精品資料（2021-2022年收藏）鍋爐汽包水位控制開題報告

1、太原科技大學本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告表論文(設計)名稱基于單片機的鍋爐汽包液位控制論文（設計） 來源導師選題論文（設計）類型設計指導教師溫衛(wèi)中學生姓名 雷宇學號200721020117班級過控0741一、 研究或設計的目的和意義：鍋爐是一種受壓又直接受火的特種設備，是工業(yè)生產中的常用設備。對鍋爐生產如果操作不合理，管理不善，處理不當，往往會引起事故，輕則停爐影響生產，重則造成爆炸，造成人身傷亡，損壞廠房、設備，后果十分嚴重。因此，鍋爐的安全問題是一項非常重要的問題，必須引起高度重視。工業(yè)鍋爐中最常見的事故有：鍋內缺水，鍋爐超壓，鍋內滿水，汽水共騰，爐管爆破，爐膛爆破，二次燃燒，鍋爐滅火等

2、。其中以鍋爐缺水事故比例最高。這些事故中的大部分是由于鍋爐水位控制不當引起的，可見鍋爐汽包水位控制在鍋爐設備控制系統中的重要性。 工業(yè)鍋爐汽包水位控制的任務是，使跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量并維持汽包水位在工藝允許的范圍內。維持鍋爐汽包水位在規(guī)定的范圍內，是保證鍋爐安全生產運行的必要條件，也是鍋爐正常生產運行的主要指標之一。水位過高，會影響汽包內汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產生水沖擊，引起軸封破損，葉片斷裂等事故。同時會使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過熱蒸汽品質，增加在過熱管壁上的結垢。水位過低則可造成水的急速蒸發(fā)，汽水自然循環(huán)破壞，局部水冷管壁被燒壞，嚴重時造成爆炸事故。

3、因此，鍋爐汽包水位必須嚴加控制。水位控制是汽包爐運行中的一項重要工作，其控制的好壞直接影響了汽包爐能否正常運行。當前運行人員把很多精力放在汽包水位控制上，但受經驗等方面影響，總體效果不甚理想。若能實現水位自動控制，則可大大減少人力資源，同時很大程度上提高汽包爐運行的可靠性。 鍋爐正常運行中，汽包液位的控制是一個重要的參數，鍋爐汽包水位的控制是安全生產和提供優(yōu)質蒸汽的保證。三沖量調節(jié)系統能及時克服負荷(蒸汽量)和給水流量的干擾作用,調節(jié)精度高，采用PLC和變頻器組成的蒸汽鍋爐汽包水位串級三沖量控制系統能夠使鍋爐運行穩(wěn)定,控制可靠,能夠保證鍋爐處于良好的運行狀態(tài)。二、研究或設計的國內外現狀和發(fā)展趨

4、勢： 國內外情況：鍋爐作為能源轉換和消耗的設備已經有兩百多年的歷史了，處于歷史原因我國鍋爐自動控制的水平一直都較低，鍋爐微機控制是近幾年是近年來開發(fā)的新技術，它是微型計算機軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術密結合的產物。工業(yè)鍋爐采用微機控制和原有控制方式相比具有明顯優(yōu)勢，能夠直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數，顯示液位壓力溫度的狀態(tài)。而作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、濟運行，減輕操作人員的勞動強度。在采用計算機控制的鍋爐控制系統中，有十分周到的安全機制，能夠杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。 鍋爐工業(yè)的迅猛發(fā)展是近幾年的事情，國外的鍋爐工業(yè)50年代發(fā)展最快，70年代達到高峰

5、。一直以來，用單片機實現鍋爐的控制是控制領域的一個典型的問題，伴隨著控制理論和技術的法發(fā)展，鍋爐自動化控制水平也在逐漸提高，鍋爐的自動控制，經歷了30年代的單參數儀表控制，40年代的組成儀表復合參數儀表控制，以及60年代興起的計算機過程控制幾個階段。而用單片機實現鍋爐的控制，也是近幾年才發(fā)展起來的，是一個逐漸深入的過程，雖然與其他發(fā)達國家相比還存在差距，但是在此方面的進步卻是很大的。三、主要研究或設計內容，需要解決的關鍵問題和思路： 1、設計的主要內容： 采用三沖量水位控制系統，以鍋爐水位為主控信號，蒸汽流量為前饋信號，給水流量為控制器的反饋信號；采用PLC控制器，設計適應該鍋爐運行的控制系統

6、。2、控制方案：三沖量控制系統從結構上來說，是一個帶有前饋信號的串級控制系統。液位控制器LC（主調節(jié)器）與流量控制器FC（副調節(jié)器）構成串級控制系統。汽包液位是主變量、給水流量是副變量。副變量的引入使系統對給水壓力的波動有較強的克服能力。蒸汽流量的波動是引起汽包液位變化的因素，是干擾作用，蒸汽波動時，通過引入FC，使給水流量作相應的變化，所以這是按干擾進行控制的，是把蒸汽流量信號作為前饋信號引入控制的。要實現蒸汽流量擾動下水位不變的設想，此時，需要一個比例環(huán)節(jié)，在負荷變化時就能把鍋爐水位控制在允許的范圍內，三沖量水位控制系統框圖如圖所示:三沖量水位控制系統由主調節(jié)器PIl和副調節(jié)器PI2組成，

7、主調節(jié)器PIl接受汽包水位信號去控制副調節(jié)器PI2。副調節(jié)器除接受主調節(jié)器輸出信號IH外，還接受水量反饋信號Iw和蒸汽量信號ID，組成了一個三沖量的串級控制系統，其中副調節(jié)器的作用是通過內回路進行蒸汽流量D和給水流量W的比值調節(jié)，并快速消除給水側的擾動。主調節(jié)器主要通過調節(jié)副調節(jié)器進行水位的校正，使水位保持在給定值。調節(jié)過程：根據串級控制系統選擇主、副控制器的正、反作用的原則，水位控制器LC選反作用，流量控制器FC為正作用，調節(jié)閥為氣關閥。當水位由于擾動而升高時，因LC反作用，它的輸出下降，進入加法器后，使FC給定值減小而輸出增加，調節(jié)閥的開度減小，給水流量減小，水位下降，保持在設定值上；當蒸

8、汽流量增加時，FC給定值增加而輸出減小，調節(jié)閥的開度增加，給水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不變；副回路克服給水自身的擾動，要進一步地穩(wěn)定了水位的自動控制；給水流量增加，FC輸出增加，調節(jié)閥的開度減小，給水量減小，從而保持水蒸汽平衡。 3、控制系統硬選擇汽包水位三沖量給水調節(jié)系統由汽包水位測量裝置及變送器、蒸汽流量測量裝置及變送器、給水流量測量裝置及變送器、調節(jié)器、執(zhí)行器等組成。（1）檢測元件的選擇 檢測與變送設備主要根據被檢測參數的性質與系統設計的總體考慮來決定。被檢測參數性質的不同，準確度要求、響應速度要求的不同以及對控制性能要求的不同都影響檢測、變送器的選擇，要從工藝的合理性、經濟性加

9、以綜合考慮。檢測、變送器選擇的幾個基本原則如下：1）盡可能選擇測量誤差小的測量元件。2）盡可能選擇快速響應的測量元件與變送設備。3）正確采用微分超前補償。4）合理選擇測量點位置正確安裝。水位的測量采用單室平衡容器方式，其型號YHPR-1.625.0-D給水流量變送器、蒸汽流量變送器、水位變送器常用的是DDZ-電動差壓變送器。（2）執(zhí)行器的選擇 根據生產過程的工藝要求選擇執(zhí)行器調節(jié)型電動執(zhí)行器不僅具有開關型一體化結構的功能，它還能對閥門進行精確控制，從而精確調節(jié)介質流量。a)控制信號類型(電流、電壓)調節(jié)型電動執(zhí)行器控制信號一般有電流信號(420mA、010mA)或電壓信號(05V、15V)，選

10、型時需明確其控制信號類型及參數。b)工作形式(電開型、電關型)調節(jié)型電動執(zhí)行器工作方式一般為電開型(以420mA的控制為例，電開型是指4mA信號對應的是閥關，20mA對應的是閥開)，另一種為電關型(以4-20mA的控制為例，電開型是指4mA信號對應的是閥開，20mA對應的是閥關)。一般情況下選型需明確工作形式，很多產品在出廠后并不能進行修改。 c)失信號保護失信號保護是指因線路等故障造成控制信號丟失時，電動執(zhí)行器將控制閥門啟閉到設定的保護值，常見的保護值為全開、全關、保持原位三種情況，且出廠后不易修改。奧美閥控生產的智能電動執(zhí)行器可以通過現場設定進行靈活修改，并可設定任意位置(0100%)為保

11、護值。四、完成畢業(yè)論文（設計）所必須具備的工作條件及解決的辦法： 1、進入網上圖書館查閱相關資料。 2、從書店購買相關的書籍。 3、充分利用實驗室現有的控制系統設備分析了解。 五、工作的主要階段、進度與時間安排： 第一階段：（4月12日18日）資料整理，翻譯，明確設計目的和要求，確定設計的整體框架，開題。 第二階段：（4月19日5月15日）完成設計中的方案確定，儀表選型、必要的圖（包含儀表管道流程圖，控制原理框圖，程序流程圖等），并編寫程序。 第三階段：（5月16日6月25日）撰寫設計說明書。六、閱讀的主要參考文獻及資料名稱：1趙果然，循環(huán)流化床鍋爐國內外現狀概述，哈爾濱電站集團，2009，0

12、4。2劉祥玲,許思龍,劉壽忠.循環(huán)流化床鍋爐的運用和發(fā)展J.熱機技術, 2006, 93(4): 42-48.3牛培峰,周麗芹,李國勝,等.大型國產循環(huán)流化床鍋爐的汽溫自適應串級控制系統 J.動力工程,2004.4高夫燕,張豐田,金超.模糊神經網絡控制器在CFBB床層溫度控制中的應用J.鍋爐技術, 2006,37(11).5張?？?循環(huán)流化床鍋爐的控制現狀 J.山西電力, 2004, (118).6張燕秦,徐向東.循環(huán)流化床控制系統設計研究J.電站系統工程, 2003, 1.7 李玲玲等，鍋爐水位三沖量自動控制方案的探討，機床電器，1998年第2卷。8 王常力，集散型控制系統的設計與應用，1993，清華大學出版社。9 崔鐵軍, 循環(huán)流化床鍋爐DCS控制系統的研究與應用, 控制理論與控制工程,2004,1.10 牛培峰,孫健,柴天佑.循環(huán)流化床鍋爐熱工自動控制系統與展望J.動力工程, 1988, 18(6).11 吳明永,楊