蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-07-31 14:02本頁(yè)面
【正文】 ........................ 11 ................................................... 12 仿真程序設(shè)計(jì) ........................................................ 12 仿真結(jié)果 ............................................................ 15 .......................................................... 17 結(jié)論 ....................................................................... 21 心得體會(huì) ................................................................... 22 參考文獻(xiàn) ................................................................... 23 附錄 ....................................................................... 24 附錄 A 包含前饋控制器的仿真程序圖 ....................................... 24 附錄 B 不含前饋控制器的仿真程序圖 ....................................... 25 附錄 C 仿真程序代碼 ..................................................... 26 本科生課內(nèi)實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)定表 ................................................... 27 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書 1 蒸汽發(fā)生器液位控制系統(tǒng) 液位控制的任務(wù)是使給水量與蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)量相適應(yīng)，維持液位在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。液位過(guò)高，會(huì)使蒸氣帶液，過(guò)熱器結(jié)垢，影響過(guò)熱器效率；同時(shí)帶液蒸氣進(jìn)入汽輪機(jī)，會(huì)損害汽輪機(jī)葉片。對(duì)于大型蒸汽發(fā)生器，若停止給水，令存水短時(shí)間內(nèi)完全氣化會(huì)引起重大事故，甚至爆炸。蒸汽發(fā)生器工藝流程圖如圖 所示。影響液位變化的因素有給水量變化，蒸氣流量變化，燃料量變化，蒸汽發(fā)生器壓力變化等。壓力變化通常是由蒸氣流量變化引起的，因此可將壓力變化歸入蒸氣流量變化因素。 燃料量變化要經(jīng)過(guò)燃燒系統(tǒng)變成熱量后，才被水吸收，然后影響汽化量以改變液位。 綜上 所述 ，可作為蒸汽發(fā)生器液位控制變量的因素只有給水量。存水量瞬時(shí)減少必然使液位下降。但當(dāng)蒸氣流量突然增加，將導(dǎo)致壓力瞬間下降，在蒸發(fā)管內(nèi)的水沸騰突然加劇，水中氣泡數(shù)量迅速增加，氣泡體積增大，使液位升高。該現(xiàn)象對(duì)應(yīng)曲線如圖 (t)所示。由曲線分析得，實(shí)際水位變化 ΔH(t)為 ΔH1(t)與 ΔH2(t)的疊加。 用傳遞函數(shù)表示為 式中， f? 為蒸氣流量作用下，階躍響應(yīng)曲線穩(wěn)定時(shí)的斜率； K2， T2 分別為只考慮水面下氣泡體積變化所引起的液位變化 ΔH2(t)的放大倍數(shù)與時(shí)間常數(shù)。若將液位對(duì)給水的響應(yīng)看作無(wú)自衡單容過(guò)程，水位的階躍響應(yīng)曲線如圖 中 ΔH1(t)所示。以上過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線如圖 中 ΔH2(t)所示。 用傳遞函數(shù)可表示為 式中， 0? 為給水流量作用下，階躍響應(yīng)曲線穩(wěn)定時(shí)的斜率； K1， T1 分別為只考慮水面下氣泡體積變化所引起的液位變化 ΔH2(t)的放大倍數(shù)與時(shí)間常數(shù)。 圖 單沖量液位控制系統(tǒng)框圖 雙沖量水位控制系統(tǒng) 液位的主要干擾是蒸氣流量變化。 該雙沖量液位控制系統(tǒng)的框圖如圖 所示。但缺點(diǎn)明顯，當(dāng)蒸氣流量突然增加時(shí)，由于虛假水位現(xiàn)象，調(diào)節(jié)器不但不及時(shí)開大給水閥來(lái)增加給水量，反而去關(guān)小調(diào)節(jié)閥的開度，減小給水量 。等到虛假水位消失后，水位會(huì)嚴(yán)重下降，甚至可能會(huì)下降到危險(xiǎn)程度，引起事故。這是一個(gè)前饋 反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。 經(jīng)由上述比較，這里選擇雙沖量液位控制系統(tǒng)作為使用方案。把某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流體數(shù)量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值，稱為總量。 常用的流量檢測(cè)儀表有差壓式流量計(jì)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)，靶式流量計(jì)，橢圓齒輪流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，電磁流量計(jì)，旋渦式流量計(jì)和超聲波流量計(jì)等。 經(jīng)由上述比較，最終選擇渦輪流量計(jì)作為蒸氣流量變送器。蒸汽發(fā)生器可通過(guò)液位變送器檢測(cè)液位以保證安全。 由于蒸汽發(fā)生器使用的水含有雜質(zhì)，可能會(huì)損壞直接接觸液體的變送器，又因?yàn)檎羝l(fā)生器內(nèi)液體溫度變化較大，使用超聲波液位計(jì)會(huì)產(chǎn)生較大誤差。 武漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課內(nèi)實(shí)踐說(shuō)明書 9 調(diào)節(jié)器常用比例積分微分調(diào)節(jié)裝置。 積分控制 I 的優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)果可以無(wú)余差；缺點(diǎn)是控制作用是隨著時(shí)間積累逐漸增強(qiáng)的，控制動(dòng)作緩慢，控制不及時(shí)。 比例積分微分控制可以組合使用。比例微分控制 PD 可提高系統(tǒng)的控制速度，對(duì)慣性大的對(duì)象用 PD，可以改善控制質(zhì)量，減小最大偏差，縮短控制時(shí)間。 比例積分微分控制 PID 的傳遞函數(shù)可以表示為 微分控制 D 通常不用于液位控制系統(tǒng)，由于進(jìn)入水箱的液體的飛濺和湍流，液位測(cè)量往往是嘈雜的。這里選擇 PI 控制，即令上述 PID 傳遞函數(shù)中的 0T?D 。 過(guò)程控制中使用最多執(zhí)行器的是自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥用壓縮空氣作為工作能源，能在易燃易爆的環(huán)境中工作，廣泛應(yīng)用于化工，煉油等生產(chǎn)過(guò)程中；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥用電源工作，能源取用方便，信號(hào)傳遞迅速，但難以在易燃易爆環(huán)境中工作；液動(dòng)調(diào)節(jié)閥用液壓推動(dòng)，推力很大，一般生產(chǎn)過(guò)程中很少使用。 調(diào)節(jié)閥固有流量特性有直線流量特 性，等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性和快開特性。 調(diào)節(jié)閥有氣關(guān)式與氣開式。若控制信號(hào)中斷，閥處于打開位置危害性小，則選擇氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥；反之，若閥處于關(guān)閉位置危害性小，則應(yīng)選擇氣開式調(diào)節(jié)閥。 作用于給水調(diào)節(jié)閥的信
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