干熄焦锅炉汽包液位控制系统的研究

发布时间：2019-11-27 13:54

【摘要】：干熄焦锅炉是一种受压又直接受热的特种设备,是工业生产中的常用设备。锅炉的安全问题是一项非常重要的问题,工业锅炉中最常见的事故有:锅内缺水,锅炉超压,锅内满水,汽水共腾,炉管爆破,炉膛爆破,二次燃烧,锅炉灭火等。其中以锅炉缺水事故比例最高。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的,可见锅炉汽包液位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位在工艺允许的范围内,是保证锅炉安全生产运行的必要条件,也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。本文介绍了多种液位的检测方法及测量仪表,通过比较分析和研究,找到最适合现场条件的水位检测方法及测量仪表。本文对汽包液位的各种控制方案进行了详细的阐述,研究了汽包液位控制对象的动态特性,分析了产生"虚假水位"的各种原因,比较了单冲量、双冲量、三冲量的汽包液位控制系统,发现三冲量汽包液位控制系统明显优于单冲量及双冲量汽包液位控制系统,控制效果、质量是最好的,能够满足控制系统对快速性、稳定性、准确性的要求,能够很好的避免"虚假水位"现象。本系统采用西门子的S7-400H系列冗余PLC及PCS7编程软件,进行组态和编程。通过数据采集和处理,实现对汽包液位三冲量串级控制及自动联锁保护等功能。人机界面是通过组态软件制作的,可实现控制参数的及时调整、系统实时监控、画面显示、历史趋势的采集、系统报警等功能;并对汽包液位的模糊化控制进行研究设计。最后根据干熄焦锅炉控制的实际情况,利用MATLAB对汽包液位控制系统进行仿真,最终确定模糊自整定PID控制比常规PID控制系统抗干扰能力强、鲁棒性好,自适应能力强,对水位可实现稳定可靠控制。
【图文】：

平衡容器,单室,测量原理,液位计

测量方式很多，一般可分为：静压式；浮力式；电气式；应用中常采用的测量方式主要采用云母双色液位计、电接翻板液位计［４］。逡逑液位计逡逑：是要根据测量介质的比重，通过测量在管道和容器两端数值。有两种常用的平衡容器，分别是单室平衡容器和双平衡容器逡逑如图所示２．１。在汽包内取样管具有导流作用，蒸汽在平衡水柱产生的压力作为差皮变送器的参比端，汽包内的饱和力差为Ａｎ与汽包液位的高度Ａ有如下关系：逡逑片＝［－Ａ／＾邋＋邋（b6一b6＂）纳邋／邋［各（片邋Ｉ－邋Ｐ＂）］柱高度；Ｐ＂为饱和蒸汽密度；／？＇为饱和水的密度；Ｐ为汽垃逡逑

平衡容器,双室,测量图

如锅炉满水或者缺水时，，测量误差过大将会给锅炉带来严重事故。逡逑（２）双室平衡容器逡逑测量原理如图２．２所示。逡逑汽包逦平衔容器、。ｗｕ、，逡逑巧邋／逦＼逦＼逦１逦／凝结水斗逡逑亭水垃线１逦巧逦，邋￣￣ｒ逡逑￣￣＿Ｌ逡逑ｐｗ２邋．，＾邋Ｌ＿Ｊ邋＼逡逑下巧管逦Ａ逦＼邋Ｐｗｌ逡逑＋逡逑连通管逦ｉｐ逡逑图２．２典型的双室平衡容器测量图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ａ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ｂａｌａｎｃｅｄ邋ｔｗｏ邋ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ邋ｍｅａｓｕｒｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑水温度比较相近的内外两根管，能够减少了正负压头水的密度（Ｐｗｌ，；0ｗ２）不同所造逡逑成的测量误差。根据测量原理图可知差压与水位的关系式为逡逑＾邋￣邋（ｐ？２邋－Ｐｓ）ｓＬ邋－ｉｐ＾２邋－邋Ｐｓ）ｓＨ逦（２．２）逡逑式中：Ｉ为平衡容器测量长度；片３为饱和蒸汽密度；ｙ0ｗ２为变送器负压头水的密度。逡逑双室平衡容器的参比水柱的温度等于饱和温度，与在汽包中一样。水位变换成差压，逡逑变换不需要温度修正补偿，也不不受环境温度制约，但当汽包压力波动较大时，参比水逡逑柱高度恒定性变差，压为过高时，安全阀动作后会造成差压水位计产生虚假水位。逡逑如果要精确测量锅炉汽包液位
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK229

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