锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真

xxxx大学

本科生课程设计论文

题目：锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真学生姓名：

学号：

专业：

班级：

指导教师：

时间：2013年12月8日

内蒙古科技大学课程设计任务书

目录

第一章汽包水位控制的概述.................................................................................................... - 1 -

1.1 锅炉汽包水位的动态特性........................................................................................... - 1 -

1.1.1 给水流量W对汽包水位H的影响 ................................................................. - 1 -

1.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的影响 ............................................................ - 2 - 第二章三冲量串级给水控制系统设计.................................................................................... - 4 -

2.1 单冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 4 -

2.2 双冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 5 -

2.3 三冲量汽包水位控制原理........................................................................................... - 5 -

2.3.1 三冲量控制方案之一........................................................................................ - 5 -

2.3.2三冲量控制方案之二......................................................................................... - 7 -

2.3.3三冲量控制方案之三......................................................................................... - 8 - 第三章汽包三冲量控制算法的MATLAB仿真设计 ........................................................... - 10 -

3.1 控制系统模型图的绘制............................................................................................. - 10 -

3.1.1 Simulink模块的调用 ....................................................................................... - 10 -

3.1.2 PID子系统的建立以及封装 ........................................................................... - 10 -

3.2 PID控制器的参数整定 .............................................................................................. - 12 - 第四章总结.............................................................................................................................. - 15 - 参考文献.................................................................................................................................... - 16 -

第一章汽包水位控制的概述

在锅炉控制工艺中，保持汽包水位在一定范围内是锅炉稳定运行的重要指标。炉膛负压保持在一定范围内。如果水位过低，则由于汽包内的水量较少，而负荷却很大，水的汽化速度又快，因而汽包内的水量变化速度很快，如不及时控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏或爆炸；水位过高会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带水现象，会使过热器管壁结构导致破坏。

汽包水位控制的任务是使锅炉给水量始终跟着蒸发量，维持汽包水位在锅炉生产允许的范围内。汽包及蒸发管储存着蒸汽和水，储存量的多少，是以被控制量水位表征的，通常情况下汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。引起水位变化的主要扰动式蒸汽流量和给水量的变化。当蒸汽流量突然增大，汽包压力将急剧下降，饱和水将快速蒸发，使得饱和水中产生大量的汽包致使水位上升，而此时给水量并没有增加。这就是锅炉的“虚假水位”现象，此时的水位并不能代表锅炉中水位真实情况。因此，我们有必要对汽包的水位进行控制，将其严格控制在规定的范围内。

1.1 锅炉汽包水位的动态特性

锅炉汽水系统如图所示，锅炉在运行的过程中，由于负荷、燃烧状况、给水流量等诸多干扰因素的影响；所以锅炉汽包水位是经常变化的。其中影响汽包水位的主要因素有：

（1）来自给水管道和给水泵方面的压力，包括给水压力以及调节阀开度等的变化；

（2）来自蒸汽负荷的扰动，包括主蒸汽调节阀开度、蒸汽管道阻力等的变化。分析汽包水位的动态特性，确定给水自动控制系统设时如何考虑这些扰动因素，是设计给水自动控制系统的主要依据。

1.1.1 给水流量W对汽包水位H的影响

汽包水位在给水流量W扰动下的动态特性给水流量W的扰动是影响汽包水位

的主要因素，它来自控制侧，属于内部扰动。给水流量W作阶跃变化时，锅炉的水位H变化的阶跃响应曲线如图1.1所示。

H

图1.1 给水流量扰动下水位的阶跃响应曲线

图中当给水量增大时，由于给水温度必然低于锅炉内的汽包饱和水温度，所以需要从饱和水中吸取一部分的热量，因此导致汽包内液体温度的下降，进而使水位下的气泡减少。只有在水位下气泡容积变化达到平衡后，管道给水量的增加才与水位成正比例地增大。在图1.1中阶跃响应曲线的初始阶段中，水位的增加比较缓慢，可用实验特性来近似描述，因为当给水量的突变使得汽包水位经过一定的时间滞后才会增加，所以用来表示滞后时间。

根据上面的分析，若给水温度过低，则从饱和水中吸收的热量要多些，所以时间滞后也会相应的变得大一些。

1.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的影响

蒸汽流量D的扰动主要来自汽轮发电机组功率或外界用汽负荷的变化，属于外部扰动，所以汽包水位在外部蒸汽流量干扰下变化的阶跃响应曲线如图1.2所示。

图1.2 蒸汽流量扰动下水位的阶跃响应曲线

当负荷设备的用汽量突然增加时，单从物料不平衡的角度考虑，汽包中的蒸发量大于给水量，汽包水位的变化应如图1.2中H1所示直线下降。但实际显示出的水位变化如图1.2中H所示水位不但不下降，反而迅速上升，这就是我们常说的“虚假水位”现象。这种情况是由于当炉的蒸发量突然增加时，瞬间导致汽包压力下降，沸腾加剧，水面下的汽泡容积增加得很快，汽包水位上升，当汽泡容积与负荷相适应达到稳定后，水位就随物的不平衡关系的变化而开始下降。其中H2曲线代表着水面下汽泡容积的增加而使水位的变化，实际的液位变化曲线H相当于是H1和H2合成的。当蒸汽流量突然减小时，水位变化则是先下降再上升。

在实际的工业锅炉中，虚假水位的变化幅度与锅炉的规模有着直接的关系，例如一般的100-300T/H高压锅炉来说，当负荷变化10%的时候，其虚假水位可达30-40mm左右，因此在实际的控制方案当中应该将其考虑在内。

第二章三冲量串级给水控制系统设计

在设计锅炉汽包水位控制系统时，其中的变量为汽包水位，操纵变量是管道的给水流量。主要的干扰变量有以下四个：

（1）给水方面的干扰。如给水压力、减温器控制阀开度变化。

（2）蒸汽用量的干扰。包括管路阻力变化和负荷设备控制阀开度的变化等。（3）燃料量的干扰。即包括燃料热值、燃料压力、含水量。

（4）汽包压力变化。通过汽包内部汽水系统在压力升高时自凝结和压力降低时的自蒸发影响水位。

2.1 单冲量水位控制系统的介绍

汽包水位控制系统的操纵变量为给水量，可构成如图所示的单冲量控制系统。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水位调节器，调节器根据汽包水位测量值与给定值的偏差去控制给水调节阀，改变给水量以保持汽包水位在允许范围内。单冲量水位控制系统，是汽包水位控制系统中最简单最基本的一种形式。

这种控制系统结构简单，对于汽包内水的停留时间长，负荷变化小的小型锅炉，单冲量水位控制系统可以保证系统的有效运行。然而，在停留时间较短，负荷变化较大时，采用单冲量水位控制系统就不能适用。其中的原因有以下几个：

①负荷变化时产生的“虚假水位“将使调节器反向错误动作，即负荷增大时调

节器不但不能开大给水给水阀的开度增加给水量，反而会关小给水调节阀，一到闪急汽化平息下来，将使水位严重下降，波动厉害，动态品质很差，严重时甚至会使汽包水位降到危险程度，以致发生事故。

②负荷变化时，控制作用缓慢。即使”虚假水位“现象不严重，从负荷变化到

水位下降要有一个过程，再有水位变化到阀动作已滞后一段时间。如果水位过程时间常数很小，偏差必然相当显著。

因此，对于停留时间短、负荷变动较大的情况，这样的系统不适合，水位

不能保证。然而对于小型锅炉，由于汽包停留时间较长，在蒸汽负荷变化时假水位的现象并不显著，配上一些连锁报警装置，也可以保证安全操作，故采用

这种单冲量控制系统尚能满足生产的要求。

2.2 双冲量水位控制系统的介绍

在汽包水位控制系统中，最主要的干扰是蒸汽负荷的变化。如果引入蒸汽流量来起校正的作用，就可以纠正虚假水位引起的误动作，而且使控制阀及时动作，从而减少水位的波动，能改善控制品质。图中就是双冲量控制系统的原理图，这是一个前馈加单回路反馈控制的负荷控制系统。

但是双冲量控制系统也有其弱点，因为控制阀的工作特性要做到静态补偿比较困难，还有就是此系统不能克服给水系统的干扰。所以，我们就要将给水流量信号引入到双冲量控制系统中，构成三冲量水位控制系统。

2.3 三冲量汽包水位控制原理

三冲量控制中串级系统主、副控制器的任务不同，副控制器的任务不同，副控制器的任务不同，副控制器用以消除给水压力波动等因素引起的给水流量的扰动以及蒸汽负荷变化迅速调整给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量平衡；主控制器的任务是修正汽包水位的偏差。这样，当负荷变化时，汽包水位稳定值是靠主控制器来维持的，可以根据对象在外扰下虚假水位的程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，从而改变负荷变化的水位控制品质。

而且这种控制系统能够有效地维持汽包水位在工艺的允许范围内，也有效地克服了系统存在的“虚假水位”的现象。我们在设计三冲量控制系统时，设计出了三种控制方案，下面我们逐个分析这三种控制方案。

2.3.1 三冲量控制方案之一

引入给水流量信号的三冲量水位控制系统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-串级控制系统，如图2.1所示。

省煤器

图2.1 方案二的三冲量水位控制系统原理图

根据原理图我们可以绘制方案一的控制系统的框图，如图2.2所示。中，我们可以看出在图2.2的主回路中，如果把副回路近似看做比例环节，则主回路等效为一个单回路控制系统，主控制器通常采用比例积分控制，其参数整定仍按单回路系统的方法。

图2.2 方案一的三冲量水位控制系统框图

2.3.2三冲量控制方案之二

此方案是将蒸汽信号、给水流量和汽包水位信号一起送加法器，加法器输出作为控制器的测量信号，从而构成一个采用一个控制器的三冲量的控制方案，如下图2.3所示。

图2.3方案二的三冲量水位控制系统原理图

其中的主控制器采用的是比例为100%的比例控制器，副控制器是给水控制器，前馈控制汽流量控制，副控制器和前馈控制器的比利系数分别设置为αw和αD。因为汽包水位控制器的测量值是蒸汽流量信号、给水流量信号和汽包水位信号的代数和，当给水流量与蒸汽流量达到物料平衡及控制器具有积分作用时，水位可达到无余差。但通常情况下，实施该控制方案的水位存在余差。

图2.4 方案二的三冲量水位控制系统框图

2.3.3三冲量控制方案之三

为了使水位实现无余差，将水位控制器前移至加法器前，组成如图所示的此方案。在该控制方案中，水位控制器输出信号、蒸汽流量信号、给水流量信号送加法器，加法器输出送给给水控制阀。在该方案中，主控制器是水位控制器，副控制器是比例度为100%的比例控制器。由于水位控制器测量值是汽包水位信号，因此当水位控制器具有积分控制作用时，可实现汽包水位的无余差调节的要求。其方案三的控制系统原理图以及方框图分别如下图2.5和2.6所示。

省煤器

图2.5 方案三的三冲量水位控制系统原理图

图2.6 方案三的三冲量水位控制系统框图

在设计三冲量锅炉汽包水位控制系统之前，我们在这之前也设计出了单冲量和双冲量汽包水位控制系统，由于这两种控制系统都存在缺陷所以最终使用了三冲量控制系统。

第三章汽包三冲量控制算法的MATLAB仿真设计

我们设计所做的是锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真设计，所以本章所述内容均与仿真有关。而我们所用的MATLAB仿真软件Simulink是正好是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。这种软件包也能像传统的用铅笔在纸上绘制系统的方框图一样简单的操作，而且能够在设计的示波器中实现仿真结果的功能。

3.1 控制系统模型图的绘制

根据前面章节所说的汽包三冲量水位控制系统的结构框图，我们可以利用MATLAB仿真软件中的simulink软件设计出控制系统的模型图。首先我们打开MATLAB仿真软件，找到菜单栏的simulink图标，单击鼠标左键之后会弹出一个Simulink 库浏览窗口（Simulink Library Browser）。然后点击File菜单中的New新建出来一个模型的编辑窗口，然后我们就可以在这个窗口画系统的方框图了。

3.1.1 Simulink模块的调用

根据前面章节所述的控制系统框图，我们主要用到的模块库主要有Continuous(连续模块库)、Math(数学模块库)、Sources(输入源模块库)、Sinks(接收器模块库)，在这些模块中主要用到的是Add(加法模块)、Gain(比例运算模块)、Sum(求和模块)、Zero-Pole(零极点函数模块)、Derivative(微分器模块)、Scope(示波器模块)等模块。然后我们把这些模块调用出来之后就可以进行连接即可。

当然在设计模型图时，因为我们建立的系统含有PID控制器的模块，所以我们有必要通过菜单法建立起PID系统，此子系统方便后面PID参数的设置与调整。

3.1.2 PID子系统的建立以及封装

已知PID控制器模块组如下图所示，在设计将画好的的PID控制器的模块组表示

成子系统的步骤如下：

（1）用鼠标选定图3.1子系统的图①中虚线框的全部内容后，执行Edit→Creat Subsystem命令，则就会变成所示的子系统模块的形式；

①②

图3.1 PID Controller 子系统

（2）用鼠标右键单击子系统模块的标题“Subsystem”,待反向显示后，输入字符“PID Controller”,图将变成图3.1中图②所示的形式；

设计完子系统之后，我们就可以对其进行封装了。用鼠标单击选定的PID Controller子系统后，在选择Edit→Mask system命令，这时将会出现一个如图所示的封装子系统编辑器对话框。

封装的主要步骤如下：①Paraments页面的填写；②Icon 页面的填写。

(3)Documents页面的填写。其中具体的操作内容可参考李国勇的《仿真技术技术与CAD》的教材。

当以上工作完成以后，单击【OK】按钮，于是PID Controller子系统就结束了封装，封装后的新模块图标如图所示。用鼠标左键双击图中的PID Controller 新模块图标，会弹出封装后的的PID Controller新模块对话框。如下图所示。

图3.2 子系统封装后的新模块图标

图3.3 封装后PID控制器的对话框

3.2 PID控制器的参数整定

假设某供气量为120/H的锅炉，其被控对象的传递函数分别为

Gp1(s)=1,Gp2(s)=H(s)

W(s)

=

0.037

s(30s+1)

e-5s，Gd(s)=

H(s)

D(s)

=

3.6

15s+1

-

-0.037

s

若采用三冲量控制方案。蒸汽流量变送器αD=0.667,Gm3(s)=3,给水流量检测变送器αwGm2=0.667,差压变送器的转换系数Gm1=0.0333，调节阀采用线性阀Gv=15。串级控制部分副回路的控制器采用比例控制Gc2（s）=Kp2=1, 然后在画好的模型图中把上面的数据加入相应的模块中。主回路控制器采用临界振荡法来确定其参数，并且经过多次调节其参数整定之后取得的参数为Kp=2.25，Ti=195,T

D

=10,当设定值为50时，系统相应的阶跃响应曲线如下图3.4所示。

图3.4 串级控制控制系统的阶跃响应曲线

经过对上图的观察，当锅炉工作稳定而且给水无扰动时，串级控制方案的超调量为25%，响应时间为400s,均比较小，可以满足系统的要求。在蒸汽干扰可以测量的情况下，构成前馈串级的三冲量控制系统，当系统稳定运行在1000s 时突加一大小为供气量10%的蒸汽干扰，系统的响应曲线如下图3.5所示。

图3.5 控制系统在蒸汽干扰作用下的阶跃响应曲线图在系统稳定运行1000s后，突加一大小为供气量为10%的给水扰动，系统的响应曲线如下图3.6所示。

图3.6在给水扰动情况下系统的阶跃响应曲线

在蒸汽干扰可以测量的情况下，构成前馈串级的三冲量控制系统，其仿真框图如3.7所示，经过控制器的参数整定为αD Gm3K D=-0.018,G ff=(10s+1)/(6s+1)。

其系统的响应曲线如下图3.8所示。

图3.7 三冲量锅炉汽包串级-前馈控制系统仿真图

图3.8 系统的阶跃响应曲线

第四章总结

在本设计中，我们针对锅炉汽包水位三冲量控制系统, 提出了控制系统设计原则与要求,将串级三冲量PID控制技术应用到给水控制系统,提高了给水调节系统的可靠性。从仿真模拟结果可以看出, 三冲量串级给水控制系统可以及时消除蒸汽量变化和给水流量波动的干扰, 快速地控制汽包水位使之达到稳定运行的要求, 而且该具有较高的调节质量和调节精度, 能够保障机组的安全稳定运行, 从而延长了锅炉的使用寿命。

对于大型设备的工业生产过程中，汽包水位是锅炉安全运行的重要参数之一，三冲量的引进很好地避免了“虚假水位”对水位控制的影响。而且通过仿真软件的仿真，可以系统地对锅炉汽包水位控制系统进行研究，并且设计出更加准确的PID控制参数。

经过一周紧张的课程设计，我们终于把锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真设计弄完了，虽然设计不太复杂，但是对于我们来说，对于MATLAB的掌握与之操作就是一个难点。所以需要我们认真地去做和仔细查阅资料，这样才会设计出而且对于该更加的完美的控制系统的仿真设计。由于该控制系统仿真在工业生产过程中占有重要的地位，所以对该课程设计的学习对于我们来说是相当重要的，而且对于我们日后工作也会有一定的帮助。

参考文献

[1] 李国勇,谢克明等编著.控制系统数字仿真与CAD.北京:清华大学出版社，2007

[2] 张晓华.控制系统数字仿真与CAD[M].2版.北京：机械工业出版社，2005

[3] 黄忠霖.控制系统MATLAB计算及仿真[M].2版.北京：国防工业出版社，2001

[4] 刘元杨.自动检测和过程控制[M].北京：冶金工业出版社，2005

[5] 胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2005

[6] 何离庆.过程控制系统与装置[M].重庆：重庆大学出版社，2003

[7] 林德杰.过程控制仪表及控制系统[M]. 北京：机械工业出版社，2005

[8] 徐兵.过程控制[M].北京：机械工业出版社，2006

[9] 邵裕森，等.过程控制工程[M].北京：机械工业出版社，2006

[10] 蒋慰孙，余金寿.过程控制工程[M].2版.北京：中国石化出版社，2004

[11] J斯特纳森.工业自动化及过程控制[M].北京：科学出版社，2005

[12] 陈夕松.汪木兰过程控制系统[M].北京：科学出版社，2005

汽包水位三冲量给水调节的工作原理

汽包水位三冲量给水调节系统 1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号； 2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成； 3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。 4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。

5、关于测量信号接入调节器的极性说明：当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“”号；反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“－”号。在给水调节系统中，当蒸汽流量信号增大时，要求开大调节阀，该信号标以“”号；给水流量信号增大时，要求关小调节阀，该信号标以“－”号；当汽包水位升高时，差压减小，水位测量信号减小，要求关小调节阀，则该信号标以“”号。 直流炉没有三冲量啊，没有汽包，在直流状态下给多少水就产生多少汽的，是通过中间点温度来调整锅炉燃水比的！ 单冲量三冲量切换条件：一般用给水流量来划分，小于200t/h（30%,我们300MW机组就是这样）时为单冲量，大于则为三冲量 为啥要到30％负荷时，电泵由单冲量切到三冲量啊？要防止汽包的虚假水位。在低负荷的时候，单冲量主要是给系统上水，在高负荷时，给水的任务就是维持汽包水位。

锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文

摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control

锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真

xxxx大学 本科生课程设计论文 题目：锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真学生姓名： 学号： 专业： 班级： 指导教师： 时间：2013年12月8日

内蒙古科技大学课程设计任务书

目录 第一章汽包水位控制的概述.................................................................................................... - 1 - 1.1 锅炉汽包水位的动态特性........................................................................................... - 1 - 1.1.1 给水流量W对汽包水位H的影响 ................................................................. - 1 - 1.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的影响 ............................................................ - 2 - 第二章三冲量串级给水控制系统设计.................................................................................... - 4 - 2.1 单冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 4 - 2.2 双冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 5 - 2.3 三冲量汽包水位控制原理........................................................................................... - 5 - 2.3.1 三冲量控制方案之一........................................................................................ - 5 - 2.3.2三冲量控制方案之二......................................................................................... - 7 - 2.3.3三冲量控制方案之三......................................................................................... - 8 - 第三章汽包三冲量控制算法的MATLAB仿真设计 ........................................................... - 10 - 3.1 控制系统模型图的绘制............................................................................................. - 10 - 3.1.1 Simulink模块的调用 ....................................................................................... - 10 - 3.1.2 PID子系统的建立以及封装 ........................................................................... - 10 - 3.2 PID控制器的参数整定 .............................................................................................. - 12 - 第四章总结.............................................................................................................................. - 15 - 参考文献.................................................................................................................................... - 16 -

锅炉汽包水位控制系统设计

西安建筑科技大学课程设计（论文）任务书 专业班级： 自动化1002 学生姓名： 马千云 指导教师（签名）： 一、课程设计（论文）题目 锅炉汽包液位控制 二、本次课程设计（论文）应达到的目的 本次课程设计是自动化专业学生在学习了《计算机控制技术与系统》和《过程控 制及仪表》两门专业必修课程及《单片机原理与应用》、《可编程控制器》等相关专业 选修课程之后进行的一次全面的综合训练，其主要目的是加深学生对计算机控制技术 相关理论和知识的理解，进一步熟悉计算机控制系统工程设计的基本理论、方法和技 能；掌握工程应用的基本内容和要求，整合各专业课程的理论知识和方法，做到理论 联系实际；培养学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要 求编写相关的设计说明书、技术文档和总结报告等。 三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术 参数、设计要求等） 锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化5u ?=。试根据 实验数据设计一个超调量 25%p δ≤的无差控制系统。 具体要求如下： （1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）； （3） 根据设计方案选择相应的控制仪表；

对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 （4）撰写课程设计报告一份，要求字数3000～5000字。 四、应收集的资料及主要参考文献： 1．王再英等.过程控制系统与仪表.机械工业出版社,2006 2．潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术.高等教育出版社,2001 3．王锦标.计算机控制系统.清华大学出版社,2008 五、审核批准意见 教研室主任（签字） 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。 锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格

三冲量汽包水位控制原理及应用教程

锅炉汽包水位是锅炉生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行的主要条件之一。汽包水位过高，使蒸汽产生带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量，而且还会使过热器结垢，或使汽轮机叶片损坏；当汽包水位过低时，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸事故的发生。所以锅炉水位是一个极为重要的被控变量。在具体工艺生产过程中，常常由于蒸汽负荷的波动和给水流量的变化打破汽包内的平衡状态，对汽包水位造成干扰，最终导致假液位。所谓“冲量”实际就是变量，多冲量控制中的冲量，是指引入系统的测量信号。在锅炉控制中，主要冲量是水位。辅助冲量是蒸汽负荷和给水流量，它们是为了提高控制品质而引入的。 1、三冲量控制的引入 目前锅炉汽包水位调节常采用单冲量、双冲量及三冲量等三种调节方案，现分别对它们的基本原理和特性加以讨论。 ①单冲量水位调节系统 单冲量水位调节系统的原理如图1所示。由图1可知，这种类型的水位调节系统，是一个典型的单回路调节系统，被调参数是汽包水位，调节参数是锅炉的给水量。它适用于停留时间较长(亦即蒸发量与汽包的单位面积相比很小)，负荷变化小的小型锅炉(一般为10t/h以下)。但对于停留时间较短，负荷变化大的系统就不适应了。

图1 单冲量水位调节原理图2 单冲量水位调节系统控制策略 从图2可以看出：单冲量水位调节系统控制策略由汽包水位测量差压变送器、PID调节器和调节阀(或变频器)构成。 当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于汽包内蒸汽压力瞬间下降，水的沸腾加剧，汽泡量迅速增加，汽泡不仅出现于水的表面，而且出现于水面以下，由于汽泡的体积比水的体积大许多倍，结果形成汽包内液位升高的现象。因为这种升高的液位不代表汽包内储液量的真实情况，所以称为“假液位”。此时PID调节器会错误地认为测量值升高，从而关小给水调节阀，减小给水量。等到这种暂时汽化现象一旦平稳下来，由于蒸汽量的增加，给水量反而减少，会使水位严重下降，甚至降到液位危险区，造成事故。 为了克服由于蒸汽负荷量波动造成“假液位”的现象，我们把蒸汽流量的信号引

锅炉汽包水位控制系统设计

过程控制系统实验报告 专业****** 班级****** 学生姓名****** 学号******

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120cm，稳态误差± 0.4cm，满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20), σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 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

目录 第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真 ---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13

锅炉汽包水位控制系统的设计

锅炉汽包水位控制系统的设计

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................................................ 错误!未定义书签。第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 ........ 错误!未定义书签。 1.1 概述.............................................................. 错误!未定义书签。 1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................... 错误!未定义书签。 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................... 错误!未定义书签。第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计 ................. 错误!未定义书签。 2.1 对被控对象进行特性分析 ................................ 错误!未定义书签。 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图................. 错误!未定义书签。 2.2.1 液位控制系统的方框图.......................... 错误!未定义书签。 2.2.2 液位控制系统的方案图.......................... 错误!未定义书签。 2.3选择被控参数和被控变量................................ 错误!未定义书签。 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标错误!未定义书 签。 2.4.1传感器、变送器选择 .............................. 错误!未定义书签。 2.4.2执行器的选择.......................................... 错误!未定义书签。

锅炉水位三冲量控制及调节

汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上， 即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰， 使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。 锅炉汽包水位三冲量调节系统是火电厂锅炉核心控制之一。汽包水位三冲量调节系统的给水调节阀动作频繁，锅炉水位对给水调节阀执行机构的动作比较敏感，稍有不慎就可能出现严重的危险情况，汽包水位三冲量调节系统关系到整个机组的安全运行：若汽包水位过高，会造成蒸汽带水；若汽包水位过低，会造成锅炉“干锅”，可能严重烧坏锅炉设备。汽包水位三冲量调节系统的重要性由此可见一斑，所以汽包水位的相关保护要完善可靠、汽包水位自动调节系统运行要平稳。 目前，汽包水位三冲量自动调节控制策略已经相当成熟，但在实际锅炉运行中会各种原因导致水位自动调节系统投入困难，甚至自动不能投入。这种现象让人对串级三冲量调节系统的调节能力和控制策略产生疑问。为此云润与大家交流运用心得，对级三冲量调节系统进行定性分析，并对一些异常情况的处理办法进行探讨。 1、水位三冲量调节控制策略 汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。 汽包水位作为主调（PID调节器）的输入信号，去抑制水位本身的偏差。副调（外给定调节器）使用了一个反馈信号（给水流量）和一个前馈信号（蒸汽流量），以消除扰动和虚假水位。各种介绍汽包水位三冲量调节系统的书籍中，都有对传递函数的计算，这些计算对系统设计很重要。如果用经验调节法对于系统维护，则完全可以抛开理论计算。在此只对其物理意义进行定性思考和作一番揣测。 1.1?反馈信号 反馈信号指给水流量信号，也叫内扰。 水位三冲量调节系统中被调量发生变化的时候，PID 经过运算，去控制执行机构进行合理的动作，执行机构改变给水调节阀的开度，阀门控制介质变化，达到控制给水流量的目的。可是给水调节阀执行机构特性、水位三冲量调节系统的运行状况存在很多差异，这些差异主要有： （1）执行机构线性：执行机构改变开度后，流量随之改变的大小。 （2）执行机构死区：PID 输出每变化多少，执行机构才能动作一次。 （3）执行机构空行程：执行机构在改变动作方向的时候，改变多少开度，给水流量才发生变化（减去死区的值）。 （4）执行机构回差：执行机构进行开、关两个方向的动作的时候，流量变化不相等，这个流量变化绝对值的差叫回差。 （5）执行机构及阀门的特性曲线改变：阀门线性改变，阀门每变化1%，流量变化量与以往不同。 （6）水位三冲量调节系统软故障：偶尔发生的系统故障使得给水流量变化不均匀，或者时有停顿。 （7）系统介质参数发生变化：指因给水压力、蒸汽压力变化导致给水流量变化。

锅炉汽包水位控制系统的设计

/ 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.】 5.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 6.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 7.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 8.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 9.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 -概述............................................ - 3 -！ 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 -对被控对象进行特性分析 ............................... - 5 -汽包水位控制系统方框图和流程图......................... - 5 -液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -选择被控参数和被控变量 ................................ - 6 -; 选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标............. - 7 -传感器、变送器选择........................................... - 7 -执行器的选择................................................. - 8 -关于给水调节阀的气开气关的选择。............................. - 8 - 关于给水调节阀型号的选择。.................................. - 8 -

锅炉汽包水位控制系统

1.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)

在锅炉运行中，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。首先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

锅炉汽包液位课程设计

天津城建大学 课程设计任务书 2013 -2014学年第2学期 控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级电气12班姓名：学号： 课程设计名称：过程控制 设计题目：锅炉汽包液位控制 完成期限：自 2014 年 6 月 20 日至 2014 年 6 月 26 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度调节阀上做 t/min 0 2 4 6 8 10 12 θ270.0 270.0 267.0 264.7 262.7 261.0 259.5 /o C t/min 14 16 18 20 22 24 26 θ258.4 257.8 257.0 256.5 256.0 255.7 255.4 /o C t/min 28 30 32 34 36 38 40 θ255.2 255.1 255.0 255.0 255.0 255.0 255.0 /o C δ≤的无差控制系统。具体要求如下： 试根据实验数据设计一个超调量25% p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 二、设计要求 采用MATLAB仿真；需要做出以下结果： （1）超调量 （2）峰值时间 （3）过渡过程时间 （4）余差 （5）第一个波峰值 （6）第二个波峰值 （7）衰减比 （8）衰减率 （9）振荡频率 （10）全部P、I、D的参数 （11）PID的模型

（12）设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 四、参考资料 [1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社，2004 [2]邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000 [3]过程控制教材 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：年月日 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。 锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。 维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来

(完整版)基于PLC的锅炉汽包水位控制系统设计毕业设计

以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位三冲量控制PLC PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words: Steam drum water level Three impulses control PLC PID control

锅炉汽包水位控制系统设计

--
西安建筑科技大学课程设计（论文）任务书
专业班级： 自动化1002 学生姓名： 马千云 指导教师（签名）：
一、课程设计（论文）题目
锅炉汽包液位控制
二、本次课程设计（论文）应达到的目的
本次课程设计是自动化专业学生在学习了《计算机控制技术与系统》和《过程控
制及仪表》两门专业必修课程及《单片机原理与应用》、《可编程控制器》等相关专业
选修课程之后进行的一次全面的综合训练，其主要目的是加深学生对计算机控制技术
相关理论和知识的理解，进一步熟悉计算机控制系统工程设计的基本理论、方法和技
能；掌握工程应用的基本内容和要求，整合各专业课程的理论知识和方法，做到理论
联系实际；培养学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要
求编写相关的设计说明书、技术文档和总结报告等。
三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术 参数、设计要求等）
锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化 u 5。试根据
实验数据设计一个超调量 p 25% 的无差控制系统。
时间/min 被控量 时间/min 被控量 时间/min 被控量
0 0.650 30 0.881 60 1.262
5 0.651 35 0.979 65 1.311
10 0.652 40 1.075 70 1.329
15 0.668 45 1.151 75 1.338
具体要求如下：
20 0.735 50 1.213 80 1.350
25 0.817 55 1.239 85 1.351
（1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；
（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；
（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表；
--

锅炉汽包水位控制系统的设计

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..................... - 6 - 2.2.1 液位控制系统的方框图.................................. - 6 - 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 -

对锅炉汽包水位控制的分析

对锅炉汽包水位控制的分析 朱李超 （上海大学机电工程与自动化学院上海200072） 摘要：锅炉控制系统是一个复杂，庞大，多变量，耦合的系统。通常的设计方法是在可能的情况下将系统划分为几个独立的控制区域，并分别对各个区域进行控制系统的设计。本文主要阐述了锅炉控制系统中汽包水位控制的结构，原理，特点以及控制方法,并对控制方法作简单的分析。 关键词：汽包水位控制 The analysis of boiler drum water level control ZHU Li-chao （School of Electrical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China ） Abstract : Boiler control system is a complex, large, multi-variable coupled system. The usual design approach is dividing the system into several independent control areas in the case of possible, and then design each region separately . This paper makes a brief introduction about the structure, principle, characteristics and control methods that used in the system of drum boiler water level control system.It also makes a simple analysis about the control methods. Key words: Drum water level control 1 概述 1.1 锅炉系统的简介 作为工业生产自动化控制中的一个重要的组成部分，锅炉控制系统在工业生产中有着非常广泛的应用，对锅炉系统的分析也有着非常实际的意义。锅炉系统是一个复杂的被控装置，其控制过程是一个多变量、非线性、带时延的复杂对象。它有多个被控变量和调节变量，并且相互之间存在耦合。于是，理想的锅炉控制系统应该是多回路的调节系统。因为只有这样，在锅炉受到某一扰动后，系统才能同时协调作用，改变其调节量，使被控量达到一定的要求。但是，这种控制系统相当的复杂，不容易实现。所以在进行锅炉控制系统的设计时，通常将整个复杂的系统划分为几个相对独立的控制区域，再针对各个区域的特点分别进行控制系统的设计。如可将整个锅炉控制系统分为汽包水位控制，蒸汽温度控制，锅炉燃烧控制等。本文主要就汽包水位控制的原理和方法作一个简单的分析与比较。 1.2 汽包水位控制简介 锅炉是工业生产过程当中的重要设备，在锅炉的正常运行中，汽包水位是其重要的工艺指标，同时也是锅炉能够提供符合质量要求的蒸汽的必要条件。如果汽包水位过低，则汽包内的水量较少，在蒸汽复合很大时，水的汽化速度和水量变化速度都很快，如果不及时控制，可能会导致汽包内的水全部汽化，引起锅炉损坏或是爆炸。相反，如果汽包水位过高，汽水