锅炉汽包水位控制系统的设计

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1、过程控制课程设计报告发电厂单元机组锅炉给水控制系统设计学生：何仲20085236张清念20085237专业：自动化班级：08级2班重庆大学自动化学院2011年10月-18-重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目发电厂单元机组锅炉给水控制系统设计学院自动化学院专业自动化年级2008已知参数和设计要求：火电厂对生产的连续性和负荷适应性要求极为严格，必须通过有效的控制手段予以保证。本课程设计要求学生完成发电厂单元机组负荷协调控制系统,锅炉给水控制系统的设计。在Matlab下进行控制系统的仿真,并对控制系统的性能进行分析。学生应完成的工作：1．了解发电厂单元机组的生产过程及其对控制的

2、要求。2．设计单元机组的协调控制系统，给出控制系统的功能模块，对每个模块的功能进行详细的阐述。3．设计单元机组锅炉给水控制系统。列出仪器仪表的选型；在Matlab下对控制系统进行仿真研究。基于仿真结果，分析控制系统的性能。目前资料收集情况（含指定参考资料）：1.何离庆主编。过程控制系统与装置。重庆大学出版社。2.PaoC.Chau,ProcessControl:AFirstCoursewithMATLAB,CambridgeUniversityPress,1edition,2002.课程设计的工作计划：1．课堂讲授一次课，布置设计任务，为学生讲解电厂单元机组的生产过程。2．课程设

3、计时间为一周。任务下达日期2011年9月26日完成日期2011年10月7日指导教师（签名）学生（签名）说明：1、学院、专业、年级均填全称，如：光电工程学院、测控技术、2003。2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。-18-项目分工张清念单冲量控制系统、三冲量控制系统何仲双冲量控制系统锅炉汽包水位控制系统的设计文摘本文在具体分析了一些影响汽包水位对象控制主要因数的基础上，讨论了目前通常采用的控制方法,深入分析了水位对象模型的动静特性。首先从锅炉汽包内水的热平衡、物质平衡原理出发，推导出了用来描述锅炉水位对象的通用机理控制模型，通过对几种控制方案

4、的分析、研究与比较，选三冲量系统作为最佳控制方案，并着力研究三冲量系统的特点。随后对其在PID的参数整定方面也进行了必要的分析，并略述了工程中需要注意的问题。在此基础上，我们可以了解到汽包水位控制系统的新发展。1汽包锅炉工艺1.1汽包锅炉简介在设计锅炉汽包水位控制的过程中首先从汽包锅炉入手，汽包锅炉有自然循环方式和强制循环方式两种，汽包锅炉自动控制的任务与直流锅炉几乎一样，也是主要包括四个方面：（1）保证系统安全运行；（2）保持燃烧的经济性；（3）保持炉膛负压在一定范围内；（4）运行中保证气轮机所需的蒸汽量，过热蒸汽压力和蒸汽温度的恒定。无论上一自然循环还是强制循环锅炉，其给水控

5、制的任务都是为了保证锅炉负荷和给水的平衡关系。但是，汽包锅炉由于有了汽包的存在，使锅炉的运行方式、锅炉的结构、工作原理与直流锅炉不同，这就使实现控制的方式，采用被调量都有所区别。汽包锅炉的工作原理：汽包锅炉的蒸发系统有汽包、下降管、分配水管、下联箱、上升管、上联箱、上升管、上联箱、汽水引出管、汽水分离器组成，这种与直流锅炉结构的不同的最大优点是：这个蒸发系统是闭合的，工质在所有时候都在这个闭合的蒸发管道系统中不断循环。锅炉的蒸发受热面是有比较明显的分界线的。无论是自然循环还是强制循环汽包锅炉只是工质的循环方式不同，并不改变汽包锅炉的工作原理。这主要是由锅炉运行参数决定的，而且没有

6、很严格的规定，当锅炉压力工作在9.8MPa~18.6MPa范围内时，汽水密度差可以自行推动工质流动，因此可以采用自然循环；当锅炉工作压力≥16MPa时，一般可以采用强制循环。调节过程特点：汽包水位成为给水控制的唯一标志，因此汽包水位：（1）反映了锅炉负荷与给水的平衡关系；（2）汽包水位影响蒸发面的改变，影响锅炉的安全运行。因此在汽包锅炉中，给水控制比直流锅炉的给水控制简单，其对象可以看成是带有可测扰动的两输入输出系统，其指标是单一的，也即把水位维持在一个范围内即可。-18-1.2汽包水位控制系统众所周知，工业过程控制系统的安全性、稳定性、准确性和经济性是企业考虑的重中之重，是衡量

7、系统是否可靠的重要指标。随着工业自动化整体水平的提高，方案的选择范围增多，但据不同的要求和不同的侧重点，最优方案始终是我们的首选。下面以汽包水位控制系统的设计为例，对几种方案略解。汽包水位是锅炉运行的主要指标之一，是一个非常重要的被控量。维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件，这是因为：①水位过高会影响汽包内汽水分离，饱和水蒸气温度急剧下降，该过热蒸汽作为气轮机动力的话，将会损坏气轮机叶片，影响运行的安全性和经济性。②水位过低，则由于汽包内的水量转少，而负荷很大时，如不