锅炉汽包水位控制开题报告
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***********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。
工业锅炉的控制系统开题报告
理工学院毕业设计(论文)开题报告题目：工业锅炉的温度控制系统学生姓名：朱立君学号： 11L0851134专业：电气工程及其自动化指导教师：杨国福（副教授）2015年 3 月 23 日1.文献综述：锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，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；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。
尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。
因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。
由于锅炉的温度控制系统很难用数学的方式建立模型，所以对锅炉温度控制技术的研发及应用至关重要。
因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
下面对几种常用的温度控制技术做简单的分析。
（1）基于PID的锅炉温度控制系统PID控制是迄今为止最通用的控制方法之一。
因为其可靠性高、算法简单、鲁棒性好，所以被广泛应用于过程控制中,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。
PID 控制的效果完全取决于其四个参数,即采样周期ts、比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd。
因而,PID参数的整定与优化一直是自动控制领域研究的重要课题。
PID在工业过程控制中的应用已有近百年的历史，在此期间虽然有许多控制算法问世,但由于PID算法以它自身的特点，再加上人们在长期使用中积累了丰富经验，使之在工业控制中得到广泛应用。
在PID算法中，针对P、I、D三个参数的整定和优化的问题成为关键问题。
该系统首先通过热电偶传感器监测锅炉的温度，收集的信息经过A/D电路送给PLC 控制器，PLC因此做出计算，并判断锅炉的温度，当温度处于上升状态时，就会继续加热，当温度处于稳定状态时PID会计算并输出控制信号，PLC传送信号给PC机，系统因此做出高温显示并发出警报。
3.基于单片机的余热锅炉汽包水位控制系统设计开题报告
（9）电源：220VAC。
（10）调节时间：≤20S。
（11）超调量：≤8%。
4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：
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。水位过低，易烧干锅而发生严重事故；水位过高，则易使蒸汽带水并有溢出威胁。当蒸汽的耗气量与锅炉进水量相等时，液位保持为正常标准值。当锅炉的给水量不变，蒸汽负荷突然增加或减少时，液位就会下降或上升；或者，当蒸汽负荷不变，而给水管道水压发生变化时，引起汽包水位发生变化。不论出现那种情况，只要实际液位高度与给定液位之间出现了偏差，调节器均应立即进行控制，去开大或关小给水阀门，使液位恢复到给定值。
2、国内外发展情况(文献综述)
目前，节约能源，提高生产工艺过程中的能源利用率和开发研究新的节能技术已成为各国研究能源利用技术的主要课题。为了节约能源和提高能源利用率，除采用高能效的新设备和新工艺外，采用余热锅炉回收各类余热也是提高能源利用率的重要手段。为此，各国先后开展了余热锅炉的研制工作，并在节能中大力推广应用余热锅，并取得了显著的节能效果。
13周进行软件和硬件的仿真；
14～15周完成论文初稿；
16周论文修改定稿；
17周完成毕业说明书及其它相关资料；
18周最后进行总结准备答辩。
8、参考文献：
1金以慧.过程控制[M].清华大学出版社.1999年7月
2胡寿松.自动控制原[M].科学出版社2011年1月
3崔艳华.锅炉设备与运行[M].化学工业出版社2009年9月
事实上，节能是一个国家能够可持续发展的关键因素之一，如果我们还坚持传统的能源利用方式，不能使资源有效的循环利用，就会使社会的整个资源环境加剧恶化，并且造成能源的快速枯竭。据可靠资料，我国工业能源的消耗在总体成本中占有最多的份额，而能源的有效使用率仅仅只有三成左右，成本支出比欧洲发达国家高出很多，所以考虑到经济效益，节能设备的推广是势在必行的一大举措。能源的短缺是目前全世界都面临的一项严重考验，在这样一个大背景下谋求发展，开发新新能源是一个方面，更重要的是在节约能源上下足功夫。目前，国内余热节能锅炉的设计和开发已经逐渐成熟，随着社会的发展，人们会越来越发现节能设备是一个必然趋势。节能锅炉的招牌不仅仅是商家促销的一个重头砝码，更是对社会和环境的一大贡献。
锅炉汽包水位控制开题报告(20201101104204)
是很大的。
三、主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路：1 、设计的主要内容：采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制器的反馈信号；采用PLC控制器，设计适应该锅炉运行的控制系统。
2、控制方案：三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC （主调节器）与流量控制器FC（副调节器）构成串级控制系统。
汽包液位是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC,使给水流量作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
要实现蒸汽流量扰动下水位不变的设想，此时，需要一个比例环节，在负荷变化时就能把锅炉水位控制在允许的范围内，三冲量水位控制系统框图如图所示：三冲量水位控制系统由主调节器PI l和副调节器PI2组成，主调节器PI l接受汽包水位信号去控制副调节器PI2。
副调节器除接受主调节器输出信号I H外，还接受水量反馈信号l w和蒸汽量信号I D，组成了一个三冲量的串级控制系统，其中副调节器的作用是通过内回路进行蒸汽流量D和给水流量W的比值调节，并快速消除给水侧的扰动。
主调节器主要通过调节副调节器进行水位的校正，使水位保持在给定值。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC选反作用，流量控制器FC为正作用，调节阀为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不变；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量增加，FC 输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
锅炉汽包水位测量与控制
锅炉汽包水位测量与控制【摘要】本文介绍了锅炉汽包水位测量与控制的重要性及相关方法和策略。
指出了保持正确的汽包水位对于锅炉运行的重要性，能够确保锅炉安全稳定运行。
介绍了常见的锅炉汽包水位测量方法，包括浮球式、电导式、超声波式等。
然后，探讨了不同的水位控制策略，如比例控制、积分控制和微分控制。
接着，列举了常见的水位控制装置，如水位计、水位电极和水位控制阀等。
强调了锅炉汽包水位测量与控制的重要性，只有确保水位准确稳定才能确保锅炉运行的安全性和效率性。
通过控制好水位，可以避免因水位异常而造成的事故，保障设备的长期稳定运行，提高锅炉的工作效率和生产效益。
【关键词】锅炉、汽包、水位测量、水位控制、安全性、效率性、控制装置、测量方法、控制策略、重要性1. 引言1.1 锅炉汽包水位测量与控制概述锅炉汽包是锅炉系统中的重要组成部分，其水位的测量和控制是确保锅炉运行安全稳定的关键因素。
锅炉汽包水位的高低直接影响到锅炉的运行效率和安全性，因此需要采取适当的措施来进行测量和控制。
在现代锅炉系统中，通常采用各种传感器和控制装置来实现对锅炉汽包水位的监测和调节。
通过实时监测水位数据，系统可以及时发现并处理水位异常情况，确保锅炉运行在安全水位范围内。
锅炉汽包水位的控制策略也是至关重要的。
合理设置水位控制参数，结合锅炉的实际运行需求，可以有效提高锅炉运行的效率和稳定性。
常见的水位控制装置包括浮子式水位计、电容式水位计等，它们都有各自的优缺点，需要根据实际情况选择适合的控制装置。
2. 正文2.1 锅炉汽包水位的重要性锅炉汽包水位是锅炉运行中一个极为重要的参数，它直接影响着锅炉的安全性和效率性。
保持适当的水位能够确保锅炉的正常运行，防止因水位过高或过低而引发的问题。
保持合适的水位可以有效地控制锅炉的燃烧过程。
过高的水位会导致水分过多，降低燃烧效率，影响锅炉的热效率和能耗。
而过低的水位则容易引发锅炉爆炸的危险，因为在水位过低的情况下热量会无法及时地被吸收，导致锅炉内部产生过热蒸汽爆炸。
对锅炉汽包水位控制的分析报告
对锅炉汽包⽔位控制的分析报告对锅炉汽包⽔位控制的分析朱李超（上海⼤学机电⼯程与⾃动化学院上海200072）摘要：锅炉控制系统是⼀个复杂，庞⼤，多变量，耦合的系统。
通常的设计⽅法是在可能的情况下将系统划分为⼏个独⽴的控制区域，并分别对各个区域进⾏控制系统的设计。
本⽂主要阐述了锅炉控制系统中汽包⽔位控制的结构，原理，特点以及控制⽅法,并对控制⽅法作简单的分析。
关键词：汽包⽔位控制The analysis of boiler drum water level controlZHU Li-chao（School of Electrical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China ）Abstract : Boiler control system is a complex, large, multi-variable coupled system. The usual design approach is dividing the system into several independent control areas in the case of possible, and then design each region separately . This paper makes a brief introduction about the structure, principle, characteristics and control methods that used in the system of drum boiler water level control system.It also makes a simple analysis about the control methods.Key words: Drum water level control1 概述1.1 锅炉系统的简介作为⼯业⽣产⾃动化控制中的⼀个重要的组成部分，锅炉控制系统在⼯业⽣产中有着⾮常⼴泛的应⽤，对锅炉系统的分析也有着⾮常实际的意义。
锅炉汽包水位测量控制及运用的开题报告
锅炉汽包水位测量控制及运用的开题报告一、选题背景锅炉是工业领域中常用的热能转换设备，它通过将燃料燃烧生成的热能转化为水蒸气，产生高压蒸汽驱动机械设备工作。
锅炉汽包是锅炉系统中贮存水蒸气的部分，水位的测量和控制是锅炉安全稳定运行的关键。
因此，对锅炉汽包水位测量控制的研究与应用具有重要的意义。
二、研究内容1.锅炉汽包水位测量技术的原理与方法2.锅炉汽包水位测量系统的构成和实现3.利用PID算法对锅炉汽包水位进行控制4.研究锅炉汽包水位的异常情况处理三、研究意义1.提高锅炉的安全性和稳定性2.减少人工干预，提高生产效率四、研究方法1.文献研究法：运用国内外文献，了解锅炉汽包水位测量控制技术的发展和现状，包括传统方法和新型技术。
2.实验方法：实验室实际搭建一套锅炉汽包水位测量控制系统，对系统进行测试和调试，并研究异常情况下的处理方式。
五、预期成果1.锅炉汽包水位测量控制技术的研究成果论文2.实验室实际搭建的锅炉汽包水位测量控制系统3.锅炉汽包水位测量控制技术的应用方案六、进度安排1.前期准备：文献调研、锅炉汽包水位测量系统的构成和实现设计2.实验搭建：搭建锅炉汽包水位测量控制系统，并进行测试和调试3.算法设计：利用PID算法对锅炉汽包水位进行控制，并研究异常情况下的处理方式4.结果分析：分析锅炉汽包水位测量控制技术的优劣及应用前景七、参考文献1. 孟景云. 浅析锅炉水位控制系统设计[J]. 润滑与密封,2018(02):70-72.2. Rao P, Iyer P K G. Design of a microcontroller based automatic boiler water level controller[J]. Instrumentation Science & Technology, 2019, 47(4):398-407.3. Xie Y, Lan L, Xie X. Design of automatic water level control system for steam boiler[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2019, 55(11):277-282.4. 曹伟, 夏俊祥, 林钦文. 基于PID算法的锅炉水位控制系统设计[J]. 仪器仪表学报,2007,28(05):520-523+539.5. 王鹏, 张波, 赵松. 基于智能PID调节的高压锅炉水位控制系统研究[J]. 清华大学学报(自然科学版),2008,48(12):2075-2077.。
基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析的开题报告
基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分
析的开题报告
一、研究背景
锅炉作为工业生产中使用频率较高的设备之一，在其运行过程中，
水位控制是至关重要的一环。
水位过高或过低都会对锅炉的运行安全和
效能产生不利的影响，因此需要对锅炉水位进行精准的控制。
在锅炉水
位控制中，模糊控制技术可以应用到控制策略中，使其更具自适应性和
鲁棒性。
二、研究目的
本项目旨在设计基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统，通过对锅
炉水位进行实时监测和精准控制，提高锅炉运行的安全性和效率，并评
估该控制系统的性能和可靠性。
三、研究方法和步骤
1. 研究锅炉水位的动态特性，建立锅炉水位的数学模型。
2. 设计锅炉水位模糊控制算法，将其应用到锅炉水位控制中。
3. 基于MATLAB软件平台，搭建锅炉水位模糊控制系统，进行仿真
实验，优化控制算法参数。
4. 进行实验验证，评估该控制系统的性能和可靠性。
四、预期成果
1. 设计基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统，并对其进行仿真实验。
2. 分析控制系统的性能和可靠性，评估其在实际工程中的应用前景。
3. 撰写论文，发表在相关学术期刊上，向学术界和工程技术人员分享相关研究成果。
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三冲量水位控制系统由主调节器PIl和副调节器PI2组成，主调节器PIl接受汽包水位信号去控制副调节器PI2。副调节器除接受主调节器输出信号IH外，还接受水量反馈信号Iw和蒸汽量信号ID，组成了一个三冲量的串级控制系统，其中副调节器的作用是通过内回路进行蒸汽流量D和给水流量W的比值调节，并快速消除给水侧的扰动。主调节器主要通过调节副调节器进行水位的校正，使水位保持在给定值。
锅炉工业的迅猛发展是近几年的事情，国外的锅炉工业50年代发展最快，70年代达到高峰。一直以来，用单片机实现锅炉的控制是控制领域的一个典型的问题，伴随着控制理论和技术的法发展，锅炉自动化控制水平也在逐渐提高，锅炉的自动控制，经历了30年代的单参数仪表控制，40年代的组成仪表复合参数仪表控制，以及60年代兴起的计算机过程控制几个阶段。而用单片机实现锅炉的控制，也是近几年才发展起来的，是一个逐渐深入的过程，虽然与其他发达国家相比还存在差距，但是在此方面的进步却是很大的。
二、研究或设计的国内外现状和发展趋势：
国内外情况：锅炉作为能源转换和消耗的设备已经有两百多年的历史了，处于历史原因我国锅炉自动控制的水平一直都较低，锅炉微机控制是近几年是近年来开发的新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术密结合的产物。工业锅炉采用微机控制和原有控制方式相比具有明显优势，能够直观而集中的显示锅炉各运行参数，显示液位压力温度的状态。而作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、济运行，减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的安全机制，能够杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。
3、控制系统硬选择
汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量装置及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成。
（1）检测元件的选择
检测与变送设备主要根据被检测参数的性质与系统设计的总体考虑来决定。被检测参数性质的不同，准确度要求、响应速度要求的不同以及对控制性能要求的不同都影响检测、变送器的选择，要从工艺的合理性、经济性加以综合考虑。检测、变送器选择的几个基本原则如下：
1）尽可能选择测量误差小的测量元件。
2）尽可能选择快速响应的测量元件与变送设备。
3）正确采用微分超前补偿。
4）合理选择测量点位置正确安装。
水位的测量采用单室平衡容器方现水位自动控制，则可大大减少人力资源，同时很大程度上提高汽包炉运行的可靠性。
锅炉正常运行中，汽包液位的控制是一个重要的参数，锅炉汽包水位的控制是安全生产和提供优质蒸汽的保证。三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量的干扰作用,调节精度高，采用PLC和变频器组成的蒸汽锅炉汽包水位串级三冲量控制系统能够使锅炉运行稳定,控制可靠,能够保证锅炉处于良好的运行状态。
三、主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路：
1、设计的主要内容：
采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制器的反馈信号；采用PLC控制器，设计适应该锅炉运行的控制系统。
2、控制方案：
三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。液位控制器LC（主调节器）与流量控制器FC（副调节器）构成串级控制系统。汽包液位是主变量、给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的波动是引起汽包液位变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC选反作用，流量控制器FC为正作用，调节阀为气关阀。当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不变；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
太原科技大学本科生毕业论文（设计）开题报告表
论文(设计)名称
基于单片机的锅炉汽包液位控制
论文（设计） 来源
导师选题
论文（设计）类型
设计
指导教师
温卫中
学生姓名
雷宇
学号
200721020117
班级
过控0741
一、研究或设计的目的和意义：
锅炉是一种受压又直接受火的特种设备，是工业生产中的常用设备。对锅炉生产如果操作不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故，轻则停炉影响生产，重则造成爆炸，造成人身伤亡，损坏厂房、设备，后果十分严重。因此，锅炉的安全问题是一项非常重要的问题，必须引起高度重视。工业锅炉中最常见的事故有：锅内缺水，锅炉超压，锅内满水，汽水共腾，炉管爆破，炉膛爆破，二次燃烧，锅炉灭火等。其中以锅炉缺水事故比例最高。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。
工业锅炉汽包水位控制的任务是，使跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位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。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，增加在过热管壁上的结垢。水位过低则可造成水的急速蒸发，汽水自然循环破坏，局部水冷管壁被烧坏，严重时造成爆炸事故。因此，锅炉汽包水位必须严加控制。水位控制是汽包炉运行中的一项重要工作，其控制的好坏直接影响了汽包炉能否正常运行。当前运行人员把很多精力放在汽包水位控制上，但受经验等方面影响，总体效果不甚理想。