锅炉汽包水位控制系统过程控制仪表课程设计.doc
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1、 过程控制仪表课程设计题 目 锅炉汽包水位控制系统 指导教师 高飞燕 班 级 自动化071 学 号 学生姓名 丁滔滔 2023年1月5号 附录:仪表配接图.20锅炉汽包水位控制系统1.系统简介:控制系统一般由以下几部分组成 图1 自动控制系统简易图锅炉水位系统如下图: 图2 单冲量控制系统原理图及方框图其单位阶跃响应图如下: 图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号,再输送给控制器,调节器再通过执行机构和阀来控制进水量,从而达成自动控制锅炉水位。2锅炉控制系统:2.1锅炉: 锅炉是火力发电厂中重要设备之一。它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热,井将热量传给
2、工质,以产生一定压力和温度的蒸汽,供汽轮发电机组发电。电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比,具有容量大、参数高、结构复杂、自动化限度高等特点。2.2过热器和再热器:蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分,它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽,并规定在锅炉负荷或其他工况变动时,保证过热气温的波动处在允许范围内。提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率,但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。蒸汽初压的提高随可提高循环热效率,但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制,因此为了提高循环热效率及减少排气湿度,可采用再热器。通常,再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右,再热蒸汽温度与过
3、热蒸汽温度相近。过热器和再热器内流动的为高温蒸汽,其传热性能差,并且过热器和再热器又位于高烟温区,所以管壁温度较高。如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运营中的重要问题。在过热器和再热器的设计及运营中,应注意下列问题:运营中应保持汽温的稳定,汽温波动不应超过(510)。过热器和再热器要有可靠的调温手段,使运营工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。尽量防止和减少平行管子之间的偏差。2.3省煤器和空气预热器:省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部,进入这些受热面的烟气温度已较低,因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。省煤器是运用锅炉尾部烟气的热量来加热给水
4、的一种热互换装置。它可以减少排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料。在现代大型锅炉中,一般都运用汽轮机抽汽来加热给水,并且随着工质参数的提高,常采用多级给水加热器。空气预热器不仅能吸取排烟中的热量,减少排烟温度,从而提高锅炉效率;并且由于空气中的预热,改善了燃料的着火条件,强化了燃烧过程,减少了不完全燃烧热损失,这对于燃用难着火的无烟煤及劣质煤尤为重要。使用预热空气,可使炉膛温度提高,强化炉膛辐射热互换,使吸取同样辐射热的水冷壁受热面可以减少。较高温度的预热空气送到制粉系统作为干燥剂,在磨制高水分的劣质煤时更为重要。因此空气预热器也成为现代大型锅炉机组中必不可少的组成部件。综上所述,省煤器和空气预热
5、器的应用,重要是为了减少排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料。同时,也为了减少价格较贵的蒸发受热面积改善燃烧与传热效果。锅炉控制系统流程图如图四所示 图4 锅炉控制系统流程图3.汽包水位的控制与调整: 维持锅炉汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运营的重要条件之一。当汽包水位过高时,由于汽包蒸汽容积和空气高度减小,蒸汽携带锅水将增长,因而整齐品质恶化,容易导致过热器积盐垢,引起管子过热损坏;同时盐垢使热阻增大,引起传热恶化,过热气温减少。汽包严重满水时,除引起气温急剧下降外,还会导致蒸汽管道和汽轮机内的水冲击,甚至打坏汽轮机叶片。汽包水位过低,则也许破坏水循环,使水冷壁管的安全受到威胁。假如出现严重
6、缺水而又解决不妥,则也许导致水冷壁爆管。31影响水位的因素:锅炉运营中,汽包水位是经常变动的。引起水位变化的因素一是锅炉外部扰动,如负荷变化;另一个是锅炉内部扰动,如燃烧工况的改变。出现外扰和内扰时,汽包物质平衡遭到破坏,即给水量与送气量的不平衡;或者工质状态发生变化(锅炉压力变化时,工质比体积和饱和温度随之改变),两者都能引起水位变化。水位变化的剧烈限度随扰动量增大、扰动速度加快而增强。自然循环锅炉的汽包水位,一般定在汽包中心线下50150范围内,允许变动范围为50。对于强制循环汽包锅炉,汽包的低水位限制取决于循环泵的工作,但一般来说其水位波动的幅度没有自然循环锅炉规定那样严格。自然循环锅炉
7、汽包的最高、最低水位,应通过热化学实验和水循环实验拟定。最高允许水位应当比临界水位稍低,以保证整齐品质;最低允许水位应不影响水循环安全。3.2影响水位变化的重要因素:锅炉运营中,汽包水位是经常变动的。引起水位变化的因素一是锅炉外部扰动,如负荷变化;另一个是锅炉内部扰动,如燃烧工况的改变。出现外扰和内扰时,汽包物质平衡遭到破坏,即给水量与送气量的不平衡;或者工质状态发生变化(锅炉压力变化时,工质比体积和饱和温度随之改变),两者都能引起水位变化。水位变化的剧烈限度随扰动量增大、扰动速度加快而增强。4.仪表的选择:控制仪表是自动控制被控变量的仪表,由各种不同的,互相关联的控制仪表构成的控制系统,是操
8、纵一个或几个变量达成预定状态的系统。为了实现自动控制,除自动装置自身外,控制系统还涉及向自动装置提供信息的变送器和开关部件,以及执行自动装置控制指令的执行器等。41变送器:变送器在自动检测和控制系统中的作用,是对各种工艺参数,如温度,压力,流量,液位,成分等物理量进行检测,以供显示,记录或控制之用。无论是由模拟构成的系统,还是由计算机装置构成的系统,变送器都是不可缺少的,获取精确可靠的过程参数值是进行控制的基础。串级控制系统在抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量方面有较好的性能,因此在复杂的工业过程控制中得到了广泛的应用.产品简介:UYZ50系列电容物位计合用于工业生产过程中各种贮槽、容器内导
9、电、非导电介质液位、粉状料料位的连续测量和指示。仪表的输出电流010mA可以接电流表或DDZ型显示控制仪表,回路中任何一点不得接地,否则必须配用隔离器以便与计算机输入端相匹配。UYZ50系列电容物位计由以下六个部件构成:1.传感器转换部件,2.温度缓冲器,3.散热装置,4.安全火花型防爆栅,5显示仪表,6测量电极,其中1和5是仪表基本组成单元,再分别配以2,3,4,6则构成各种形式的产品。UYZ50系列电容物位计工作原理图如图五。 图5 UYZ50系列电容物位计工作原理当被测物位发生变化时,传感电容量发生相应变化,经传感器前置线路转换成直流信号,再传送到显示仪表放大成标准电信号输出,并使电流表
10、直接指示,显示仪表是通用的,表面上的直型条形给出相应的物位指示,同时有绿色指针供高低物料报警位置的整定。 图6 UYZ-50接线图 1,2输入,3,4输出 5,6,7是上限报警 8,9,10是下限报警 11是显示单元电源 16接地 1820是交流电参数与规格:精度:非防爆型1防爆型1.5测量范围:0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0m(UYZ561B型的测量范围可为3.0,4.0,6.0,10m四档)。负载电阻:1.5k输出信号:010mADC供电电源:220VAC(+10%/-15%)50Hz介质压力:2.5Mpa工作环境:传感器温度4085,相对湿度1095%显示仪表温度045,
11、相对湿度1090%高低位报警定点误差:2.5高低位报警设定点范围:0100%全量程内任意给定高低位报警触点容量:220VAC3A防爆型选用防爆栅型号:DFA3100型检测端齐纳安全栅防爆型仪表防爆等级:iaCT6型号表达表1 UYZ55系列代号测量电极形式介质温度范围迁移防爆等级1)绝缘式2)同轴裸极式3)裸极式4)同轴绝缘式5)分离式6)绝缘绳式1)标准:40852)高温:852003)低温:100404)低温:1561005)低温:200156A)微电容650pFB)中电容301300pFiaCT64.2控制器控制器在自动控制系统中起控制作用。它将来自变送器的测量信号与给定值相减以得到偏差
12、信号,然后对偏差信号按一定的控制规律进行运算,运算结果为控制信号,输送至执行器。单元组合式仪表和单个仪表形式的控制器习惯上称为调节器,常用的有DDZ-型电动调节器,DDZ-型调节器和可编程调节器。对于液位控制器,阀气闭为,变送器为,对于研究对象当控制信号增大时液位将相应减小,故为,液位控制器LC为,为反作用。对于流量控制器,阀气闭为,变送器为,当控制信号增大时给水流量将相应增大,故为,流量控制器为,为正作用。产品概述:DTL型调节器是DDZ-型系列仪表中的一个重要单元。它接受从变送器或转换器来的010mA DC测量信号,并与内给定值或外给定值比较,它们的差值经调节器比例积分、微分运算输出010
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