锅炉汽包水位控制系统的设计毕业论文
锅炉汽包水位的模糊控制系统的设计
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锅炉汽包水位PID控制的研究.docx
锅炉汽包水位PID控制的研究
锅炉汽包水位是锅炉系统正常运行的重要参数,维持锅炉水位在一定的范围内变化,是锅炉水位控制的重要任务之一。
汽包水位反映了锅炉蒸汽流量与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数，维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。
如果汽包水位过高，会影响汽包的汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水，使过热器受热面结垢甚至遭到破坏，影响机组的正常运行和经济性指标;如果汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁供水不足而被烧坏。
锅炉汽包水位控制系统
本文选择单冲量水位控制系统作为研究对象，采用PID调节器，通过调节三个参数，观察系统输出曲线的变化。
以汽包水位为被控参数，给水量作为控制变量，构成单冲量水位控制系统。
单冲量水位控制系统是以汽包水位测量信号为唯一的控制信号，即水位测量信号经变送器送到调节器，调节器根据汽包水位测量值与给定值的差值去控制给水调节阀，改变给水量以保持汽包水位在允许的范围内。
PID控制器在锅炉汽包水位中的应用
单冲量水位控制系统的传递函数经常近似为一阶传递函数。
锅炉计算机控制系统集成了现代计算机控制技术和先进控制算法。
采用高级语言或具备更多适用的功能块并且具备可靠性的控制器将是锅炉控制设备的软件和硬件发展方向。
但是不容置疑的是，随着科学技术的发展，随着功能更强大，可靠性更高的控制设备的推出，锅炉计算机控制系统必将会完全替代锅炉原有控制手段，实现锅炉最佳工况运行，从而实现可观的经济效益和社会效益。
【精品】汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计本科设计
汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计目录引言 (1)第一章第一章给水控制系统的动态特性 (3)1.1锅炉给水控制系统的任务 (3)1.2给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 (3)1.2.1给水控制对象的动态特性 (3)1.2.2各种扰动下水位的动态特性 (5)第二章给水自动控制系统的基本要求和基本结构 (9)2.1给水控制系统的基本要求 (9)2.2给水控制系统的基本结构及分析 (9)2.2.1单冲量给水控制系统 (9)2.2.2前馈-反馈三冲量给水控制系统 (10)2.2.3串极三冲量给水控制系统分析 (16)第三章给水控制系统的无扰切换 (20)3.1测量信号的自动校正 (20)3.1.1水位信号的压力校正 (20)3.1.2过热蒸汽气流信号的压力、温度校正 (22)3.1.3给水流量信号的温度校正 (23)3.2给水控制系统的切换 (24)3.2.1给水流量测量装置切换系统 (24)3.2.2大小给水调节阀门的切换 (28)3.2.3系统的无扰切换 (29)第四章系统的参数整定及MATLAB仿真 (32)4.1控制系统的参数整定方法 (32)4.1.1广义频率特性法 (32)4.1.2工程整定法 (33)4.2调节器的选取 (35)4.3参数整定及MATLAB仿真 (36)4.3.1单冲量调节系统的参数整定及MATLAB仿真 (36)4.3.2串级三冲量调节系统的参数整定 (37)4.3.3整个系统和各种扰动量下的SIMULINK结构图和仿真图 (41)结论 (45)参考文献 (46)谢辞47引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，在火电厂的生产过程中也采用了自动控制技术。
在火电厂的生产过程中采用的热工自动控制系统，是伴随着社会对电能需求的日益增加、单机容量的日益扩大和自动控制技术在火力发电厂中应用的深度与广度与日俱增而逐步发展起来的。
电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。
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。
锅炉汽包水位监控系统设计
锅炉汽包水位监控系统设计摘要锅炉设备是化工、炼油、发电、造纸、制糖、制酒的生产动力(蒸汽)设备，它是一个复杂多输入多输出的被控对象，对其进行控制的目的主要是保证产品质量及安全生产，同时在保证产品质量前提下，尽可能提高产品的产量并设法降低装置的能耗。
锅炉设备是一个多输入、多输出且相互关联的被控对象，就控制方案而言主要包括(1)锅炉汽包水位的控制;(2)锅炉燃烧系统的控制;(3)蒸汽系统的制;(4)原水处理控制。
其中锅炉汽包水位和锅炉燃烧系统的控制尤为重要，本设计课题着重论述锅炉汽包水位的控制系统实施方案。
维持汽包水位在给定范围内(即锅炉汽包水位控制)是保证锅炉安全运行的必要条件，是锅炉正常运行的重要指标。
本汽包水位控制系统是基于西门子公司的S7-200可编程序控制器实现三冲量调节系统，上位机组态软件应用MCGS，它具有良好的人机界面和系统兼容性。
实际应用表明，基于系列S7-200PLC实现的分布式计算机控制系统可以提高锅炉设备的自动化控制水平，降低工作人员的劳动强度，取得了较好的经济和社会效益。
关键词：S7-200PLC;汽包水位;三冲量调节系统;监控软件Monitor and Control System design of boiler waterlevelAbstractBoiler is a complicated multiple I/O device，which be used widely for chemical plant，oil refining，generate electricity，paper making，refining sugar and refining alcohol，etc．It is major purpose for controlling boiler to ensure producing safely and improving product quality .Increasing product mass and reducing consumption of energy is the premise of ensuring product quality．Boiler is ail object which includes many correlative I/O parameters．Controlling scheme is designed in several aspects：(1)drum water-level；(2)burning system (3)steam system；(4)water-treated．The controlling of dram water-level and burning system is more important．This paper describes the implement about drum water-level controlling system．It is prerequisite and important target to keep drum water-level in given range for safety running，three-impulse adjusting system uses series S7-200 PLC of SIMENS. Configuration software of upper computer uses MCGS with good interface and compatibility．In practical application，enhancing automatic level of boiler and reducing work intensity and gaining more benefit can be realized by DCS based on series S7-200 PLC．Key Words：S7-200 PLC；boiler water level；tri-impulse control；monitoring and controlling software目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 本文主要研究内容 (4)第二章锅炉汽包水位控制方案设计 (1)2.1 控制系统工艺流程 (1)2.2 控制方案设计 (2)2.2.1 单冲量水位调节系统 (2)2.2.2 双冲量水位调节系统 (3)2.2.3 三冲量水位调节系统 (4)2.3 控制系统算法设计 (9)2.3.1 数字PID原理及算法分析 (9)2.3.2 数字PID校正环节参数 (10)2.4 系统硬件设计 (12)2.4.1 水位传感器设计 (12)2.4.2 压力变送器、差压变送器 (13)2.4.3 节流式流量计 (14)2.5 系统软件设计 (14)第三章基于PLC与组态软件的监控系统设计 (16)3.1 系统结构设计 (16)3.2 系统输入输出设计 (17)3.2.1 数字量输入输出设计 (17)3.2.2 模拟量输入输出设计 (18)3.2.3 输入输出信号的采集与转换 (18)3.3 系统硬件组成 (19)3.3.1 一次仪表 (19)3.3.2 锅炉系统仪表操作台 (19)3.3.3 计算机操作台 (20)3.3.4 工业电视监视站 (21)3.3.5 安装于集控室的PLC柜 (22)3.3.6 大容量的UPS (22)3.4 系统组态设计 (23)3.4.1 组态软件介绍 (23)3.4.2 监控软件组成 (27)3.5 PC－PLC网络通信 (28)3.5.1 网络主站与从站 (28)3.5.2 S7－200网络通信协议 (29)3.6 系统报警设计 (30)3.6.1 信号处理与显示 (31)3.6.2 上、下限基准电压设定 (31)3.6.3 报警电路 (32)3.7 梯形图程序设计 (32)第四章监控系统功能实现 (35)4.1 监控主画面功能实现 (35)4.2 实时监控画面功能实现 (36)4.3 参数初始化画面功能实现 (37)4.4 实时数据曲线功能实现 (39)4.5 历史数据曲线功能实现 (39)4.6 历史数据浏览功能实现 (40)第五章结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)第一章绪论1.1 研究背景与意义最近几十年来，随着国民经济和科学技术的迅速发展，一方面，火力发电技术日趋成熟，机组不断向高参数、大容量方向发展，大型火电机组大量投产，另一方面，电网供电的峰谷差日益增大，要求大型机组参与电网调峰运行，这对机组运行的安全性、经济性和灵活性等诸方面提出了更为严格的要求。
汽包水位自动控制系统设计
汽包水位自动控制系统设计摘要：本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，提出了采用串级三冲量给水控制系统控制汽包水位，进行了参数整定并获得了最佳控制参数，并以MATLAB为仿真平台进行仿真，仿真结果表明此控制系统具有较高的调节质量和调节精度，能够维持汽包水位的稳定，并使其平稳运行关键词：汽包水位参数整定MATLAB锅炉是工业生产及人民生活的主要的动力及能源。
汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，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，严重的将引起过热器爆管；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[1]。
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，水位的时间常数很小。
大容量锅炉若给水不及时，数秒之内就可能达到危险水位，所以锅炉汽包水位的控制显得非常重要。
因此，必须采取有效、精确的自动调节，严格控制汽包水位在规定范围内。
影响汽包水位变化的因素很多，如燃煤量、给水量和蒸汽流量。
燃煤量对水位变化的影响是比较缓慢的，容易克服。
因此，主要考虑给水量和蒸汽流量对水位的影响。
锅炉水位调节对象的原理结构如图1所示。
1 串级三冲量给水控制系统分析国产大型汽包锅炉的控制对象给水内扰动态特性延迟和惯性大，且无自平衡能力，给水控制系统若采用以水位为被调量的单回路系统，控制过程中水位将出现较大的动态偏差，给水流量波动较大，因此，考虑采用三冲量给水控制系统方案。
串级三冲量给水控制系统的原理图如图2所示。
这个系统有三个回路，Ⅰ为主回路，包括水位被控对象WD1(S)、水位变送器γH斜率、主调节器WT1(S)和副回路；Ⅱ为副回路，包括给水量W、副调节器WT2(S)、执行器放大系数KZ、阀门系数Kf、给水流量变送器斜率γG和给水流量分压系数nG；Ⅲ位前馈通路，包括蒸汽流量变送器斜率γD和蒸汽流量分压系数nD、副回路和被控对象WD2(S)。
此系统使用了两个调节器，构成串级控制系统。
锅炉汽包水位的控制
摘要锅炉是电厂和化工厂里常见的生产设备，为了使锅炉能正常运行,必须维持锅炉的水位在一定的范围内，这就需要控制锅炉汽包的水位。
汽包水位很重要，水位过高会影响汽水分离的效果，使蒸汽带液,损坏汽轮机叶片；如果水位过低会损坏锅炉，甚至引起爆炸。
可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。
本论文设计的是锅炉汽包水位控制系统，利用控制装置和被控对象组成了一个自动控制系统。
被调量是汽包水位，调节量是给谁量。
它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的挥发量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内。
关键词：汽包水位虚假水位给水流量蒸汽流量目录摘要 (1)1 绪论 (3)1.1 锅炉 (3)1。
2 锅炉汽包水位控制系统的发展现状 (3)1。
3 汽包水位调节原理: (4)1.4 本设计的主要工作 (4)2 控制方案设计 (6)2.1 汽包水位的影响因素 (6)2.2 系统方框图 (6)3 硬件选型 (8)3。
1 水位PID控制系统 (8)3.2 PLC的选型 (8)3.3 PLC的I/O分配 (9)3.4 流程控制图 (10)3。
5 PLC程序 (11)4 PID参数整定 (16)4.1 运用试凑法选定PID参数 (16)4。
2 MATLAB仿真结果 (17)5 组态设计 (19)5。
1组态王对PLC的设备组态 (19)5。
2组态王定义数据变量 (19)5.3组态王界面 (19)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)1 绪论1.1 锅炉锅炉由汽锅和炉子组成。
炉子是指燃烧设备,为化石烯料的化学能转换成热能提供必要的燃烧空间。
汽锅是为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供必要的吸热和分离空间。
锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学能转换成水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色，它已经有二百多年的历史了，但是锅炉工业的迅猛发展却是近几十年的事情。
生产锅炉，主要用于为居民提供热水和供居民取暖。
锅炉控制系统论文 精品
摘要随着现代化工业的飞速发展，对能源利用率的要求越来越高，作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉，其控制和管理随之要求越来越高。
目前，我国燃烧供热所用的锅炉的燃烧效率还相当低，而且也使得锅炉的燃烧不充分，而造成大气污染加重，所以这就迫切要求我们的锅炉技术得到提高，设计出一套热效率高、节能、环保、安全的锅炉控制系统。
因此，进行锅炉过程控制系统设计具有重要的实际意义。
该论文在参考文献的基础上，首先介绍了课题研究意义，基础理论知识，其中包括PLC相关的理论以及过程控制系统的理论，描述了锅炉燃烧、水位控制系统的工作原理。
然后分析了锅炉控制系统的控制任务及控制目标，设计了相应的控制系统，主要包括锅炉汽包水位控制系统、燃烧控制系统以及蒸汽温度控制系统，并且选择了满足要求的控制方案。
在有了基础理论后，找控制系统中I/O点,详细分析I/O点的类型、数量等。
根据I/O点，对PLC进行选型，再根据所选的PLC，对I/O点的地址进行分配。
最后进行软件设计。
绘制程序流程图，然后设计梯形图，最后在S7-200的编程软件上实现。
关键词：锅炉;水位控制;燃烧控制;蒸汽温度控制;可编程序控制器AbstractWith the rapid development of modern industry, the energy utilization ratio of the demand is higher and higher, as will a energy into two times the energy of one of the important equipment, the boiler control and management then demand is higher and higher. At present, China's burning heating boiler combustion efficiency used is rather low, but also make the boiler combustion is not full, and cause air pollution is aggravating, so it is urgent requirement of our boiler technology improvements, design a set of high thermal efficiency, energy saving, environmental protection, safety of boiler control system. Therefore, in the process control system design of boiler is important practical significance.This paper on the basis of the references, first introduced the research significance, the basic knowledge, including PLC related theory and the theory of process control system, describes the boiler combustion, water level control system principle of work. And then analyzes the boiler control system of the controlling tasks and control target, the relevant control system design, including the boiler drum water level control system, the combustion control system and steam temperature control system, and select the meet the requirements of control plan.Look for control system I/O point. According to the I/O points, the selection of PLC, again according to theselected PLC, the I/O address for the distribution of the points. Design the software. Draw program flow chart s, and then design ladder diagram s, the last in the s7-200 programming software realization.Key words: boiler; Water level control; Burning control; Steam temperature control; Programmable controller目录第一章绪论 (1)1.1 锅炉控制系统设计目的及意义 (1)1.2 锅炉控制系统的国内外发展状况 (2)1.2.1 锅炉自动控制的国内外现状 (2)1.2.2 锅炉自动控制的发展前景 (3)1.3 本文主要内容及论文结构 (4)1.3.1 论文主要内容 (4)1.3.2 论文结构 (5)第二章基础理论知识 (6)2.1 PLC介绍 (6)2.1.1 PLC的基本概念 (6)2.1.2 PLC的基本结构 (6)2.1.3 PLC的工作原理 (7)2.1.4 PLC的编程语言 (8)2.1.5 PLC的程序结构 (9)2.1.6 PLC在控制系统中编程的步骤 (10)2.2 过程控制系统简介 (11)2.2.1 过程控制系统的发展 (11)2.2.2 简单控制系统 (12)2.2.3 复杂控制系统 (12)2.2.4 PID控制简介 (16)第三章锅炉综合控制系统设计 (18)3.1 背景介绍 (18)3.1.1 工艺及装置介绍 (18)3.1.2 锅炉控制任务 (20)3.1.3 锅炉控制方案 (20)3.2 选型 (23)3.2.1 I/O点分布 (23)3.2.2 PLC选型 (25)3.2.3 I/O地址分配 (26)3.3 软件编程 (28)3.3.1 程序流程图 (28)3.3.2 梯形图 (32)第四章结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)第一章绪论1.1 锅炉控制系统设计目的及意义目前，相当多的锅炉仍旧在采用传统方式控制，主要依靠操作员手工来完成，这样就要求锅炉操作员时刻都要在现场监控锅炉运行情况，并且要对整个锅炉系统的运行过程以及过程中各个环节的相互影响都有相当深刻的了解，能够根据现场实际情况及时调整各个相关参数以达到工艺要求。
发电厂锅炉汽包水位控制系统
发电厂锅炉汽包水位控制系统第一篇：发电厂锅炉汽包水位控制系统发电厂锅炉汽包水位控制系统摘要：随着科技的发展，人们越来越离不开电。
大型火力发电厂地位显得尤其重要。
其机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性，尤其是大型骨干机组。
关键字：蒸汽流量汽包水位大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
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。
锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。
其中工业锅炉的汽包水位是运行中的一个重要参数，维持汽包水位是保持汽轮机和锅炉安全运行的重要条件，锅炉汽包水位过高会造成汽包出口蒸汽中水分过多，使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低则可能导致锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。
其工作过程：给水由给水泵打入省煤器以后，在此加热成为汽包工作压力下的饱和水，进入汽包，然后沿下降管进入炉膛四周的水冷壁，在此吸收炉膛中的热量汽化后沿上升管回到汽包，从汽包中分离出的饱和蒸汽进入过热器，进一步吸收烟气中的热量变成过热蒸汽，送往鼓风机中做功。
锅炉是个复杂的系统，影响水位的因素很多，但主要因素是给水流量和蒸汽流量。
在锅炉的水位控制系统中，锅炉汽包水位控制系统的控制目标是：保持给水流量和蒸汽流量平衡，将水位控制在设定值。
其中影响水位的关键因素是蒸汽扰动，因为蒸汽扰动会引起“虚假水位”现象。
锅炉水位控制系统的好坏，主要取决于能不能很好地克服“虚假水位”现象。
1.给水管；2.调节阀；3省煤器；4.汽包；5.下降管；6.上行管；7.过热器；8.蒸汽管汽包水位的控制方案有三种（1）单冲量控制方案汽包水位的控制手段是控制给水，这种控制系统是典型的单回路控制系统。
锅炉汽包水位的自动控制 毕业论文外文翻译
英文原文文献Automatic Control of the Level of Boiler BubbleWANG Zhi(Luoyang Petrochemical Engineering Co., Luo yang 471003, China)Abstract:The paper introduced the dynamic characteristics of the level of boiler bubble. The characteristics of automatic control schemes with one variable or two variables or three variables were discussed, as well as some problems concerned in engi-neering. The automatic control scheme of boiler bubble with three variables was recommended specially.Keywords: the level of boiler bubble; dynamic characteristics; automatic control schemes; one variable; two variables; three variables.INTRODUCTIONBoiler drum water level is the major indicators, is a very heavy to the accused variables to maintain the water level in a certain range is to ensure that the boiler The first condition for the entire operation, it is because: (1) high water level will be affect steam Package separator, saturated with water opour too much water, superheated steam temperature In sharp decline. The superheated steam turbine as a driving force, it would Turbine Blade damaged, affecting the safety and economy. (2) water bit too low, the less water in the drum, and when the load is higher, as the water Vaporization of speed, drum changes in the water level has also added speed.Fast, if not promptly adjust, it will cause the drum all vaporization of the water, resulting in Burning furnace tube, or even cause an explosion. Therefore, the boiler drum water level must be strict Canadian control.2 Several Boiler water level control program.2.1-Impulse Control SystemImpulse-control system (the term refers to the impulse is variable, namely single impulse Drum Level) are in direct control of drum water level control valve (Figure 4 below), the drum is the most simple level control of the most basic A form is a typical value for single-loop control system. The system guitar Simple configuration to- 1 -achieve low investment and easy for small low-pressure boiler. Boiler steam because this load is relatively stable, and the relative volume Drum The requirements of users of steam often not very strict, if the control system some alarm interlock devices, but also to meet production requirements. Figure 4 single impulse control system block diagram stay in a relatively short time, large load changes, we can not single.Figure 4 single impulse control system blockImpulse Level Control System. This is because: (1) when the load changes 21.2003 in the first eight chemical technology market "false Level" will reverse regulator dislocation movement, the increase of load - close down small water control valve, when the dust has settled flash evaporation, the water level will decline, a sharp fluctuations in the dynamic regulation poor quality. (2) changes from the decline in the water level to load changes and to control valve movements. Long lag time, if the water level in a small time constant process, the error bound very significant. (3) water supply system disturbances, as changes to the pump pressure, in water immediately, and that an accurate assessment of the water level so that when the control valve dynamic for the same lack of a timely manner.2.2 Pairs of Impulse Control SystemDrum in the water level control, the disturbance is the most important variable load . Then the introduction of steam flow to correction, it can not only compensation- 2 -"false solution "Caused by operation, and the water control valve movements timely, his constitutes a double impulse control systems. In essence, the Doubly-Impulse Control System is a system of feed-forward (steam flow FTS) plus single-loop feedback control the system of composite control system. Adder output = Pc ±λS Ps + Initial deviation. If the high-pressure steam supply steam turbine compressor, for the protection of equipment, to use gas valve to open (FC) valve, when the increased steam flow, water supply also to a corresponding increase in traffic, then use a gas valve, the output should be additive which is λS, should take. If steam as a heat source in the production process, for the protection of equipment. To use gas valve to the Commissioner (FO) valve, when the increased steam flow, water supply also to a corresponding increase in traffic, then use gas valve clearance, the output should be additive Reduce that λS should take dashes. In order to balance these two requirements, with the election to secure his position device (FL) .To the valve, the valve that stops accidents in the state in situ. Initial deviation settings the objectives are: normal load, the regulator and processing implements output can have a relatively moderate value, the best in the normal load with the initial error (steam flow FTS) λS Ps of exactly off Figure 5 pairs of impulse control system block diagramFigure 5 pairs of impulse control system block diagram- 3 -2.3 three impulse control program – feed forward Ⅰ(steam flow) plusFeedback (Level, water flow) Control System .The system can be seen as a comprehensive three-volume signal as a variable charged Single-Loop control system, put into operation and setting single-loop control systems, However, if the system parameters can not be set up to ensure that the material balance, variable load And when the water level will be more than poor. On the coefficient λS λW and the role and settings: (1) to ensure that the material balance That is, △W = a △D under the conditions of steam flow signal λS △Ps Water flow and signal λW /△PW should be the same, based on this principle, Identify and λW /λS ratio. (2) to determine the role of strength feed forward From (1) material balance know λW /λS and the ratio should be the size Determine the basis of the process, the greater its λS feed forward role as strong, a disturbance At present, the control valve opening of the changes also greater. Figure 6 three-block diagram of control program .Figure 6 three-block diagram of control program2.3.1 three impulse control program Ⅱ- steam flow feed forward --Cascade water flow control system and Ⅱprogram similar program, but only the adder position from regulation the former regulator moved after. The program- 4 -regardless of λW /λS and how to set up, When the load changes, the level can be maintained without poor, in order to improve the load disturbance2.3.2 three impulse control program Ⅲ- steam flow feed forward - liquidThe regulation of quality. Figure 7 three-block diagram of control program ⅡAdder output = ±Pc ±λS PS ±λWPW FCCU capacity steam boiler drum and Ms Guan used gas (FO) - 22 CHEMICAL TECHNOLOGY MARKET 2003 section 8 of the valve of the capital, when the increased steam flow, the water has to flow accordingly Increased gas use this valve clearance, boosting the output should be reduced, which should λSad mission minus. When the water flow increases, then choose gas valve clearance, Adder output should be increased, for instance, is λW,. When a heightened level(Regulator positive role), corresponding to water flow also decreased at this time selection Commissioner gas valve, boosting the output should be increased, for instance, is that of Pc.Figure 7 three-block diagram of control program Ⅱ4 ConclusionThis method successfully developed a new compound ammonium bicarbonate anti-caking agent can Crystal size increased ammonium bicarbonate, and has a good- 5 -anti-caking performance, stability good. This product has achieved industrial production was more than ammonium bicarbonate Health Industrial production plant application, the use of a ton of ammonium bicarbonate 0.45 ~ 0.5 kg, Lower production costs, good effect. Received date :2003-03-24 About the author: Chen Yu Long (1964 -) M, Associate Professor, Master, engaged in physical chemistry Teaching and fine chemical development.References[1] Chen yu long. Surfactant inorganic anti-caking agent in the application of daily chemical workers Industry, 2002,32 (4) :48-49[2] Song Xiang, Sun Bao ping, RU-ling were. Anti-caking agent and progress in research methods, chemicals Progress, 2001, (6) :50-52 (Then No. 23)[3] Jiang Wei Sun, Jin-Shou Yu. "Process control engineering." Beijing: hydrocarbon processing Press.[4] Jin-hui. "Process control." Beijing: Tsinghua University Press.[5] Lu Man. "Petroleum and Chemical Control Design Manual." Beijing: the chemical industry She version. 19.2003 in the first eight chemical technology market- 6 -附录B对应的中文翻译锅炉汽包水位的自动控制王智(洛阳石油化工程公司仪电室,河南洛阳471003)摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。
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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..................... - 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............................. - 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.. ....................... - 8 -2.4.4 关于给水调节阀型号的选择.. ............................. - 9 -2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 9 -2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 9 -第三章PID控制.................................... - 10 -3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 -3.2整定PID理论参数............................................ - 11 -第四章仿真...................................... - 12 -4.1对锅炉汽包水位进行simulink仿真................... - 12 -4.2对系统参数进行整定................................ - 14 -第四章结束语...................................... - 10 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理1.1概述随着电子产品的降价及自动化生产线工艺控制连续稳定优势的凸现;越来越多的企业准备将自己的核心生产线改成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动控制..工业应用自控技术在中国的推广使用较晚;但近年来发展较快..国内现在做汽包水位自动控制系统方面的设计公司很多;但由于能够集工艺要求、自动化技术和电气技术三者于一体的设计不多;所以人们清楚地认识到自动控制技术在工业应用中的重要地位和作用..从传统的控制方式来看;结构简单成本低的方案不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象;而能够在一定程度上控制“虚假现象”;系统却过于复杂;成本较高..故三种基本结构应运而生：单冲量调节系统结构;单级三冲量调节系统结构;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;一般采用单冲量调节方式..单冲量水位控制系统是以汽包水位作为唯一的控制信号;冲量即变量..单冲量水位控制系统由汽包、变送器、调节器、执行器及调节阀等组成;系统框图如下所示：图1.1 液位控制系统方框图1.2锅炉生产蒸汽工艺简述水位控制系统的任务是使给水量与锅炉蒸汽量相适应;维持汽包水位在工艺规定的范围内..汽包水位反映了锅炉蒸汽流量与给水量之间的平衡关系;是锅炉运行中非常重要的监控参数..汽包水位过高;会影响汽水分离的效果;使蒸汽带液;过热器结垢;影响过热器的效率；如果使带液蒸汽进入汽轮机;会损坏汽轮机叶片..如果水位过低;会破坏水循坏而损坏锅炉;尤其是大型锅炉;一旦停止给水;汽包存水会在很短时间内完全汽化而造成重大事故;甚至引起爆炸..因此汽包水位需要严格控制..1.3锅炉生产蒸汽工作流程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;输送一定质量气压;气温和相应数量的蒸汽..锅炉是由“锅”和“炉”俩部分组成..“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;水和给水一起在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、吸燃器、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;通过空气预热机;在空气预热机中吸收烟气热量;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..具有一定的压力的过热蒸汽;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..第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计2.1 对被控对象进行特性分析在设计锅炉汽包水位控制的过程中首先从汽包锅炉入手;汽包锅炉有自然循环方式和强制循环方式两种;汽包锅炉自动控制的任务与直流锅炉几乎一样;也是主要包括四个方面：1保证系统安全运行；2保持燃烧的经济性；3保持炉膛负压在一定范围内；4运行中保证气轮机所需的蒸汽量;过热蒸汽压力和蒸汽温度的恒定..无论上一自然循环还是强制循环锅炉;其给水控制的任务都是为了保证锅炉负荷和给水的平衡关系..但是;汽包锅炉由于有了汽包的存在;使锅炉的运行方式、锅炉的结构、工作原理与直流锅炉不同;这就使实现控制的方式;采用被调量都有所区别..2.2汽包水位控制系统方框图和流程图2.2.1液位控制系统的方框图单冲量水位控制系统以汽包水位作为唯一的控制信号;冲量即变量..水位测量信号H的偏差;通过执行器去控经变送器送到水位调节器;调节器根据汽包水位测量值H与0制给水调节阀以改变给水量;保持汽包水位在允许的范围内..系统方框图如下所示..图2.1 液位控制系统方框图这种控制系统结构简单;是典型的单回路控制系统..采用单冲量控制系统;进行PID调节一般就能满足生产要求..2.2.2液位控制系统的方案图以汽包水位为被控参数;给水量作为控制变量可构成如图所示的单回路水位控制系统;工程上也称为单冲量控制系统..这种系统的优点是所用设备少;结构简单;参数整定和使用维护方便..在如图所示的单冲量控制系统中;当锅炉蒸汽负荷流量突然大幅度增加时;由于假水位现象;调节器不但不及时开大给水阀来增加给水量;反而去关小调节阀的开度;减小给水量..这样由于蒸汽量增加、给水量减少使汽包存水量减少..等到假水位消失后;汽包水位会严重下降;甚至会使汽包水位降到危险的程度;以至发生事故..对于负荷变动较大的大、中型锅炉;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..而对小型锅炉;由于蒸汽负荷变化时假水位的现象并不明显;如果在配上相应的一些联锁报警装置;这种单冲量控制系统也能满足生产的要求;并保证安全生产..图2.2 液位控制系统方案图 2.3选择被控参数和被控变量被控参数：能在生产过程中借助自动控制保持恒定值或按一定规律变化的变量.. 控制变量：用来克服干扰对被控参数的影响;实现控制作用的变量..又称为操纵变量..最常见的操纵变量是介质的流量;也有以转速、电压等作为操纵变量的..本次实验设计的控制变量为出口流体的流量..控制变量的确定被控变量选定以后;应对工艺进行分析;找出所有影响被控变量的因素..在这些变量中;有些是可控的;有些是不可控的..1、在诸多影响被控变量的因素中选择一个对被控变量影响显著且便于控制的变量;作为控制变量；2、其它未被选中的因素则视为系统的干扰..2.4选择检测仪表;说明其选择原则和仪表性能指标调节器的选型与调节规律的选择对过程控制系统的控制品质有至关重要的影响;也是过程控制系统设计的核心内容之一..调节器的输出决定于被控参数的测量值与设定值之差;被控参数的测量值与设定值变化;对输出的作用方向是相反的..过程控制中;对于调节器的正反作用的定义为：当设定值不变时;随着测量值的增加;调节器的输出也增加;则称为“正作用”方式；同样;当测量值不变;设定值减小时;调节器输出增加;称为“正作用”方式..调节阀正、反作用方式的选择是在调节阀气开、气关方式确定之后进行的;其确定原则是使整个单回路构成负反馈系统..图2.2 液位控制系统流程图2.4.1传感器、变送器选择传感器、变送器完成对被控参数的检测;并将测量信号传送至控制器..测量信号是调节器进行控制的依据;被控参数迅速、准确地测量是实现高性能控制的重要条件..测量不准确或不及时;会产生失调、误调或调节不及时..因此;传感器、变送器的选择是过控系统设计中重要的一环..2.4.2执行器的选择过程控制使用最多的是由执行机构和调节阀组成的执行器..A 、调节阀工作区间的选择B 、调节阀的流量特性选择C 、调节阀的气开、气关作用方式选择2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择关于给水调节阀的气开气关的选择;一般都是从安全角度考虑的..如果高压蒸汽供给蒸汽透平压缩机的重要负荷;为保护这些设备以选用气开F ．C 阀为宜..如果蒸汽作为工艺生产中的热源时;为保护锅炉;以选用气关F ．O 阀为宜..综合起来考虑;一般选带保”+”-位装置F．IJ的给水阀;即事故状态该阀停在原位..2.4.4 关于给水调节阀型号的选择关于给水调节阀型号的选择..由于流经给水阀的除氧水压力为6．0MPa 温度为104℃ ;极宜产生汽蚀现象..对于轻度汽蚀;一般给水阀的阀芯阀座选用司钛莱合金堆焊即可..对于重度汽蚀;一般给水阀选用多级高压调节阀;使高压除氧水在流过调节阀多级节流孔后逐渐降压;而每级阀芯上只承担一部分压差;使节流后的压力在阀的部分恢复不到流体的饱和蒸汽压力;可以有效的避免汽蚀现象;也有效的防止了汽蚀引起的噪声振动和对阀芯阀座的侵蚀..2.4.5 给水流量蒸汽流量给水流量蒸汽流量的一次元件如果选用节流装置;则差压变送器输出的信号需经开方器后再输入到加法器进行信号叠加..这样可以减少非线性对系统调节品质的影响..若是选用流量变送器则不必加开方器..它们的显示仪表的量程应选择的相同;其范围应比额定蒸汽负荷大一些;以保证锅炉在额定负荷下的给水流量有波动的余地..2.5 四个环节的工作形式对控制过程确定调节系统的方案时;要根据对象的特性和工艺要求;选择合适的调节规律;使组成的调节系统满足预期的品质指标..调节器的调节规律;即它的输出量与输入量偏差值之间的函数关系..P = f e调节器的作用是根据偏差;按规定的调节规律产生输出信号;推动执行机构;对生产过程进行调节..1、比例控制P适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统;2、比例积分控制PI适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统..3、比例微分控制PD适用于控制通道滞后较大的系统..例如加热较慢的温度控制系统..4、比例积分微分控制PID适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统;应用最普遍的是温度控制系统与成分控制系统..第三章PID控制3.1对控制进行PID控制求出系统的传递函数;画出液位控制系统方框图..在稳定状态下;水位测量信号等于给定值;水位调节器的输出;蒸汽流量及给水流量等三个信号;通过加法器得到的输出电流为:I0= K1 I1-K2 I2+ K3 I3式中;I1 为液位调节器的输出电流;I2 为蒸汽流量变送器的电流;I3 为给水流量变送器的电流;K1 、K2 、K3 分别为加法器各通道的衰减系数..设计K2 I2= K3 I3此时I0 正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号为了安全调节阀必须用气关阀 ..假定在某一时刻;蒸汽负荷突然增加;蒸汽流量变送器的输出电流I2 相应增加;加法器的输出电流I0 就减少; 从而开大给水调节阀..但是与此同时出现了假水位现象;水位调节器输出电流I1 将增大..由于进入加法器的两个信号相反; 蒸汽流量变送器的输出电流I2 会抵消一部分假水位输出电流I1 ; 所以; 假水位所带来的影响将局部或全部被克服..待假水位过去;水位开始下降;水位调节器输出电流I1 开始减小; 此时; 它与蒸流量信号变化的方向相反; 因此加法器的输出电流I0 减小; 意味着要求增加给水量; 以适应新的负荷需要并补充水位的不足..图3.1 液位控制系统方框图3.2整定PID理论参数调节器参数的工程整定方法在控制系统设计或安装完毕后;被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了;不能任意改变..只能通过控制器参数的工程整定;来调整控制系统的稳定性和控制质量..控制器参数的整定;就是按照已定的控制方案;求取使控制质量最好的控制器参数值..具体来说;就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间TI;和微分时间TD..1稳定边界法临界比例度法属于闭环整定方法;根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据临界比例度Pm和振荡周期Tm;按经验公式求出调节器的整定参数..1 若置调节器Ti→∞;Td=0;比例度P →较大值;将系统投入运行..2 逐渐减小P ;加干扰观察;直到出现等幅减振荡为止..记录此时的临界值Pm和Tm..yT图3.2 液位控制系统图根据Pm 和Tm;按经验公式计算出控制器的参数整定值第四章仿真4.1对锅炉汽包水位进行simulink仿真稳定边界法：图4.1比例控制图图4.4 比例控制 simulink仿真结果图4.3系统PID仿真图图4.4 PID控制simulink仿真结果4.2对系统参数进行整定1 置调节器Ti→∞; Td=0;比例度P →较大值;将系统投入运行..2 逐渐减小P ;加干扰观察;直到出现等幅减振荡为止..记录此时的临界值Pm和Tm..3根据Pm和Tm;按经验公式计算出控制器的参数整定值..在控制系统设计或安装完毕后;被控对象、测量变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了;不能任意改变..只能通过控制器参数的工程整定;来调整控制系统的稳定性和控制质量..控制器参数的整定;就是按照已定的控制方案;求取使控制质量最好的控制器参数值..具体来说;就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间TI;和微分时间TD..1稳定边界法临界比例度法属于闭环整定方法;根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据临界比例度Pm和振荡周期Tm;按经验公式求出调节器的整定参数..1 若置调节器Ti→∞;Td=0;比例度P →较大值;将系统投入运行..2 逐渐减小P ;加干扰观察;直到出现等幅减振荡为止..记录此时的临界值Pm和Tm..第五章结束语这次的锅炉汽包水位控制系统设计;把课堂上学到的东西用了出来;因为每台锅炉都不一样;不能全部说清楚..这次课程设计是使用常规仪表对锅炉汽包水位进行自动控制的典型的方案;让我从中体会到了过程控制的内涵..也为接下来的考试打下了基础..同时感谢老师的精心指导;让我能顺利完成这次课程设计..。