锅炉汽包水位控制系统的设计

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工业锅炉汽包水位控制系统的设计

ＫｅｙｗｏｒｄｓｄｒｕｍｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌｃｏｎｔｒｏｌＰＩＤＭＡＴＬＡＢ
工业蒸汽锅炉是一个复杂的控制对象，为了保证
确度的要求，汽包水位控制系统可以设计成单冲量调节，双冲量调节系统和三冲量调节系统。
没定值、当前与过去输出值，进行ＰＩＤ运算，计算出当前控制量去控制进水阀门，进而调节进水量。（１）主控制器的设计在计算机控制系统中，最常见的控制器有两种：一
保证锅炉安全运行的必要因素。近年来，锅炉汽包水
位的控制得到了很大的发展，笔者在前人研究的基础
升，在这个过程中，通过压力传感器测量液位，将液位信号转变成电压信号，经过放大和Ａ／Ｄ转换之后，送到控制器，单片机根据设定液位与实际液位值的偏差、
２０１３年第２期位控制系统的设计
刘秀芝
（山东科技大学信电学院，山东青岛摘要２６６５９０）
该文先分析了蒸汽锅炉汽包水位控制的目标，设计出了以单片机为核心，压力传感器、Ａ／Ｄ转换器、放大补偿电路、多路开关、硬件看
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｈｅｔｈａｒｄｗｇｒｅｙｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅＰＩＤｃｏｎｔｏｌｒａｌｇｏｒｉｔｈｍＷａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ

锅炉汽包水位控制系统的设计

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，汽包水位对象的动态特性可用方程式表示为：
＋＋：
下联箱图１锅炉的汽水系统
１汽包水位在给水流量作用下的动态特性．１给水量是锅炉的输入量，如果蒸汽负荷不变，那么在给水流量发生变化时，汽包水位对象的微分方程式可以表示为：
ＧａｓｒｖｎｅｗｉＳＲｔｏａｄｂｓｄｏｅｒｓａｃｉｄｎｓｐｉｔｕｈｔｈｔｌｐｒｅｔｇｆｏｙｒｈｃｎｕＰｏｉｃｔＩＳｍｅｈｄ，ｎａｅｎｔｅｅｒｈｆｉｇ，ｏｎｓｏｔａｅｔａｅｃｎａｅｏｌｍｏｐｉｈｈｎｔｔｏｐ
在工艺允许的范围内。维持锅炉汽包水位在规定的范围内，是保证锅炉
给水母管
安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。因此．锅炉控制要求水位波动尽可能小．同时要求控制信号尽量平稳。
１锅炉汽包水位特性
工业锅炉汽水系统结构见图１。汽包及蒸发管系统中储藏着蒸汽和水，储藏量的多少是以被控量水位来表征的。汽包的流人量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸发量时，汽包水位就能恒定不变。Ｉ弓起水
中图分类号：Ｋ２Ｔ２
文献标识码：Ａ
工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备。锅炉汽包水位是锅炉正常运行的主要指标。水位过高会影响汽水分离，产生蒸汽带液现象；水位过低会影响汽水循环．如不及时调节，可能导致锅炉事故。工业锅炉汽包水位控制的任务是跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位

「单片机锅炉汽包水位控制系统设计」

「单片机锅炉汽包水位控制系统设计」单片机锅炉汽包水位控制系统是一种利用单片机控制技术设计的锅炉汽包水位控制系统。

本文将对该系统进行详细设计。

一、系统功能需求分析1.实时监测锅炉汽包的水位情况。

2.根据水位情况及设定的水位范围，控制进水和排水装置的开闭。

3.发出报警信号，提醒操作人员处理异常情况。

二、系统硬件设计1.传感器选择：选择合适的水位传感器，如浮球传感器，根据具体需求选择。

2.进水和排水装置：选择适当的进水和排水装置，并根据实际情况设计相应的控制电路。

3.控制单元：使用单片机作为控制核心，通过编程实现水位控制和报警功能。

4.人机界面：设计合适的人机界面，如液晶屏显示水位情况及相关信息。

三、系统软件设计1.初始化设置：设置初始水位范围，进水和排水装置的控制参数。

2.检测水位：利用传感器实时检测水位，并将水位信息传输给控制单元。

3.水位控制：根据水位情况和设定的水位范围，控制进水和排水装置的开闭。

4.报警处理：当水位超过上限或低于下限时，发出报警信号，提醒操作人员处理异常情况。

5.人机交互：通过人机界面显示水位情况及相关信息，提供操作界面和参数设置功能。

四、系统运行流程设计1.系统初始化：设置初始水位范围、进水和排水装置控制参数。

2.水位检测：系统实时检测水位，获取水位信息。

3.水位控制：根据水位情况和设定范围，控制进水和排水装置的开闭。

4.检测报警：判断水位是否超过上限或低于下限，若是则触发报警。

5.报警处理：发出报警信号，提醒操作人员及时处理异常情况。

6.人机交互：通过人机界面显示水位情况及相关信息，提供操作界面和参数设置功能。

五、系统可靠性设计1.设计合适的传感器保护措施，避免传感器损坏影响系统正常运行。

2.设计冗余控制策略，确保系统失效时能够自动切换到备用控制。

3.对系统进行适当的稳定性和可靠性测试，并在实际使用中及时维护和保养。

六、系统特点1.采用单片机控制技术，具有较高的控制精度和灵活性。

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。

锅炉汽包水位控制系统的设计与仿真

ａｒｏｎｈｅｓｒｉｅｌｆ．ｎｄｐｏｌｇｔｅｖｃｉｅＫｅｒｓ：ｅｍｒｍａｅｅｅ，ｙｗｏｄＳｔａｄｕｗｔｒｌｖｌＴｈｒｅｉｐｕｌｅＳｉｕｌｅｍｓｓ，ｍｉｎｋ
ＺＨＡＮＧｃｉＧＯＮＧＺｉａ，ＺｈｅｇｌＨＵＡＮＧａｎｉ，ＬｉｎｇｐｉＷＡＮＧａｉｅ，Ｓｈｏｌ
（．１ＨｕａｏｉｃａＫｅｂｒｔｒｆＨｅｌｈＭａｎｅａｃｏｅｈｎｃｌＥｑｉｍｅｔｎｎＰｒｖｎｉｌｙＬａｏａｏｙｏａｔｉｔｎｎｅｆｒＭｃａｉａｕｐｎ，
ＨｕｎｎｎｉｅｓｔｃｅｅａｄＴｅｈｌｇｙ，ａｔｎ４１２０Ｃｈｉａ；ａＵｖｒｉｙｏｆＳｉｎｃｎｃｎｏｏＸｉｎｇａ１１，ｎ
２Ｒ＆ＤｐｒｍｅｔＨｕａｏｍｌｎＳｅｉｌＶｅｉｌ．，ｄ，ａｇｈ１０７，ｉａ．Ｄｅａｔｎ，ｎｎＺｏｉｐｃａｈｃｅＣｏＬｔＣｈｎｓａ４００Ｃｈｎ）ｏ
Ａｂｓｒｃ：ｎｏｒｒｔｏｌｈｅｐｏｅｓｄｕｒｎｇｏｒｔｏｎｏｏｉｒｔｓａｒｉｔｏｔａｔＩｄｅｏｓｖｅｔｒｂｌｍｉｐｅａｉｆｂｌｓ，ｈｉｐｐｅｎｒｄｕｃｄａａｅｔａｄｒｅｅｄｖｎｃｄｓｅｍｕｍｏｉｅｂｌｒｃｔｏｙｔｍｔｈｒｅｉｐｕｌｅｅｄｗａｔｒＡｃｏｄｉｏｔｏｋｉｇｐｒｎｃｐｌｔａｄｒｏｎｒｌｓｓｅｗｉｈｔｅｍｓｓｆｅｅ．ｃｒｎｇｔｈｅｗｒｎｉｉｅｏｆｓｅｍｕｍｏｉｅｏｒｙｓｅｉｈｂｌｒｃｎｔｏｌｓｔｍｗｔｔｅｍｐｕｓｓｅｄｗａｅｔＳｉｕｉｓｍｕａｉｎｆｃｔｏｙｓｅｓｄｅｉｎｅ．Ａｔａｔｈｅｃｔｏｓｔｍｉｓｍｕａｅｈｒｅｉｌｅｆｅｔｒ，ｈｅｍｔｎｋｉｌｔｏｏｏｎｒｌｓｔｍｉｓｇｄｌｓ，ｔｏｎｒｌｙｓｅｓｉｌｔｄ

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。

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锅炉汽包水位控制系统的设计
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。

第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 ........ 错误!未定义书签。

1.1 概述.............................................................. 错误!未定义书签。

1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................... 错误!未定义书签。

1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................... 错误!未定义书签。

第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计 ................. 错误!未定义书签。

2.1 对被控对象进行特性分析 ................................ 错误!未定义书签。

2.2汽包水位控制系统方框图和流程图................. 错误!未定义书签。

2.2.1 液位控制系统的方框图.......................... 错误!未定义书签。

2.2.2 液位控制系统的方案图.......................... 错误!未定义书签。

2.3选择被控参数和被控变量................................ 错误!未定义书签。

2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标错误!未定义书
签。

2.4.1传感器、变送器选择 .............................. 错误!未定义书签。

2.4.2执行器的选择.......................................... 错误!未定义书签。

2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。

.... 错误!未定义书签。

2.4.4 关于给水调节阀型号的选择。

............... 错误!未定义书签。

2.4.5 给水流量蒸汽流量................................. 错误!未定义书签。

2.5 四个环节的工作形式对控制过程...................... 错误!未定义书签。

第三章PID控制 ........................................................... 错误!未定义书签。

3.1对控制进行PID控制........................................ 错误!未定义书签。

3.2整定PID理论参数 ........................................... 错误!未定义书签。

第四章仿真.............................................................. 错误!未定义书签。

4.1对锅炉汽包水位进行simulink仿真................. 错误!未定义书签。

4.2对系统参数进行整定 ....................................... 错误!未定义书签。

第四章结束语 ............................................................... 错误!未定义书签。

第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理
1.1概述。