于該設計的目的是控制水位穩(wěn)定，而整個控制系統(tǒng)的基礎是對水位的準確測量，因此水位能否準確測量直接關系到控制質量的優(yōu)劣。合理的選擇水位傳感器在水位控制系統(tǒng)的設計中有關鍵作用。本系統(tǒng)采用雙室平衡容器進行液位信號的采集，用差壓變送器對液位信號進行變送。 江蘇威騰自控設備有限公司生產的微差壓變送器（ WT1151/3351DR）可滿足變送要求。該型號變送器可以將微小差壓轉換成 4—— 20mA DC 信號。它采用專門設計的放大線路板和特殊的溫度補償工藝，性能穩(wěn)定可 靠。 根據(jù)控制方案我們可以知道流量傳感器用于測量給水流量和蒸汽流量，這兩個信號可以有效地改善控制質量，因此合理的選擇流量傳感器能夠有效的改善整個系統(tǒng)的控制質量。上海正博自動化儀表有限公司生產的 LUGB99 型渦街流量計 是一種基于卡門渦街原理流體振動式新型 流量計 ，它具有測量范圍廣、壓損小、性能穩(wěn)定、準確度高和安裝、使用方便等優(yōu)點 ， 廣泛應用于封閉工業(yè)管道中液體、汽體和蒸汽介質體積和質量流量的測量。該流量計的 部分 技術參數(shù)如下： 內蒙古科技大學過程控制課程設計論文 10 ① 測量介質：蒸汽、汽體、液體 ② 傳感器的感應元件不直接與被測介質接觸，性能穩(wěn)定、可靠性高 ③ 傳感器內無可動部件，結構簡單而牢固，壓損小、維擴量小、使用壽命長 ④ 范圍度寬達 10： 1～ 15： 1 ⑤ 測量范圍：正常工作范圍，雷諾數(shù)為 20， 000～ 7， 000， 000；輸出信號不受液體溫度、壓力、粘度及組份影響。測量可能范圍，雷 諾數(shù) 8， 000～ 7，000000 ⑥ 精度等級：液體，指示值的 177。% ； 蒸 汽 ， 指 示 值的 177。% ⑦ 輸出信號： 低電平： 01V；高電
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