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第1章 绪论 1 1.1设计的目的和意义 1 1.2控制系统工艺流程及控制要求 1 第2章 汽包锅炉工艺 2 2.1锅炉的工艺流程 2 2.2汽包水位的动静态特性 2 2.2.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性 2 2.2.2汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 4 2.2.3水位对象静态特性分析 5 第3章 目前主要存在单冲量，双冲量、三冲量液位控制系统 6 3.1单冲量控制系统 6 3.2双冲量控制系统 6 3.3三冲量控制系统 7 第4章 总体设计方案 10 单冲量控制系统 10 第5章 仪表的选型 12 5.1变送器的选型 12 5.2显示仪表的选型 13 5.3调节器的选型 13 5.4伺服放大器的选型 14 5.5电动操作器的选型 14 5.6执行器选型 15 第6章 参考文献 17 第1章 绪论 1.1设计的目的和意义 汽包液位是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，液位过高，会使整齐带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热整齐温度下降，严重时将拿起整齐品质下降，影响生产和安全，水位过低又将破坏部分水冷壁局部过热而损坏，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包的谁全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证汽包水位在正常范围是非常重要的。 当前运行人员把很多精力放到汽包水位控制上，但受经验等方面影响，总体效果不堪设想。 若能实现水位自动控制，则可大大减少人力资源，同时很大程度提高汽包炉运行的可靠性。 1.2控制系统工艺流程及控制要求 汽包水位的扰动主要有4个来源：一是给水方面的扰动，包括给水压力的变化和调节阀开度的变化，这个扰动来自给水管道和给水泵；二是整齐负荷的扰动，包括蒸汽管道阻力的变化和衡器调节阀开度的变化；三是燃料量的变化，包括引起燃料发热量变化的种种因素；四是汽包压力的变化，压力变化对汽包水位的影响是通过汽包内部汽水系统在压力升高时的“自凝结”过程和压力降低时的“自蒸发”过程作用的。由于燃料量对汽包水位的影响有传递滞后和容积滞后，影响十分缓慢，可以略去不计。对于汽包压力的变化往往是由于蒸汽负荷变化引起的，因此，压力的变化可归到蒸汽负荷中去，多以压力变化对汽包水位的影响可掠去不计。这样引起汽包水位变化的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水量的变化。下面我们就讨论下给水量和蒸汽流量扰动下，汽包水位调节对象的动态特性。 第2章 汽包锅炉工艺 2.1锅炉的工艺流程 锅炉系统的主要包括燃烧系统、送引风系统、汽水系统及辅助系统等。主要工艺流程如图所示 图2-3 锅炉主要工艺流程图 2.2汽包水位的动静态特性 2.2.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性 图1所示是给水流量作用下，水位的阶跃响应曲线。把汽包和给水看作单容量无自衡过程，水位阶跃响应曲线如图好 h1线。 但是由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，所以给水流量增加后，从原有饱和水中吸取部分热量。这使得水位下汽包容积有所减少，使水位下降，单考虑这个因素，水位的变化如图中曲线h2，相当于一个惯性环节，实际上水位h的响应为h1和h2的和。当水位下汽包容积变化过程逐渐平衡时，水位变化就完全反应了由于汽包中储水量的增加而逐渐上升。最后当水位下汽包容积不再变化时，水位变化就完全反应了由于储水量的增加而直线上升。因此，实际水位曲线如图1中h线。即给水量作阶跃变化后，汽包水位一开始不立即增加，而是呈现出一段起始惯性段。用传递函数来描述时，它近似于一个积分环节和时滞环节的串联。可表示为： 其中：---响应速度，即给水力量变化单位流量时，水位的变化速度 ---时滞 给水温度低，时滞就越大。碎玉非沸腾式省煤器的锅炉，=30~100s.对于沸腾式省煤器的锅炉，=100~200s 2.2.2汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 蒸汽流量扰动主要来自汽轮机的符合变化，这是一个经常发生的扰动，属于调节系统的外扰。在蒸汽流量D扰动作用下，水位的阶跃响应曲线如图2所示： 档蒸汽流量D突然增加时，从锅炉的物料平衡关系来看，蒸汽量F大于给水量W，水位应下降，如图中直线H1所示。但实际情况并非这样，由于蒸汽用量的增加，瞬间必须导致汽包压力的下降。汽包内的水沸腾突然加剧，水中汽包迅速增加，由于汽包容积增加而使水位变化的曲线如图2中H2所示。而实际显示的水位响应曲线H为H1+H2。从图上可以看出，当蒸汽负荷增加时，