工业锅炉水位微机控制系统设计.pdfVIP

1引言

1.1设计的目的和意义

工业锅炉是能源转换和能源消耗的重要设备。由于我国工业锅炉

生产操水平落后，造成大量的热能丢失，经济效益很低。随着科学

技术的发展，计算机的逐步普及，工业锅炉开始采用微型机算计控制U

实践证明，工业锅炉实现微型计算机控制，是锅炉安全生产，提高热

效率，节约能源的一大创举，也为锅炉生产开辟了广阔的前景。

锅炉控制的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对

给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范

围之内，虽然锅炉汽包水位对蒸汽流量和给水流量变化的响应呈积极

特性，但是在负荷蒸（汽流量）急剧增加时，表现却类似逆响应特性，

即所谓的虚假水位。造成这一原因是由于负荷增加时.，导致汽包压力

下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽

泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水

量平衡的系统。它是以水位为水量平衡和否的控制指标，通过调整

进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大

的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。

1.2应解决的主要问题

本设计主要解决传感器的选择温（度，压力，水位）、输出道的设

计和软件程序的设计。其所能达到的技术指标为（1）可以对锅炉水

位，蒸汽量和给水量分别采集2（）通过单片机控制，使锅炉汽包水

位维持在正常的范围内（3）具有键盘显示功能4（）具有报警功能当

水位超过上限或下限时，能及时报警。目前国内外随便科学技术技术

的发展，都采用三冲量水位自动调节系统，该控制引进蒸汽流量和给

水流量信号为控制信号，系统动及时，有较强的抗干扰能力，因

此得到广泛的应用。

1.3国内外发展现状

目前在国内外主要用型机算机控制系统来控制锅炉。型机算

机控制系统的特点是，其控制功能要通过内部的控制程序来实现，人

们只需要改变这些程序，就可以更改锅炉设备的控制功能，以适应新

的控制要求而不需要改动硬件系统。这种灵活性在硬联逻辑系统中是

没有的。因此，掌握型计算机应用系统的设计和研制技术，是开发

型计算机应用的一个重要课题。

在国内主要有，单、双、三冲量控制系统来控制锅炉汽包水位。

单冲量控制系统以锅炉锅筒水位为唯一信号的锅炉给水连续调

节。该系统由水位变送器，伺服放大器，执行器和给水调节阀组成。

水位变送器将水位信号送到调节器，调节器根据实测水位和给定值的

偏差，经过运算放大后输出调节信号，驱动执行器改变调节阀开度,

改变锅炉上水量，使水位控制在容许范围内。

在单冲量水位自动调节的基础上，加入蒸汽流量作为前馈信号,

便构成所谓的双冲量水位自动调节系统。前馈控制的主要特点是根据

扰动的大小直接调节，使调节作用在扰动发生的同时起作用，从而减

小扰动造成的被控参数的变化。引入蒸汽流量前馈信号可以消除虚假

水位对水位控制的不良影响，减小或抵消由于虚假水位现象而造成的

调节误动作。

在双冲量水位自动调节的基础上，为解决给水压力不稳而造成调

节性下降的问题，引入给水流量作为调节器的反馈信号。它采用蒸汽

流量作为前馈信号，克服负荷变化引起的外扰动，减少假水位引起的

调节器误动作；用给水流量作为反馈信号，克服内扰影响，稳定给水

量，可以进一步改善给水调节质量。

由常规仪表和诡节仪表构成的模拟控制系统，虽然具有可靠性高,

成本低，易于维护和操作等优点，并在大中小企业中得到了广泛的应

用，解决了不少自动化方面的问题。但是随着生产向大型化连续化发

展，对自动化技术的要求越来越高，模拟自动控制系统越来越表现出

它的局限性。例如它难以实现多变量控制，复杂控制规律的控制，最

优控制，自适应控制，以及时变控制等；模拟控制屏越来越长，难以

实现集中控制；各条系统之间便进行通讯联系，难以实现多级控制;

控制方案的修改比较麻烦。如果采用计算机作为自动化工具的过程控

制系统，就能很好地解决模拟控制系统存在的上述问题。

随着生产的发展，锅炉日益广泛的用于工业生产的各个领域，成

为发展国民经济的重要