火電機組凝汽器水位控制系統(tǒng)課程設計

火電機組凝汽器水位控制系統(tǒng)課程設計600MW火電機組凝汽器水位控制系統(tǒng)摘要火力發(fā)電廠凝汽器的主要任務是將汽輪機排汽凝結成水并在汽輪機排氣口建立與維持一定的真空度，是汽輪機的重要輔機之一，蒸汽在凝汽器中的凝結過程是電廠熱力循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，對整個火電廠的安全，經(jīng)濟運行有重要的影響。提高大型凝汽器經(jīng)濟性的途徑，除了提高設計制造和安裝水平之外，更重要的是掌握凝汽器的動態(tài)特性，保證凝汽器運行的高可靠性和處于最佳經(jīng)濟運行狀態(tài)。通過借助計算機技術可以對凝汽器建立數(shù)學模型，通過仿真實驗研究，確切地掌握凝汽器的動態(tài)特性規(guī)律，了解凝汽器的運行特性從而提高其運行水平。關鍵字：凝汽器汽輪機蒸汽電廠運行Themaintaskistosteamturbinepowerplantcondenserexhauststeamcondensesintowaterintheturbineexhaustportforestablishingandmaintainingacertaindegreeofvacuumisanimportantauxiliarysteamturbine,thesteamcondensesinthecondenserisintheprocessofthermodynamiccyclepowerplantisanimportantpart,hasanimportantimpactonthesafety,economicoperationoftheentirethermalpowerplants.Improvethewaylargecondensereconomy,inadditiontoimprovingthedesignmanufactureandinstallationlevel,itismoreimportantistograspthedynamiccharacteristicsofthecondensertoensurehighreliabilityandeconomicaloperationinthebeststateofthecondensertorun.Youcanbuildamathematicalmodelofthecondenserthroughtheuseofcomputertechnology,throughsimulationstudies,thedynamiccharacteristicsofthelawaccuratelygraspthecondenser,thecondenserunderstandtheoperatingcharacteristicstoimproveitsoperatinglevel.Keywords:condensersteamturbinesteampowerplantsrunning目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、課程設計目的及要求 2目的 5要求 5\o"CurrentDocument"二、設計正文 3設計題目 3課題要求與內容 3\o"CurrentDocument"三、凝汽器 4凝汽器 4凝汽器作用 4工作原理 4\o"CurrentDocument"四、凝汽器水位控制系統(tǒng) 5凝汽器水位控制系統(tǒng)的任務 5凝汽器水位控制系統(tǒng) 5單沖量控制系統(tǒng) 6系統(tǒng)原理 6\o"CurrentDocument"五、凝汽器水位自動控制 8凝汽器水位自動控制的目的 8控制原理 8\o"CurrentDocument"六、系統(tǒng)總體方案圖 9\o"CurrentDocument"七、凝結器水位控制系統(tǒng)組態(tài)圖 97.1組態(tài)圖 9\o"CurrentDocument"八、SAMA圖 10九、系統(tǒng)接線圖 11十、執(zhí)行器的選擇 12TOC\o"1-5"\h\z作用 12分類 12特點及應用 12電動執(zhí)行器 12氣動執(zhí)行器 12\o"CurrentDocument"十一、變送器的選擇 14液位變送器類別 15\o"CurrentDocument"浮球式液位變送器 15\o"CurrentDocument"浮筒式液位變送器 15靜壓液位變送器 15\o"CurrentDocument"十二、控制器的選擇 16\o"CurrentDocument"十三、DCS系統(tǒng)設計 17電源部分 18通信部分 19系統(tǒng)接地 19軟件部分 19\o"CurrentDocument"十四、PID控制原理 20\o"CurrentDocument"模擬PID控制原理 20比例部分 21積分部分 21微分部分 21\o"CurrentDocument"十五、心得體會 22十六、參考文獻一、課程設計目的與要求目的《集散控制系統(tǒng)》課程是自動化（熱工）本科專業(yè)的必修課，一門理論與實踐結合緊密的核心課程。本課程設計是在該門課程的課堂教學完成之后，為鞏固課程涉及到的DCS方面的方法、理論而開展的。通過課程設計，使學生能結合實際背景，應該已學理論，解決實際問題，從而培養(yǎng)學生資料查閱能力、繪圖能力、理論聯(lián)系實際的能力、系統(tǒng)解決問題的邏輯思維能力等，為今后從事相關工作打下基礎。要求本課程設計要求學生根據(jù)課程涉及的相關內容與方法，結合實際背景，系統(tǒng)解決實際問題。從背景分析、提出問題、解決問題、主要結論等幾個方面開展。要求課程設計具有系統(tǒng)性、完整性、與課程相關性并具有一定的研究深度。二、設計正文.設計題目600MW火電機組凝汽器水位控制系統(tǒng)課題要求與內容本課程設計是針對學生學習和運用專業(yè)知識的綜合考核和檢查，使學生接受工程類基本訓練的重要環(huán)節(jié)，是自動化（熱工）專業(yè)的《集散控制系統(tǒng)》專業(yè)課程學習的必修內容之一。本課程設計的特點是，內容所涉及的知識面較一般習題廣，有較強的系統(tǒng)性和綜合性，在運算、繪圖、編寫設計文本方面有較高的要求。本課程實際應針對集散控制系統(tǒng)課程涉及的相關理論與方法，結合具體實踐背景，解決實際問題。主要內容有：（1）根據(jù)工藝分析的控制要求，設計控制系統(tǒng)總體方案；（2）根據(jù)控制系統(tǒng)方案，選擇、組態(tài)設計DCS硬件系統(tǒng)結構；（3）根據(jù)控制系統(tǒng)方案進行設計組態(tài)，形成控制系統(tǒng)軟件結構；（4）設計組態(tài)控制系統(tǒng)操作界面；（5）說明定義、調整控制系統(tǒng)參數(shù)的方法；（6）能考慮控制系統(tǒng)安裝與調整、使用與維護、經(jīng)濟和安全等問題，對集散控制系統(tǒng)的安裝技術要求進行設計；（7）圖面符合國家有關標準及行規(guī)，技術要求完整合理。三、凝汽器凝汽器使驅動汽輪機做功后排出的蒸汽變成凝結水的熱交換設備。蒸汽在汽輪機內完成一個膨脹過程后，在凝結過程中，排汽體積急劇縮小，原來被蒸汽充滿的空間形成了高度真空。凝結水則通過凝結水泵經(jīng)給水加熱器、給水泵等輸送進鍋爐，從而保證整個熱力循環(huán)的連續(xù)進行。凝汽器作用1）在汽輪機排汽口造成較高真空，使蒸汽在汽輪機中膨脹到最低壓力，增大蒸汽在汽輪機中的可用焓降，提高循環(huán)熱效率；2）將汽輪機的低壓缸排出的蒸汽凝結成水，重新送回鍋爐進行循環(huán)；3）匯集各種疏水，減少汽水損失。4）凝汽器也用于增加除鹽水（正常補水）工作原理凝汽器中裝有大量的銅管，并通以循環(huán)冷卻水。當汽輪機的排汽與凝汽器銅管外表面接觸時，因受到銅管內水流的冷卻，放出汽化潛熱變成凝結水，所放潛熱通過銅管管壁不斷的傳給循環(huán)冷卻水并被帶走。這樣排汽就通過凝汽器不斷的被凝結下來。排汽被冷卻時，其比容急劇縮小，因此，在汽輪機排汽口下凝汽器內部造成較高的真空。凝汽器是火力發(fā)電廠的大型換熱設備。圖1為凝汽器的結構示意圖。6圖1凝汽器結構示意圖四、凝汽器水位控制系統(tǒng)凝汽器水位控制系統(tǒng)的任務凝汽器有高水位和低水位兩種運行方式，僅采用高水位運行時才裝設水位自動控制器。凝結水泵是在高度真空條件下輸送接近于飽和溫度的水，因而最容易產(chǎn)生汽蝕。為避免凝結水泵運行中的氣化現(xiàn)象，泵的進水側要求一定的灌注高度，為此凝結水泵均布置在凝汽器熱水井下0.5?0.8m左右，并要求熱水井的水位經(jīng)常維持在水位計中能看到的一定位置，這種運行方式叫做高水位運行。凝汽器水位控制的任務是凝汽器水輸出量，維持凝汽器水熱水井的水位在允許范圍內，在內外擾動下，對象動態(tài)特性均沒有自平衡能力，飛升速度較快，遲延不大。凝汽器水位控制系統(tǒng)的設計，還應考慮到補充水是否送入凝汽器進行真空除氧。凝汽器水位控制系統(tǒng)凝汽器水位控制系統(tǒng)一般設計為單沖量調節(jié)系統(tǒng)，通過調節(jié)凝汽器補水調節(jié)閥來凝汽器熱水井水位為一定值。凝汽器熱水井水位測量由于是真空容器，若采用常規(guī)單室平衡容器則需要設一根補水管，平時少量補水以維持正壓頭參比水柱：目前很多已改用帶遠傳毛細管配件的眼盒式差壓變送器或其他檢測方法。采用帶遠傳毛細管配件的差壓變送器可以用遠傳檢測頭直接在被測點檢測，將感受到的壓力通過毛細管傳送到變送器膜盒內進行測量。遠傳配件的選擇，包括遠傳檢測頭的形式、毛細管長度及沖灌液的品種等，都要根據(jù)實際應用的需要，結合制造廠可提供產(chǎn)品樣本來進行，一般選擇螺紋式或法蘭式安裝形式，毛細管盡可能短，以減少反應時間，變送器應安裝于位于或者低于取壓孔的位置，沖液灌應能適應所使用或最高、最低環(huán)境溫度。有的廠采用微波測量儀來檢測，此時應配置外接測量筒，將測量儀安裝在測量筒上檢測，也可取得良好效果。單沖量控制系統(tǒng)

一二m一二m皿㈤圖2系統(tǒng)原理與除氧器水位一樣，凝汽器水位也是機組運行監(jiān)控的主要參數(shù)之一。凝汽器水位過高會影響凝汽器真空，嚴重時會使汽輪機低壓缸進水，凝汽器水位過低，將危及凝汽器水位的安全運行和整個熱力系統(tǒng)的水循環(huán)。因此必須對其進行自動控制。目前大型單元機組凝汽器水位控制主要有兩種方式：一種為調節(jié)進水量；即調節(jié)進入凝汽器的補充水量；另一種為調節(jié)出水量，即調節(jié)凝結水流量的方式。300MW機組典型的凝汽器水位一次系統(tǒng)如圖所示,在補充水和凝汽器系統(tǒng)之間，有一個緩沖容器，即補水箱，化學補充水先進補水箱。一般的調節(jié)方法是：當凝汽器水位低時，先關小凝汽器向補水箱的回水閥門，如果水位尚沒恢復，再開大補水箱向凝汽器的補水閥門；當水位凝汽器高時，先關小補水箱向凝汽器的補水調節(jié)門，若水位不能恢復正常，再開大凝汽器向補水箱的回水調節(jié)閥門，補水箱水位低時，開化學水至補水箱補水門，由于正常運行時，補水箱壓力比凝汽器壓力高，所以閘水門在凝結水泵后。圖3凝汽器水位控制系統(tǒng)（a）一次系統(tǒng)圖（b）系統(tǒng)原理圖圖（b）是凝汽器水位控制系統(tǒng)原理圖。如圖所示這是一個單回路控制系統(tǒng)。與一般系統(tǒng)不同的是，該系統(tǒng)有M/A1和M/A2兩個操作器。在手動狀態(tài)下，M/A1用于控制補水箱向凝汽器補水的補水調節(jié)門，M/A2用于控制凝汽器向補水箱放水的回水調節(jié)門。在兩個操作器與執(zhí)行器之間，各有一個函數(shù)器，其輸入輸出之間的關系如右側曲線所示，對補水門而言，當控制信號在0?50%之間時，補水調節(jié)閥保持在關的狀態(tài)，當控制信號在50%?100%期間時，補水調節(jié)閥開度隨著控制指令的增加而增加，而回水閥門不同，當控制信號在0?50%期間時，調節(jié)閥開度隨著控制指令增加而減少，當控制信號在50%?100%時，回水調節(jié)閥保持在關的狀態(tài)。這就保證了控制信號對調節(jié)閥控制作用的連續(xù)性，即當控制信號從0?100%變化時，通過兩個調節(jié)閥的協(xié)調作用，使凈流入凝汽器的流量是連續(xù)增加的，反之是連續(xù)減少的。在自動狀態(tài)，當凝汽器水位低于其給定值時，比例積分調節(jié)器輸出的控制指令增加，通過兩個調節(jié)閥的作用，使流入凝氣器的流量增加，水位上升，直到等于給定值，反之亦然。五、凝汽器水位自動控制凝汽器水位自動控制的目的目的是把凝汽器熱井中的水位維持在所需的水平?？刂圃韆)熱力系統(tǒng)圖如下圖。b)凝汽器水位控制采用單沖量控制回路，凝汽器水位測量采用美國b)凝汽器水位控制采用單沖量控制回路，凝汽器水位測量采用美國ROSEMOUNT1151電容式智能變送器。水位信號與設定值作比較后，將偏差信號送入「1調節(jié)器，調節(jié)器輸出送給自動/手動控制站。自動/手動控制站輸出信號經(jīng)F(x)進行閥門重疊度修正后分別送到就地三個調門。低負荷凝結水調門(LCA31CV001)、高負荷凝結水調門(LCA30CV001)、凝結水再循環(huán)調門(LCA41CV001)。c)調門開度修正曲線圖如下：凝汽器水位調節(jié)曲線OOOOOOOOOOO098765432L100—OOOOOOOOOOO098765432L100—LCA30CV00L-■-LCA31CV00L一臺―LCA41CV00L1000102030405060708090100P工輸出d)由凝汽器水位調節(jié)修正曲線可知，高、低負荷凝結水調門開度存在一定的重疊度。在凝結水用量較小的時候，為了保護凝泵不被汽蝕，凝汽器應有10一定的水位。所以一部分已被凝泵升壓的凝結水通過凝結水再循環(huán)調門向凝汽器補水。，e）在任何工況下，上述控制閥所供的凝結水總量將大于軸封加熱器、凝泵運行所需的最小流量。凝汽器的再循環(huán)直到低負荷凝結水調門達到足以保證經(jīng)過軸封加熱器、凝泵時的最小水流量的閥位時才關閉。f）高、低負荷凝結水調門存在5%的重疊度。當?shù)拓摵赡Y水調門開至85%時，高負荷凝結水調門已經(jīng)開始開啟。就一般調門來講，閥門的流量特性同閥門開度在0%?100%之間并不總是一一對應的。調門開度超過85%以后，流量的變化量總是小于閥門開度的變化量。所以存在一定的重疊度就是為了克服這種差異。保證整個控制過程的線性。六、系統(tǒng)總體方案圖圖6凝汽器水位控制方案結構圖凝汽器水位控制系統(tǒng)，根據(jù)凝汽器水位給定值與實際水位的偏差減去凝結水補水調節(jié)閥的閥位微分作為調節(jié)器的輸入來控制凝結水補水調節(jié)閥。由于凝汽器內水量主要由低壓缸排氣凝結而成，水位受凝汽器真空與低壓缸排氣量影響較大，而凝汽器補水調節(jié)閥只起微調作用。所以在調試中將比例帶調整合適，積分時間放長,使之與系統(tǒng)特性吻合。當凝汽器水位水位高于1000mm時，打開凝汽器水位調節(jié)閥,使多余的凝結水流回凝結水補水箱。七、凝結器水位控制系統(tǒng)組態(tài)圖7.1組態(tài)圖11

水位和 凝結全母管壓力化撲樹明涮C毋管翊ST甘湘圖7凝汽器水位的程序流程組態(tài)簡圖控制器1由蒸汽流量與凝結水流量的差值形成反饋信號,其任務是及時反映調節(jié)效果和迅速消除凝結水流量的自發(fā)擾動.當凝結水母管調整門開度發(fā)生變化時，凝結水流量發(fā)生變化，控制器1快速消除擾動，使凝結水流量回到擾動前的值；當機組負荷發(fā)生變化時，首先在蒸汽流量上會反映出來，此時控制器1迅速改變凝結水流量，以適應蒸汽流量的變化，控制凝汽器水位達到正常值。水位和 凝結全母管壓力控制器2由凝汽器水位與設定水位的偏差值形成反饋信號,其任務是維持水位恒定。當水位偏離給定值時，通過控制器1調節(jié)凝結水流量，即改變凝結水泵的轉速，使水位回到設定值?；a水閥的自動控制由除氧器水位、凝汽器水位的值作為除氧器水位的控制信息，當除氧器水與 凝汽器水位的值小于整定值時，控制器3會自動打開補水閥，如圖4b所示。凝結水調整門的自動控制由于凝結水系統(tǒng)工況要求母管壓力必須保證在1.3?1.4MPa下運行(最低不小于1.1MPa),故用母管壓力作為主調信號，變頻器輸出頻率作為前饋信號，控制母管調整門的開度；取額定負荷的60%(75MW)及以下負荷段，作為凝結水調整門自動控制的調節(jié)范圍.當負荷高于75MW，或母管壓力大于1.1MPa時，閥門全開，無需調節(jié)。見圖4c。八、SAMA圖12圖8圖中：LT是凝汽器水位變送器，輸出是模擬量信號；A為凝汽器水位信號和凝汽器水位給定值的差值;KJ為比例積分調節(jié)器（或比例積分調節(jié)模塊），即PI調節(jié)器（模塊），它接受A輸出的差值信號，并進行PI計算；T為手動/自動切換開關;左側的A為模擬信號發(fā)生器，當T打到手動時改變A的輸出，就可以改變閥門開度;右側的A也為模擬信號發(fā)生器，改變A的輸出，可改變凝汽器水位設定值；V》為速率限制器，它對運行人員手動設定的凝汽器水位給定值進行速率限制，防止當水位給定值變化大時，引起凝汽器水位大幅波動；f（x）為執(zhí)行機構，在自動狀態(tài)時，執(zhí)行機構接受PI的調節(jié)指令控制補水調節(jié)閥的開度。在手動狀態(tài)時執(zhí)行機構接受運行人員的手動操作指令以改變補水調節(jié)閥的開度。九、系統(tǒng)接線圖13十、執(zhí)行器的選擇作用控制機構與執(zhí)行機構合稱執(zhí)行器，它是電廠熱工自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)。執(zhí)行器接受控制器或人工給定的控制信號。將其進行功率放大，并轉換為輸出軸相應的轉角或直線位移，連續(xù)或斷續(xù)地推動各種控制機構。如控制閥（或調節(jié)閥）、擋板，以完成對各種參量的控制。10.2分類執(zhí)行器根據(jù)所使用的能源形式，可分成氣動、電動和液動三大類。氣動執(zhí)行器是利用壓縮空氣作為能源；電動和液動執(zhí)行器分別利用電和高壓液體作為能源。在火電廠中，氣動和電動使用較多，液動使用較少。執(zhí)行器根據(jù)輸出位移量的不同，又分為角位移（或角行程）執(zhí)行器和線位移（或直行程）執(zhí)行器。特點及應用.電動執(zhí)行器（1）采用電源為動力，使用方便，無需特殊的氣源和空氣凈化裝置。電源消失時，能保持原來位置。⑵可以遠距離傳輸信號，電纜的安裝比氣管方便。且便于檢查。（3）體積小、推力較大、定位精度高、反應快、滯后時間短。14（4）與計算機控制系統(tǒng)連接方便。而且本身也可智能化（內裝微處理機），智能電動執(zhí)行器是執(zhí)行器的發(fā)展方向。電動執(zhí)行器的缺點是結構復雜，價格較高，不適用于防火防爆場合，頻繁啟停易損害電機或閥門。目前，在火電廠中應用的電動執(zhí)行器，除口口2-1、11型外，還有引進型電動執(zhí)行器。如：德國西門子的M76346系列和MAM393系列、法國伯納德的SD系列、英國羅托克M系列和A系列。此外，還有1）口2一$型智能電動執(zhí)行器等。氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器的主要優(yōu)點是；結構簡單、工作安全可靠、價格便宜、維護方便、運行平穩(wěn)、不損壞閥門或設備、負載能力大、天然防火防爆；缺點是：體積大、不便與計算機控制系統(tǒng)連接、需要氣源和空氣凈化裝置、氣信號不便遠傳。氣動執(zhí)行器主要有薄膜式和活塞式兩大類，并以薄膜式應用最廣。在電廠氣動基地式自動控制系統(tǒng)中，常采用這類執(zhí)行器。氣動活塞式執(zhí)行器由氣缸內的活塞輸出推力，并容易制造成長行程的執(zhí)行器。所以，氣動活塞式執(zhí)行器特別適用于高靜壓、高差壓以及需要較大推力和位移（轉角或直線位移）的工藝場合，如火電廠中的給水、減溫水控制閥和送、引風擋板開度的控制。常用的型號為；ZSLD-A、ZSZ、ZSL及MDQZ型，此外還有從國外引進的氣動執(zhí)行器。液動執(zhí)行器的優(yōu)缺點與氣動執(zhí)行器基本相同，只是它的響應速度更快，輸出推力更大，在電廠中常作為汽輪機控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，如電液伺服執(zhí)行器（簡稱EH）。執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設備。因此，只有了解和掌握執(zhí)行器的作用、特點、工作原理和維修調整技能，才能保證熱工自動控制系統(tǒng)的安全投入，使火電機系統(tǒng)機組安全運行。在本系統(tǒng)中，調節(jié)閥是系統(tǒng)的執(zhí)行機構，是按照控制器所給定的信號大小和方向，改變閥的開度，以實現(xiàn)調節(jié)流量的裝置。調節(jié)閥的口徑的大小，直接決定著控制介質流過它的能力。為了保證系統(tǒng)有較好的流通能力，需要是控制閥兩端的壓降在整個管線的總壓降占有較大的比例。在正常工況下，一般要求調節(jié)閥開度應處于15%?85%之間，應具體根據(jù)實際需要的流通能力的大小進行選擇。調節(jié)閥按驅動方式可分為：氣動調節(jié)閥、電動調節(jié)閥和液動調節(jié)閥，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節(jié)閥，以電為動力源的電動調節(jié)閥，以液體價值壓力為動力源的液動調節(jié)閥，15由于生產(chǎn)現(xiàn)場有防爆要求，所以應選擇氣動執(zhí)行器。調價閥的開、關形式需要考慮到以下幾種因素：(1〕生產(chǎn)安全角度：當起源供氣中斷，或調節(jié)閥出故障而無輸出等情況下，應該確保生產(chǎn)設備的安全，不至發(fā)生事故；(2〕保證產(chǎn)品質量：當發(fā)生控制閥處于無源狀態(tài)而恢復到初始位置時，產(chǎn)品的質量不應降低；(3〕盡可能的降低原料、產(chǎn)品、動力耗損；(4〕從介質的特點考慮。十一、變送器的選擇液位變送器，可稱為液位計的顯示儀表，可簡稱為液位計，不包含其液位傳感器的部件。液位變送器液位測量通常指對工業(yè)生產(chǎn)過程中封閉式或敞開容器中液位的高度進行檢測；液位變送器的運用十分的廣泛，是對壓力變送器技術的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線性關系的原理，實現(xiàn)對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準確測量和傳送。使用被測介質廣泛，可測油、水及與316不銹鋼兼容的糊狀物，具有一定的防腐能力。延伸理解一液位傳感器：基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉化成標準電信號(一般為4?20mA/l?5VDC)。液位傳感器原理：用靜壓測量原理一當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為：P=P.g.H+Po式中：P：變送器迎液面所受壓力P：被測液體密度g：當?shù)刂亓铀俣萈o：液面上大氣壓16

H：變送器投入液體的深度同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po,使傳感器測得壓力為：P.g.H,顯然,通過測取壓力P,可以得到液位深度。11.1液位變送器類別1.壓力類：差壓式、雙法蘭、單法蘭、投入式、靜壓式、吹泡式2.雷達類：非接觸式雷達、導波雷達式 3.超聲波：超聲波、外貼式超聲波式4.射線類：中子、Y射線、a射線式5.浮子類：浮筒、浮球、鋼帶、伺服式6.光電類：光纖、激光、光導式7.磁子類：磁翻板、磁浮子、磁致伸縮式8.其他:電容、射頻導納、阻帶、玻璃管電阻、電接點、感溫式等。浮球式液位變送器浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。一般磁性浮球的比重小于0.5,可漂于液面之上并沿測量導管上下移動。導管內裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉換成4?20mA或其它標準信號輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點，電路內部含有恒流反饋電路和內保護電路，可使輸出最大電流不超過28mA,因而能夠可靠地保護電源并使二次儀表不被損壞。浮筒式液位變送器浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據(jù)阿基米德浮力原理設計的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應變傳感技術來測量液體的液位、界位或密度的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進行常規(guī)的設定操作。11.4靜壓液位變送器11.4靜壓液位變送器該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作。它一般選用硅壓力測壓傳感17器將測量到的壓力轉換成電信號，再經(jīng)放大電路放大和補償電路補償，最后以4?20mA或0?10mA電流方式輸出。賽科環(huán)保LD187-S靜壓投入式液位變送器，選用進口芯片封裝而成。該產(chǎn)品采用特制的防水通氣電纜。進行防結露的特殊處理，封裝嚴密可靠，并利用先進的電路線性和溫度補償技術，使其線性更佳，溫漂系數(shù)更低，抗干擾更強，測量準確，穩(wěn)定性好，可直接投入水油等液體（包括腐蝕性液體）中長期使用。測量范圍0?0.5?200mH20溫漂系數(shù)小于±0.01%FS/℃穩(wěn)定性小于0.2%FS/年、0.5%FS/年十二、控制器的選擇（1）采用模擬控制器:口口2—111型調節(jié)器，DDZ一小基型控制器框圖如圖2?？刂破鞯妮斎胄盘枮??5V的測量信號。設定信號有內設定和外設定兩種。內設定信號為1?5V,外設定信號為4?20mA。測量信號和設定信號通過輸入電路進行減法運算，輸出偏差到比例積分微分電路進行比例積分微分運算后，由輸出電路轉換為4?20mA信號輸出。手動電路和保持電路附于比例積分微分電路之中，手動電路可實現(xiàn)軟手動和硬手動兩種操作，當處于軟手動狀態(tài)時，用手指按下軟手動操作鍵，使控制器輸出積分式上升或下降，當手指離開操作鍵時，控制器的輸出值保持在手指離開前瞬間的數(shù)值上，當控制器處于硬手動狀態(tài)時,移動硬手動操作桿，能使控制器的輸出快速改變到需要的數(shù)值，只要操作桿不動，就保持這一數(shù)值不變。由于有保持電路，使自動與軟手動相互切換，硬手動只能切換到軟手動，都是無平衡無擾動切換，只有軟手動和自動切換到硬手動需要事先平衡才能實現(xiàn)無擾動切換。如果是全刻度指示控制器，測量信號的指示電路和設定信號的指示電路分別把1?5V電壓信號轉化為1?5mA電流信號用雙針指示器分別指示測量信號和設定信號。當控制器出現(xiàn)故障需要把控制器從殼體中取出檢查時，可以把便攜式手動操作器插入手動操作插孔，以實現(xiàn)手動操作。圖4.3中的4?20mA輸出信號通過精密電阻轉化為1?5V電壓反饋到控制器的輸入端,使控制器形成了自閉系統(tǒng)，提高了控制器的運算精度。根據(jù)生產(chǎn)設計要求，采用冊$「1型調節(jié)器。18圖10DDZ—m基型控制器框圖0.10MPa信號壓力之后，薄膜產(chǎn)生推力，使推力盤向下移動，壓縮彈簧，帶動推桿、閥桿、閥芯向下移動，閥芯離開了閥座，從而使壓縮空氣流通。當信號壓力維持一定時，閥門就維持在一定的開度上。氣動薄膜調節(jié)閥的結構可以分為兩部分，上面是執(zhí)行機構，下面是調節(jié)機構。它主要由膜片、彈簧、推桿、閥芯、閥座等零部件組成。當來自控制器的信號壓力通入到薄膜氣室時，在膜片上產(chǎn)生一個推力，并推動推桿部件向下移動，使閥芯和閥座之間的空隙減小，流體受到的阻力增大，流量減小。推桿下移的同時，彈簧受壓產(chǎn)生反作用力，直到彈簧的反作用力與信號壓力在膜片上產(chǎn)生的推力相平衡為止，此時，閥芯與閥座之間的流通面積不再改變，流體的流量穩(wěn)定。出于安全的原因，在此次設計中使用VBD氣動端面密封蝶閥，VBD氣動端面密封蝶閥是一種重量輕，結構簡單的后座式端面密封蝶閥。閥體、閥板均用鋼板焊接或鑄造加工而成。適用于低壓狀態(tài)的空氣或其他氣體的流量、壓力控制。本產(chǎn)品符合GB/T4213-92標準。十三、DCS系統(tǒng)設計DCS系統(tǒng)配置應能滿足機組任何工況下的監(jiān)控要求（包括緊急故障處理），CPU負荷率應控制在設計指標之內并留有裕度；所有站的CPU負荷率在惡劣工況下19不得超過60%,所有計算站、數(shù)據(jù)管理站、操作員站、歷史站等的CPU負荷率在惡劣工況下不得超過40%；控制站、操作員站、計算站、數(shù)據(jù)管理站、歷史站或服務器脫網(wǎng)、離線、死機，在其它操作員監(jiān)視器上應設有醒目的報警功能，或在控制室內設有獨立于DCS系統(tǒng)之外的聲光報警；DCS應采用合適的冗余配置和直至卡件的自診斷功能，使其具有高度的可靠性，系統(tǒng)的任何一個組件發(fā)生故障均不影響整個系統(tǒng)工作。DCS系統(tǒng)應易于組態(tài)、易于實用和易于擴展；系統(tǒng)的報警、監(jiān)視和自診斷功能應高度集中在CRT上，控制功能應盡可能在功能和物理上進行分散；主要控制器應采用冗余配置，重要I/O點應考慮采用非同一板件的冗余配置；系統(tǒng)設計應采用各種抗噪聲技術、包括光電隔離、高共模抑制比以及合理的接地和屏蔽；分配控制回路和I/O信號時，應使一個控制器或一塊I/O板件損壞時對機組的安全運行的影響盡可能小。I/O板件及其電源故障時，應使I/O處于對系統(tǒng)安全的狀態(tài)，不出現(xiàn)誤動；電子設備機柜的外殼防護等級應滿足有關標準的規(guī)定；機柜內的模件應能帶電插拔，而不影響其它模件的正常運行。DCS設計完成后能保證以下安全原則:單一故障不應引起DCS系統(tǒng)的整體故障。單一故障不應引起鍋爐或汽機/發(fā)電機保護系統(tǒng)的誤動作或拒動作?？刂乒δ艿姆纸M劃分應使某個區(qū)域的故障將只是部分降低整個控制系統(tǒng)的控制功能，此類控制功能的降低應能通過運行人員干預進行處理?？刂葡到y(tǒng)的構成應能反映電廠設備的冗余配置，以使控制系統(tǒng)內單一故障不會導致運行設備與備用設備同時不能運行。整個DCS的可利用率至少為99.98%。當DCS系統(tǒng)通訊發(fā)生故障或運行操作員站和LCD全部故障時，應能確保安全停機，當控制器單元發(fā)生故障時，應能保證穩(wěn)定負荷下安全停機。電源部分系統(tǒng)電源應設計有可靠的后備手段（如采用UPS電源），備用電源的切換時間應小于5ms（應保證控制器不能初始化），同時，系統(tǒng)電源故障應在控制室內設有獨立于DCS之外的聲光報警；有條件的機組，DCS應采用隔離變壓器供電。系統(tǒng)應設計雙回路供電，其中一路電源要采用UPS供電，并應進行定期切換試驗；UPS電源應能保證連續(xù)供電30min,以確保安全停機、停爐的需要；采用直流供電方式的重要I/O板件，其直流電源應采用冗余配置。通信部分主系統(tǒng)及主系統(tǒng)連接的所有相關系統(tǒng)（包括專用裝置）的通訊負荷率設計必須2)控制在合理的范圍（保證在高負荷運行時不出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象）之內，其接口設備（板件）應穩(wěn)定可靠：連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)高速公路上的任一系統(tǒng)或設備發(fā)生故障都不應導致通訊系統(tǒng)癱瘓或影響其它聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)和設備的工作；通信總線應有冗余設置，冗余的數(shù)據(jù)高速公路在任何時候都能同時工作，通信負荷率在繁忙工況下不得超過30%,對于以太網(wǎng)則不得超過30%；通訊高速公路的故障不應引起機組跳閘或使DPU（分散處理單元）不能工作；當數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生某個通訊錯誤時，系統(tǒng)應能自動采取某種安全措施如切除故障的設備或切換到冗余裝置等；系統(tǒng)應能在電子噪聲、射頻干擾和振動都很大的現(xiàn)場環(huán)境中連續(xù)運行而不降低系統(tǒng)性能。系統(tǒng)接地DCS的系統(tǒng)接地必須嚴格遵守技術要求，所有進入DCS系統(tǒng)控制信號的電纜必須采用質量合格的屏蔽電纜，且有良好的單端接地；DCS系統(tǒng)與電力系統(tǒng)共用一個接地網(wǎng)時，控制系統(tǒng)接地線與電氣接地網(wǎng)只允許有一個連接點，且接地電阻應小于0.5C；重點處理好兩種接地：保護地（CG）和屏蔽地（人6。保護地接至電廠電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于2Q；屏蔽地當電廠電氣專業(yè)接地網(wǎng)接地電阻不大于0.5Q,直接接入電廠電氣專業(yè)接地網(wǎng)；當電氣專業(yè)接地網(wǎng)接地電阻較大時，獨立設置接地系統(tǒng)，接地電阻不大于2。；屏蔽地接地點應遠離電廠大電流設備，如給水泵、磨煤機等，距離應大于10m以上；模擬量信號（模入、模出，特別是低電平的模入信號，如熱電偶、熱電阻信號等）最好采用屏蔽雙絞線電纜連接，且有良好的單端接地。軟件部分整個系統(tǒng)應該采用統(tǒng)一的組態(tài)技術和方法，操作系統(tǒng)應選用適用于工業(yè)控制要求的穩(wěn)定的系統(tǒng)，應用軟件的安全性和穩(wěn)定性應能完全勝任工業(yè)控制；所有算法和系統(tǒng)整定參數(shù)應駐存在各處理模件的非易失性存儲器內，執(zhí)行時無須重新裝載；系統(tǒng)應留有后繼開發(fā)應用軟件的方式；在工程師站上應能對系統(tǒng)組態(tài)進行修改，不論該系統(tǒng)在線或離線，均能對系統(tǒng)組態(tài)進行修改。增加或改變系統(tǒng)中的一部分內容應不必重新編譯整個系統(tǒng)的程序。在編程或修改完成之后，系統(tǒng)組態(tài)程序應能通過數(shù)據(jù)高速公路裝入到各有關處理模件而不影響系統(tǒng)的正常運行；所有程控邏輯的修改都在系統(tǒng)內完成，而無需使用外部硬接線、專用開關或其它替代物作為邏輯的組態(tài)輸入；應提供方便查閱歷史數(shù)據(jù)的工具軟件；應設計有對報警歷史、操作員操作歷史的記錄和查閱程度包；應提供對事故順序記錄的主錄和查閱程序包；系統(tǒng)應有對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的記錄和查閱功能，對于一般過程點應能精確到一秒，重要事件應能記錄到毫秒級。系統(tǒng)應有完善的在線診斷和離線診斷能力，查找故障的自診斷功能應至少診斷至模件級故障，報警功能應能使使用人員方便地辨別和解決各種問題。十四、PID控制原理PID算法是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性(系統(tǒng)抵御各種擾動因素一包括系統(tǒng)內部結構、參數(shù)的不確定性，系統(tǒng)外部的各種干擾等的能力)好及可靠性高而被廣泛地應用于過程控制和運動控制中。尤其是隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)字PID控制被廣泛地加以應用，不同的PID控制算法其控制效果也各有不同。將偏差的比例(Proportion)、積分(Integral)和微分(Differential)通過線性組合構成控制量，用這一控制量對被控對象進行控制，這樣的控制器稱PID控制器。14.1模擬PID控制原理在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。常規(guī)的模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。圖11模擬PID控制系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對象組成。圖中，r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，給定值與實際輸出值構成控制偏差e(t)(te)=r(t)-y(t) (式一e(t)作為PID控制的輸入，u(t)作為「卬控制器的輸出和被控對象的輸入。所以模擬PID控制器的控制規(guī)律為22

u(t)=Kp[e(t)+dt+Td ]-2)（