锅炉汽包水位双冲量控制系统设计说明书

广西工业职业技术学院

设计说明书

课题名称：锅炉汽包水位控制系统

姓名：

专业：生产过程自动化技术

班级：自动化 1031 起止日期：2012/06/03至2012/06/24

指导教师：周雪会

.专业资料.

目录

摘要

1概述

1.1锅炉汽水系统介绍

1.2汽包水位控制的难点

2设计意义与要求

2.1设计意义

2.2设计要求

3.汽包水位特性及其控制

3.1汽包水位特性

3.1.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性

3.1.2汽包水位在蒸汽流量的作用下的动态特性

3.2汽包水位控制方式

4仪表选择

4.1液位变送器的选择

4.2控制器的选择

4.3执行器的选择

4.4电气阀门定位器

4.5控制器的作用方式

4.6阀的开闭选择形式

5.参数整定

6调节阀选型

7调节阀口径的计算

心得体会

参考文献

.专业资料.

摘要

蒸汽锅炉是厂矿重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。而利用余热气体作为热交换介质的余热锅炉在全国占有很大的比例，其节能降耗效果尤为明显。某化工厂硫酸余热锅炉就是利用余热锅炉副产品中压蒸汽供给各生产分厂使用，既保证料生产需要也达到了节能降耗的目的。锅炉是一个较为复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。汽包水位是锅炉运行的主要指标。保持的水位在一定围是保证锅炉安全运行的首要条件。因为水位过高，会影响汽包汽水分离，饱和水蒸气带水过多，是过热器管壁结垢并损坏，同时使过热蒸汽的温度急剧下降。如果该带液蒸汽被用户用来带汽轮机，将会损坏汽轮机的叶片。水位过低，由于汽包的水量较少，而负荷很大时，水的汽化速度加快，惹不及时加以控制，将使汽包的水全部汽化，导致水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。因此必须对锅炉汽包水位进行严格控制.

汽包水位自动调节的任务是给水量与锅炉蒸发量相平衡，并维持汽包水位在工艺规定的围。保持锅炉汽包水位在一定围是锅炉稳定安全运行的主要指标。在参考了多种设计方案后，本系统设计一种双冲量水位控制系统，能够很好补偿扰动产生的“假水位”现象,有利服务于现实生产。

1.概述

1.1锅炉汽水系统介绍

如图1所示，经过处理后的水通过给水母管在给水调节器作用下，流经省煤器被加热后送入汽包，然后在汽包和管束系统中进行自然对流交换，汽包产生的蒸汽在上汽包中分离，从主汽管流出，在过热

器中进行一步加热形成过热蒸汽后流向分汽缸，以便与工业生产以及其他用它用途。

图1锅炉汽包系统图

1.2汽包水位控制的难点

水位的控制技术是通过控制进水和出水阀的开度，改变水流量来实现到。锅炉汽包水位的控制是锅炉控制系统较为重要和比较难控制的一项。由于锅炉在运行过程中存在进水量和出水量的变化，所以很难通过调整PID参数来满足所以的运行条件，获得理想的效果。调节过量会导致流量回路动作频繁，从而给下游设备带来了额外的干扰，这样就倒是水位通常出于欠调整状态允许液位在一定围波动，以减小出水量的变化。然而欠调整的PID不能及时的抑制打扰动，这就可能引起锅炉运行的安全问题。此外，液位的波动也会破坏锅炉运行过程的稳定，使得整齐输送等不容易控制。影响锅炉汽包水位的关键量有给水流量，蒸汽出口流量和混合燃料的进料口。各变量都有各自不同的扰动。较冷的给水造成的相应的纯滞后。蒸汽流量的突然增加导致了典型的虚假水位现象，使得过程暂时改变了方向，容易发生误操作而导致发生事故。

2设计意义与要求

2.1设计意义

蒸汽锅炉是厂矿重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。而利用余热气体作为热交换介质的余热锅炉在全国占有很大的比例，其节能降耗效果尤为明显。某化工厂硫酸余热锅炉就是利用余热锅炉副产品中压蒸汽供给各生产分厂使用，既保证料生产需要也达到了节能降耗的目的。锅炉是一个较为复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。汽包水位

是锅炉运行的主要指标。保持的水位在一定围是保证锅炉安全运行的首要条件。因为水位过高，会影响汽包汽水分离，饱和水蒸气带水过多，是过热器管壁结垢并损坏，同时使过热蒸汽的温度急剧下降。如果该带液蒸汽被用户用来带汽轮机，将会损坏汽轮机的叶片。水位过低，由于汽包的水量较少，而负荷很大时，水的汽化速度加快，惹不及时加以控制，将使汽包的水全部汽化，导致水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。因此必须对锅炉汽包水位进行严格控制。

2.2设计要求

初始条件：锅炉汽包水位自动调节的任务是给水量与锅炉蒸发量相平衡，并维持汽包水位在工艺规定的围。汽包水位自动调节很重要，汽包水位过高，会影响汽水分离效果，使蒸汽带液，如果水位过低，会损坏锅炉，甚至引起爆炸。该对象的只要扰动是蒸汽负荷的变化。设计一控制系统，使汽包水位维持在100±0.5㎝，并能对蒸汽负荷的扰动能及时克服。

要求任务:

(1、了解锅炉生产蒸汽工艺设备及其工作流程

(2、基于对象特点分析，绘制液位－蒸汽双冲量控制系统方案图 (3、确定系统所需检测元件、执行元件、控制器技术参数 (4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 (5、对该双冲量控制系统进行数值计算 (6、总结课程设计的经验和收获

3.汽包水位特性及其控制

3.1汽包水位特性

汽包和蒸发管系统中储藏着蒸汽和水，储存量的多少是以被控制量水位来表征的。汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量的时候，汽包水位就能恒定不变，引起水位变化的主要是蒸汽量的变化和给水量的变化。如果只考虑主要扰动，那么汽包水位对象的动态特性方程可以表示为：

（1）

式子中，T1，T2为时间常数，W

T 为给水流量项时间常数，D T 为蒸汽流量项时间常数，W K

为给水流

量项的放大系数，

D

K 为蒸汽流量项的放大系数。

3.1.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性

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