锅炉汽包水位控制系统.docVIP

目录

TOC\o"1-3"\u1.汽包水位的动态特性描述 1

1.1.汽包在给水流量作用下的动态特性 1

1.2.汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 2

2.汽包水位控制方案的选择及其原理 4

2.1.三冲量控制原理及各部分的作用 4

2.1.1.控制原理 4

2.1.2.各部分的作用 5

3.前馈-串级控制系统的特点和调节器作用方式判断 7

3.1.控制系统的特点 7

3.1.1.前馈控制系统的特点 7

3.1.2.串级控制系统特点 7

3.2.调节器作用方式判断 7

3.2.1.判断副调节器的作用方式 7

3.2.2.判断主调节的作用方式 7

4.控制仪表及技术参数 8

4.1.控制仪表的选定 8

4.2.各元器件的型号及参数 8

5.总结与体会 10

参考文献 11

摘要

在锅炉运营中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉发生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化。

锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统，讨论了目前通常采用的控制方法,分析了水位对象模型的动静特性。一方面从锅炉汽包内水的热平衡、物质平衡原理出发,推导出了用来描述锅炉水位对象的通用机理控制模型,通过对几种控制方案的分析、研究与比较,选三冲量系统作为最佳控制方案,并着力研究三冲量系统的特点。

关键词：锅炉汽包水位控制三冲量控制系统

锅炉汽包水位控制系统

汽包水位的动态特性描述

汽包在给水流量作用下的动态特性

为了在给水量扰动实验过程中保障机组运营的安全性和实验效果，选择某一负荷工况下实验，由于此时给水泵出力有较大的裕量，万一实验中汽包水位上升过快，运营人员可及时手操控制；此外，选择10%的扰动量不会影响机组的安全运营，且实验效果比较明显。

在某一负荷工况下，汽包水位控制由自由控制方式切换为手动控制方式；手操迅速改变气泵转速；使给水流量迅速增长10%；记录给水量扰动实验曲线如图2-1，相称于积分环节和惯性环节之和，其表达式如下，

则

从实验图2-1可以看出，在锅炉燃烧工况不变，即锅炉蒸发量不变时，减少给水量，汽包水位的虚假水位并不明显；此外，通过实验曲线可以求得汽包水位控制对象在给水量扰动下的滞后时间和响应速度，从而求得汽包水位对象在给水量扰动下的传递函数。传递函数表达式如下，

从物质平衡的观点来看，加大给谁流量W，水位应立即上升，但实验情况实际并不如此，而水位通过一段时间的延迟，甚至先下降后上升，重要是由于给水温度远低于省煤器的温度，使省煤器内汽泡总容积减少，因此，进入省煤器内部的水一方面用来填补省煤器中因汽泡破灭引起的容积减少而减少的水位，通过一段时间延迟甚至水位下降后，水位才干不断上升。

图2-1给水流量扰动曲线

汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性

蒸汽的流量阶跃增大时，蒸汽流量扰动实验曲线，如图2-2所示。蒸汽流量扰动实验曲线相称于一阶惯性环节2和积分环节1传递函数差相应的实验曲线，表现为有虚假水位的无自平衡能力的对象，汽包水位控制对象传递函数如下，

则

图2-2蒸汽流量扰动曲线

蒸汽流量扰动时，蒸汽流量高于给水流量，汽包水位无自平衡能力，所以水位应当直线下降，但实验中实际水位先上升后下降，这种现象称为虚假水位现象。出现虚假水位的因素是符合增长时，燃料量来不及增长，使汽包压力下降，汽泡膨胀，体积增大而水位上升；一段时间后，汽泡容积与负荷相适应达成稳定，水位就要反映物质平衡关系而下降。

汽包水位控制方案的选择及其原理

由于单冲量汽包水位调节存在着一些缺陷，即单冲量控制方案只根据水位信号控制给水量，在锅炉负荷变化大，也就是阶跃扰动很大时，会出现锅炉的假水位现象。所以目前现场采用的比较先进的方案一般是三冲量控制。

三冲量控制原理及各部分的作用

控制原理

考虑到给水流量的扰动影响及由于被控对象的非线性等因素，将给水流量引入到双冲量过程控制系统中，组成三冲量水位控制系统，三冲量水位控制系统中，出了汽包水位和蒸汽流量外，引入的第三个冲量是水流量。三冲量水位控制系统是将汽包水位作为主被控变量，给水流量作为副被控变量的串级控制系统与蒸汽流量作为前馈信号的前馈串级反馈控制系统。三冲量水位控制系统以锅炉水位为主控信号，给水流量为控制器的反馈信号来控制给水流量，它以物料平衡关系为依据，能适应负荷的快速变化，它不仅能克服“虚假水位”的影响，也能克服由于给水压力变化等因素引起给水流量变化的影响，从而使系统有更好的动态响应和静态特性。