機(jī)械制造及其自動化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 00:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施，汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原理，可構(gòu)成如圖31所示的單沖量控制系統(tǒng)。 圖31 汽包單沖量控制系統(tǒng)這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)典行的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時，由于假水位現(xiàn)象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量，以維持鍋爐的物料平衡，而是關(guān)小控制閥的開度，減小給水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而減小，將使水位嚴(yán)重下降，波動很歷害，嚴(yán)重時氣包水位降到危險(xiǎn)程度以至發(fā)生事故。因此對于停留時間短、負(fù)荷變動較大的情況，這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的停留時間較長，在蒸汽負(fù)荷變化時，假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些聯(lián)鎖報(bào)警裝置，也可以保證安全操作，故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。 在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進(jìn)行校正，不僅可以補(bǔ)償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統(tǒng)，如圖32所示。從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，若需要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異，需引入動態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。 圖32 汽包雙沖量原理圖及方框圖圖32所示的連接方式中，加法器的輸出I是I＝C1IC177。C2IF177。I0式中 IC——液位控制器的輸出； IF——蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開方器）的輸出；I0——初始偏置值CC2 ——加法器系數(shù)。C1的設(shè)置一般取1，C2的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補(bǔ)償，可現(xiàn)場湊試，也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。設(shè)置I0的目的是使其在正常負(fù)荷下，控制器和加法器的的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，I0 和 C2IF項(xiàng)接近而相互抵消。雙沖量控制系統(tǒng)還有兩個弱點(diǎn)：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態(tài)補(bǔ)償就比較困難；同時，對于給水系統(tǒng)的擾動仍不能克服。為此可再將給水流量信號引入，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。三沖量控制系統(tǒng)的實(shí)施方案較多，如圖33所示為其中的典型控制方案之一。圖33 汽包三沖量控制系統(tǒng) 從該圖可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復(fù)合控制系統(tǒng)。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽，給水流量為輔助沖量。在汽包停留時間較短、“虛假水位”嚴(yán)重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應(yīng)是負(fù)微分作用，以避免由于負(fù)荷突然增加和減少時，水位偏離設(shè)定值過高或過低而造成鍋爐停車。如圖34所示，為三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，加法器的運(yùn)算關(guān)系與雙沖量控制時相同，各系數(shù)設(shè)置如下：a 系數(shù)C1通?？扇?或稍小于1的數(shù)值；b 若采用氣開閥；C2取正值，C2的值可按物料平衡關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；c I0的設(shè)置和取值仍與雙沖量控制系統(tǒng)相同。 圖34 汽包三沖量系統(tǒng)方框圖在三沖量的控制系統(tǒng)中，水位控制器和流量控制器的參數(shù)整定方法與一般串級控制系統(tǒng)相同。在有些裝置中，采用了比較簡單的三沖量控制系統(tǒng)，只用一臺控制器及一臺加法器，加法器可接在控制器之前，如圖35（a）所示：也可接在控制器之后，如圖35(b)所示： （a） (b) 圖35 汽包三沖量控制系統(tǒng)的簡化接法圖中加法器的正負(fù)號是針對采用氣關(guān)閥及正作用控制器的情況。圖35（a）接法的優(yōu)點(diǎn)是使用儀表最少，只要一臺多通道的控制器即可實(shí)現(xiàn)。但如果系數(shù)設(shè)置不能確保物料平衡，則當(dāng)負(fù)荷變化時，水位將有余差，圖35(b)的接法，水位無余差，但使用儀表較前者多，在投運(yùn)及系數(shù)設(shè)置等方面較前者麻煩一些。 冷卻器控制方案的研究冷卻器的熱載體是冷卻劑，常采用液態(tài)氨等介質(zhì)作為冷卻劑，利用它們在冷卻器內(nèi)蒸發(fā)進(jìn)吸收工藝物料的大量熱量，使用工藝物料的出口溫度下降來達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，工業(yè)用冷卻器的一般控制方案有以下幾種。 控制冷卻劑的流量如圖36所示： 圖36 氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案 為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機(jī)理也是通過改變傳熱速率方程中的傳熱面積F來實(shí)現(xiàn)的。該方案控制平穩(wěn)，冷量（冷卻劑量）利用充分，且對壓縮機(jī)入口壓力無影響。但這種方案控制不夠靈活，另外蒸發(fā)空間不能得到保證，易引起氣氨帶液而損壞壓縮機(jī)。為此，可采用圖37所示的物料出口溫度與液位的串級控制方案，使用這種方案時，可以限制液位的上限，保證有足夠的蒸發(fā)空間。也可以采用圖38所示的選擇性控制方案。 圖37
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