課程設(shè)計（論文）-300MW火力發(fā)電機組鍋爐汽包水位儀表控制系.doc

課程設(shè)計用紙-1-目錄第1節(jié)緒論.-1-1.1設(shè)計目的.-2-1.2設(shè)計內(nèi)容.-2-第2節(jié)汽包水位調(diào)節(jié)對象的干擾分析.錯誤!未定義書簽。第3節(jié)鍋爐汽包水位的動態(tài)特性.錯誤!未定義書簽。3.1汽包水位在給水量作用下的動態(tài)特.33.2汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性.4第4節(jié)控制方案設(shè)計.6第5節(jié)控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)儀表的配置、選型及參數(shù)的確定.75.1調(diào)節(jié)器的選型.75.2執(zhí)行器的選型.95.3變送器的選型.125.4傳感器的選型.145.5伺服放大器的選型.155.6電動操作器的選型.165.7顯示儀表的選型.18個人總結(jié).20致謝.21參考文獻(xiàn).22附錄.23教師批閱：課程設(shè)計用紙-2-1第1節(jié)緒論1.1設(shè)計目的鍋爐是電廠和化工廠里常見的生產(chǎn)設(shè)備，鍋爐控制是一個比較復(fù)雜的控制過程，為適應(yīng)負(fù)荷的需要以及鍋爐的運行安全，各個環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制，為了使鍋爐能正常運行，必須維持鍋爐的水位在一定的范圍內(nèi)，這就需要控制鍋爐汽包的水位。汽包水位很重要，汽包水位是表征鍋爐安全運行的重要參數(shù)，由于配置、安裝、運行及維護不當(dāng)?shù)脑?，汽包水位測量系統(tǒng)存在測量值與實際值不符的情況，將嚴(yán)重影響機組的安全穩(wěn)定運行。水位過高會影響汽水分離的效果，使蒸汽帶液，損壞汽輪機葉片；如果水位過低會損壞鍋爐，甚至引起爆炸。可見鍋爐汽包水位控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性。本論文設(shè)計的是鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)，利用控制裝置和被控對象組成了一個自動控制系統(tǒng)。1.2設(shè)計內(nèi)容合理選擇傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器根據(jù)要求設(shè)計總體方案，實現(xiàn)對高壓加熱器水位的控制。被調(diào)量是汽包水位，調(diào)節(jié)量是給水量。它主要考慮汽包內(nèi)部物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的揮發(fā)量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。畫出系統(tǒng)款圖及接線圖，設(shè)計調(diào)節(jié)器的組態(tài)?！娟P(guān)鍵詞】汽包水位、測量、控制、組態(tài)課程設(shè)計用紙-3-教師批閱：第2節(jié)、汽包水位調(diào)節(jié)對象的干擾分析鍋爐的汽水系統(tǒng)原理圖如圖1所示。影響汽包水位變化的干擾因素有：給水量的干擾，蒸汽負(fù)荷變化，燃料量變化，汽包壓力變化等。汽包壓力變化不是直接影響水位的，而是通過汽包壓力升高時的“自凝課程設(shè)計用紙-4-結(jié)”和壓力降低時的“自蒸發(fā)”過程引起水位變化的。況且，壓力變化的原因往往是出于熱負(fù)荷和蒸汽負(fù)荷的變化所引起的故這一干擾可以放到其他干擾中考慮。燃燒流量的變化要經(jīng)過燃燒系統(tǒng)變成熱量，才能為水吸收，繼而影響氣化量，這個干擾通道的傳遞滯后都比較大。蒸汽負(fù)荷變化時按用戶需要量而改變的不可控因素。剩下的只有給水量可作為調(diào)節(jié)參數(shù)。第3節(jié)、鍋爐汽包水位的動態(tài)特性3.1汽包水位在給水量作用下的動態(tài)特教師批閱：圖2所示是給水量作用下，水位的階躍響應(yīng)曲線。把汽包和給誰看做單容量無自衡過程，水位階躍響應(yīng)如圖中H1線?？紤]到給水溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，當(dāng)它進入汽包后吸收了原來的飽和水中的一部分熱量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量下降，水面以下的汽包總體積Vs也就相應(yīng)減小，導(dǎo)致水位下降。Vs對對課程設(shè)計用紙-5-水位的影響可以用圖中的曲線H2表示。水位H的實際響應(yīng)曲線是H1和H2的總和。從圖可知，響應(yīng)過程有一段遲延時間。給水的過冷度越大，純遲延時間也越大。給水?dāng)_動下的傳遞函數(shù)可以近似表示為K0為響應(yīng)速度，即給水流量作單位流量變化時，水位的變化速度，（mm/s）/(t/h)。時滯，秒。3.2汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性蒸汽流量擾動主要來自汽輪機的負(fù)荷變化，這是一個經(jīng)常發(fā)生的擾動，屬于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的外擾。在蒸汽流量D擾動左右下，水位的階躍響應(yīng)曲線如圖3所示。教師批閱：當(dāng)蒸汽流量突然增加時，由于虛假水位現(xiàn)象，在開始階段水位不僅不會下降卻反而先上升，然后下降（反之，當(dāng)蒸汽流量突然減少時，則水位先下課程設(shè)計用紙-6-降，然后上升）。蒸汽流量D突然增加時，實際水位的變化H是不考慮水面下汽包容積變化時的水位變化H1與只考慮水面下汽包容積變化所引起水位變化H2的疊加，即F=（1+K4）FF用傳遞函數(shù)來表述為式中，Kf-響應(yīng)速度，即蒸汽流量變化單位流量時水位的變化速度，（mm/s）/（t/h）K2-響應(yīng)曲線H2的放大系數(shù)T2-響應(yīng)曲線H2的時間常數(shù)“虛假水位”變化大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量有關(guān)，如一般100230T/h的中、高壓鍋爐，當(dāng)負(fù)荷突然變化10%時，“虛假水位”可達(dá)3040mm?！疤摷偎弧弊兓瘜儆诜错懱匦裕渥兓c鍋爐的壓力和蒸發(fā)量的大小有關(guān)，而與給水量無關(guān)。教師批閱：第4節(jié)、控制方案設(shè)計目前較為成熟的鍋爐汽包水位控制方案有單沖量控制系統(tǒng)、雙沖量控制系統(tǒng)及三沖量控制系統(tǒng)。(1)單沖量控制系統(tǒng)。即汽包水位的單回路水位控制系統(tǒng)；(2)雙沖量控制系統(tǒng)。即在單沖量系統(tǒng)的課程設(shè)計用紙-7-基礎(chǔ)上引入了蒸汽流量信號；(3)三沖量控制系統(tǒng)。是在雙沖量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再引入給水流量信號而構(gòu)成。本次方案采用單沖量控制系統(tǒng)。單沖量控制系統(tǒng)：單沖量水位控制系統(tǒng)以汽包水位作為唯一的控制信號，沖量即變量。水位測量信號經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測量值H與給定值H0的偏差，通過執(zhí)行器去控制給水調(diào)節(jié)閥以改變給水量，保持