鍋爐汽包水位雙沖量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課題名稱：鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)姓名：_專(zhuān)業(yè)：生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)班級(jí)：自動(dòng)化1031起止 日期：2012/06/03 至 2012/06/24指導(dǎo)教師： 周 雪 會(huì)目錄摘要1概述1.1鍋爐汽水系統(tǒng)介紹1.2汽包水位控制的難點(diǎn)2設(shè)計(jì)意義與要求2.1設(shè)計(jì)意義2.2設(shè)計(jì)要求3.汽包水位特性及其控制3.1汽包水位特性3.1.1汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性3.1.2汽包水位在蒸汽流量的作用下的動(dòng)態(tài)特性3.2汽包水位控制方式4儀表選擇4.1液位變送器的選擇4.2控制器的選擇4.3執(zhí)行器的選擇4.4電氣閥門(mén)定位器4.5控制器的作用方式4.6閥的開(kāi)閉選擇形式5.參數(shù)整定6調(diào)節(jié)

2、閥選型7調(diào)節(jié)閥口徑的計(jì)算心得體會(huì)參考文獻(xiàn)摘要蒸汽鍋爐是廠礦重要的動(dòng)力設(shè)備，其任務(wù)是供給合格穩(wěn)定的蒸汽，以滿足負(fù)荷的需要。為此，鍋爐 生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)主要參數(shù)都必須嚴(yán)格控制。而利用余熱氣體作為熱交換介質(zhì)的余熱鍋爐在全國(guó)占有很大 的比例，其節(jié)能降耗效果尤為明顯。某化工廠硫酸余熱鍋爐就是利用余熱鍋爐副產(chǎn)品中壓蒸汽供給各生 產(chǎn)分廠使用，既保證料生產(chǎn)需要也達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。鍋爐是一個(gè)較為復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，為保證提 供合格的蒸汽以適應(yīng)負(fù)荷的需要，與其配套設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)必須滿足各主要工藝參數(shù)的需要。汽包水位 是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)。保持的水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件。因?yàn)樗贿^(guò)高，會(huì) 影響汽包

3、內(nèi)汽水分離，飽和水蒸氣帶水過(guò)多，是過(guò)熱器管壁結(jié)垢并損壞，同時(shí)使過(guò)熱蒸汽的溫度急劇下 降。如果該帶液蒸汽被用戶用來(lái)帶汽輪機(jī)，將會(huì)損壞汽輪機(jī)的葉片。水位過(guò)低，由于汽包內(nèi)的水量較少， 而負(fù)荷很大時(shí)，水的汽化速度加快，惹不及時(shí)加以控制，將使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致水冷壁燒壞， 甚至引起爆炸。因此必須對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格控制.汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是給水量與鍋爐蒸發(fā)量相平衡，并維持汽包水位在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。保 持鍋爐汽包水位在一定范圍是鍋爐穩(wěn)定安全運(yùn)行的主要指標(biāo)。在參考了多種設(shè)計(jì)方案后，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一 種雙沖量水位控制系統(tǒng)，能夠很好補(bǔ)償擾動(dòng)產(chǎn)生的“假水位”現(xiàn)象，有利服務(wù)于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)。1.概述1.1鍋爐汽

4、水系統(tǒng)介紹如圖1所示，經(jīng)過(guò)處理后的水通過(guò)給水母管在給水調(diào)節(jié)器作用下，流經(jīng)省煤器被加熱后送入汽包， 然后在汽包和管束系統(tǒng)中進(jìn)行自然對(duì)流交換，汽包產(chǎn)生的蒸汽在上汽包中分離，從主汽管流出，在過(guò)熱器中進(jìn)行一步加熱形成過(guò)熱蒸汽后流向分汽缸，以便與工業(yè)生產(chǎn)以及其他用它用途。1.2汽包水位控制的難點(diǎn)水位的控制技術(shù)是通過(guò)控制進(jìn)水和出水閥的開(kāi)度，改變水流量來(lái)實(shí)現(xiàn)到。鍋爐汽包水位的控制是鍋 爐控制系統(tǒng)較為重要和比較難控制的一項(xiàng)。由于鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中存在進(jìn)水量和出水量的變化，所以很 難通過(guò)調(diào)整PID參數(shù)來(lái)滿足所以的運(yùn)行條件，獲得理想的效果。調(diào)節(jié)過(guò)量會(huì)導(dǎo)致流量回路動(dòng)作頻繁，從 而給下游設(shè)備帶來(lái)了額外的干擾，這樣就倒是

5、水位通常出于欠調(diào)整狀態(tài)允許液位在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，以 減小出水量的變化。然而欠調(diào)整的PID不能及時(shí)的抑制打擾動(dòng)，這就可能引起鍋爐運(yùn)行的安全問(wèn)題。此 外，液位的波動(dòng)也會(huì)破壞鍋爐運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定，使得整齊輸送等不容易控制。影響鍋爐汽包水位的關(guān)鍵 量有給水流量，蒸汽出口流量和混合燃料的進(jìn)料口。各變量都有各自不同的擾動(dòng)。較冷的給水造成的相 應(yīng)的純滯后。蒸汽流量的突然增加導(dǎo)致了典型的虛假水位現(xiàn)象，使得過(guò)程暫時(shí)改變了方向，容易發(fā)生誤 操作而導(dǎo)致發(fā)生事故。2設(shè)計(jì)意義與要求2.1設(shè)計(jì)意義蒸汽鍋爐是廠礦重要的動(dòng)力設(shè)備，其任務(wù)是供給合格穩(wěn)定的蒸汽，以滿足負(fù)荷的需要。為此，鍋爐 生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)主要參數(shù)都必須嚴(yán)格控制。而

6、利用余熱氣體作為熱交換介質(zhì)的余熱鍋爐在全國(guó)占有很大 的比例，其節(jié)能降耗效果尤為明顯。某化工廠硫酸余熱鍋爐就是利用余熱鍋爐副產(chǎn)品中壓蒸汽供給各生 產(chǎn)分廠使用，既保證料生產(chǎn)需要也達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。鍋爐是一個(gè)較為復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，為保證提 供合格的蒸汽以適應(yīng)負(fù)荷的需要，與其配套設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)必須滿足各主要工藝參數(shù)的需要。汽包水位 是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)。保持的水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件。因?yàn)樗贿^(guò)高，會(huì) 影響汽包內(nèi)汽水分離，飽和水蒸氣帶水過(guò)多，是過(guò)熱器管壁結(jié)垢并損壞，同時(shí)使過(guò)熱蒸汽的溫度急劇下 降。如果該帶液蒸汽被用戶用來(lái)帶汽輪機(jī)，將會(huì)損壞汽輪機(jī)的葉片。水位過(guò)低，由于汽包內(nèi)的水量較

7、少， 而負(fù)荷很大時(shí)，水的汽化速度加快，惹不及時(shí)加以控制，將使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致水冷壁燒壞， 甚至引起爆炸。因此必須對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格控制。2.2設(shè)計(jì)要求初始條件：鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是給水量與鍋爐蒸發(fā)量相平衡，并維持汽包水位在工藝規(guī) 定的范圍內(nèi)。汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)很重要，汽包水位過(guò)高，會(huì)影響汽水分離效果，使蒸汽帶液，如果水位 過(guò)低，會(huì)損壞鍋爐，甚至引起爆炸。該對(duì)象的只要擾動(dòng)是蒸汽負(fù)荷的變化。設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，使汽包水 位維持在1000.5 cm，并能對(duì)蒸汽負(fù)荷的擾動(dòng)能及時(shí)克服。要求任務(wù)：(1、了解鍋爐生產(chǎn)蒸汽工藝設(shè)備及其工作流程(2、基于對(duì)象特點(diǎn)分析，繪制液位一蒸汽雙沖量控制系統(tǒng)方

8、案圖(3、確定系統(tǒng)所需檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、控制器技術(shù)參數(shù)(4、撰寫(xiě)系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理及調(diào)節(jié)過(guò)程說(shuō)明書(shū)(5、對(duì)該雙沖量控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算(6、總結(jié)課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和收獲3.汽包水位特性及其控制3.1汽包水位特性汽包和蒸發(fā)管系統(tǒng)中儲(chǔ)藏著蒸汽和水，儲(chǔ)存量的多少是以被控制量水位來(lái)表征的。汽包的流入量是 給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量的時(shí)候，汽包水位就能恒定不變，引起水位變化的主要 是蒸汽量的變化和給水量的變化。如果只考慮主要擾動(dòng)，那么汽包水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性方程可以表示為：d 2 hdh dVdVTT + T =(T + K V ) - (T d + K V )1 2 dt 2 i dt w dt

9、 w w D dt D D(1)式子中，T1，T2為時(shí)間常數(shù)，為給水流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)，TD為蒸汽流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)，Kw為給水流 量項(xiàng)的放大系數(shù)，KD為蒸汽流量項(xiàng)的放大系數(shù)。3.1.1汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性給水量是鍋爐的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷不變，那么給水量發(fā)生變化的時(shí)候，汽包水位的微分方程可 以表示為:一一 d2h _ dh dVTT + T =T + K V1 2 dt21 dt w dt w w (2)從而可以得到汽包水位在給水量的作用下的傳遞函數(shù):八,、H (s)TwS + K01 s = V (s) = Ts(TS + 1)W 12(3)、的數(shù)值一般很小常?？梢院雎圆挥?jì)，對(duì)于一些

10、鍋爐，在給水量增加較長(zhǎng)時(shí)間里，汽包水位并不增 加，存在較長(zhǎng)一段時(shí)間的起始慣性?？梢杂靡韵率阶咏票硎?()_H(s) _ K0、)V7S) Ts (TS +1)W 12(4)由于要得出此動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析處理，最后可以得到鍋爐汽包水位在 給誰(shuí)流量作用下的數(shù)學(xué)動(dòng)態(tài)模型，在本次課設(shè)中，我查閱相關(guān)資料了選取了一個(gè)實(shí)例的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型:G (s)=耍=_01V( s)覽1+15，(5)在給水流量的階躍輸入作用下，當(dāng)突然加大給水量（蒸汽量不變）是給水量大于蒸汽量，但是因?yàn)?溫度較低的給多水進(jìn)入了水環(huán)系統(tǒng)，使他從原有的飽和汽水中吸取了一部分熱量，汽包和汽水管路中由 于熱量的損失，汽包

11、減少。經(jīng)省煤器進(jìn)入汽包給水，首先必須填補(bǔ)由于汽水管路中蒸汽減少讓出的空間， 這時(shí)雖然給水量增加，但是水位還是基本保持不變。但水面下汽包的體積變化過(guò)程逐漸平靜時(shí)，汽包水 位才由于儲(chǔ)存量的增加而逐漸上升。當(dāng)水面下汽包體積不再變化，完全穩(wěn)定下來(lái)時(shí)，水位就隨著存水量 的增加而上升。3.1.2汽包水位在蒸汽流量的作用下的動(dòng)態(tài)特性汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性可以用下面式子表示;d 2 h dh , dV 、TT + T = -(T d + K V )1 2 dt21 dt D dt D D(6)在其它條件不變的情況下，蒸汽用量突然增加，瞬時(shí)間必然會(huì)導(dǎo)致汽包壓力下降，汽包內(nèi)水的沸騰 突然加劇，水中氣泡迅

12、速增加，氣泡體積增大，使汽包水位升高（水量實(shí)際上在減少）。這種壓力下降 而非水量增加導(dǎo)致的汽包水位上升的現(xiàn)象成為“虛假水位”現(xiàn)象，圖2給出了在蒸汽流量擾動(dòng)作用下， 汽包水位的階躍響應(yīng)曲線。當(dāng)蒸汽流量D突然增加AD時(shí)，從鍋爐的物料平衡關(guān)系來(lái)看，蒸汽大于給水量，水位應(yīng)下降，如圖 曲線淑1，實(shí)際上，由于蒸汽流量的增加瞬時(shí)間必然導(dǎo)致汽包壓力下降。汽包內(nèi)的沸騰突然增加，水中 氣泡迅速增加，由于氣泡的體積增加使水位的響應(yīng)曲線如圖中/,而實(shí)際顯示的水位曲線應(yīng)該是AH為 AH 2和AH1的疊加，即AH =AH1 +AH 2。從圖中可以看出蒸汽用量增加，在開(kāi)始階段水位不會(huì)下降反而 會(huì)先上升，然后再下降，這個(gè)現(xiàn)象

13、稱為“虛假水位”蒸汽擾動(dòng)時(shí)。水位的變化的動(dòng)態(tài)特性用傳遞函數(shù)表 示為：H (s) = H1(s) + H2(2)孕 K2D( s) D( s) D( s) s T s +1(7)式中七為蒸汽流量變化的單位流量時(shí)水位的變化速度，K2為響應(yīng)曲線AH 2的放大倍數(shù)，T2為響應(yīng) 曲線的AH2時(shí)間常數(shù)。造成虛假液位的原因：一是鍋爐蒸汽負(fù)荷增加使?fàn)t管和汽包中汽水混合物的汽水比例發(fā)生變化(汽 容積增加)而引起汽包水位上升，這是引起汽包虛假液位的主要原因。二是蒸汽流量增加，汽包氣壓下 降，瀘水沸點(diǎn)下降，由于鍋爐水位飽和水的汽化，是汽包水位隨壓力下降而升高。虛假水位變化的大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量有關(guān)。一般蒸發(fā)

14、量為100230t/h的高壓鍋爐中， 當(dāng)負(fù)荷變化10%時(shí)，假水位可以達(dá)到3040mm .所以克服虛假水位現(xiàn)象帶來(lái)調(diào)節(jié)的誤動(dòng)作變得很有必要。查閱一個(gè)實(shí)例的汽包水位在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：H (s) _ 50.05(8)D (s)15S +1S3.2汽包水位控制方式汽包水位控制的目的是要克服鍋爐負(fù)荷變化引起的虛假液位的影響和各種干擾對(duì)水位的影響，維持 汽包水位在允許的范圍內(nèi)變化。在工業(yè)汽包水位的自動(dòng)控制中，針對(duì)不同的控制信號(hào)有單沖量控制系統(tǒng)， 雙沖量控制系統(tǒng)和三沖量控制系統(tǒng)。按照此次課設(shè)的方案是設(shè)計(jì)雙沖量控制系統(tǒng)。雙沖量控制系統(tǒng)是以鍋爐汽包水位測(cè)量信號(hào)作為主控 信號(hào)，以蒸汽流量信號(hào)作為前饋

15、信號(hào)構(gòu)成的“前饋一一反饋”控制系統(tǒng)。% - r汽包水位的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化，如果系統(tǒng)除了汽包水位控制外，還能利用蒸汽流量變化對(duì) 水流量進(jìn)行補(bǔ)償控制，就可以消除或減小虛假水位現(xiàn)象對(duì)汽包水位的影響，而且使給水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)及 時(shí)，這就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)，如圖3所示。雙沖量控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)前饋控制（蒸汽流量）加單 回路反饋控制的前饋-反饋控制系統(tǒng)，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥及時(shí)按照蒸汽流量的變化變化進(jìn)行給 水流量補(bǔ)償，而其他干擾對(duì)水位的影響由反饋控制回路克服圖3雙沖量控制系統(tǒng)框圖途中加法器將控制器的輸出信號(hào)和蒸汽流量變送器的信號(hào)求和后，控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)給水量。當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，通過(guò)前饋補(bǔ)

16、償直接控制 給水調(diào)節(jié)閥。使汽包進(jìn)出水量不受虛假水位的影響而及時(shí)達(dá)到平衡，這樣就克服了由于蒸汽流量變換引 起假水位變化所造成的汽包水位劇烈波動(dòng)。引入蒸汽流量來(lái)校正不僅可以補(bǔ)償“虛假水位”所引起的誤動(dòng)作，而且還能是給水調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作及 時(shí)從而提高控制質(zhì)量。但這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，如果要考慮兩條通道在動(dòng)態(tài)上的差異則還需要引入 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。在給水量壓力比較平穩(wěn)時(shí)，采用雙重量控制就能夠達(dá)到控制要求。雙沖量水位控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題有：一是對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)不能直接補(bǔ)償。當(dāng)給水量發(fā)生擾動(dòng)時(shí)， 要等到汽包水位信號(hào)變化時(shí)才能通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)執(zhí)行調(diào)節(jié)，之后時(shí)間長(zhǎng)，水位的波動(dòng)就大。二是，調(diào)節(jié)閥 的工作不是完全線性的，因

17、此要做到靜態(tài)補(bǔ)償就比較困難。4儀表選擇4.1液位變送器的選擇選擇TK3051L液位變送器。（1）工作原理：工作時(shí)高低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過(guò)程壓力傳給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中 心的傳感膜片上。傳感膜片是一個(gè)張緊的彈性元件，其位移隨所受壓而變化（對(duì)于GP表壓變送器，大 氣壓如同施加在傳感膜片上的低壓側(cè)一樣）。AP絕壓變送器，低壓側(cè)始終保持一個(gè)參考?jí)毫Α鞲心て?的最大位移量為0.004英寸（0.1毫米），且位移量與壓力成正比。兩側(cè)的電容板極檢測(cè)傳感膜片的位 置。傳感膜片和電容極板之間電容的差值被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流，電壓或數(shù)字HART（高速可尋址遠(yuǎn)程發(fā) 送器數(shù)據(jù)公路）輸出信號(hào)。特點(diǎn)：

18、完整的變送系列；測(cè)量范圍：0-0.5m至20m；結(jié)構(gòu)小巧、堅(jiān)固、抗震；模塊化結(jié)構(gòu)；阻尼可調(diào)；多 種選項(xiàng)，量應(yīng)用靈活；智能，模擬或低耗電路；電氣連接及安裝：配有多種過(guò)程連接器和安裝方法。a液位測(cè)量精度達(dá)0.075%b校驗(yàn)量程從0-0.2-20mc平面式，2-，4-，與6英寸伸出式膜片d多種可選灌充液，可滿足不同場(chǎng)合要求e小巧而質(zhì)輕，易于安裝與維護(hù)f接液件材料：不銹鋼，哈氏合金鉭3.2壓力傳感器/變送器的選擇PTH501/502/503/504壓力傳感器/變送器采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì) 兼容性。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機(jī)、冶金、車(chē)輛制動(dòng)、樓

19、宇供 水等壓力測(cè)量與控制。量 程：-0.101 150(MPa)綜合精度：0.1%FS、0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS 輸出信號(hào)：420mA（二線制）、05V、15V、010V（三線制）供電電壓：24DCV（936DCV）介質(zhì)溫度：-2085150C環(huán)境溫度：常溫（-2085 C）負(fù)載電阻：電流輸出型：最大800Q ；電壓輸出型：大于50KQ絕緣電阻：大于2000MQ （100VDC）密封等級(jí)：IP65長(zhǎng)期穩(wěn)定性能：0.1%FS/年振動(dòng)影響：在機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz1000Hz內(nèi)，輸出變化小于0.1%FS電氣接口（信號(hào)接口）：四芯屏蔽線、四芯航空接插件、緊線螺母機(jī)械連接（螺紋接口）：

20、1/2-20UNF、M14X1.5、M20X1.5、M22X1.5 等，其它螺紋可依據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)。4.2控制器的選擇采用上海萬(wàn)訊儀表有限公司生產(chǎn)的AI系列全通用人工智能調(diào)節(jié)儀表，其中SA-12智能調(diào)節(jié)儀控制 掛件為AI-818, SA-13智能位式調(diào)節(jié)儀為AI-708型。AI-818型儀表為PID控制型，輸出為420mADC信 號(hào)。AI-708型儀表為位式控制型，輸出為繼電器觸點(diǎn)型開(kāi)關(guān)信號(hào)。AI系列儀表通過(guò)RS485串口通信協(xié) 議與上位計(jì)算機(jī)通訊，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。A4.3執(zhí)行器的選擇RZXP型新系列氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用頂導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，配用多彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動(dòng)作靈 敏、充體通

21、道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、流量特性精確、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于精確 控制氣體、液體等介質(zhì)，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工藝參數(shù)如壓力、流量、溫度、液位保持在給定值。特別適用于 允許泄漏量小閥前后壓差不大的工作場(chǎng)合。本系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)型、調(diào)節(jié)切斷型、波紋管密封型、夾套保溫型等多種品種。產(chǎn)品公稱壓力等級(jí)有 PN10、16、40、64；閥體口徑范圍DN20200。適用流體溫由-200C560C范圍內(nèi)多種檔次。泄漏量標(biāo)準(zhǔn) 有IV級(jí)或VI級(jí)。流量特性為線 性或等百分比。多種多樣的品種規(guī)格可供選擇。4.4電氣閥門(mén)定位器YT-1000系列包括YT-1000L直線型和YT-1000R轉(zhuǎn)角型兩種形式電氣定位器，是一

22、種從控制器或控 制系統(tǒng)中受4-20mA直流電信號(hào)，并向氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸送空氣信號(hào)來(lái)控制閥門(mén)位置的裝置。其與氣動(dòng)調(diào) 節(jié)閥配套使用，構(gòu)成閉環(huán)控制回路。把控制系統(tǒng)給出的直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣信號(hào)，控制 調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作。同時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行反饋，使閥門(mén)位置能夠按系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)進(jìn)行正確定位。 該電氣定位器可用于單作用型（彈簧復(fù)位型）和雙作用型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于該定位器具有防爆結(jié)構(gòu)， 故能使用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所。技術(shù)參數(shù)：型號(hào)：YT1000L（直線型），YT1000R（回轉(zhuǎn)型）；單作用，雙作用；輸入信號(hào)：4-20mA DC below 24V ；電阻：250+15Q ；供氣壓力：1.4-7（20

23、-100psig）；行程：10-150mm 0-900；導(dǎo)管接口： PTNPT1/4； 壓力表接口： PTNPT1/8 ；電源接口： PF1/2（G1/2）；防爆等級(jí)：Exia IIBT6，Exdm IIBT6；防護(hù)等級(jí)： IP66；環(huán)境溫度：-20C70C標(biāo)準(zhǔn)；線性度：1% 2%；滯后度：1%；靈敏度：0.2% 0.5%；重 復(fù)性：0.5%；空氣消耗量：3LPMSup.=1.4kgf/sqcm，20psi；流量：80LPMSup.=1.4kgf/sqcm，20psi； 材料：壓鑄鋁；重量：2.7kg6.0Ib 2.8kg6.2Ib。4.5控制器的作用方式當(dāng)設(shè)定值不變時(shí)，隨著測(cè)量值的增加，調(diào)節(jié)

24、器的輸出也增加，則稱為“正作用” 方式；當(dāng)測(cè)量值不變時(shí)，設(shè)定值減小時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出也增加，稱為“正作用”方式；如果測(cè)量值增加或 設(shè)定值減小時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出減小，則稱為“反作用”方式。經(jīng)分析此系統(tǒng)為正作用方式。4.6閥的開(kāi)閉選擇形式關(guān)于給水調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)氣關(guān)的選擇，一般都是從安全角度考慮的，人員安全、生產(chǎn)安全、系統(tǒng)設(shè)備 安全的需要為首要依據(jù)。由于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)節(jié)閥絕大部分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所以要選擇調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi) 氣關(guān)方式。鍋爐給水調(diào)節(jié)閥一般采用氣關(guān)式，一旦事故發(fā)生，系統(tǒng)失控，供水調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)位置， 是鍋爐不致因給水中斷燒壞，避免爆炸等事故的發(fā)生。5 PID控制器的參數(shù)整定及系統(tǒng)的5.1 PID控制器的

25、參數(shù)整定控制器的參數(shù)整定對(duì)系統(tǒng)的控制質(zhì)量起到了決定性的作用。確定控制器最佳過(guò)渡過(guò)程中的比例帶6，積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD的數(shù)值稱為控制器參數(shù)整定?？刂破鲄?shù)整定的方法，在工程上常用的有以下幾種工程整定法。衰減曲線法：它是在經(jīng)驗(yàn)法和穩(wěn)定邊界潛藏顧慮，針對(duì)它們的不足，反復(fù)實(shí)驗(yàn)而得出的一種參數(shù)整 方法。具體步驟如下：將控制器積分時(shí)間TI為最大值，微分時(shí)間為0，在純比例作用下，系統(tǒng)試運(yùn)行。 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，作設(shè)定值階躍擾動(dòng)。若系統(tǒng)響應(yīng)衰減太快，則減小比例帶，反之，則增大比例帶。直到 系統(tǒng)出現(xiàn)4： 1的衰減振蕩過(guò)程，記下此時(shí)的比例帶和TS的數(shù)值。利用4： 1衰減整定參數(shù)表求得控制 器的PID數(shù)值。將比例

26、帶放到比計(jì)算值大一些的數(shù)值上，然后把積分時(shí)間按計(jì)算值加入，再把微分時(shí)間 加入，最后把比例帶減小到計(jì)算值，觀察過(guò)渡過(guò)程曲線，調(diào)整到滿意的結(jié)果。6調(diào)節(jié)閥選型ZMBP型氣動(dòng)薄膜直通單座調(diào)節(jié)閥，由氣動(dòng)薄膜多彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單座閥組成。用新型ZHA/B多彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替老式ZMA/B執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有高度低、重量輕、安裝維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。適用于對(duì)泄露量要求嚴(yán)格、閥前后壓差低及有一定粘度和含少量纖維介質(zhì)的場(chǎng)合。閥體型 式：直通單座鑄造球型閥公稱通徑：20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200mm公稱壓力：PN1.6、4.0、6.4MPa法蘭標(biāo)準(zhǔn)：JB/T79.1-94、79.2-94

27、 等材 料：鑄鋼(ZG230-450)、鑄不銹鋼(ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti)等上閥蓋：標(biāo)準(zhǔn)型-17+230C、散熱型+230+450C、低溫型-60-196C、波紋管密封-40+350C壓蓋型式：螺栓壓緊式填料：V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料結(jié)構(gòu)形式：標(biāo)準(zhǔn)型、散熱型、低溫型、波紋管密封型、保溫夾套型和襯氟型(見(jiàn)圖1圖5)閥內(nèi)組件閥芯型式：?jiǎn)巫烷y芯流量特性：等百分比特性和線性特性材 料：不銹鋼(1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、17-4PH、9Cr18、316L)、不銹鋼堆焊司太萊合金、鈦和耐腐蝕合金等

28、執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式：多彈簧薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧范圍：20100 (標(biāo)準(zhǔn))、40-200、80-240、20-60、60-100KPa膜片材料：丁腈橡膠夾尼龍布、乙丙橡膠夾尼龍布供氣壓力：140400KPa氣源接口： RC1/4環(huán)境溫度：-30+70C閥作用型式分氣關(guān)式(B)或氣開(kāi)式(K)閥7調(diào)節(jié)閥口徑的計(jì)算主給水調(diào)節(jié)閥已知條件：介質(zhì)水 正常流量條件下：閥前絕壓：p1= 4.30Mp ；閥后絕壓：p2= 4.10Mp閥前溫度：=105C；管道內(nèi)徑：氣=D2 = 125mm正常流量：W= 60000奴/h ；流體密度：p = 0.9567g /cm3穩(wěn)態(tài)最大流量：W = 72000kg / h選擇氣動(dòng)單座

29、調(diào)節(jié)閥，等百分比固有流量特性，流開(kāi)型（流體流動(dòng)促使閥芯打開(kāi)）。查表可知 Fl=0.9, Pc = 224X100KPa，閥前溫度是 105C 時(shí) P1.2X100 KPaP =P1-P2=4.30-4.10=0.2MpaPc = FL2 (P1-Ff Pv)=0.92(4.30-0.12)=3.39 MpaAPAPc，故為非阻塞流0.01 W 0.01 60000 =，=43.4Cn (p 詢 0.9567 1000 0.2 c max值計(jì)算maX W= 1.2W=1.2 72000 = 86400Cmax=62.49660000W C 86400 43.3W ns口徑的選定:選擇閥的公稱流量

30、系數(shù)和工程通徑：C100=43.4一l = 1 + 0.68/相對(duì)行程計(jì)算：g43.4=1 + 0.68 lg()=0.8962.4fk C100l x100 ., = 0.89 x100 , = 89，.了所以閥開(kāi)度為89%心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)是鍋爐汽包水位兩沖量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，鍋爐汽包水位低的良好的控制是保證系統(tǒng)輸 出蒸汽溫度穩(wěn)定的前提。按照設(shè)計(jì)要求是采用兩沖量控制系統(tǒng)也就是前饋控制系統(tǒng)。控制量是鍋爐汽包 水位，蒸汽流量是干擾量，干擾量通過(guò)前饋通道引入，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)蒸汽流量這個(gè)擾動(dòng)時(shí)，立即將其測(cè)量 出來(lái)，通過(guò)前饋控制器，根據(jù)擾動(dòng)量的大小改變控制變量，以抵消擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。這有利與克 服虛假水位的引起的誤動(dòng)作。接著分析了 PID參數(shù)對(duì)對(duì)象系統(tǒng)的影響，以及PID參數(shù)對(duì)整定及其仿真， 最終成功使汽包水位控制在給定的范圍內(nèi)，同時(shí)在強(qiáng)干擾的情況下依然保持良好的穩(wěn)態(tài)性能。通過(guò)為期一周的過(guò)程控制設(shè)計(jì)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)，感受頗多，由原先的課堂理論知識(shí)到動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)是 一次重大的轉(zhuǎn)變，也是聯(lián)系實(shí)際的最好表現(xiàn)。在整個(gè)課