控制儀表及裝置文獻(xiàn)綜述

1、控制儀表及裝置文獻(xiàn)綜述題目：鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 2014年4月16號14 引言 本設(shè)計首先對鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單的原理分析和結(jié)構(gòu)介紹，繪制控制系統(tǒng)流程圖，再由影響水位的因素選擇變送器,本設(shè)計選用UYZ50系列電容物位計進(jìn)行物位檢測，控制器選用DTL型調(diào)節(jié)器，它接受從變送器或轉(zhuǎn)換器來的010mA DC測量信號，并與內(nèi)給定值或外給定值比較，它們的差值經(jīng)調(diào)節(jié)器比例積分、微分運算輸出010mA DC信號至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。DKZ直行程是我國最早的、唯一生產(chǎn)的電動執(zhí)行器，本設(shè)計選用其作為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)閥選用KVGD9113-1P型電動雙水冷式超高溫蝶閥，最后綜合實際在自動檢

2、測和控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。關(guān)鍵字：流程圖，控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥目錄1.系統(tǒng)簡介12鍋爐控制系統(tǒng)22.1鍋爐：22.2省煤器和空氣預(yù)熱器：33.儀表的選擇33.1變送器：33.2控制器63.3執(zhí)行器：83.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)：93.3.2調(diào)節(jié)閥：114儀表配接圖及說明136.儀表清單147.參考文獻(xiàn)141.系統(tǒng)簡介控制系統(tǒng)一般由以下幾部分組成 圖1 自動控制系統(tǒng)簡易圖鍋爐水位系統(tǒng)如下圖： 圖2 單沖量控制系統(tǒng)原理圖及方框圖其單位階躍響應(yīng)圖如下： 圖3 蒸汽流量干擾下水位階躍曲線通過電容式液位計將檢測來的液位信號變送給成標(biāo)準(zhǔn)信號，再輸送給控制器，調(diào)節(jié)器再通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥來控制進(jìn)水量，從而達(dá)

3、到自動控制鍋爐水位。2鍋爐控制系統(tǒng)2.1鍋爐： 鍋爐是火力發(fā)電廠中主要設(shè)備之一。它的作用是使燃料在爐膛中燃燒放熱，井將熱量傳給工質(zhì)，以產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽，供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。電廠鍋爐與其他行業(yè)所用鍋爐相比，具有容量大、參數(shù)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動化程度高等特點。2.2省煤器和空氣預(yù)熱器：省煤器和空氣預(yù)熱器通常布置在鍋爐對流煙道的尾部，進(jìn)入這些受熱面的煙氣溫度已較低，因此常把這兩個受熱面稱為尾部受熱面或低溫受熱面。省煤器和空氣預(yù)熱器的應(yīng)用，主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。同時，也為了減少價格較貴的蒸發(fā)受熱面積改善燃燒與傳熱效果。 圖4 鍋爐控制系統(tǒng)流程圖3.儀表的選擇控制儀表是自

4、動控制被控變量的儀表，由各種不同的，相互關(guān)聯(lián)的控制儀表構(gòu)成的控制系統(tǒng)，是操縱一個或幾個變量達(dá)到預(yù)定狀態(tài)的系統(tǒng)。為了實現(xiàn)自動控制，除自動裝置本身外，控制系統(tǒng)還包括向自動裝置提供信息的變送器和開關(guān)部件，以及執(zhí)行自動裝置控制指令的執(zhí)行器等。3.1變送器：變送器在自動檢測和控制系統(tǒng)中的作用，是對各種工藝參數(shù)，如溫度，壓力，流量，液位，成分等物理量進(jìn)行檢測，以供顯示，記錄或控制之用。無論是由模擬構(gòu)成的系統(tǒng)，還是由計算機(jī)裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，變送器都是不可缺少的，獲取精確可靠的過程參數(shù)值是進(jìn)行控制的基礎(chǔ)。串級控制系統(tǒng)在抗干擾能力、快速性、適應(yīng)性和控制質(zhì)量方面有較好的性能,因此在復(fù)雜的工業(yè)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)

5、用.產(chǎn)品簡介：UYZ50系列電容物位計適用于工業(yè)生產(chǎn)過程中各種貯槽、容器內(nèi)導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)液位、粉狀料料位的連續(xù)測量和指示。儀表的輸出電流010mA可以接電流表或DDZ型顯示控制儀表，回路中任何一點不得接地，否則必須配用隔離器以便與計算機(jī)輸入端相匹配。UYZ50系列電容物位計由以下六個部件構(gòu)成：1.傳感器轉(zhuǎn)換部件，2.溫度緩沖器，3.散熱裝置，4.安全火花型防爆柵，5顯示儀表，6測量電極，其中1和5是儀表基本組成單元，再分別配以2,3,4,6則構(gòu)成各種形式的產(chǎn)品。UYZ50系列電容物位計工作原理圖如圖五。 圖5 UYZ50系列電容物位計工作原理當(dāng)被測物位發(fā)生變化時，傳感電容量發(fā)生相應(yīng)變化，經(jīng)傳

6、感器前置線路轉(zhuǎn)換成直流信號，再傳送到顯示儀表放大成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出，并使電流表直接指示，顯示儀表是通用的，表面上的直型條形給出相應(yīng)的物位指示，同時有綠色指針供高低物料報警位置的整定。 圖6 UYZ-50接線圖 1，2輸入，3,4輸出 5,6，7是上限報警 8，9，10是下限報警 11是顯示單元電源 16接地 1820是交流電參數(shù)與規(guī)格：精度：非防爆型±1防爆型±1.5測量范圍：0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0m（UYZ561B型的測量范圍可為3.0，4.0，6.0，10m四檔）。負(fù)載電阻：1.5k輸出信號：010mADC供電電源：220VAC（+10%/-15%

7、）50Hz介質(zhì)壓力：2.5Mpa工作環(huán)境：傳感器溫度4085，相對濕度1095%顯示儀表溫度045，相對濕度1090%高低位報警定點誤差：±2.5高低位報警設(shè)定點范圍：0100%全量程內(nèi)任意給定高低位報警觸點容量：220VAC3A防爆型選用防爆柵型號：DFA3100型檢測端齊納安全柵防爆型儀表防爆等級：iaCT6型號表示表1 UYZ55系列代號測量電極形式介質(zhì)溫度范圍遷移防爆等級1）絕緣式2）同軸裸極式3）裸極式4）同軸絕緣式5）分離式6）絕緣繩式1）標(biāo)準(zhǔn)：40852）高溫：852003）低溫：100404）低溫：1561005）低溫：200156A）微電容650pFB）中電容301

8、300pFiaCT63.2控制器控制器在自動控制系統(tǒng)中起控制作用。它將來自變送器的測量信號與給定值相減以得到偏差信號，然后對偏差信號按一定的控制規(guī)律進(jìn)行運算，運算結(jié)果為控制信號，輸送至執(zhí)行器。單元組合式儀表和單個儀表形式的控制器習(xí)慣上稱為調(diào)節(jié)器，常用的有DDZ-型電動調(diào)節(jié)器，DDZ-型調(diào)節(jié)器和可編程調(diào)節(jié)器。對于液位控制器，閥氣閉為，變送器為，對于研究對象當(dāng)控制信號增大時液位將相應(yīng)減小，故為，液位控制器LC為，為反作用。對于流量控制器，閥氣閉為，變送器為，當(dāng)控制信號增大時給水流量將相應(yīng)增大，故為，流量控制器為，為正作用。產(chǎn)品概述：DTL型調(diào)節(jié)器是DDZ-型系列儀表中的一個主要單元。它接受從變送器

9、或轉(zhuǎn)換器來的010mA DC測量信號，并與內(nèi)給定值或外給定值比較，它們的差值經(jīng)調(diào)節(jié)器比例積分、微分運算輸出010mA DC信號至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。儀表分二類：DTL-221A、321A、121A型主要為石油化工服務(wù)，該類儀表有二個輸入通道，一個主通道、一個付通道（可接受微分信號）。面板部分帶有一個偏差顯示表頭、內(nèi)給定帶刻度撥盤、軟硬手動、自動切換、帶刻度的手操作撥盤，單針010mA DC 輸出電流指示表。另一類DTL-331A、231A、154A型主要為電廠服務(wù)，輸入通道數(shù)達(dá)45通道，都不帶手動操作。當(dāng)被測物位發(fā)生變化時，由變送器傳送而來的電信號發(fā)生相應(yīng)變化，經(jīng)傳感器前置線路轉(zhuǎn)換成直流信號，再傳送放大

10、成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出，并使執(zhí)行器發(fā)生動作。DTL-221A、321A、231A、331A為大偏差表，指示調(diào)節(jié)器。圖7 DTL-231接線圖1，2是出入 3,4是輸入 5,6是輸入 7,8是輸入 11,13輸出 14,15外部手操 18接地 19,20電源技術(shù)參數(shù)輸入信號：DC 010mA輸出信號：DC 010mA負(fù)載電阻：01.5K     端0K3 K   端獨立微分增益：K（D）=010倍可調(diào)（DTL-154A、331A）積分增益：K1180倍（P=100%時）干擾系數(shù)：1+2TD/TI微分獨立運算內(nèi)給定值穩(wěn)定度：±0.25

11、%內(nèi)給定值刻度誤差：±2.5%工作條件：環(huán)境溫度：045相對濕度：85%工作振動：頻率25Hz振幅0.1mm（雙向）供電電源;220V 50Hz消耗功率：6W結(jié)構(gòu)型式：面板嵌入式 表2  型號規(guī)格型號T1STDS獨立微分P%TDS獨立微分操作通道數(shù)偏差表型式DTL-121A6120033001200 帶2小DTL-154A6600330012003300不帶5/DTL-221A6600 1500 帶2大DTL-321A6120033001200 帶2大DTL-331A61200330012003300不帶5大DTL-231A

12、6600 1500 不帶4大3.3執(zhí)行器：執(zhí)行器再自動控制系統(tǒng)中的作用是接受來自控制器的控制信號，通過其本身開度的變化，從而達(dá)到控制流量的目的。因此執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的一個重要的，必不可少的組成部分。 執(zhí)行器的構(gòu)成如下： P0 I0 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 被控介質(zhì)流量 圖8 變送器的基本組成3.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行器常直接與介質(zhì)接觸，常常在高壓，高溫，深冷，高粘度，易結(jié)晶，閃蒸，汽蝕，高壓差等情況下工作。使用條件惡劣，因此，它是控制系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。如果執(zhí)行器選擇使用不當(dāng)，往往給生產(chǎn)過程自動化帶來困難。在許多場合下，會導(dǎo)致自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量下降，控制失靈，甚至因介質(zhì)的易

13、燃易爆，有毒，而造成生產(chǎn)事故。執(zhí)行器分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器3大類。氣動執(zhí)行器按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式分為薄膜式、活塞式和長行程式。近年來還研制了增力型薄膜調(diào)節(jié)閥。電動和液動執(zhí)行器按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動形式分為直行程和角行程兩類。由于我們采用的是DDZ型的010mA信號，故選擇DDZ型儀表。DKJ角行程、DKZ直行程是我國最早的、唯一生產(chǎn)的電動執(zhí)行器，它是我國計劃經(jīng)濟(jì)時期，全國聯(lián)合統(tǒng)一設(shè)計的產(chǎn)品。 隨著現(xiàn)代工控計算機(jī)管理的發(fā)展，今天，我們的 DKJ、DKZ系列與以前相比，有了2大實質(zhì)性改進(jìn)， 生產(chǎn)出直接受計算機(jī)控制的智能電子式型、戶外型、隔爆型等改進(jìn)型產(chǎn)品 將電路控制部分灌封在一個小型塑料盒中

14、，俗稱模塊，形成了便于維護(hù)的即插即用型，調(diào)節(jié)精度更高、使用壽命更長。 DKJ/ZKJ 型角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) DKZ/ZKZ 型直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) ZKJ/DKJ-210 DKJ電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服放大器、伺服電動機(jī)、減速器、位置發(fā)信器和電動操作器組成。其工作原理如圖十所示。 圖9 DKJ電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖來自調(diào)節(jié)器的輸入信號，在伺服放大器內(nèi)與位置反饋信號相比較，其偏差經(jīng)伺服放大器放大后，去驅(qū)動伺服電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，然后經(jīng)減速器輸出角位移。位置發(fā)信器將執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸角位移轉(zhuǎn)換成與輸入信號相對應(yīng)的直流信號(0-10mA或4-20mA)，作為位置反饋信號。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向決定于偏差信號的極性，而又總是朝著

15、減小偏差的方向轉(zhuǎn)動，只有當(dāng)偏差信號小于伺服放大器的不靈敏區(qū)時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)才停轉(zhuǎn)，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入信號始終成正比關(guān)系。配用電動操作器可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動-手動無擾動切換。手動操作時，由操作開關(guān)直接控制電動機(jī)電源，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在全行程轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)操作。自動調(diào)節(jié)時，兩相伺服電動機(jī)由伺服放大器供電，輸出軸轉(zhuǎn)角隨輸入信號而變化。主要技術(shù)參數(shù)：* 輸入信號：0-10mA DC * 出軸有效轉(zhuǎn)角：0-90度* 輸入電阻：200()、250()* 輸入通道：3個隔離通道 * 電源電壓：AC 220V 50Hz* 使用環(huán)境溫度： -10 - +55* 使用環(huán)境濕度：95%圖10 DKJ執(zhí)行器 安裝圖

16、圖11 DKJ接線圖1腳接位置發(fā)送器正電；2腳接位置發(fā)送器反負(fù)；345可以連一起做電機(jī)正轉(zhuǎn)接DTL-231 11腳；8910可以連一起做電機(jī)反轉(zhuǎn)接DTL-231 13腳；136腳連一起接交流N；147腳連一起接交流L；12接地，其他的不需要接或者內(nèi)部已經(jīng)接好。表3 DKJ、DKZ系列電動執(zhí)行器規(guī)格及參數(shù)規(guī)格型號型 型輸出力矩(N.m)每轉(zhuǎn)時間(S)消耗功率(VA)重量(Kg)ZKJ/DKJ-210ZKJ/DKJ-210010010011031ZKJ/DKJ-310ZKJ/DKJ-310025010014048ZKJ/DKJ-410ZKJ/DKJ-410060010027086ZKJ/DKJ-5

17、10ZKJ/DKJ-51001600100490145ZKJ/DKJ-610ZKJ/DKJ-610040001001400255ZKJ/DKJ-710ZKJ/DKJ-7100600010018005003.3.2調(diào)節(jié)閥：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器重要部分，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力F(輸出力矩M)和輸出位移作用下，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯的運動，改變了閥芯和閥座之間的流通截面積，即改變了調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流體的流量發(fā)生相應(yīng)變化。KVGD9113-1P型電動雙水冷式超高溫蝶閥概述： 圖12 KVGD9113-1P結(jié)構(gòu)示意圖KVGD9113-1P型電動雙水冷式超高溫蝶閥系是95年度通過國家科委鑒定,并榮獲國家級新產(chǎn)品

18、證書,廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、建材、電站等行業(yè)中的超高溫氣體管道中,作為高溫氣體介質(zhì)流量調(diào)節(jié)或切斷裝置,可與各種執(zhí)行器配套使用組成不同性能設(shè)備。該閥中的閥體采用優(yōu)質(zhì)碳鋼和不銹鋼內(nèi)腔通水冷卻,閥板采用雙層優(yōu)質(zhì)耐熱鋼,內(nèi)腔和軸通水冷卻,并在閥出口處設(shè)有流量開關(guān)報警功能,同時在進(jìn)出口設(shè)有二個流量調(diào)節(jié)閥。具有耗水量少、耐溫高、體積小、轉(zhuǎn)動靈活、使用壽命長、操作維護(hù)方便等優(yōu)點。公稱壓力：0.1MPa額定轉(zhuǎn)角：090°普通型泄漏率：5% 后座型低泄漏：1%工作溫度：P9 t950；P10 t1050；P11 t1150；P12 t1150；P13 t1350 （瞬間最高溫度：1400）適用介質(zhì)：

19、高溫?zé)煔饣蚱渌瑝m高溫氣體；調(diào)節(jié)型：（KVGD9113a-1）配ZKJ型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（或根據(jù)用戶選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)）電壓：根據(jù)用戶選定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)而定220（或380）V AC；輸入信號：010（420）m A DC（用戶自定）；兩位開關(guān)型：（KVGD9113b-1）配Z型電動裝置，本閥可水平或垂直安裝，但閥軸應(yīng)處于水平位置安裝 4儀表配接圖及說明配接圖見附錄，各儀表之間說明如下：UYZ50系列電容物位計有測量和變送物位的功能，輸出010mA DC電流信號，其中1，2腳接測量電極至于鍋爐中，3，4腳分別接調(diào)節(jié)器的1，2腳，5-7接上限報警電路，8-10接報警電路的下限，11腳接自帶顯示儀表部分工作電源+18V或者+24V，16腳接地，18和20接220V交流工作電源，其他引腳不要接或內(nèi)部已經(jīng)接好。DTL-231調(diào)節(jié)器1腳接來自UYZ-50變送器3腳的010mA DC電流信號，2腳接來自UYZ-50變送器4腳