过程控制课程设计论文-锅炉汽包水位控制系统

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1、内蒙古科技大学课程设计论文内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目：锅炉汽包水位控制系统学生姓名：学号：专业：测控技术与仪器班级：2008-3指导教师：2011年9月8日15内蒙古科技大学课程设计论文目录第一章引言11.1背景11.2锅炉汽包水位调节的必要性11.3锅炉的工作过程简介1第二章影响锅炉汽包水位变化的因素和锅炉汽包水位特性22.1虚假水位32.2影响锅炉汽包水位变化的因素32.2.1影响锅炉汽包水位变化的几个主要因素32.2.2其它影响因素42.3锅炉汽包水位特性42.3.1汽包水位在给水流量W作用下的动态特性42.3.2汽包

2、水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性52.3.3燃料量B扰动下汽包水位的动态特性6第三章汽包水位控制系统的选择和分析63.1汽包水位控制系统分析63.2单冲量控制方式7第四章仪表的选型84.1液位变送器的选择84.3显示仪表的选择104.4执行器的选择11第五章课程设计体12参考文献1315内蒙古科技大学课程设计论文第一章引言1.1背景我国北方冬季都很冷,温度很低,人体不能适应低温环境,供暖便成为日常生活中不可缺少的部分。供暖厂在北方很多。在供暖厂工艺中，锅炉汽包水位的控制是重点，又是难点。维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行

3、的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。1.2锅炉汽包水位控制的必要性汽包水位是锅炉正常运行中重要参数之一。水位过高，蒸汽空间缩小将会引起蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，以致在过热器管内产生盐垢沉积，使管子过热，金属强度降低而发生爆破；满水时蒸汽大量带水，将会引起管道和汽机内产生严重的水冲击,造成设备的损坏。水位过低，将会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故。因此加强对水位的监测和调整至关重要。1.3锅炉的工作过程简介锅炉由锅炉的汽水系统和锅炉的燃烧系统两部分组成。锅炉的汽水系统如图所示。由省煤

4、器3、汽包4、下降管8、过热器5、上升管7、给水调节阀2、给水母管1及蒸汽母管6等组成。锅炉的给水打入省煤器，水吸收烟气的热量，使温度升高成为饱和水然后引入汽包。汽包中的水经下降管进入锅炉底部的下联箱，又经炉膛四周的水冷壁进入上联箱，又回入汽包。水在水冷壁管中吸收炉内火焰直接辐射的热，一部分蒸发成蒸汽，成为汽水混合物。汽水混合物在汽包中分离成水和汽，参加循环，汽则成为合格蒸汽送入蒸汽母管。15内蒙古科技大学课程设计论文图1.1锅炉的汽水系统锅炉的燃烧系统由炉膜、烟道、喷燃器、空气预热器等组成。锅炉燃料燃烧所需的空气由送风机送入，通过空气

5、预热器，在空气预热器中吸收烟气热量，成为热空气后，与燃料按一定的比例进入炉膛燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽。然后经过过热器，形成一定的过热蒸汽，汇集到蒸汽母管。具有一定压力的过热蒸汽，经过负荷设备调节阀供负荷设备使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，其中含有大量余热，除了将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还预热锅炉给水和空气，最后经烟囱排入大气。锅炉汽包水位调节的意义将锅炉汽包水位控制在一个允许范围内，是锅炉安全运行的一个重要指标，也是锅炉能提供符合质量要求得蒸汽负荷的必要条件。锅炉汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽

6、包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位实现自动调节提出了迫切的要求。第二章影响锅炉汽包水位变化的因素和锅炉汽包水位特性2.1虚假水位15内蒙古科技大学课程设计论文控制汽包水位在要求的值的一个首要条件是必

7、须得到真实的汽包水位测量值。但是，汽包水位控制中存在着明显的“虚假水位”现象。从工程应用中我们可以看出，当蒸汽量加大时，虽然锅炉的给水量小于蒸发量，但在一开始，水位不仅不下降反而迅速上升，然后下降。这种现象称之为“假水位”。从控制上来讲，“虚假水位”实际上就是非最小相位系统。我们以蒸汽流量的增加对汽包的影响为例进行分析。在给水不变的情况下，负荷提升，导致蒸汽流量增加，如果不考虑其它因素的影响，则汽包水位由于蒸汽流量大于给水流量而直线下降。蒸汽量增大初期，因水中气泡容积增大导致水位暂时先上升，由于气泡容积只能增大到汽包压力水平，故这种上升

8、是有限的，一段时间后，汽包压力就达到稳定，水位也不再变动。2.2影响锅炉汽包水位变化的因素锅炉在运行中，水位是经常变化的。引起水位发生变化的原因主要是锅炉的外扰和内扰。当出现外扰和内扰时，将使蒸发设备的物质