【正文】 當系統(tǒng)異常工作是可能導致工作電流變大因此可設定工作電流為 200A 時進行過流保護。接觸器是系統(tǒng)中用到的重要開關設備，接觸器的合理選擇能保證交流電動機能夠準確及時的啟動、停止。由于 LUGB99 型渦街流量計既可用于液體流量檢測也可用于蒸汽流量檢測，因此還可以選擇該流量計作為汽包負荷蒸汽流量的檢測傳感器。%；蒸汽，指示值的177。該流量計的技術參數(shù)如下：（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；輸出信號河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 3 硬件選型18不受液體溫度、壓力、粘度及組份影響。知道所要控制的是 35t/h 鍋爐的汽包水位，即該鍋爐正常工作時每小時蒸發(fā) 35t 蒸汽也就是有 35t 水被蒸發(fā)成為蒸汽，水位穩(wěn)定時供水量為：35 m3/h 。該型號的傳感器主要技術參數(shù)如下：量程：100～500mm(水位高/深度)綜合精度: %FS 輸出信號: 4～20ma(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制) 供電電壓: 24DCV(9～36DCV) 負載電阻: 電流輸出型：最大 800Ω；電壓輸出型：大于 50KΩ 絕緣電阻: 大于 2022MΩ (100VDC )密封等級: IP68 長期穩(wěn)定性能: %FS/年 振動影響: 在機械振動頻率 20Hz～1000Hz 內，輸出變化小于 %FS 電氣接口(信號接口): 緊線防水螺母與五芯通汽電纜連接機械連接(螺紋接口): 投入式使用時可以采用 24V 直流電源為水位傳感器供電保證其正常工作，將 1～5V電壓信號作為反饋量引入 PLC 模擬量輸入端口進行控制運算。C R河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 3 硬件選型176031 型 智 能 鍋 爐 汽 包 液 位 計 ， 采 用 獨 特 結 構 ， 耐 高 溫 、 高 壓 ， 其 中 變 送 器利 用 液 位 變 化 與 其 對 測 量 探 極 產(chǎn) 生 的 電 容 變 化 之 間 的 關 系 ， 通 過 專 用 模 式 系統(tǒng) 軟 件 將 檢 測 的 電 容 變 化 經(jīng) 各 種 補 償 計 算 后 輸 出 與 物 位 成 正 比 的 420maDC 標 準 信 號 。而且汽包水位應該控制在 300177。30mm，根據(jù)過程控制儀表量程選擇原則：儀表量程應該為被測量參數(shù)的4/3～3/2 倍。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。 帶 有 節(jié) 能 監(jiān) 控 功 能 ， 節(jié) 能 效 果 一 目 了 然 。內 置 PID， 變 頻 器 /工 頻 切 換 和 多 泵 循 環(huán) 運 行 功 能 。給變頻器可以輸入 380V480V 50/60Hz 三相交流電，輸出 380480V 三相交流電并通過控制信號控制其輸出頻率，其容量是 37KW~220KW，可以滿足設備功率要求。由電機的選型可以知道電機在 50Hz 三相交流電下工作時電機的功率大約是100Kw，當三相交流電動機在基頻以下工作時為恒轉矩輸出，而此時電機的轉速會小于額定轉速，因此電機的輸出功率也會小于額定功率，同時由于電機的轉矩保持不變，其工作電流同在 50Hz 三相交流電下工作時電流基本一致。 YJTG 三相變頻調速電機專門為變頻調速設計,可以根據(jù)技術要求設定其額定電壓為 380V 額定功率為 100Kw。河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 3 硬件選型16電機是鍋爐汽包供水的動力設備，電機的準確選型關系到汽包能否準確供水進而影響到汽包水位的穩(wěn)定。該系統(tǒng)需要輸入與輸出的模擬量有：給水流量信號、水位信號、蒸汽流量信號、變頻器給定信號。 它 可 以 滿 足 該 系 統(tǒng)要 求 ， 因 此 選 用 晶 閘 管 輸 出 方 式 。 晶 閘 管 輸 出 方 式 可 適 用 于 交 流 負 載 。 此外 擴 展 模 塊 還 需 要 占 用 PLC 的 一 些 輸 入 輸 出 點 。 本 設 計 PLC 的 輸 入 信 號 有 開 始 、 關 閉 、 最 高 水 位 、最 低 水 位 。本 設 計 PLC 選 用 FX2N 系 列 PLC。 可 以進 行 數(shù) 據(jù) 處 理 、 數(shù) 據(jù) 檢 索 、 數(shù) 據(jù) 排 列 、 三 角 函 數(shù) 運 算 、 平 方 根 、 浮 點 小 數(shù) 運 算還 可 以 進 行 外 部 設 備 相 互 通 信 ， 串 行 數(shù) 據(jù) 傳 送 ， ASCII code 印 刷 ， HEX ASCII 變 換 ， 校 驗 碼 等 。 豐 富 的軟 元 件 應 用 指 令 中 有 多 個 可 使 用 的 簡 單 指 令 ， 功 能 指 令 。 輸 出 形 式 可 以 選 擇 繼 電 器 、 晶 體 管 、 晶 閘 管 輸 出 。 可 選 用 16/32/48/64/80/128 點 的 主 機 。 除 輸 入 輸 出 1625 點 的 獨 立 用 途 外 ， 還 可 以 適 用 于 在 多 個 基 本 組 件 間的 連 接 ， 模 擬 控 制 ， 定 位 控 制 等 特 殊 用 途 ， 是 一 套 可 以 滿 足 多 樣 化 廣 泛 需 要 的PLC。FX2N 可 以 有 從 16 路 到 256 路 輸 入 /輸 出 的 多 種 應 用 的 選 擇 方 案 。河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 3 硬件選型153 硬件選型PLC 具有豐富的控制功能及強大的運行速度，因此可以作為系統(tǒng)的控制器。該方案適用于大容量高壓鍋爐，而且要求水位控制嚴格的場合。 微分作用使其動態(tài)補償可以獲得較好的效果。串級控制系統(tǒng)的主參數(shù)是汽包水位，副參數(shù)是給水流量，主調節(jié)器是液位流量調節(jié)器，副調節(jié)器是給水流量調節(jié)器。系統(tǒng)框圖為圖。如圖 所示的三沖量控制系統(tǒng)。河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 2 控制方案設計12 圖 汽包水位三沖量控制系統(tǒng)（方案二）給水流量給定液位蒸汽流量給 水 流量 調 節(jié)器電 機 汽 包給 水 流量 變 送器蒸 汽 流 量變 送 器蒸 汽 管道液位液 位 變送 器變 頻 器液 位 調節(jié) 器 圖 汽包水位三沖量控制系統(tǒng)框圖（方案二）三沖量控制方案三: 考慮蒸汽流量的擾動造成“虛假水位”的影響，可以在方案二的基礎上在蒸汽擾動上引入前饋微分補償環(huán)節(jié)。 圖 汽包水位三沖量控制系統(tǒng)（方案一）蒸汽流量給 水 流量 調 節(jié)器電 機 汽 包給 水 流量 變 送器蒸 汽 流 量變 送 器蒸 汽 管道給定液位 液位液 位 變送 器給水流量變 頻 器圖 汽包水位三沖量控制系統(tǒng)框圖（方案一）三沖量控制方案二: 如圖 、 所示，該方案與方案一相類似，僅是加法器位置從調節(jié)器前移至調節(jié)器后。省煤器過熱器水冷壁汽包變頻器F CH TH C∑F TF C圖 汽包水位雙沖量控制系統(tǒng)液位液 位 調節(jié) 器給 水 流量 調 節(jié)器變 頻 器 汽 包液 位 變送 器前 饋 調節(jié) 器蒸 汽 流 量變 送 器蒸 汽 管道給定液位蒸汽流量電 機圖 汽包水位雙沖量控制系統(tǒng)框圖（4）三沖量控制系統(tǒng)三沖量控制方案之一: 如圖 、 所示，該方案實質上是前饋（蒸汽流量）加反饋控制系統(tǒng)。當假水位現(xiàn)象消失后河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 2 控制方案設計10水位和蒸汽信號都能正確的指揮調節(jié)機構動作。這個系統(tǒng)對以上所分析的兩種方案取長補短，可以極大的提高汽包水位的控制質量。如果把以上所述兩種方案結合起來，就構成了汽包水位雙沖量控制系統(tǒng)如圖 所示，其結構框圖如圖 所示。由于給水量和蒸汽量的測量不準確以及鍋爐系統(tǒng)引入的其他擾動使得給水量和蒸汽量并非準確的比值關系而保持水位恒定。河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 2 控制方案設計9省煤器過熱器水冷壁汽包變頻器H TH CF T圖 蒸汽流量隨動控制系統(tǒng)給定液位 液位給水流量蒸汽量變送器液位變送器給水量變送器變頻器 汽包電機 圖 蒸汽流量隨動控制系統(tǒng)框圖（3）雙沖量控制系統(tǒng)采用該方案的優(yōu)點是系統(tǒng)完全根據(jù)物質平衡條件工作，給水量的大小只取決于汽輪機的耗汽量，假水位現(xiàn)象不會引起給水調節(jié)機構的誤動作。因此可以采用圖 所示的蒸汽流量隨動控制系統(tǒng)，其中流量調節(jié)器采用 PI 調節(jié)器，使汽輪機的蒸汽量作為系統(tǒng)的給定使給水流量跟蹤蒸汽流量的變化，構成了一個以蒸汽量作為給定的隨動系統(tǒng)從而保證汽包水位的恒定。但對于大中型鍋爐來說這種控制方案就不能滿足控制要求，因為汽輪機蒸汽量的負荷擾動引起的假水位現(xiàn)象將引起給水調節(jié)機構的誤動作，導致汽包水位激烈的上下振蕩而不穩(wěn)定，嚴重的影響設備的運行壽命和安全，所以大中型鍋爐不宜僅僅只采用汽包水位單沖量控制系統(tǒng)，必須尋找其他的解決辦法來控制汽包水位。如圖 所示，這是一個基本的控制方案其方框圖如圖 所示。這些特性使得汽包水位的變化受到多種因素影響，因而對它的控制變得比較復雜和困難。燃料量的增大只能使蒸汽量緩慢增大，而且同時汽壓也會緩慢上升，它將使汽泡體積減小，因此燃料量擾動下的“假水位現(xiàn)象”比負荷擾動下要緩和的多。由圖知在燃料量擾動下，汽包水位也會因汽包容積的增加水位先上升，因此也會出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，至蒸發(fā)量與燃料量相適應時，水位才開始下降，即經(jīng)過了 Tm時間后水位開始下降。 tH H1H2圖 汽輪機耗 汽量擾動響應曲線河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 2 控制方案設計7（3）燃料量擾動的影響當燃料增加時，爐膛熱負荷隨著增加，水循環(huán)系統(tǒng)內的汽水混合物的氣泡比例增加， 中 H1 曲線所示. 如果負荷設備的進氣閥不加調節(jié)，則汽包飽和壓力升高，蒸汽流出量增加，蒸發(fā)量大于給水量，水位應該下降。對于大中型鍋爐來說，后者的影響要大于前者，因此負荷做階躍增加后的一段時間內會出現(xiàn)水位不但沒有下降反而明顯升高的現(xiàn)象，這種反?，F(xiàn)象通常被稱為“假水位現(xiàn)象” 。1 ?tHH1HH 2圖 給水擾動響應曲線（2）汽輪機耗汽量擾動的影響當汽輪機耗汽量 D 突然做階躍增加時，一方面改變了汽包內的物質平衡狀態(tài)，使汽包內液體蒸發(fā)量變大從而使水位下降，如圖 所示的曲線 H1所示，另一方面由于汽輪機耗汽量 D 的突然增加，將迫使鍋爐內汽泡增多，同時由于燃料量維持不變，汽包壓力下降，從而導致汽包水位上升，如圖 所示曲線 H2所示。它是一個具有延遲時間的積分環(huán)節(jié)，水的過冷度越大則響應延遲時間就會越長。但考慮到給水的溫度低于汽包內飽和的水溫度，當它進入汽包后吸收了原有的飽和水中的一部分熱量使得鍋爐內部的蒸汽產(chǎn)量下降，水面以下的汽泡的總體積 V 也就會相應的減小，從而導致水位下降如圖 所示的曲線 H2所示。影響汽包水位 H 的主要因素有給水量 W，汽輪機耗汽量 D 和燃料量 B 三個主要因素。但實際情況并非如此，最突出的一點就是水循環(huán)系統(tǒng)中充滿了夾雜著大量蒸汽汽泡的水，而蒸汽泡的體積 V 是隨著汽包壓力和爐膛熱負荷的變化而變化的。給水調節(jié)機構為變頻器調節(jié)給水量 W，汽輪機耗汽量 D 是由汽輪機閥門開度來控制的。首先應該從分析汽包水位的動態(tài)特性入手。如遇汽輪機甩負荷，汽壓突然升高，水位河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 2 控制方案設計5將瞬時下降；運行中燃燒突然增強或減弱，引起汽泡量突然增大或減少，使水位瞬時升高或下降；安全閥起座時，由于壓力突然下降，水位瞬時明顯升高；鍋爐滅火時，由于燃燒突然停止，鍋水中汽泡產(chǎn)量迅速減少，水位也將瞬時下降。在負荷突然變化時，汽壓也相應變化，這時將會出現(xiàn)“虛假水位” 。 此外當鍋爐內熱負荷增加或驟減時，水的比容將增大或減小，也會形成虛“假水位” 。于是爐水內的汽泡增加，汽水混合物體積膨脹，使水位不是下降而是很快上升，形成“虛假水位” 。本設計控制鍋爐的其它主要參數(shù)如表 所示： 表 鍋爐主要參數(shù)型號 AⅡ 安裝方式 組裝鍋爐循環(huán)方式 自然循環(huán) 額定蒸發(fā)量 35t/h額定水位 300mm 額定蒸汽壓力 額定蒸汽溫度 194℃ 額定供水量 35 m3/h燃料消耗量 kg/h 額定給水溫度 20℃ “虛假水位”是鍋爐運行時不真實的水位。它是一種單鍋筒縱置式鍋爐，主要燃料是Ⅱ類煙煤。在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中被控量是汽包水位，而調節(jié)量則是給水流量，通過對給水流量的調節(jié),