【正文】 變換得 （52）令，則上式變?yōu)? （53）式中 ——汽包水位，或； ——汽水分離面積，或；——蒸發(fā)量，或； ——給水量，或；——容量系數(shù)；——水的密度，/或/；——蒸汽密度，/或/。容量系數(shù)是用來表征鍋爐結(jié)構(gòu)系數(shù)的，而它的動(dòng)態(tài)特性則往往用飛升速度或飛升時(shí)間來表征。對(duì)于汽包鍋爐來說，由飛升速度的定義知 （54）式中——飛升速度，1/。把擾動(dòng)量即水位變化量轉(zhuǎn)變成用相對(duì)量表示的水位變化范圍，通常的水位允許變化范圍為200，這個(gè)范圍擾動(dòng)量的相對(duì)極限值為100%。式（44）中 （55）右邊一項(xiàng)表示汽包內(nèi)工質(zhì)的變化量，當(dāng)給水量時(shí)，而蒸發(fā)量為最大時(shí)，變化量最大，因此有 （56）可見這時(shí)的擾動(dòng)量是下降的。故有 （57）式中 ——鍋爐最大的蒸發(fā)量； ——水位變化允許的最大范圍。 飛升時(shí)間。對(duì)于蒸發(fā)量為100～230的單汽包爐，當(dāng)水位變化時(shí)，對(duì)于蒸發(fā)量為更大的汽包爐，它的意義在于當(dāng)鍋爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果突然停止供水，則由于蒸發(fā)量和給水量的不平衡造成水位迅速下降，在內(nèi)將下降，或者換句話說，如果給水量減少，經(jīng)過的時(shí)間，水位將下降。 鍋爐給水沖量給水控制系統(tǒng)沖量水位控制系統(tǒng)是以汽包水位測量信號(hào)為唯一的控制信號(hào)，即水位測量信號(hào)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的范圍內(nèi)。單沖量給水控制系統(tǒng)，是汽包水位自動(dòng)控制系統(tǒng)中最簡單、最基本的一種形式?？刂葡到y(tǒng)由汽包、水位變送器、調(diào)節(jié)器和給水調(diào)節(jié)閥組成。單沖量給水控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和原理方框圖分別如圖45和圖46所示。下面分析一下這種系統(tǒng)能否消除內(nèi)擾（給水量擾動(dòng)）和外擾（蒸發(fā)量擾動(dòng)）對(duì)水位的影響。圖52 單沖量給水控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖若給水量有一個(gè)階躍變化，經(jīng)延遲時(shí)間后，水位將上升，水位上升由測量元件測出并反饋到調(diào)節(jié)器后，輸出命令去關(guān)小閥門開度。在圖47中，在點(diǎn)的動(dòng)作又要經(jīng)過時(shí)間才能使下降，這時(shí)，已經(jīng)升到值，值反映到調(diào)節(jié)器使進(jìn)一步減小，點(diǎn)的作用最終能反映到點(diǎn)，這時(shí)水位開始下降。因此它能消除內(nèi)擾的影響。圖43 單沖量給水控制系統(tǒng)原理方框圖接下來再分析該系統(tǒng)對(duì)外擾的克服情況。設(shè)：蒸發(fā)量階躍減少，按物質(zhì)平衡關(guān)系，水位應(yīng)上升，閥門開度應(yīng)減少。但由于有“虛假水位”現(xiàn)象，水位反而先是下降的。使增大，經(jīng)過一段時(shí)間后，水位繼續(xù)上升，“虛假水位”現(xiàn)象消失后，真實(shí)水位也比原來的水位要高，因此的超調(diào)較大，促使下降的幅度也大。從圖46中可以看出，第二個(gè)峰比第一個(gè)峰幅值大，就是因?yàn)椤疤摷偎弧痹斐傻?。單沖量汽包水位控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)鍋爐汽包容量比較大，汽包水位受到擾動(dòng)后的反應(yīng)速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象不是很嚴(yán)重的鍋爐，均可采用單沖量水位控制來滿足生產(chǎn)要求。單沖量汽包水位控制系統(tǒng)存在著一些缺點(diǎn)，主要包括：（1）單沖量控制方案只根據(jù)水位信號(hào)控制給水量，在鍋爐負(fù)荷變化大，即階躍擾動(dòng)很大時(shí)，由于鍋爐的“虛假水位”現(xiàn)象，例如負(fù)荷蒸汽增加時(shí)，水位一開始先上升，調(diào)節(jié)器只根據(jù)水位作為控制信號(hào)，就去關(guān)小閥門減少給水量，這個(gè)動(dòng)作對(duì)鍋爐流量平衡是錯(cuò)誤的，從而在過程一開始就擴(kuò)大了蒸汽流量和給水流量的波動(dòng)幅度，擴(kuò)大了進(jìn)出流量的不平衡。（2）從給水?dāng)_動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性可以看出，由于給水壓力變化等原因造成給水量變化時(shí)，調(diào)節(jié)器要等到水位變化后才開始動(dòng)作，而在調(diào)節(jié)器動(dòng)作后又要經(jīng)過一段滯后時(shí)間才能對(duì)汽包水位發(fā)生影響，因此必將導(dǎo)致汽包水位波動(dòng)幅度大，過程時(shí)間長。 圖54 內(nèi)擾下的過渡過程 圖55 外擾下的過渡過程6 儀表的選用 檢測類儀表檢測類儀表是對(duì)所要控制的點(diǎn)的具體位置的進(jìn)行檢測，以便為其他類儀表提供數(shù)據(jù)支持以便于做具體控制。本次設(shè)計(jì)用到了壓力，液位，流量等檢測儀表。ST3000S900系列 STD940壓力變送器 標(biāo)準(zhǔn)型 測量范圍： 3403~3430K PaSTD960壓力變送器 標(biāo)準(zhǔn)型 測量范圍： 686~13700K PaSBUT外浮筒液位變送器主要技術(shù)參數(shù)：輸出: 4~20mA DC 二線制。精度: %~+%FS。電源: 24V DC。測量液比重: ~。溫度范圍: 25~80。SBLB 靶式流量變送器主要技術(shù)參數(shù)：輸出: 420mA DC 二線制。精度: ~%（掛重） 1~%（水標(biāo)定）。電源: 24V DC。溫度范圍: 25~+80電源電壓: 24V DC。安裝方式: 軌道式，軌道寬度35mm。流量調(diào)節(jié)閥：電子式電動(dòng)單座小型調(diào)節(jié)閥 型號(hào)：ZDLJp16B。壓力調(diào)節(jié)閥：雙座調(diào)節(jié)閥 型號(hào)：ZKZN64。7 總結(jié) 本設(shè)計(jì)對(duì)鍋爐汽包給水控制系統(tǒng)的單沖量控制系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析，在這個(gè)控制系統(tǒng)中，汽包水位是被控量，是主沖量信號(hào)；給水流量是輔助沖量信號(hào)。該控制系統(tǒng)經(jīng)過給水流量擾動(dòng)下，能有效地克服虛假水位和給水干擾對(duì)控制系統(tǒng)的影響。極大地提高了控制系統(tǒng)的性能，改善了高壓汽包的運(yùn)行狀況，使高壓汽包的液位波動(dòng)很小，液位控制非常平穩(wěn)。通過系統(tǒng)在校正前后的各項(xiàng)性能指標(biāo)的比較可以得出：加入比例積分調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差趨于零，消除了靜差，但同時(shí)卻降低了原有系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在控制理論中我們知道，比例帶增加時(shí)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的放大系數(shù)減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。反之，系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，需要適當(dāng)?shù)母淖儽壤龓А⒎e分時(shí)間，～，而且使控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、抗擾性、快速性，達(dá)到理想的控制效果。 同時(shí)，設(shè)計(jì)也需要在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，不斷完善，讓我認(rèn)識(shí)到了過程控制在自動(dòng)化領(lǐng)域的重要性。在設(shè)計(jì)過程中遇到了很多困難，同時(shí)也增長了許多在課堂上沒學(xué)到的知識(shí)，使我大開眼界。同時(shí)我也在過程控制設(shè)計(jì)過程當(dāng)中學(xué)到了許多新的知識(shí)，使我對(duì)理論課的學(xué)習(xí)有了更好的掌握，在設(shè)計(jì)的過程中需要查閱各種與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料。在不知不覺中就使我對(duì)這門課程有了更深的了解，它使我認(rèn)識(shí)到了大學(xué)的學(xué)習(xí)與真正的實(shí)踐之間的差距，要真正的做到學(xué)以致用的路還很的漫長。參考文獻(xiàn)[1] 王再英，：機(jī)械工業(yè)出版社.[2] :國防工業(yè)出版社.[3] :中國電力出版社.[4] :機(jī)械工業(yè)出版社.[5] :清華大學(xué)出版社.[6] 張子棟，:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.24本科生課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表姓 名 性 別專業(yè)、班級(jí)課程設(shè)計(jì)題目：課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：成績?cè)u(píng)定依據(jù)：序號(hào)評(píng)定項(xiàng)目評(píng)分成績1選題合理、目的明確（10分）2設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性（20分）3設(shè)計(jì)結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)建模、求解，仿真結(jié)果）（25分）4態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)刻苦、遵守紀(jì)律（15分）5設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇）（10分）6答辯（20分）總分最終評(píng)定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定）指導(dǎo)教師簽字： 2013年 1 月 15 日