锅炉汽包水位系统(DOC)
锅炉汽包水位自动控制系统改造
循 环系统 的流量增 加 了， 原 有 的饱 和汽 水 中吸 从
痧 移 痧 驴 痧 驴 ， 护
度提 高 ， 使蒸 发 面下 的气 泡膨 胀 ， 位上 升 ， 致 液 导
蒸汽 流量及 汽包压 力 的提 高 ， 时 给水 流量 并未 这
（） ３ 炉膛 热负荷 的扰 动 。当燃 料量 突 然增 加 时， 传给锅炉 水 的热 量也增多 ， 上升 管 中的蒸 发温
１ 原 因分 析
（） １ 给水 流量 的干扰对 锅 炉水 位 的影 响 。当 给水流量增 加时 ， 起始 平衡 状 态 突然加 大给水 在 量 后 ， 给水量大 于蒸发量 ， 水位 开始时并不 立 虽 但
系统 为简单 的单 回路 ｌＤ调节 系 统 ， ａ ｉ 即通 过 自动 调节锅 炉给水量 的大小 ， 其适 应 蒸发 量 的变 化 使
用户 用量突然 增加时 ， 单从物料 不平衡 考虑 ， 包 汽
中蒸发量大于给水量 ， 汽包水位下降 ， 液位应当直 线下 降 ， 但实 际在 扰动 的 初始 瞬 间水 位不 但 没有
（ 收稿 日期 ２ １ —２２ ） ０ ０１ －５
传 热系数 ， 提高换热效 率 ， 补因换热管 材质变化 弥 带 来 的换 热效率降低 和换热 面积减少带来 的换热
效 果降低 的问题 。并 且在 轧 制螺 旋槽 时 ， 热管 换
的外径基 本保持 不 变 ， 换 热 管 的布管 数 量不 至 使
增加 ， 因而这种 液位也 属 于“ 假 液位 ” 虚 。但 这种
由于燃料 量 突然 变 化 引起 的虚 假 现象 比较 小 ， 这 种扰动 因素是 次要 的。 通过 对 ３种 干扰 因素 的分 析 ， 中给 水 流量 其 和 蒸 汽负 荷 的干扰影 响很 大 ， 有 的单 回路调 节 原 于 因其排列 方式 的改变而减 少太多 。
锅炉汽包水位控制系统
摘要锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散.管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。
锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全. 稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质.减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。
锅炉汽包水位髙度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。
因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。
在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。
无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。
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的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。
水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽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。
汽包水位的控制是锅炉控制的一个难点，目前，对汽包水位控制大多采用常规PID 控制方式，传统的常规PID控制方式是根据控制对象的数学模型建立，由于锅炉水位系统存在非线性.不确定性时滞和负荷干扰.非最小相位特征等，其精确的数学模型往往无法获得而且常规PID控制的参数是固定不变的，难以适应各种扰动及对象变化，其控制效果往往难以满足要求，控制效果不理想。
锅炉汽包水位控制系统初步论文
锅炉汽包水位控制系统的初步探析摘要：锅炉汽包水位自动调节的任务是使给水量跟踪锅炉的蒸发量，并维持汽包中的水位在工艺允许的范围内。
维持汽包水位在给定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一，水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽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，因此对汽包水位控制系统的调节愈显迫切。
关键词：锅炉汽包水位、三冲量控制系统、双冲量控制系统、单冲量控制系统abstract: the boiler drum water level to automatically adjust the task is to make water tracking the evaporation capacity of boiler, and maintain the drum water level in the process allows range. maintain the drum water level in a given range is to ensure the safe operation of the boiler and steam turbine necessary conditions, but also the major indexes of the normal operation of boilers, one of high water level, can affect the drum separation in effect, make the export ofsaturated steam drum with more water, steam and water will make steam turbines produce water impact, cause the shaft seal damage, such as impeller fracture accident. at the same time can make saturated steam in increased salinity, reduce the superheated steam quality, increase in superheater tube wall and the steam turbine blade scaling. low water, it may destroy the natural cycle boiler steaming-water circulation system of some of the weak link, so that local water-cooled wall be burnt out, will cause serious explosion accidents. the consequences are serious, along with the increase of boiler capacity, water level changes are increasingly fast, artificial operation more and hard, and so on the drum water level control system and greater regulation of urgent.keywords: boiler drum water level, impulse control system, three double impulse control system, single impulse control system汽包水位的特点汽包锅炉给水自动调节的主要任务是维持汽包水位在允许范围内变化。
锅炉汽包水位控制系统设计
锅炉汽包水位控制系统设计锅炉汽包水位控制是工业生产中极其重要的环节之一，对于保证锅炉运行的安全、稳定、经济具有十分重要的意义。
本文将对锅炉汽包水位控制系统设计进行阐述。
锅炉汽包是锅炉系统中用于调节锅炉水位的装置，也是一种储存水量的容器。
锅炉汽包通常会在锅炉的高处，且容量较大，同时也具有缓冲作用和膨胀作用。
锅炉汽包水位控制的主要目的是为了保证锅炉工作时的水位稳定，防止因水位不稳定而引起的事故或设备损坏。
1.水位控制方式选择锅炉汽包水位控制的方式通常有三种：手动控制、自动控制、程控系统。
手动控制方式是通过人工调整水位来控制，缺点是易造成人为误操作；自动控制是通过水位控制器对水位的感应和控制，优点是精度高、效率高；程控系统是利用PLC等控制器对水位进行控制和监测，可以实时监测水位变化，减少操作人员的工作量。
水位控制器的选择应该根据锅炉的实际情况进行选择，按照锅炉的类型、规模、水位控制方式等来选择。
具体可选择容易维护、控制精度高，适用于复杂环境的水位控制器。
3.气动执行机构选择气动执行机构是水位控制器的核心部件，主要功能是根据控制信号对锅炉汽包进水和排水进行控制。
在选择时应注意气动执行机构的工作电压、输出信号等等，并根据自身情况进行选择。
4.水位控制系统的组成水位控制系统主要由水位控制器、气动执行机构、水位控制阀和电气控制柜等四部分组成。
其中，水位控制器具有实时感应水位的功能，并对水位进行自动控制；气动执行机构负责执行水位控制器的控制信号，对锅炉汽包进水和排水进行控制；水位控制阀起到控制锅炉汽包进水和排水的作用；电气控制柜是整个系统的电源管理中心，负责实现水位控制器和气动执行机构的联动控制。
水位控制系统的调试是保证系统正常运行的基础，需要根据系统的实际情况进行调试，并记录下调试时的相关参数。
在调试中需要注意的是，锅炉汽包水位应该维持在合理的范围内，避免出现水位太高或太低的情况。
1.水位控制精度的提高为了保证锅炉的正常运行，对水位控制精度的提高显得尤为重要。
锅炉汽包水位控制系统设计
锅炉汽包水位控制系统设计一、引言锅炉汽包水位控制系统是锅炉控制系统中的一个重要部分，它对保证锅炉运行安全稳定起着至关重要的作用。
水位过高或过低都会对锅炉运行产生不良的影响。
因此，本文将详细介绍锅炉汽包水位控制系统的设计方法和关键技术。
二、系统结构1.水位传感器：水位传感器是用来测量锅炉汽包中的水位高度的装置，常用的有浮子式水位传感器和电容式水位传感器，它能将水位高度转换成电信号传给水位控制器。
2.控制阀：控制阀根据水位控制器的信号来调整供给水的流量，保持锅炉汽包的水位稳定在设定水位范围内。
常用的控制阀有电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。
3.水位控制器：水位控制器是锅炉汽包水位控制系统的核心部件，它接收来自水位传感器的信号，并根据设定的水位范围和控制策略来输出控制信号给控制阀。
水位控制器采用PID控制算法，综合考虑系统响应速度和稳定性。
4.操作界面：操作界面提供了对水位控制系统的监控和调节功能，包括显示当前锅炉汽包水位、设定水位范围、控制方式选择等。
操作界面通常包括触摸屏和物理按键等。
三、系统设计1.水位传感器的选择：根据锅炉汽包的实际情况选择合适的水位传感器。
浮子式水位传感器适用于低压锅炉，安装简单可靠；电容式水位传感器适用于高压锅炉，具有高精度和抗干扰能力。
2.控制阀的选择：根据系统需要选择合适的控制阀。
电动调节阀适用于小型锅炉，可以实现精确的控制；气动调节阀适用于大型锅炉，具有快速响应和稳定性好的特点；液动调节阀适用于需要高压力和高流量的锅炉，具有良好的密封性能。
3.水位控制器的设计：根据锅炉汽包水位控制的需求，选择合适的水位控制器。
水位控制器应具有高可靠性、抗干扰能力和快速响应等特点。
在PID控制算法中，根据锅炉汽包水位变化的特性和系统响应要求来调节控制参数，提高控制系统的稳定性和响应速度。
4.操作界面的设计：操作界面应具有友好的人机交互界面，能够直观地显示当前水位、设定范围和系统运行状态。
锅炉汽包水位控制系统(过程控制仪表课程设计)
过程控制仪表课程设计题目锅炉汽包水位控制系统指导教师高飞燕班级自动化071学号20074460107学生姓名丁滔滔2011年1月5号附录：仪表配接图 (20)锅炉汽包水位控制系统1.系统简介：控制系统一般由以下几部分组成图1 自动控制系统简易图锅炉水位系统如下图：图2 单冲量控制系统原理图及方框图其单位阶跃响应图如下：图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号，再输送给控制器，调节器再通过执行机构和阀来控制进水量，从而达到自动控制锅炉水位。
2．锅炉控制系统：2.1锅炉：锅炉是火力发电厂中主要设备之一。
它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，井将热量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸汽，供汽轮发电机组发电。
电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比，具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。
2.2过热器和再热器：蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分，它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽，并要求在锅炉负荷或其他工况变动时，保证过热气温的波动处在允许范围内。
提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率，但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。
蒸汽初压的提高随可提高循环热效率，但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制，因此为了提高循环热效率及降低排气湿度，可采用再热器。
通常，再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右，再热蒸汽温度与过热蒸汽温度相近。
过热器和再热器内流动的为高温蒸汽，其传热性能差，而且过热器和再热器又位于高烟温区，所以管壁温度较高。
如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运行中的重要问题。
在过热器和再热器的设计及运行中，应注意下列问题:⑴运行中应保持汽温的稳定，汽温波动不应超过±（5～10）℃。
⑵过热器和再热器要有可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。
⑶尽量防止和减少平行管子之间的偏差。
2.3省煤器和空气预热器：省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部，进入这些受热面的烟气温度已较低，因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。
余热锅炉汽包水位三冲量控制系统
机两部分，上位机实现人机交互功能，下位机实现信号处理和控制功能。
CX1000控制器采用Windows 操作系统，支持使用Microsoft公司eMbedded Visual C++（简称EVC）自行开发HMI应用程序。
系统控制全都通过画面操作进行，包括参数输入与调整，设备运行方式、设备运行状态的控制等。
飞剪过钢的情况、设备的运行状态也在画面中显示。
改造后，实现了倍尺钢长度的自动测量和电机启动参数的自动计算和控制，自动化程度得到提高，降低了操作工的劳动强度，减少了冷床冲钢次数，提高了棒材的生产效率和区域成材率。
X10.10-02〔水城钢铁（集团）有限责任公司轧钢厂谈震、陈国年、岳连智供稿贵州六盘水市钟山区553028〕⑧油浸式变压器片式散热器滚压生产线主要由开卷机、滚压机、片端油压机和输出辊道组成。
开卷机使用磁粉制动器作为阻尼，通过调节供给磁粉制动器的直流电流控制阻力矩。
滚压机具有上下光滚和前后两套上下槽型滚，上滚固定，下滚使用液压控制升降，光滚上升，槽型滚下降时压出无槽部分，使用两套槽型滚可有效减少更换产品型号时的换滚辅助时间。
变频器控制材料送进速度，光电旋转编码器检测材料送进长度。
材料前进至合适长度，驱动电机停止，片端油压机切断材料并压出片头、片尾槽后，单片由输出辊道输送出生产线并计数。
片式散热器滚压生产线电气控制系统采用深圳易能EDS1000系列变频器、三菱FX2N-32MR PLC和F940型触摸屏。
PLC对变频器的监控采用RS-485协议，可有效减少线路连接的复杂性，避免现场各种电磁干扰。
PLC通过自由通信口方式和易能变频器通信，控制变频器运行，读取变频器自身电压、电流、频率和过压、过流、过负荷等全部报警信息以及模拟输入口反映的液压系统压力等参数，节省PLC的I/O端口和模拟量模块。
在触摸屏窗口可进行配方的编辑和修改，设定滚压线参数，显示工艺流程、运行状态和报警，打印实时数据曲线和数据报表。
锅炉汽包水位控制系统设计
课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能在工业生产中经常要对锅炉汽包的液位进行控制，为了能够精确控制液位高度，保证正常生产，要求设计液位闭环反馈控制系统，能抑制流量波动，且系统无余差。
本设计要求设计一个锅炉汽包液位闭环反馈控制系统，采用适合的控制算法，输入设定水位值，并实时显示当前水位。
设计任务及要求1、确定控制方案并绘制P&ID图、系统框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；4、若设计由计算机实现的数字控制系统，应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；5、在实验室进行计算机软件仿真，并给出仿真结果；6、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上测量范围：20～100cm ；控制精度：±0.5cm ；控制液位：80cm；最大偏差：1cm。
1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。
（2天，分散完成）2、确定系统的控制方案，绘制P&ID图、系统框图。
（1天，实验室完成）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。
（2天，分散完成）4、确定控制器的控制规律、控制器正反作用方式以及保证系统无余差。
（实验室1天）5、仿真分析或实验测试、答辩。
（3天，实验室完成）6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成）摘要关键词：目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1概述 (2)2.2虚假水位的行程及对策 (2)2.3汽泡水位的影响因素 (2)2.4汽泡水位控制方案设计 (3)第3章硬件设计 (7)3.1液位传送器选型 (7)3.2流量传送器选型 (7)3.3执行器选型 (8)3.4控制器器选型 (9)第4章锅炉汽泡水位的模型及仿真 (11)4.1仿真分析 (11)4.2仿真分析 (12)第5章课程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论锅炉烧水会产生高温高压的蒸汽，其温度可以达到1000多度，这样的蒸汽可以作为强大的动力源，蒸汽锅炉的作用是供给稳定的蒸汽产品，为保证提供合格的蒸汽产品来适应负荷的需要，与其配套的控制系统必须满足各工艺参数。
锅炉汽包水位控制系统工艺流程
锅炉汽包水位控制系统工艺流程一、背景介绍锅炉是工业生产中常用的设备之一，其作用是将水加热成蒸汽，为工业生产提供动力。
在锅炉运行过程中，汽包水位的控制是非常关键的，如果水位过高或过低都会对锅炉的安全运行产生影响。
因此，锅炉汽包水位控制系统的设计和运行是非常重要的。
二、锅炉汽包水位控制系统工艺流程1. 水位计的安装在锅炉汽包中安装水位计是控制水位的前提。
水位计通常安装在汽包侧面，通过测量水位计上下两个电极之间的电阻值来判断汽包水位的高低。
2. 控制系统的设计控制系统的设计是锅炉汽包水位控制的核心。
控制系统通常由水位计、控制器、执行器三部分组成。
水位计用于测量汽包水位，将水位信号传输给控制器；控制器接收水位信号，根据设定值进行比较，计算出误差，再将误差信号传输给执行器；执行器根据误差信号控制进水阀门的开度，从而实现对汽包水位的控制。
3. 系统的调试和运行在系统安装完成后，需要进行调试和运行。
首先，需要对系统进行校准，包括水位计的校准和控制器的校准。
然后，进行系统的调试，通过调整进水阀门的开度来控制汽包水位的高低。
最后，进行系统的运行，监测汽包水位的变化，及时调整进水阀门的开度，保持水位在安全范围内。
三、实例某工厂的一台锅炉汽包水位控制系统出现故障，导致汽包水位过高，严重影响了锅炉的正常运行。
经过检查，发现是水位计的电极出现了故障，导致水位计无法正常测量汽包水位。
工程师及时更换了故障的水位计电极，并对控制系统进行了校准和调试，最终成功恢复了锅炉的正常运行。
四、总结锅炉汽包水位控制系统是保障锅炉安全运行的重要组成部分。
在设计和运行过程中，需要严格遵守相关规定和标准，确保系统的可靠性和稳定性。
同时，需要定期进行维护和检修，及时发现和排除故障，保证系统的长期有效运行。
300MW火力发电机组锅炉汽包水位仪表控制系
目录第1节绪论.......................错误!未定义书签。
1.1设计目的.............................................错误!未定义书签。
1.2设计内容.............................................错误!未定义书签。
第2节汽包水位调节对象的干扰分析..........错误!未定义书签。
第3节锅炉汽包水位的动态特性...................错误!未定义书签。
3.1汽包水位在给水量作用下的动态特 (3)3.2 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 (4)第4节控制方案设计 (6)第5节控制系统各环节仪表的配置、选型及参数的确定 (7)5.1 调节器的选型 (7)5.2 执行器的选型 (9)5.3 变送器的选型 (12)5.4 传感器的选型 (14)5.5 伺服放大器的选型 (15)5.6 电动操作器的选型 (16)5.7 显示仪表的选型 (18)个人总结 (20)致谢..................................21参考文献..................... ........................... .. (22)附录....................... ........................... . (23)教师批阅：课程设计用纸- 1 -第2节、汽包水位调节对象的干扰分析锅炉的汽水系统原理图如图1所示。
影响汽包水位变化的干扰因素有：给水量的干扰，蒸汽负荷变化，燃料量变化，汽包压力变化等。
汽包压力变化不是直接影响水位的，而是通过汽包压力升高时的“自凝结”和压力降低时的“自蒸发”过程引起水位变化的。
况且，压力变化的原因往往是出于热负荷和蒸汽负荷的变化所引起的故这一干扰可以放到其他干扰中考虑。
燃烧流量的变化要经过燃烧系统变成热量，才能为水吸收，继而影响气化量，这个干扰通道的传递滞后都比较大。
锅炉汽包水位控制系统设计知识讲解
锅炉汽包水位控制系统设计过程控制系统实验报告专业 ******班级 ******学生姓名 ******学号 ******锅炉汽包水位控制系统设计一、控制要求设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在120cm，稳态误差±0.4cm，满足生产要求。
G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20),σ%<20%,Ts<10s,Ess=0.二、完成的主要任务1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能指标8.总结实验课程设计的经验和收获目录第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------31.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章 PID控制3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------93.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10第四章仿真4.1 simulink 仿真---------------------------------------------------------------------114.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13第五章心得体会-----------------------------------------------------------15第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理1. 了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程1.1锅炉汽包水位自动控制的意义锅炉汽包水位自动调节的任务是使给水量跟踪锅炉的蒸发量，并维持汽包中的水位在工艺允许的范围内。
锅炉汽包水位控制系统的设计讲解
过程控制系统实验报告专业 xxxxxx班级 xxxxxxxxx学生姓名 xxxxxx学号 xxxxxxxx锅炉汽包水位控制系统设计一、控制要求设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。
二、完成的主要任务1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能指标8.总结实验课程设计的经验和收获过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -1.1概述............................................ - 3 -1.2锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 -1.3锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 -............... - 5 -2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 -2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 5 -2.2.1液位控制系统的方框图.................................. - 5 -2.2.2液位控制系统的方案图.................................. - 6 -2.3选择被控参数和被控变量............................. - 6 -2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 -2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 7 -2.4.2执行器的选择........................................... - 8 -2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。
三冲量锅炉汽包水位控制系统设计
前言自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制，在不需要操作人员干预的情况下，可以很好的完成生产过程中的给水及水位控制，大大提高了生产效率。
汽包锅炉给水控制系统的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中水位保持在一定的范围内。
只有保证汽包水位的波动在允许范围内，才能实现机组安全经济运行。
因此，汽包水位是影响整个机组安全经济运行的重要因素，所以就要有一套较好的控制方案，来实现汽包水位的控制。
从传统的控制方式来看，它们要么系统结构简单成本低，却不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象，要么能够在一定程度上控制“虚假现象”，系统却过于复杂，成本投入过大。
目前工业控制急需一种系统简单，并且能够控制“虚假水位”，具有高性价比的控制系统。
汽包锅炉的给水调节系统有三种基本结构：单冲量调节系统结构、双冲量调节系统结构、串级三冲量调节系统结构。
低负荷阶段，由于疏水和锅炉排污等因素的影响，给水和蒸汽流量存在着严重的不平衡，而且流量太小时，测量误差大，故在低负荷阶段，很难采用三冲量调节方式，一般均采用单冲量调节方式。
负荷达到一定值以上时，疏水和排污阀逐渐关闭，汽、水趋于平衡，流量逐渐增大，测量误差逐渐减小，这时原则上可采用三冲量调节方式。
但由于单级三冲量调节系统要求蒸汽流量和给水流量信号在稳态时必须相等，否则汽包水位存在静态偏差，而且由于测量装置及变送器的误差等因素的影响，实际上现场这两个信号在稳态时，经常难以做到完全相等，而且单级三冲量调节系统一个调节器参数整定需兼顾的因素多。
因此单级三冲量事实上一般也难以采用。
串级三冲量调节方式，采用主、副两个调节器。
两调节器任务分工明确，整定相对容易，而且不要求稳态时给水流量信号与蒸汽流量信号完全相等，易于得到较好的调节品质，因此现场多采用此控制方式。
在串级控制系统中，参数的整定也是非常重要的，由于在系统中所设计的对象是确定的，所以只有对调节器进行整定，控制系统的参数整定有理论计算方法和工程整定方法，理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特征，通过理论计算求得调节器的动态参数设定值；而工程整定法，则是源于理论分析，结合实验、工程实际经验等一套工程上的方法，其具体方法将在本设计中体现。
锅炉汽包水位测量系统配置
锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用规定
一．水位测量系统的配置
1. 2套就地水位表（其中一套可用电极式水位测量装置代替）
2. 3套差压式水位测量装置
3.汽包水位的调节、报警和保护应分别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号，该信号应进行压力、温度修
正
4.就地水位表可采用玻璃板式、云母板式、牛眼式
二．安装总则
1.每个水位测量装置都应具有独立的取样孔
2.安装时均应以汽包同一端的几何中心线为基准线，不应以炉平台等物作为参比标准
3.安装取样阀门时，使阀门阀杆处于水平位置
4.汽侧取样管与水侧取样管间可加装连通管
三．就地水位表安装
1. 就地水位表的零水位线应比汽包内的零水位线低，降低的值取决于汽包工作压力
2.安装取样管时保证管道的倾斜度不小于100：1
汽侧：取样孔侧高
水侧：取样孔侧低
3.取样管、取样阀门、连通管应良好保温
四．差压水位测量装置的安装
1.平衡容器：单室平衡容器，直径约100mm的球体或球头圆柱体（容积为300-800mL）
容器前汽水侧取样管可有连通管
2.保证取样管道的倾斜度不小于100：1
汽侧：取样孔侧低
水侧：取样孔侧高
3.禁止在连通管中段开取样孔作为差压式水位测量装置的汽水侧取样点
4.引到差压变送器的两根管道应平行敷设共同保温
5.取样管、阀门、连通管应良好保温，容器及容器下部形成
参比水柱的管道不得保温。
锅炉汽包水位控制系统
锅炉汽包水位控制系统摘要：锅炉是过程工业中必不可少的动力设备，锅炉控制装置，其主要的任务是保证锅炉的安全、稳定运行，同时减轻工作人员的劳动强度，确保人员的人身安全。
锅炉的汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，因此控制好汽包液位是很有必要的。
关键词：单冲量水位控制，CR-604锅炉专用液位计。
一、锅炉的工艺过程：锅炉是过程工业中必不可少的动力设备。
它所产生的蒸汽不仅可以供生产过程作为热源，而且还可以作为蒸汽透平的动力源。
随着工业生产过程规模的不断扩大，生产过程不断强化，作为全厂动力和热源的锅炉设备，亦向大容量、高参数。
高效率方向发展。
为确保锅炉生产的安全操作和稳定运行，对锅炉设备的自动控制也提出了更高的要求。
锅炉控制装置中的汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高会导致蒸汽带水进入过热器并在过热器内结垢，影响传热效率，严重的将引起过热管爆管；水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环，引起水冷壁局部过热而爆管。
锅炉给水调节对象可以用如下所示图1表示。
图1 锅炉给水调节系统框图二、影响汽包水位因素：2.1汽包水位H的主要有给水量W在给水量W的阶跃扰动下，水位H的响应曲线可以用图2来说明。
如把汽包及水循环系统当作单容量水槽，水位的响应曲线应该如图中的直线H1。
考虑到给水温度低于汽包内的饱和水温度，当它进入汽包后吸收了原有的饱和水中的一部分热量，使锅炉的蒸汽量下降，水面以下的汽包总体积Vs也相应减小，导致水位下降。
Vs对水位的影响可以用图中的曲线H2表示。
水位H的实际响应曲线是H1和H2的总和。
从图中可知，响应过程有一段迟延时间τ。
给水的过冷度越大，纯迟延时间也越大。
给水扰动下的传递函数可以近似表示为式中Ko为响应速度，即给水流量变化单位流量时，水位的变化速度2.2汽轮机的耗汽量D在耗气量D的阶跃扰动下，水位H的响应过程可以用图2来说明。
当耗气量D突然阶跃增加时，一方面改变了汽包内的物质平衡状态，使水位下降，图中H1表示把汽包当作单容对象时水位应有的变化；另一方面，由于耗气量D的增加，迫使锅内汽包增多；同时由于燃料量维持不变，汽包压力Pd下降，使水面以下的蒸汽泡膨胀，总体积Vs增大，从而导致汽包水位的上升，如图中H2所示。
锅炉汽包水位控制系统有哪些特点
锅炉汽包水位控制系统有哪些特点锅炉的运行过程中根据其容量、调节精度及负荷变化速度的相关要求，目前锅炉汽包水位控制系统通常有单冲量控制系统、位式控制系统、双冲量控制系统、三冲量控制系统等。
（1）单冲量锅炉汽包水位控制系统具有设计成本低、系统结构简单、参数整定便捷等优点。
但在实际的生产过程中会有“虚假水位”的存在，在生产中如果突然增加用气量时，实际的水位值是下降的，而这种单冲量控制系统的反馈却是上升的，当系统接收到这种错误信号后会减少水的流入量及减少阀门的开度。
等“虚假水位”现象消散之后，会导致其水位发生骤降而引起安全事故。
这种控制系统不适用于蒸汽流量变化较大的大中型锅炉。
（2）双冲量水位控制系统目前采用的是“前馈-反馈”的复合结构，在长期生产实践探索中得出：直接利用蒸汽流量的变化作为输入量，不经过闭环通道，直接作用于水阀门，从而进行相关补偿，这样就会有效的解决了单冲量汽包水位控制系统中难以解决的问题，高效抑制了“虚假水位”对系统的影响。
（3）三冲量水位控制系统是根据“汽包水位、蒸汽流量、给水流量”的变化控制汽包的水位，并通过给水调节阀来实现水位变化达到稳定的目的。
在锅炉启动过程中就对过热器、汽包、省煤器、水冷壁、再热器等相关设备进行保护。
对汽包的保护：严格控制上水温度及上水速度；严格控制汽包上、下壁温度差及内、外壁温差低于规定值；严格控制升温及升压速度。
三冲量水位控制系统，目前这种控制系统采用的是“串级-前馈”复合结构。
在控制系统中将给水流量、汽包水位作为系统的主调节部分，副调节相关参数则在前馈通道中进行补偿，在副回路中完成稳定调整。
这种复合结构有效的满足了系统对“稳准快”的要求，抑制了“虚假水位”。
具有系统稳定，抗干扰性强等特点，普遍适用于大中型锅炉。
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目录第1章绪论 (2)1.1概述 (2)1.2锅炉的工作过程简介 (2)第2章锅炉汽包水位动态特性分析 (4)2.1汽包水位在给水流量W作用下的动态特性 (4)2.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性 (5)第3章锅炉汽包水位的控制方案 (7)3.1单冲量控制方式 (7)3.2双冲量控制方式 (7)第4章仪器仪表的选择与参数的整定 (10)4.1液位变送器的选择 (10)4.2控制器的选择 (11)4.3执行器的选择 (12)4.4控制器的作用方式 (13)4.5阀的开闭选择形式 (13)4.6工程整定 (14)参考文献: (15)第1章绪论1.1 概述汽包水位是锅炉运行的重要指标，是一个非常重要的被控变量。
维持水位在一定范围内是保障锅炉安全运行的首要条件，液位过高, 会使蒸汽带水过多, 汽水分离差, 使后续的过热器管壁结垢, 传热效率下降, 过热蒸汽温度下降, 严重时将引起蒸汽品质下降, 影响生产和安全; 水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环, 引起水冷壁局部过热而损坏, 严重时会发生锅炉爆炸。
因此, 在锅炉运行中, 保证汽包水位在正常范围是非本设计是锅炉汽包水位控制系统的设计，锅炉汽包水位的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。
经分析后采用二冲量的控制方式，。
1.2 锅炉的工作过程简介锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备，锅炉的任务是根据外界负荷的变化，输送一定质量(汽压、汽温)和相应数量的蒸汽。
它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥等过程提供热源，而且还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。
锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成的。
“锅”就是锅炉的汽水系统，如图所示。
由省煤器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。
锅炉的给水用给水泵打入省煤器，在省煤器中，水吸收烟气的热量，使温度升高到本身压力下的沸点，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，随即又回入汽包。
水在水冷壁管中吸收炉内火焰直接辐射的热，在温度不变的情况下，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，水和给水一起再进入下降管参加循环，汽则由汽包顶部的管子引往过热器，蒸汽在过热器中吸热、升温达到规定温度，成为合格蒸汽送入蒸汽母管。
“炉”就是锅炉的燃烧系统，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。
6 1图1.1 锅炉的汽水系统第2章锅炉汽包水位动态特性分析2.1汽包水位在给水流量W 作用下的动态特性图2.1是锅炉汽包水位在给水流量作用下，水位的阶跃响应曲线。
把汽包水位看作单容量无自衡过程，水位的阶跃响应曲线如图中的Hl 线。
t W H1HtH图2.1 给水流量作用下水位阶跃响应但是由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，所以给水流量增加后，从原有饱和水中吸收部分热量，这使得水位下汽泡容积有所减少，当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时，水位的变化就完全反映了由于汽包中储水量的增加而逐渐上升。
因此，实际水位曲线如图中的弯线，即当给水量作阶跃变化后，汽包水位一开始不立即增加，而要呈现出一段起始惯性段。
用传递函数表示时nS T S k s W s H S G )1()()()(111+== 2-1 式中K1—反应速度，即给水流量改变单位流量时水位的变化速度，单位为毫米/秒或(吨/小时)。
从式2-1可知，汽包水位在给水流量作用下的动态特性由一个积分环节和一个滞后环节所组成，K1、T1的数值可通过实验测试求得，数值的大小同锅炉的结构有关。
有些锅炉当给水量增加时，在较长的一段时间里，汽包水位并不增加，有一较长的起始惯性段，对于这种锅炉用式2-2来表示它的动态特性，误差较大，这时可选用下面近似计算：s e Sk s W s H τ-=0)()( 2-2式中，τ —给水量扰动后的纯滞后时间，对非沸腾式省煤器的锅炉，τ 这时为30至100秒;对于沸腾式省煤器的锅炉，τ 为100至200秒;K0一水位的反应速度。
给水温度越低，时滞τ 亦越大。
总之，汽包水位调节对象在给水量作用下，具有纯迟延和惯性，无自衡能力。
具体特性可用二种形式来描述，究竟采用何种形式，可根据锅炉结构和汽化强度来定。
2.2汽包水位在蒸汽流量D 扰动下的动态特性在蒸汽流量刀扰动作用下，水位的阶跃响应曲线如图2.1所示。
当蒸汽流量突然增加，从锅炉的物料平衡关系看，蒸汽流量D 大于给水量，水位应下降，如图中曲线H1。
但实际并非如此，由于蒸汽用量增加，瞬间导致汽包压力的下降。
汽包内水的沸腾突然加剧，水中汽泡迅速增加，由于汽泡容积增加而使水位变化的曲线如图中的H2线。
因此，实际的水位曲线为H1+H2，即为图中的H 。
从图中可以看出，当蒸汽负荷增加时，水位不仅不下降反而上升，然后再下降(反之，蒸汽流量突然减少时，则水位先下降，然后再上升)，这种现象称之为“虚假水位”。
当汽水混合物中汽泡容积与负荷相适应达到稳定后，水位才反映出物料的不平衡，开始下降。
应该指出，当负荷阶跃改变时，水面下汽泡容积变化引起的水位变化是很快的，图2.3中H2的时间常数只有10~20秒。
蒸汽流量扰动时，水位变化的动态特性可表示为:n f S T k S k s D S H s G )1()()()(222++-== 2-3式中，Kf 响应速度，即蒸汽流量变化单位流量时，水位的变化速度，单位为毫米/秒或(吨/小时)。
K 响应曲线玩的放大系数T2 响应曲线的时间常数HH1H2Ht图2-2.蒸汽流量扰动下水位阶跃响应“虚假水位”变化的幅度与锅炉的汽压与蒸汽量有关，对于一般100一230吨/小时的中高压锅炉，如负荷阶跃变化10%时，“虚假水位”现象可使水位变化达30一40毫米。
由于“虚假水位”现象属于反向特性，其出现的水位最大偏差很难依靠调节来克服，如果要求水位波动不能太大，只有限制负荷D的变化速度或限制负荷一次变化量。
由此可见，汽包水位调节对象在蒸汽流量扰动下，非但没有自平衡能力，而且存在着“虚假水位”现象，“虚假水位”的变化速度很快，变化幅度与蒸发量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，在设计调节系统时必须考虑。
第3章锅炉汽包水位的控制方案3.1单冲量控制方式单冲量水位控制方式原理图及方框图如图3-1所示它是汽包水位自动调节中最简单、最基本的一种形式。
它引入汽包水位作为反馈量，是典型的单回路定值控制系统。
当蒸汽用量突然增加时，应该加大给水量以满足负荷需求；但是由于假水位现象，导致控制器会先减小给水量来抑制瞬间的水位升高，随着假水位消失，汽包水位会在负荷增加和给水量减少的双重作用下，产生严重的水位下降，甚至发生危险。
对于小型锅炉，由于蒸汽负荷变化时假水位的现象不明显，如果再配上一些联锁报警装置，这种单冲量控制系统能满足要求。
但是对于600MW发电机组汽包水位负荷变动较大单冲量控制系统不能保证水位稳定，难以满足水位控制要求和生产安全。
因此，该控制方案不适用于负荷变动较大的情况。
图3-1单冲量控制控制系统框图3.2双冲量控制方式汽包水位的主要扰动是蒸汽流量变化，如果系统除了汽包水位控制外还能利用蒸汽流量变化信号对给水流量进行补偿控制，就可以消除或减小假水位现象对汽包水位的影响，而且使给水调节阀的调节及时这就构成了双冲量控制系统，如图A 所示系，统框图如图B所示双冲量控制系统实质是一个前馈蒸汽流量加单回路反馈控制的前馈反馈控制系统，当蒸汽流量变化时调节阀及时按照蒸汽流量的变化情况进行给水流量补偿，而其他干扰对水位的影响由反馈控制回路克服。
双冲量控制系统是以锅炉汽包水位测量信号作为主控信号, 以蒸汽流量信号作为前馈信号构成的“前馈—反馈”控制系统。
系统方框图见图3-2蒸汽A原理图B 双冲量控制控制系统框图图 A中的加法器，将控制器的输出信号和蒸汽流量变送器的信号求和后，控制给水调节阀的开度，调节给水流量。
当蒸汽流量变化时，通过前馈补偿直接控制给水调节阀，使汽包进出水量不受假水位现象的影响，而及时达到平衡。
这样就克服了由于蒸汽流量变化引起假水位变化所造成的汽包水位剧烈波动。
加法器具体运算如下：I I C I C F C I 021±+=式中, I 为控制器的输出; I C 为水位控制器的输出; I F 为蒸汽流量变送器(一般经开方)的输出; C C 21为加法器系数; I 0为初始偏置值.现在分析这些系统的设置。
C 2 是取正还是负是根据调节阀是气开还是气关而定，确定的原则是蒸汽流量增加，气关式调节阀取负号气开式调节阀取正号，C 2 数值的确定还要考虑到静态补偿。
将C 2调整到只有蒸汽流量扰动时，汽包水位基本不变即可。
C 2 的设置比较简单，可取1 也可以取小于1。
设置初始偏置的目的是为了在正常蒸汽流量的情况下，控制器和加法器的输出都有一个适中的数值，最好在正常负荷下I 0值与I C F 2相抵消。
引入蒸汽流量来校正不仅可以补偿 “虚假水位” 所引起的误动作, 而且能使给水调节阀的动作及时, 从而提高控制质量。
但这里的前馈仅为静态前馈, 若要考虑两条通道在动态上的差异, 则还需要引入动态补偿环节。
在给水压力比较平稳时, 采用双冲量控制就能达到控制要求。
双冲量水位自动控制系统存在的问题有: 一是对于给水系统的扰动不能直接补偿。
当给水量发生扰动时, 要等到汽包水位信号变化时才能通过调节器操作执行调节, 滞后时间长, 水位波动大。
二是调节阀的工作特性不是完全线性的, 因此, 要做到静态补偿就比较困难。
第4章仪器仪表的选择与参数的整定4.1液位变送器的选择选则1151/3351DP 差压变送器1151/3351DP 差压变送器的关键原材料、元器件和零部件均源自进口或合资生产，整机经过严格组装和测试。
该产品具有设计原理先进、品种规格齐全、安装使用简便等特点。
由于该机型外观上完全融合了目前国内最为流行，并被广泛使用的两种变送器（罗斯蒙特3051与横河EJA ）的结构优点，让使用者有耳目一新的感觉，并具有很强的通用性和替代能力。
为适合国内自动化水平的不断提高和发展，该系列产品除设计小巧精致外，更推出具有HART现场总线协议的智能化功能。
产品特点：超级的测量性能，用于压力、差压、液位、流量测量精度高：数字精度+（-）0.05%；模拟精度+（-）0.5%~+（-）0.1%F.S量程、零点外部连续可调，量程比100：1正迁移可达500%、负迁移可达600%稳定性能好，稳定性：0.25% 60个月耐过压固体传感器设计全系列统一结构、互换性强接触介质的膜片材料可选低压浇铸铝合金壳体测量速率：0.2S小型化（2.4kg）全不锈钢法兰，易于安装过程连接与其它产品兼容，实现最佳测量采用16位计算机的智能变送器标准4-20mA，带有基于HART协议的数字信号，远程操控支持向现场总线与基于现场控制的技术的升级图4.11151/3351DP差压变送器4.2 控制器的选择采用上海龙瑞斯电子科技有限公司生产的XMT 系列数字显示控制器，主要选用XMT F 800 01 A12 T2型控制器。