低加水位控制系统

中文摘要
给水加热器是电站中的重要辅助设备，是回热循环的一个重要部分。

给水加热器又分为高压给水加热器和低压给水加热器两种。

随着我国工业的进步，国家所需的发电量也日益提高，为保证工厂发电时的安全，低加紧急疏水阀控制起到了重要作用。

本系统是研究低加紧急疏水阀在低加水位控制系统中的重要作用和意义。

通过比较给定值与实际测量水位，由PID控制手动和制动控制之间的切换，同时根据低加水位高Ⅱ值和可调整开关量来确定疏水阀门的开度，进行紧急疏水。

同时，当有故障发生时，强制切换到手动控制，并对输出进行质量检测和故障报警。

关键字：给水加热器，低加紧急疏水阀，PID控制
目录
中文摘要 (I)
目录 (II)
引言 (1)
1低加水位控制系统 (1)
1.1.低压加热器 (1)
1.2.疏水阀 (2)
2 系统分析 (3)
2.1.系统的输入部分 (3)
2.2.系统的控制站 (3)
2.3.疏水阀的控制和报警 (4)
课程设计总结 (6)
致谢 (7)
参考文献 (8)
附录 (9)
引言
低压加热器运行时的水位对加热器的性能及寿命影响很大，这是因为低压加热器的性能指标是基于正常水位来保证的。

低压加热器运行时必须是有水位运行，不可以长期处于无水或低于低水位线之下运行，否则除造成疏水温度偏高、热效率差外，还会引起U型管的冲刷损坏。

加热器正常水位即控制水位。

当加热器达到运行温度并稳定运行时，一定要保证控制水位，在低压加热器壳体上固定的水位指示计能清楚地表明这一水位。

为使加热器正常运行，需要保持一定水位。

本系统对低压加热器的水位进行监控，通过PID将给定水位值与测量值进行比较并根据情况报警，同时实现手自动无扰切换，非常切合实际，符合工厂低压加热器运行时的安全保护。

1低加水位控制系统
1.1.低压加热器
图1—1低压加热器的结构
1.低压加热器：在回热系统中，一般将除氧器和凝汽器之间的加热器称为低压加热器，加热器的换热面一般是用黄铜管或无缝钢管制成的直管束或U形管束组成。

2.低加的重要组成
（1）凝结段：凝结段是利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水的，一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀地分布。

进入该段的蒸汽在隔板的导向下，流向加热器的尾部。

位于壳体两端的排气接管，可排除非凝结气体。

因为非凝结气体的积聚会减少有效面积，降低传热效率并造成腐蚀。

（2）疏水冷却段：疏水冷却段是把离开凝结段的疏水的热量传给进入加热器的凝结水，而使疏水温度降至饱和温度以下。

疏水冷却段为淹没式结构，是由钢板组成的焊接结构密封腔室，疏水冷却段的内部以定距管把若干块中间折流板定位，上级低加的疏水由本级低加尾部的疏水口进入本级疏水冷却段，经由中间折流板呈左、右蛇形流动，先于进入本级的主凝结水进行热交换，由此提高了主凝结水进入凝结段的温度，降低了温度的疏水最后经疏水出口由壳体前端的下面流出本级低压加热器。

由于设置了疏水冷却段，从而提高了机组的热效率降低了机组的热耗。

卧式低压加热器一般设置疏水冷却段，立式低压加热器一般不设置疏水冷却段。

（3）水室组件：水室由圆柱形筒、体法兰和管板组成。

管板钻有孔，以便插入U形管，水室组件还包括给水进口接管，出口接管、排气接管、安全阀、化学清洗接头和引导水流按规定流动的分隔板以及带密封垫圈的人孔盖，人孔座或密封盖。

1.2.疏水阀
疏水阀的作用是将加热器中的疏水及时可靠的排出去，同时又不让蒸汽随同疏水一起排出去，以保证加热器的水位和汽侧压力。

若疏水不能及时的从加热器中排出，会造成加热器中排出，会造成加热器内水位升高，淹没加热器管束，导致热效率下降，甚至引起加热器震动，抽汽管道水击，甚至造成汽轮机水击。

若加热器内疏水水位过低或排空，则会造成疏水管道震动，加热蒸汽沿疏水管道进入下一级相邻加热器，对低压抽汽产生排挤，产生新的损失。

加热器中常用浮球疏水阀。

图1—2浮球式疏水阀
2 系统分析
2.1.系统的输入部分
图2-1系统输入部分
（1）故障信号输入
低加系统先给两个高Ⅱ值32.7和32.11通过或门，输入的信号取逻辑1（高Ⅱ值未超时取逻辑0），和可调整开关量提供的布尔输出（逻辑1或者逻辑0）一起通过与门，取得一个逻辑1（逻辑0），再和反馈一起通过一个与门，取得逻辑1时得到一个5S的脉冲（逻辑0无脉冲），此时通过节点分路，一条路保持逻辑1（逻辑0）向下输入，另一条取反并与控制站的手动输出信号一起通过与门到PID控制器。

保持逻辑1的线路有一条支路作为反馈回路，作用是保证之前的输入脉冲取逻辑1（逻辑0）。

（2）给定值与过程变量的比较
系统右侧给一个低加正常输水的信号SP与修正信号40通过加法器相加得到一个信号值作为给定值输入到PID的SP口，通过测量得到的低加水位作为过程变量送入PID的PV口，通过PID差分运算，将输出通过0口输出给控制站。

2.2.系统的控制站
控制站首先通过SP口接收系统的给定值，同时通过R接收由PID传来的差分值。

图2-2系统控制站
（1）当信号为逻辑1时
由故障信号输出的逻辑到达控制器的TS接口。

同时，故障信号又有一条支路使逻辑值到达模拟切换器，此时为逻辑1，实现切换器的S2口，即阀门开度达到最大。

再通过速率限制控制阀门开度的速度（本系统设定增减速率均为5S），最后由控制器的TR接口接收此信号。

（2）当信号为逻辑0时
由故障信号输出的逻辑到达控制器的TS接口。

同时，故障信号又有一条支路使逻辑值到达模拟切换器，此时为逻辑0，实现切换器的S1口，即阀门开度是正常值。

再通过速率限制控制阀门开度的速度，并由控制器的TR接口接收此信号。

（3）控制器的输出
控制器输出端0的输出信号取决于系统有无故障，此时PID的TR端跟踪控制器的输出。

（4）手/自动切换
给定低加水位输入信号和低加紧急疏水站输出两个故障信号，通过或门，由控制器的HD端接收，如果有故障则强制使控制器切换到手动，此时控制器A端输出为0。

如果没有故障则保持自动控制，此时控制器A端输出为1。

2.3.疏水阀的控制和报警
由控制器0端输出的信号分成两个支路，一条支路将信号传送给执行器，另一条支路将信号传送给加减器，目的是将控制器的输出信号与位置开关的开度信
号做比较并将输出送给高低比较器（本系统中比较器的高限报警值为50，低限报警值为-30）当超出限度时，输出逻辑1，否则输出逻辑0。

同时，位置开关接出一条支路接到质量检测器，当检测到的质量较好时输出逻辑0，检测质量较差时输出逻辑1，此时将质量检测的输出与高低比较器的输出通过或门进行检测，当输出为逻辑1时进行故障报警，并输出低加紧急疏水站输出故障。

输出为0时不进行报警。

课程设计总结
短短一周的课程设计已经接近尾声，此次的课程设计我学到了很多只是，也有许多感触，这是我们专升本一年以来的第一次课程设计。

我所设计的题目是低加水位控制系统中的低加紧急疏水阀控制。

开始阶段，老师让我们复习我们学过的电厂热工过程自动控制的一些基础的知识，当时觉得这次课程设计不会太难，而且我们是三个人一组，感觉没什么压力，不过接到题目做的时候感觉就不一样了，因为分寝室以及同组同学有事等各方面原因，我们组的讨论并不是很激烈，导致我的课设无从下手，不过好在有老师的辅导，让我对这个系统的具体内容有了进一步认识。

也因为这样，我才能很好的完成了这次课程设计。

同时，通过这次课程设计，我也明白了一个道理，团队精神固然重要，但我们还是要靠自己的努力，自身去经历，这样我们做出来的东西才会有意义，我们才能学到更多知识，而且我们会有很高的成就感。

这些对我将来的学习和工作都有很大的帮助。

致谢
首先，我要感谢我的导师郭楠和朱小娟，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给了起到了指明灯的作用；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。

其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利完成。

俗话说的好，“磨刀不误砍柴工”，当每次遇到不懂得问题时，我都会第一时间记在本子上面，然后等答疑的时候问两位老师，老师对于我提出来的问题都一一解答，从来都不会因为我的问题稍过简单加以责备，而是一再的告诫我做设计该注意的地方，从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，他们真正起到了“传道授业解惑疑”的作用，让人油然而生的敬佩。

除此之外，我们组和老师还有另外两个交流途径：打电话和上网，为此老师还特意加入我们的QQ群，以便大家第一时间接收到毕业设计的最新消息和资料，每次大家都在群不亦乐乎的讨论着毕业设计的事情。

多少个日日夜夜，两位老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想上给我以无微不至的关怀鼓励，除了敬佩老师们的专业水平外，他们的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此谨向两位老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献
[1] 王建国孙灵芳张立辉编《电厂热工过程制动控制》中国电力出版社
[2] 盛伟肖增弘牛卫东孙文杰合编《电厂热力设备及运行》中国电力出版社
[3]《功能码中文说明》
低加紧急疏水控制系统设计
附录
9。