【正文】 給水閥，即事故狀態(tài)該閥停在原位。 如果高壓蒸汽供給蒸汽透平壓縮機，為保護設(shè)備，給水閥宜選用氣開（ ）閥，當(dāng)蒸汽流量加大時，給水流量亦要相應(yīng)增加，此時選用氣開閥，加法器的輸出應(yīng)增加 ，即 S? 應(yīng)該取正號。從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋（蒸汽流量 FTS）加單回路反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)合控制系統(tǒng)。 3) 給水系統(tǒng)擾動時，例如給水泵壓力變化，進水量立即變化，而到水位產(chǎn)生偏差時才使調(diào)節(jié)閥動作，同樣不 夠及時。這是因為： 1) 負荷變化時產(chǎn)生的“虛假液位”將使調(diào)節(jié)器反向錯位動作，負荷增大時反而關(guān)小給水調(diào)節(jié)閥，當(dāng)閃急汽化平息下來時， 圖 4 單沖量控制系統(tǒng)方框圖 蒸汽 LT LC 省煤器 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 會使 水位嚴重下降，產(chǎn)生劇烈波動，調(diào)節(jié)的動態(tài)品質(zhì)很差。因為這種鍋爐的蒸汽負荷比較穩(wěn)定，汽包的相對容積大，用戶對蒸汽的要求往往不十分嚴格，該控制系統(tǒng)若再配上一些報警聯(lián)鎖裝置，也可以滿足生產(chǎn)要求。D? t 圖 3 蒸汽流量擾動下的水位響應(yīng)曲線 DU h 2h h 1h t 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 單沖量控制系統(tǒng)（沖量一詞指的是變量，單沖量即汽包液位）是采用汽包液位直接控制給水調(diào)節(jié)閥（如圖 4 所示），它是汽包液位自動控制中最簡單最基本的一種形式，是典型的單回路定值控制系統(tǒng)。這給控制帶來很大困難，在 設(shè)計控制方案時，必須有效克服“虛假水位”的影響。汽包水位的特性曲線可分為 1h 和 2h 兩部分，圖 3 中 1h 是僅考慮當(dāng)蒸汽負荷增加，即用汽量增加時由于蒸汽流量和給水流量不平衡引起的水位變化；是由于蒸汽流量的擾動，改變了汽包的氣壓而引起“虛假水位”的 變化。 在給水量不變的情況下，當(dāng)負荷蒸汽量發(fā)生階躍變化后，汽包水位調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性可近似表示為： ? ? ? ?? ? ? ?2.... ...... ......12 2???? ST KSKSU SHSG fDD （ 2）式中： ??sUD 蒸汽負荷)(tDU的拉氏變換； ??sGD 蒸汽負荷)(tDU作用下鍋爐的數(shù)學(xué)模型；fK響應(yīng)速度，即蒸w? WU t t 1h h ? 2h 0 圖 2 給水?dāng)_動下的水位響應(yīng)曲線 h 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 汽變化單位流 量時，水位的變化速度； 2K 響應(yīng)曲線2h的放大系數(shù)； 2T 響應(yīng)曲線2h的時間常數(shù)。從圖 2 可知，響應(yīng)過程有一段延遲時間 ? 。對水位的影響可以用圖中的曲線表示?？紤]到給水溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，當(dāng)它進入汽包后吸收了原有的飽和水中的一部分熱量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量下降。在給水流量擾動下，汽包水位響應(yīng)曲線如圖 2 所示。 如果蒸汽負荷量不變，給水流量產(chǎn)生變化時，汽包水位調(diào)節(jié)對象的動態(tài)方程式可近似表示為 ? ? ? ?? ? ? ?1..............0 TSw eSKsU sHsG ??? 其中： S復(fù)參數(shù)； ??sH 液位 ??th 的拉氏變換； ??sUw 給水流量 ??tUw 的拉氏變換； ??sG 鍋爐在給水流量變化時的數(shù)學(xué)模型； 0K 反映速度，即給水流量改變單位流量時水位的變化速度； ? 延遲時間。這樣引起汽包水位變化的主要擾動是蒸汽流量的變化和給水量的變化。由于燃料量對汽包水位的影響有傳遞滯后和容積滯后，影響十分緩慢，可以略去不計。 1給水管； 2調(diào)節(jié)閥； 3省煤器； 4汽包； 5下行管； 6下行管； 7過熱器； 8蒸汽管。給水管道的水經(jīng)過調(diào)節(jié)閥，進入省煤器，靠鍋爐的煙氣加溫，然后進入汽包，汽包和上、下行管道內(nèi)的水被鍋爐燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量加熱成飽和蒸汽，經(jīng)過加熱器加熱成過熱蒸汽，然后進入主蒸汽管道。 下降管 上升管 水筒 煙氣 自然循環(huán)回路簡 D 圖 受 熱 面 蒸汽 爐水 蒸汽泡 C 汽筒 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 工業(yè)鍋爐汽水系統(tǒng)如圖 1 所示。這種循環(huán)為自然循環(huán)。右邊管子里是飽和水或接近飽和狀態(tài)的水，重度較大。右 邊管束處于低溫?zé)煔饣蛱幱诳諝鈯A層不受加熱，管內(nèi)不產(chǎn)生蒸汽，稱為下降管。 爐水 對流 受熱面 導(dǎo)熱 對流 煙氣 B 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 D 圖中表示水循環(huán)回路由上下兩個筒和兩組管束組成。為了使汽水混合物及時的離開受熱面，必須建立可靠的水循環(huán)。如圖 C 所示： 這種氣泡必須及時離開，并讓汽水混合物把熱帶走，才能保證爐水對管壁的有效冷卻。 爐水 對流 受熱面 導(dǎo)熱 輻射 對流 爐腔 A 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 鍋爐的水冷壁管與對流管束受到高溫?zé)煔獾妮椛浜桶鼑罅康臒崃拷?jīng)過管壁傳給爐水，使它加熱升溫、汽化、管壁溫度介于煙氣與爐水溫度之間，僅比爐水溫度稍高一些，這是因為爐水對金屬管壁有良好的冷 卻作用。 B 是鍋爐對流受熱面的傳熱狀況，圖中所示狀況為煙氣溫度較低處，忽略煙氣的輻射放熱、傳熱由對流和導(dǎo)熱兩種方式組成。 A 是鍋爐爐腔的傳熱狀況，由導(dǎo)熱、 對流和輻射三種方式組成。 燃料在爐腔里燃燒放出的熱量，經(jīng)過一個復(fù)雜的傳熱河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 過程后再傳給鍋爐里的水。實際上，目前在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，還有不少并不以水為工質(zhì)的鍋爐。在工業(yè)鍋爐中稱鍋爐為將燃料放出的熱量傳給水產(chǎn)生蒸汽或熱水的設(shè)備。 通常將鍋爐分為鍋和爐兩部分。尤其是大型鍋爐，一旦控制不當(dāng)，容易使汽包滿水或汽包內(nèi)的水全部汽化，造成重大事故。two variables。 automatic control schemes。single chip puter。 關(guān)鍵詞 ：汽包水位；串級三沖量控制；單片機；汽包水位；動態(tài)特性；控制方案；單沖量 ；雙沖量；三沖量 Abstract The methods of the boiler liquid level were introduced simplely in the paper and exsiting questions of the methods in the designing were anylied. Improving methods’ feature was descriped and faulse liquid level’ s effection was eliminated. The paper introduced the dynamic characteristics of the level of boiler bubble. The characteristics of automatic control schemes with one variable or two variables or three variables were discussed,as well as some problems concerned in engineering. The automatic control scheme of boiler bubble with three variables was remended specially. According to analyzing the boiler liquid level＇s dynamic characteristics,this paper introduces the liquid level control system of boiler based on single chip puter,including the software and the system was used in practice successfully,reduced the cost greatly,increased the ration of the performance and the cost,and achieved good control effect. Key words:boiler liquid level。 本文還介紹了鍋爐汽包水位的動態(tài)特性，單沖量、雙沖量、三沖量控制方案的特點及工程中需注意的問題，著重介紹了汽包三沖量控制方案。摘 要 本設(shè)計對鍋爐液位的控制方案進行了簡單地介紹，并對其設(shè)計方案存在的問題進行分析。論述了改進方案的特點，消除了“虛假水位”的影響。 通過對鍋爐汽包液位動態(tài)特性的分析，介紹了基于 51 單片機的液位控制系統(tǒng)的軟硬件組成，并成功地運用到實際系統(tǒng)中，大大降低了使用成本，提高了系統(tǒng)的性價比，取得了良好的控制效果。impulse three and serial control。dynamic characteristics。one variable。three variales 目 錄 ： ................................. 1 ................ 1 鍋爐的傳熱過程原理 ..................... 1 鍋爐的水循環(huán)過程原理 .................... 3 ..................... 5 ................. 5 給水流量作用下的動態(tài)特性 ................ 6 汽包水位在蒸汽擾動下的動態(tài)特性 ........... 7 ................. 9 單沖量控制系統(tǒng) ......................... 9 雙沖量控制系統(tǒng) ........................ 10 三沖量控制系統(tǒng) ........................ 11 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 三沖量控制方案 I前饋（蒸汽流量）加反饋（液位、給水流量）控制方案 .................... 11 II蒸汽流量前饋 給水流量串級控制系統(tǒng) ............................. 12 幾種控制方案的比較 .................... 13 工程中需要注意的問題 ................... 15 關(guān)于汽包液位測量的問題 .............. 15 給水閥的選擇問題 .................... 16 給水流量和蒸汽流量的選擇 ............ 16 ............................... 17 硬件實現(xiàn) ............................. 17 輸入模塊設(shè)計 ........................ 32 鍵盤 /顯示模塊設(shè)計 ................... 36 報警模塊設(shè)計 ........................ 38 輸出模塊設(shè)計 ........................ 39 軟件設(shè)計 ............................. 42 .................................. 42 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ................................ 46 ................................ 47 .............................. 48 ： 汽包液位是工業(yè)蒸汽鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要指標，液位過高，會使蒸汽帶水過多，汽水分離差，使后續(xù)的過熱器管壁結(jié)垢，傳熱效率下降，過熱蒸汽溫度下降，嚴重時將引起蒸汽品質(zhì)下降，影響生產(chǎn)和安全；水位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán)， 引起水冷壁局部過熱而損壞，嚴重時會發(fā)生鍋爐爆炸。因此，在鍋爐運行中，保證汽包水位在正常范圍是非常重要的。燃料在爐內(nèi)燃燒使化學(xué)能變成熱能，熱能通過復(fù)雜的傳熱過程傳遞給盛于鍋內(nèi)的工質(zhì)。這就是說，工業(yè)鍋爐所采用的工質(zhì)僅僅是水。 燃料和空氣在鍋爐的爐腔 里混合燃燒后，放出大量的熱，然后通過輻射、對流和導(dǎo)熱的熱交換過程，把熱量傳給水。在這個過程中導(dǎo)熱、對流和輻射三種方式幾乎同時發(fā)生，可以用圖 A、 B 表示。第一步是爐腔里的高溫?zé)煔馔ㄟ^輻射和對流把熱量傳給管壁；第二部是管壁的導(dǎo)熱，把熱量從煙氣側(cè)傳到爐水側(cè)；第三步是管壁與爐水之間的對流換熱 ，把熱量傳給爐水。煙氣通過對流把熱量傳給受熱面管壁，經(jīng)過管壁的導(dǎo)熱把熱量從高溫側(cè)傳到低溫側(cè)，然后再通過對流，管壁把熱量傳給爐水。管壁把熱量傳給爐水后，在管壁上會形成小的氣泡。如果形成的氣泡停滯在管壁上，因為水蒸氣與管壁之間的熱交