锅炉三冲量

锅炉三冲量简介及组态一、实验装置硬件组成

实验平台是个过程控制综合实验系统，系统由实验控制对象、实验控制台、和上位监控PC机三部分组成。对象参数包括了液位、流量、压力、温度等热工参数，并可设置纯滞后环节。控制设备配置了智能仪表与PLC两种形式，可以实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制。

1. 系统总貌：

2.装置简述：

装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。

3. 仪表显示控制箱：

仪表控制箱左上方标有本套装置的具体型号，面板示意图如图1-3：

图1-3 仪表控制箱面板图

1.2.3.1无纸记录仪：

本无纸记录仪表可以对现场变送器输出的变量电压值和

阻值进行实时曲线和历史曲线的记录，当记录间隔为1S时，可连续记录36H的数据，当记录间隔为4min时可记录360天的数据。它拥有128*64点阵式液晶显示屏、三通道万能输入和RS485通讯功能，是一款功能强大的无纸记录仪表。4.智能调节仪：

本套装置配备两只智能调节仪，可同时控制两个执行器作用于不同的对象系统，每套仪表均带有三种输入规格、一路4～20mA电流信号输出、测量/输出分屏显示、模糊PID 算法控制及RS485通讯功能，是工业中最常见的仪表之一。

5.流量积算仪：

与智能仪表不同的是流量积算仪不仅可以采集模拟量信号，而且可以将流量信号进行时间轴上的累积，并可进行相应的流量批量控制实验，这些都是工业现场常用的功能，此外流量积算仪还具有RS485通讯功能。

6.各种传感器、变送器和控制信号接口：

本套对象系统共配置10件检测装置，它们接口按输出信号的不同，分类排列在面板上，以供仪表引用。两套执行器的输入信号，位于检测信号的下面，它们主要由仪表控制输出连接用。另外还有一路开关量控制离心泵自动运转开关，为仪表控制箱流量积算仪最下面位置的两排强电接线柱，由

流量积算仪作批量控制时自动控制泵的开启。

7. 检测装置：

1）扩散硅液位变送器：

传感器为扩散硅压阻材料，用于测量由水箱液位高度而产生的压力，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.5级，是常见普通型传感器、变送器一体式结构的压力检测装置。

2）电容式液位变送器：

传感器为电容式检测机构，用于测量由水箱液位高度而产生的压力，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.25级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的压力检测装置。

3）差压液位变送器：

传感器为扩散硅压阻材料，用于测量由水箱液位高度而产生的压力，它的一端通有大气，是一种表压检测机构的传感器，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.5级，是常见普通型传感器、变送器一体式结构的压力检测装置。

4）涡轮流量计：

传感器为涡轮结构，是一种速度式检测仪表，本套装置中用于检测水流量大小，在小流量时拥有很高的精度，变送器为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度1.0级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置。

5）电磁流量计：

传感器为电磁法兰结构，利用法拉第电磁感应原理对导电介质水进行测量，变送器为交流220V供电、4～20mA变送输出、精度0.5级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置。

6）孔板流量计：

采用标准孔板环式，孔径比及相关详细参数见节流装置技术资料。孔板两侧所产生的压力差由差压变送器进行测量。

7）电容式差压变送器：

传感器为电容式检测机构，用于检测由于孔板节流而产生的压力差，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.5级，。

8) PT100铂电阻温度传感器：

本套装置中共有两只PT100铂电阻温度传感器，一只安装在孔板节流装置的下游管道中，用以检测流过节流装置的

介质水的温度；另一只安装在复合加热水箱的顶盖上，用以检测加热系统介质水的温度。

9)Cu50铜电阻温度传感器：

铜电阻温度传感器也安装在复合加热水箱的顶盖上，与安装在同样位置的PT100温度传感器进行对比实验用。8. 执行器：

1) 电动调节阀：

采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。它具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，电源为单相220V，控制信号为DC4～20mA，使用和校正非常方便。

二、几种锅炉汽包水位的控制方案

1. 单冲量控制系统

单冲量控制系统(冲量一词指的是变量,单冲量即汽包液位) 是采用汽包液位直接控制给水调节阀(如图4 所示) ,它是汽

包液位自动控制中最简单最基本的一种形式,是典型的单回

路定值控制系统。

特点：该系统结构简单投资少容易实现,用于小型低压

锅炉。因为这种锅炉的蒸汽负荷比较稳定,汽包的相对容积大,用户对蒸汽的要求往往不十分严格,该控制系统若再配上一些报警联锁装置,也可以满足生产要求。

图4 单冲量控制系统方框图

在停留时间较短,负荷变化较大时,就不能采用单冲量液位控制系统。这是因为:

(1) 负荷变化时产生的“虚假液位”将使调节器反向错位动作,负荷增大时反而关小给水调节阀,当闪急化平息下来时,会使水位严重下降,产生剧烈波动,调节的动态品质很差。

(2)负荷变化时,从负荷变化到水位下降再到调节阀动作,滞后时间太长,如果水位过程时间常数很小,偏差必然很显著。

(3) 给水系统扰动时,例如给水泵压力变化,进水量立即变化,而到水位产生偏差时才使调节阀动作,同样不够及时。