锅炉水位控制系统的研究与设计
锅炉汽包水位控制系统的研究与应用
加 热等过程 的热源 。 汽包水位是 锅炉 运行 的重要 指标 ， 持 水位 保
单 冲量控 制 系统 的变 量是 汽包 水 位 ， 该 系 但
统无 法克服虚 假水 位 带来 的严重 后果 ， 负荷 不 对
在一定 范 围内是保 证锅 炉安 全运 行 的首 要 条 件 ，
水位过 高或过低 ， 会给 炉 及蒸 汽用户 的安全 都
灵敏 ， 也无法 克 服给 水 干扰 。在单 冲量 控 制系 统
的基础 上引入蒸 汽流 量信 号 ， 就构 成 了双 冲量 控
制 系统 ， 冲量 控制系统 也存在弊端 ， 双 不能及时 克
操作带 来不利 影 响。水 位过 高 ， 影 响 汽包 内 的 会
・
第１ ７卷第 １ 期 ４ 。 ２ １ 年 ２月 ０ ０１
宽厚板
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锅 炉 汽 包水 位 控 制 系统 的研 究 与 应 用
刘 静
（ 阳钢铁有限责任公司） 舞 摘 要 锅炉是钢铁企业主要的热能生产设备 ， 而汽包水位又是锅炉运行 的重要指标之一 ， 本文主要介绍 锅炉 水位 蒸汽流量 给水流量 三冲量控制
Ａ Ⅱ７
及时加 以控制 ， 将有 可能使汽包 内的水 全部汽化 ；
尤其是 大型锅炉 ， 在汽包 内的停 留时 间极短 ， 水 从
而导致水 冷壁烧坏 ， 至引起爆 炸。 因此 ， 甚 必须对
汽包水 位进行严格 的控制 。
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锅炉汽包水位的模糊控制系统的设计
诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。
与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。
若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：年月日锅炉汽包水位的模糊控制系统设计摘要汽包水位是锅炉运行的重要指标。
保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。
水位的过高、过低都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不得的影响。
过高，饱和水蒸气将会带水过多，导致过热器管壁结垢并损坏，进而进入汽轮机的蒸汽带液损坏汽轮机叶片，产生安全事故；反之，水位过低，汽化过快，锅炉供水不足，致使水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。
锅炉汽包水位的控制又比较复杂，其中存在的虚假液位、滞后性、不易检测性等等又使传统控制很难达到较为完善的控制要求。
针对锅炉汽包水位存在虚假水位、控制系统复杂、具有滞后性、难以检测等特性，及采用传统PID控制时，效果不佳，如果控制不及时，甚至会产生安全事故的情况。
同时对比模糊控制的发展现状，可发现其适应性好、鲁棒性强、控制精度高等优势，所以本文设想在传统PID控制中引入模糊控制，改善汽包水位控制系统的静态和动态特性，使汽包水位恒定在一定范围之内，杜绝安全隐患，实现锅炉汽包水位的更精确、更有效的智能控制。
关键词：锅炉汽包水位模糊控制 Matlab仿真设计 PIDThe Suzzy Control Design about Boilder Drum Water LevelSystemAbstractThe drum water level is an important index of boiler operation. Keep the water level in certain scope is to ensure the safe operation of the boiler in the workplace. The low water level higher, and will give boiler and steam the safety of users may not bring the influence of the operation. Too high, saturated steam will bring too much water, resulting in superheater tube wall scaling and damage, and then into the steam turbine with liquid damage turbine blade, produce safety accident; Conversely, low water, vaporizing too fast, boiler water supply shortage, the water wall burn out, and even cause an explosion.The boiler drum water level control and more complex, the existing false liquid level, lagging, easily tested, and so on and that traditional control of it is difficult to reach a perfect control requirements.For boiler drum water level has false water level and control system with delay and complex, difficult to testing and other characteristics, and adopts the traditional PID control, the effect not beautiful, if not in time control, even can produce safety accidents. At the same time compared to current situation of the development of the fuzzy control, find the good adaptability, and robust, control precision higher advantage, so this paper in the traditional PID control idea introducing fuzzy control, improve the drum water level control system static and dynamic characteristics of the drum water level constant in certain limits, eliminate hidden dangers, realize the boiler drum water level of more accurate, more effective intelligent control.Key words:Boiler Drum Water Level Fuzzy Control Design Matlab PID目录前言 (1)第1章锅炉相关控制与前景 (2)第1.1节概述 (2)第1.2节锅炉设备的控制任务 (2)第1.3节研究状况 (3)第2章锅炉汽包水位的控制 (5)第2.1节汽包水位的动态特性 (5)第2.2节汽包水位的几种常规控制方法 (7)第3章模糊控制原理 (12)第3.1节模糊控制的形成与提出 (12)第3.2节模糊控制的优缺点 (13)第3.3节模糊控制的基本原理 (14)第4章锅炉汽包水位的模糊控制系统设计与仿真 (23)第4.1节输入输出变量的选择 (23)第4.2节隶属函数的选择 (25)第4.3节模糊规则表的建立 (26)第4.4节合成推理算法 (29)第4.5节模糊控制表 (32)第4.6节控制参数的自整定 (34)第5章模糊PID控制的MATLAB仿真 (35)第5.1节仿真流程图 (35)第5.2节模糊控制器模块的建立 (36)第5.3节仿真模型的建立 (37)第5.4节模糊PID控制与常规PID控制仿真的比较 (39)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)前言锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备为确保安全稳定生产对锅炉的自动控制十分重要其中汽水位是一个非常重要的被控变量由于锅炉的水位调节过程难以建立数学模型具有非线性不稳定性时滞等特点传统的锅炉水位三冲量控制系统大都采用PID控制其控制效果还可以进一步提高而模糊控制不要求知道被控对象的精确数学模型只需要操作人员的经验知识及操作数据鲁棒性强非常适合用于非线性滞后系统的控制但其静态性能不能令人满意限制了它的应用为消除模糊控制的稳态误差采用Fuzzy-PID控制是常用的一种方式，所以本论题具有一定的现实意义。
锅炉水位控制系统设计
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。
锅炉汽包水位的控制研究
中国矿业大学信电学院课程设计姓名：___ 叉叉_ __班级: 自动化06-9班学号： 05062395指导老师：常俊林锅炉汽包水位的控制研究摘要锅炉是化工、炼油、发电、造纸和制糖等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。
锅炉往往成了不少工厂不可缺少的一部分，因而，对锅炉设备中的自动控制系统进行分析研究是必要的。
锅炉是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格蒸汽，使锅炉蒸汽量适应负荷的需要。
为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。
锅炉水位控制系统是过路生产控制系统中最重要的环节。
锅炉是一种特种设备，是工业生产中的常用设备。
对锅炉生产操作如果不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故。
这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。
而对水位的控制不当，往往是汽包受到蒸汽负荷干扰后，产生虚假水位，使控制器反向动作。
本文在分析了锅炉汽包水位特性的基础上，梳理了控制系统的几种方案，对其中的三种方案进行了Matlab仿真，并提出了硬件设计方案，以及阐述了先进控制策略的发展。
关键词：锅炉；汽包水位控制；仿真；控制策略The Research Of Boiler’s Drum Water Level ControlABSTRACTThe boiler is absolutely necessary significant power plant of industry production process such as the chemical industry, oil refining, generation of electrical energy, papermaking and refines sugar and so on. As a result, it is indispensable systematically to analyze research to the automatic control in the boiler installation.The boiler is the power plant that the whole factory is significant, that such is providing competent steam, causing the boiler amount delivering steam adapt to the burden necessaries. For this reason, production process every main technology parameter has to rigorously enforce the control. Segment that the boiler water level control system is the most significant in the boiler.This paper analyzes the characteristics of the boiler drum water level on the basis of the control system of combing several options, of which three programs of the Matlab simulation and made the hardware design, and will elaborate on the development of advanced control strategies.Key Words: boiler; drum water level control; simulink; control strategy目录锅炉汽包水位的控制研究 (2)摘要 (2)ABSTRACT (3)1绪论 (6)1.1意义 (6)1.2 虚假水位的形成及对策 (6)1.3本文的主要工作 (7)2锅炉汽包水位的动态特性 (8)2.1给水流量作用下的动态特性 (8)2.2蒸汽流量作用下的动态特性 (8)3汽包锅炉水位控制系统的设计 (10)3.1概述 (10)3.2单冲量控制系统 (10)3.3双冲量控制系统 (11)3.4三冲量控制系统 (11)3.4.1单级三冲量控制系统 (11)3.4.2三冲量串级控制系统 (12)4锅炉汽包水位的Matlab仿真 (15)4.1仿真软件功能概述 (15)4.2汽包锅炉水位控制系统的仿真 (15)4.2.1单冲量控制系统的仿真 (15)4.2.2三冲量控制系统的仿真 (16)4.2.3仿真结果分析 (18)5硬件设计 (19)5.1 8051单片机的原理及特点 (19)5.1.1 8051单片机的基本特点 (19)5.1.2 8051单片机的基本组成原理 (19)5.2 8051单片机汽包锅炉水位控制的结构原理 (19)5.2.1工作原理 (19)5.2.2 控制的程序框图 (20)5.2.3部分程序代码 (21)5.3 小结 (22)6先进控制策略的发展 (22)6.1预测控制 (22)6.1.1预测函数控制 (22)6.1.2 模型预测控制 (22)6.2自适应控制 (22)6.2.1自校正控制 (22)6.2.2 PID参数的自整定 (23)6.3智能控制 (23)6.3.1 专家控制系统 (23)6.3.2神经元网络优化控制 (24)7全文工作总结 (25)参考文献 (25)致谢 (26)1绪论1.1意义21世纪自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，热力发电厂的生产过程中也毫无例外的采用了自动控制技术。
汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计(毕业设计论文)
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
锅炉液位控制系统课程设计报告
摘要集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。
关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制目录1. 概述 (1)2.通用版及嵌入版MCGS组态软件 (5)2.1锅炉液位控制工程文件建立 (5)2.2锅炉液位控制画面设计 (11)3.被控对象设计 (17)3.1实验装置简介 (17)3.2被控对象特性说明（过程工艺分析） (18)3.3被控对象的结构设计 (18)3.4被控对象工艺流程图 (19)4.控制系统设计 (19)4.1控制系统原理分析及控制方案设计 (19)4.2一次仪表选型设计 (21)4.3 DCS选型设计 (25)5.DCS组态设计 (26)5.1 DCS硬件组态设计 (26)5.2 DCS软件组态设计 (28)5.3 DCS系统闭环运行调试结果分析与说明 (32)5.设计总结与体会 (34)6.参考文献 (35)1. 概述集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
锅炉汽包水位控制系统的设计过程控制系统实验报告
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 ............................ - 4 -1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - 第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计............... - 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..................... - 6 -2.2.1 液位控制系统的方框图.................................. - 6 -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............................. - 7 -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 ..................................... - 8 -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。
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。
毕业设计(论文)_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计
毕业设计（论文）_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计毕业设计锅炉出水温度控制系统的研究与设计总计毕业设计（论文）61页表格2表插图16幅I摘 要随着我国经济的发展，资源和环境矛盾同趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。
作为温度控制系统重要能源转换设备的锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。
然而，我国目前运行的很多锅炉控制系统自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。
随着科学技术的不断发展人们开始利用各种先进的仪器和技术组成计算机控制系统来代替人工复杂的控制操作，直接数字控制DDC 系统（Direct Control ），便是其中之一。
直接数字控制DDC 系统，它是工业生产计算机控制系统中用的最广泛的一种系统应用形式，在这类系统中的计算机，除了经过输入通道对多个工业过程参数进行巡回检测采集外，它还代替了模拟调节系统中的模拟调节气，按预定的调节规则进行调解运算，然后将运算结果通过过程输出通道输出并作用于执行机构，以实现多回路调节的目的。
本设计设计了基于PLC 的锅炉温度控制系统，该系统包括下位机控制和上位机控制两部分。
文中给出了通过时间和室外温度相结合的控制策略对系统温度进行调节控制。
关键字：锅炉；计算机控制； PLCAbstractWith China’s economic development，resources and the environment has become increasingly acute contradictions，so that the modernization of our country is facing a formidable challenge．As an important energy source conversion equipment，heating system of the industrial boiler consumes about one-third of China’s coal．However，the majori ty of China’s current operating boiler system’s security and efficiency is generally lower than the national standard．So it's great significance to achieve automatic control for boiler with computer．Along with science technical develop continuously people start making use of every kind of advanced instrument constituting the calculator control system with the technique to the control operation that replace the artificial complicacy, direct arithmetic figure control DDC system( Direct Control), just one of them Direct arithmetic figure control DDC system, it is an industry to produce convenient and the most extensive a kind of system in system of control of calculator application form, in addition to through importation passage to several industries process parameter proceeding cruising to return to examination to collect, it returned to replace the emulation regulates the emulation in the system regulates the spirit, at the set regulate rule proceed the intermediation carries to calculate, then will carry to calculate result pass process output passage output combine function in carry out the organization, to realize many the purpose that back track regulate.the paper presents a overall control thinking，the system designed to heating in winter includes superordinate computer control system and the subordinate system．To meet all the campus’s winter heating，it gives a complete control strategy which combined with time and outdoor’s temperature.IIKey Words：Boiler；Computer Control； PLCIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (6)1.1锅炉温度控制系统现状 (6)1.2锅炉自动控制的发展历史 (7)1.4课题意义 (9)第2章锅炉温度控制系统的总体介绍 (11)2.1锅炉温度控制系统的组成 (11)2.2交流电机的变频调速系统介绍 (13)2.2.1变频器驱动的特点 (13)2.2.2变频调速的基本原理 (14)2.2.3变频器基本结构 (15)2.3燃煤锅炉的工作过程 (17)2.3.1 燃煤锅炉的组成 (17)2.3.2燃煤锅炉的工作过程 (18)2.4燃煤锅炉的自动调节任务 (19)第3章控制系统下位机的设计 (22)3．1PLC软件介绍 (22)3.1.1 模块式PLC的基本结构 (23)3.1.2 PLC的特点 (24)3.2STEP7软件简介 (25)3.3控制系统所用功能块 (27)3.4锅炉控制系统的硬件组态 (29)3.5锅炉系统下位机程序设计 (31)3.5.1 系统下位机控制程序实现 (31)3.6本章小结 (41)第4章控制系统上位机设计 (42)IV4.1WINCC软件介绍 (42)4.2WINCC的特点 (43)4.3WINCC主要控制模块 (43)4.4项目组态 (45)4.5系统监控界面设计 (46)4.6I NTERNET远程监控 (52)4.6.1 WEB Navigator简介 (52)4.6.2 WEB Navigator的优点 (53)4.6.3 远程WEB发布与浏览 (55)4.6.4 使用WEB Navigator 过程中遇到的问题及解决办法 (55)4．7本章小结 (57)第5章系统的抗干扰设计 (58)5．1PLC系统的抗干扰性 (58)5.1.1 电磁干扰源及对系统的影响 (59)5.1.2 系统外引线的干扰 (59)5.1.3 PLC系统内部的干扰 (60)5.1.4 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计 (61)5.2控制系统主要抗干扰措施 (61)第6章结论与展望 (63)6.1总结 (63)6.2展望 (64)致谢 (65)参考文献 (66)V第1章绪论1.1锅炉温度控制系统现状锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。
锅炉汽包水位可靠性控制系统的研究与应用
两 Ｃ Ｕ板 的运 算结 果 ，当结 果 不一 致 时 向 Ｃ Ｕ板 Ｐ Ｐ 发 出运 行 自检程 序 的命 令 ，确 定故 障 Ｃ Ｕ板 ；（ ） Ｐ ２ 控制两 Ｃ Ｕ板在 子任 务级 同步 ；（ ） 除故 障 Ｃ Ｕ Ｐ ３切 Ｐ
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锅 炉汽 包水位 可 靠性控 制 系统 的研 究与应 用
《 化工装备技术》 ３ 卷 第 １ ２ １ 第 １ 期 ００年
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１３ 故 障敏感 观测器 及故 障诊 断逻辑 Ｆ Ｉ ． Ｄ 系统
［［２。 量 一３． ］ ］。 一５ ＝． × ≥ ９ ２８
㈩ … ㈦
当无故 障时 ，式 （ ）式 （ ） ２ 、 ３ 和式 （ ） 式 （ ） ５ 、 ６ 可
统一写 成如下 形式
（）＝ Ｘ ｔ ＋８ （） ｔ Ａ （） ｕ ｔ （ １ １）
陆建东等 ．双微机 容错 系统 分析 和设计 ［ ］．华中理工大 Ｊ
学学 报 ，１９ ，６ ９０ ．
吴 爱 国，段 广 ｆ Ｉ．线 性 系 统 对 偶 Ｌ ｅｂ ｒ ｒ观 测 器 设 ｕ ｎｅｇ ｅ
汁 ［ ］． 制 理 论 与应 用 ，２０ ，３ Ｊ 控 ０８ ．
汽 包
图 １ 串级三冲量水位控制方案
Ｉ１ 锅 炉水位 控制方 案 ．
锅 炉水位控 制 的 目的是 克服 炉负荷 变化所 引起 的 “ 假水 位 ” 的影 响以及 各 种 干扰 对水 位 的影 响 ，
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真锅炉液位控制是工业生产过程中非常重要的一环，它直接涉及到锅炉的安全运行以及生产效率的提高。
本文将基于MATLAB软件对锅炉液位控制系统进行设计与仿真，并详细介绍设计和仿真过程。
首先，我们需要了解锅炉液位控制系统的基本原理。
在锅炉运行过程中，燃烧产生的热量将水加热为蒸汽，并转化为动能。
为了保证锅炉的安全运行，必须确保水的液位在合适的范围内。
如果液位过高将导致溢出，而液位过低则会引起管道干燥，从而破坏锅炉结构。
因此，液位控制的目标是使液位保持在一个稳定的值。
锅炉液位控制系统的主要组成部分包括水位传感器、执行器和控制器。
传感器用于检测液位，执行器用于调节水位，而控制器用于根据传感器的反馈信号控制执行器的动作。
设计锅炉液位控制系统的第一步是建立数学模型。
在本文中，我们采用经典的PID控制器。
PID控制器的输出可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt。
其中，e(t)为控制器输入信号，其定义为e(t) = SP(t) - PV(t)， SP(t)为设定值，PV(t)为过程变量，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益。
锅炉液位系统的数学模型可以表示为：τ * dp(t)/dt = m * a(t) - m * b(t) * u(t)。
其中，dp(t)/dt为液位变化速率，a(t)为进水流量，b(t)为蒸发流量，u(t)为执行器动作信号，τ和m为系统参数。
接下来，我们使用MATLAB软件进行系统设计和仿真。
首先，我们需要定义系统参数和初始条件。
然后，我们可以利用MATLAB的控制系统工具箱中的函数进行系统建模。
通过选择适当的PID控制器增益，我们可以通过系统仿真来评估系统的性能。
在MATLAB中，可以使用simulink模块来搭建系统模型，并通过运行模型来获取系统的响应曲线。
在仿真过程中，我们可以通过修改控制器增益来优化系统的性能，例如快速响应、抑制振荡和减小超调量。
锅炉水位控制方案
锅炉水位控制方案一、背景锅炉是工业生产中广泛使用的设备，用于产生蒸汽或加热水。
在锅炉运行过程中，水位的控制至关重要。
控制不当可能导致水位过高或过低，从而影响锅炉的安全性和正常运行。
因此，设计一个可靠有效的锅炉水位控制方案是十分重要的。
二、目标三、方案1. 电极式水位控制电极式水位控制是常见的一种控制方法。
它通过使用电极探头检测锅炉内的水位，并根据检测到的水位信号控制水位的调节阀。
该方案的优点是简单易行，可靠性高。
但需要定期检查电极的工作状态，并及时对电极进行清洗和维护，以确保准确的水位检测。
2. 超声波水位控制超声波水位控制是一种非接触式的水位检测和控制方法。
通过发送超声波信号，并利用超声波的反射或传播时间来测量水位的高度。
根据测量结果，可以控制水位调节阀以实现水位的自动控制。
该方案适用于高温、高压工况下的锅炉，具有精准度高、安装方便等优点。
3. 压力差水位控制压力差水位控制是一种使用压力传感器测量锅炉内外的压力差，并根据压力差的变化来控制水位的方法。
该方案简单可靠，适用于存在压力差的情况下。
然而，在压力差变化较大的情况下，可能会导致水位控制的不稳定性，需要进行适当的调整和校准。
4. 液位控制系统液位控制系统是一种使用液位传感器来测量锅炉的水位，并通过信号传输和处理来实现自动控制的系统。
该方案具有准确性高、稳定性好的优点，适用于对水位控制要求较高的场景。
但需要注意液位传感器的选择和维护，以确保准确的测量结果。
四、总结锅炉水位控制方案的选取应根据具体的应用场景和要求进行评估和选择。
不同的方法各有优缺点，需要根据实际情况进行权衡取舍。
在实施方案时，需要注意定期检查和维护相关设备，以确保水位控制的准确性和可靠性。
此外，合理的操作和维护锅炉设备也是保证水位控制有效的重要因素。
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。
锅炉蓄水池水位控制系统设计汇总
锅炉蓄水池水位控制系统设计汇总本文档旨在汇总锅炉蓄水池水位控制系统的设计方案。
以下是设计方案的主要内容：1. 概述锅炉蓄水池水位控制系统是用于控制锅炉蓄水池的水位以保持安全运行的系统。
通过监测和调节水位，可以确保锅炉的正常运行以及供暖等热力设备的稳定工作。
2. 系统组成锅炉蓄水池水位控制系统主要由以下组件组成：2.1 水位传感器水位传感器用于测量蓄水池中的水位。
可以选择合适的传感器类型，如浮球式传感器或电容式传感器，以实现准确的水位测量。
2.2 控制器控制器是系统的核心部分，用于根据测量到的水位信号进行控制。
控制器可以基于简单的阈值比较逻辑或者采用更复杂的算法进行水位控制，以满足不同的需求。
2.3 开关阀开关阀用于控制供水或排水管道的开闭，从而调节水位。
可以根据实际情况选择合适的阀门类型和控制方式。
2.4 报警系统报警系统可以监测水位异常情况，并及时发出警报以提醒操作人员。
报警系统应具备可靠的传感器和报警装置，并与控制器进行联动。
3. 设计要求锅炉蓄水池水位控制系统的设计应满足以下要求：- 系统稳定可靠，能够准确控制水位在安全范围内波动。
- 设备选择合理，能够适应所处环境的工作条件。
- 控制算法简单易懂，操作和维护方便。
- 故障自诊断和报警功能可靠有效，能够及时发现和处理异常情况。
4. 系统安装与调试根据设计方案，进行系统的安装和调试工作。
确保各组件之间的连接正确可靠，并进行功能测试和性能调整，以确保系统的稳定运行。
5. 系统维护与优化定期检查系统的运行情况，保持传感器、控制器和阀门等设备的正常工作状态。
根据实际需要进行系统参数的优化和调整，以提高系统的性能和可靠性。
6. 总结锅炉蓄水池水位控制系统设计应注重安全稳定，并且方便操作和维护。
通过合理选择和配置各组件，以及调试和优化系统参数，可以确保系统的可靠性和性能，保障锅炉设备的正常运行。
以上是锅炉蓄水池水位控制系统设计的汇总内容。
具体的设计方案可以根据实际情况进行进一步的详细设计和实施。
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摘要随着我国经济的发展，资源和环境矛盾日趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。
作为供热系统重要能源转换设备的燃煤锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。
然而，我国目前运行的很多锅炉控制系统的自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。
锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于提高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有重要意义。
本文分析了汽包水位对象的动态特性，介绍传统的控制方式。
由于锅炉水位控制系统的调节器输入端常加有三个输入量，极易引起水位控制偏差，本文提出了两种消除水位偏差的方法：（1）辅助信号自消方法（2）辅助信号对消方法。
根据三冲量水位调节系统控制水位误差,设计采用了三冲量PID串级控制方式采用辅助信号蒸汽流量和给水流量对消方法消除水位偏差。
关键词：汽包水位；三冲量；串级系统；PID控制；目录摘要 (I)第1章引言.............................. 错误！未定义书签。
第2章工业锅炉的基础理论2.1 锅炉工艺流程简介 (1)2.2 课题背景及本文研究内容 (3)第3章汽包水位特性 (4)3.1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性 (5)3.2 汽包水位在蒸汽流量干扰下的动态特性 (8)第4章汽包水位的控制 (12)4.1单冲量水位控制系统 (12)4.2 双冲量水位控制系统 (13)4.3 三冲量水位控制系统 (16)4.4.1 三冲量控制方案一 (17)4.4.2 三冲量控制方案二 (18)4.4.3 三冲量控制方案三 (19)4.4 锅炉水位控制原理图 (21)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1. 引言在锅炉运行中,水位是一个很重要的参数。
若水位过高,则会影响汽水分离的效果,使用电气设备发生故障;而水位过低,则会破坏汽水循环,严重时导致锅炉爆炸。
同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大,而汽包的体积相对来说较小,所以锅炉水位控制显得非常重要。
锅炉水位自动控制的任务,就是控制给水流量,使其与蒸发量保持平衡,维持汽包内水位在允许的范围内变化。
目前我国有各类锅炉几十万台，其中相当大的部分还在使用常规仪表控制。
由于锅炉水位存在一定的反向特性即“假水位”现象，而常规仪表所常用的PID算法对“假水位”现象的控制效果并不理想，若要较好的控制“假水位”现象，采用常规仪表所构成的控制器，其结构复杂性又会增加，造成成本较高。
因此研究新型的水位控制系统，使其能进一步提高水位控制的效果，同时又具有结构简单、容易实现的特点，还是非常必要的。
模糊控制是以模糊集合理论为基础的一种新兴的控制手段，它是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。
模糊控制的核心就是利用模糊集合理论，把人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制算法，这种方法不仅能实现控制，而且能模拟人的思维方式对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。
三冲量锅炉水位控制系统中的主回路控制部分与蒸汽前馈控制部分正是属于这种情况：由于虚假液位的影响和各种参数存在的时变性而导致无法确定这一过程的数学第2章工业锅炉的基础理论1.1 锅炉工艺流程简介锅炉是一种承受一定工作压力的能量转换设备.其作用就是有效地把燃料中的化学能转换为热能,或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活所需的能量形式,长期以来在生产和居民生活中都起很重要的作用。
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、气温)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1-1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。
图1-1 锅炉的汽水系统“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。
经上介绍，锅炉系统的主要包括燃烧系统、送引风系统、汽水系统及辅助系统等。
其主要工艺流程如图1-2：1 6图1-2 锅炉主要工艺流程图1燃烧嘴；2炉膛；3汽包；4减温器；5炉墙；6过热器；7省煤器；8空气预热器1.2 课题背景及本文研究内容由前述可知，在锅炉的几个调节系统中，汽包水位的控制是保证锅炉安全运行的必要条件，是锅炉正常运行的主要标志之一。
锅炉的水位控制作为锅炉控制中重要的控制任务之一，在锅炉的安全生产、降低能耗、蒸汽产量和品质等方面起着重要作用。
汽包水位过高会导致蒸汽带水进入过热器并在过热管内结垢，影响传热效率，严重的引起过热器爆管；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。
汽包水位的动态特性主要有：非线性、不确定性、时滞和负荷干扰、非最小相位特征等。
第2章 汽包水位特性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。
汽包水位不仅受汽包中储水量的影响，亦受水位下汽泡容积的影响。
而水位下汽泡容积与锅炉的负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。
因此，影响水位变化的因素很多，其中主要是锅炉蒸发量即蒸汽流量和给水流量。
综上，引起水位变化的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水流量的变化。
如果只考虑主要扰动，那么根据汽包物质平衡,则汽包水位的动态特性可表示为如下平衡方程式：F(t)=Qw(t)-QD(t) (2-1)其中Qw(t)、Q D (t)分别为给水流量与进出汽包的蒸汽，F(t)为汽包水位的变化量。
通过检测仪器（蒸汽流量变送器、水流量变送器、水位变送器）可得到Qw(t)、Q D (t)、F(t)的信号,则从(2-1)式可得到:（2-2）其中为c 锅炉截面积，ρ为锅炉水重度，H(t)为水位;α为水量流 系数，Δp w 为流经水流量的节流装置的差压;β为蒸汽流量系数，Δp D()dH t cp dy =a为流经蒸汽流量节流装置的差压。
对式（2-2)取泰勒级数经化简可近似得到如下方程：(2-3) 其中，T D 、K D 、T W 、K W 、分别与流量变送器的流量转换系数及展开的系数有关，T 1、T 2为水位变送器及汽包截面积有关的系数。
下面我们着重讨论在给水和蒸汽流量两种主要扰动下水位对象的动态特性。
2.1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性给水量是锅炉的输入量，如果蒸汽负荷不变，那么在给水流量产生变化时，汽包水位的运动方程式可以表示为：(2-4)经拉氏变换后可得，(2-5) 从式(2-4)，可以方便地得到汽包水位在给水流量作用下的传递函数为：(2-6)对于中压锅炉，上式中T W 的数值很小，常常可以忽略不计，因此式(2-6)可以进一步改写为：(2-7)其中 -------反应速度，即给水流量改变单位流量时水位的21212()()W D W W W D D Ddu du dh d h TT T T k u T k u dt dt dt dt +=+-+21212()W W W W du dh d h TT T T k u dt dt dt +=+2121()()()()W W TT S H S T SH S T SU S K U S +=+012121()()()WW T S k H S G S U S TT S T S +==+1Wk T e =012121122()()()(1)(1)WW W W T S k T S k H S G S U S TT S T S T S T S S T S ++e ====+++变化速度，单位为毫米／秒·(吨／小时)。
从式(2-7)可知，汽包水位在给水流量作用下的动态特性为一个积分环节和一个一阶滞后环节所组成,ε、T 2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(2-7)来表示它的动态待性，误差较大，这时可选用下面(2-8)式近似计算：(2-8)τ----给水量扰动下的纯滞后时间，对于非沸腾式省煤器的锅炉，τ为0-100秒，对于沸腾式省煤器的锅炉，τ＝100-200秒；Ta=1/ε----水位的反应时间，它也与锅炉结构有关。
反应速度ε及反应时间Ta 都用相对量来表示：ε定义为：当扰动量为100%(从满负荷突然变化到零)，水位(以允许变化的范围为100%)的变化速度，单位为每秒。
Ta 定义为：扰动量为100%，水位变化100%所经历的时间，单位为秒，例如：一台230吨／小时的锅炉，假设汽包的正常水位力200毫米，水位的反应时间Ta 为30钞。
这就是说，当锅炉在满负荷运行时，如果突然停止供水，则由于出汽和进水流量的不平衡，水位将等速度下降，30秒钟下降200毫米，如果给水量减少10%(23吨／小时)，则将在30秒钟水位下降20毫米。