發(fā)電廠鍋爐給水控制系統(tǒng)

1、課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 工作單位：工作單位： 題題 目目: 發(fā)電廠鍋爐給水控制系統(tǒng)發(fā)電廠鍋爐給水控制系統(tǒng) 初始條件：初始條件：通過對單沖量和三沖量給水控制系統(tǒng)的動態(tài)特性分析，其中單沖 量給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，運行可靠，三沖量給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 但調(diào)節(jié)質(zhì)量比較高。選擇合理的控制系統(tǒng)的，設(shè)計發(fā)電廠鍋爐汽包給水控制 系統(tǒng)。 要求完成的主要任務(wù)要求完成的主要任務(wù): : （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求） 1.設(shè)計控制系統(tǒng)各個部分組成結(jié)構(gòu)，給出系統(tǒng)方框圖，分析系統(tǒng)的工作 原理及工作流程。 2.系統(tǒng)

2、硬件設(shè)計，包括控制器、檢測裝置，執(zhí)行機構(gòu)，被控對象等。 3.液位檢測控制儀表的使用，流量變送器的選擇，調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定。 4.論文用 WORD 打印，方框圖，流程圖，電路圖等均用 PROTEL、AUTOCAD、VISIO 軟件繪制。 時間安排：時間安排： 2010 年 1 月 4 日至 2010 年 1 月 15 日，具體進度安排見下表。 具體時間設(shè)計內(nèi)容 1 月 4 日指導(dǎo)老師就課程設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計要求、進度安排、評分標(biāo)準(zhǔn)等做具體 介紹。學(xué)生確定選題，明確設(shè)計要求 1 月 5-9 日開始查閱資料，完成方案的初步設(shè)計 1 月 1114 日由指導(dǎo)老師指導(dǎo)完成課設(shè)情況。學(xué)生修改、完善 1 月 15 日

3、撰寫課程設(shè)計說明書，并進行答辯 指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 年年 月月 日日 系主任（或責(zé)任教師）簽名：系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年年 月月 日日 摘 要 隨著科技的發(fā)展，人們越來越離不開電。大型火力發(fā)電廠地位顯得尤其重要。其機 組由鍋爐、汽輪機發(fā)電機組和輔助設(shè)備組成的龐大的設(shè)備群。工藝流程復(fù)雜，設(shè)備眾多， 管道縱橫交錯，有上千個參數(shù)需要監(jiān)視、操作和控制，這就需要有先進的自動化設(shè)備和 控制系統(tǒng)使之正常運行，并且電能生產(chǎn)要求高度的安全可靠和經(jīng)濟性，尤其是大型骨干 機組。大型發(fā)電單元機組是一個以鍋爐，高壓和中、低壓汽輪機和發(fā)電機為主體的整體。 鍋爐作為電廠中的一個重要設(shè)備，起著重要的作用，根據(jù)

4、生產(chǎn)流程又可以分為燃燒系統(tǒng) 和汽水系統(tǒng)。其中，汽包鍋爐給水及水位的調(diào)節(jié)已經(jīng)完全采用自動的方式加以控制。本 次課程設(shè)計主要研究發(fā)電廠給水控制系統(tǒng)，即鍋爐汽包水位控制。其要求是提供合格的 蒸汽，使鍋爐發(fā)汽量適應(yīng)符合的需要。為此，生產(chǎn)過程的各個主要工藝參數(shù)必須加以嚴(yán) 格控制。鍋爐設(shè)備是一個復(fù)雜的控制對象，主要輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、 減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)等。主要輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度、爐膛負(fù) 壓、過?？諝獾?。 關(guān)鍵字：蒸汽流量 汽包水位 安全 目錄 1.1.概述概述 .1 1 2.2.給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性 .1 1 2.1 給水?dāng)_動.1 2.2 蒸

5、汽流量擾動.1 2.3 燃料量擾動.1 3.3. 控制方案選擇與設(shè)計控制方案選擇與設(shè)計 .1 1 3.1 方案選擇.1 3.2 前饋-反饋三沖量給水控制系統(tǒng) .1 3.2.1 輸入信號之間的靜態(tài)配合.1 3.2.2 控制系統(tǒng)的動態(tài)整定.1 4 4過程檢測控制儀表的使用過程檢測控制儀表的使用 .1 1 4.1 流量變送器的選擇.1 4.2 液位檢測元件的選用 .1 4.3 閥門定位器.1 4.3 調(diào)節(jié)器 .1 4.4 執(zhí)行元件的選用.1 4.5 調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù) .1 5.5.個人總結(jié)個人總結(jié) .1 1 參考文獻參考文獻 .1 1 發(fā)電廠鍋爐給水控制系統(tǒng) 1.概述 大型火力發(fā)電機組由鍋爐、汽輪機

6、發(fā)電機組和輔助設(shè)備組成的龐大的設(shè)備群。工藝 流程復(fù)雜，設(shè)備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數(shù)需要監(jiān)視、操作和控制，這就需要 有先進的自動化設(shè)備和控制系統(tǒng)使之正常運行，并且電能生產(chǎn)要求高度的安全可靠和經(jīng) 濟性，尤其是大型骨干機組。大型發(fā)電單元機組是一個以鍋爐，高壓和中、低壓汽輪機 和發(fā)電機為主體的整體。鍋爐作為電廠中的一個重要設(shè)備，起著重要的作用，根據(jù)生產(chǎn) 流程又可以分為燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)。其中，汽包鍋爐給水及水位的調(diào)節(jié)已經(jīng)完全采用 自動的方式加以控制。本次課程設(shè)計主要研究發(fā)電廠給水控制系統(tǒng)，即鍋爐汽包水位控 制。鍋爐汽包水位是一種非線性、時變大、強耦合的多變量系統(tǒng)。在鍋爐運行中，水位 是一個很重

7、要的參數(shù)。若水位過高，則會影響汽水分離的效果，使用氣設(shè)備發(fā)生故障； 而水位過低，則會破壞汽水循環(huán)，嚴(yán)重時導(dǎo)致鍋爐爆炸。同時高性能的鍋爐產(chǎn)生的蒸汽 流量很大，而汽包的體積相對來說較小，所以鍋爐水位控制顯得非常重要。鍋爐水位自 動控制的任務(wù)，就是控制給水流量，使其與蒸發(fā)量保持平衡，維持汽包內(nèi)水位在允許的 范圍內(nèi)變化。本次課程設(shè)計研究發(fā)電廠給水控制系統(tǒng)的控制方式及整定。 2.給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性 汽包水位是工業(yè)蒸汽鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要指標(biāo)，是鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水間物 質(zhì)是否平衡的重要標(biāo)志，維持汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件。 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的作用是使鍋爐的給水量自動適應(yīng)鍋

8、爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位 在規(guī)定范圍內(nèi)波動。其中給水流量和蒸汽流量是影響汽包水位的兩種主要擾動，前者來 自調(diào)節(jié)器，稱為內(nèi)擾，后者來自負(fù)荷側(cè)，稱為外擾。汽包爐給水控制對象的結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示。 影響水位的因素主要有：鍋爐蒸發(fā)量（負(fù)荷D） ，給水量G，爐膛熱負(fù)荷（燃燒率M） ， 汽包壓力。 b P 控制系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為： （2-dtDGDdtGdtdHA)()( 1） 將式（2-1）進一步變換得： （2-DG dt dH A)( 2） 令 ，則上式變?yōu)椋?（2- ()CADG dt dH C 3） 式中 汽包水位，或； 汽水分離面積，或；HmcmA 2 m 2 cm 水的密度， /或/； 蒸

9、汽密度， /或/； t 3 mkg 3 cm t 3 mkg 3 cm 蒸發(fā)量，或； 給水量，或；D/ t h/kg sG/ t h/kg s 容量系數(shù)。C 圖 2-1 給水調(diào)節(jié)對象 2.1 給水?dāng)_動 汽包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性：給水量是鍋爐的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷 不變，那么給水流量變化時，汽包水位的運動方程式可以表示為： (2-4) WW W W uk dt du T dt dh T dt hd TT 1 2 2 21 可以得到汽包水位在給水流量作用下的傳遞函數(shù)為： (2-5) ) 1( )( )( 21)( 01 STST KST V SH SG WW SW 對于中壓鍋爐，上式中

10、Tw 的數(shù)值很小，常?？梢院雎圆挥?，因此可以進一步改寫為： (2-6) ) 1( )( )( 2)( 01 STSV SH SG SW 給水量擾動時水位階躍響應(yīng)曲線如圖 2-2 所示。 圖 2-2 給水量擾動時水位階躍響應(yīng)曲線 圖2-2中曲線1為沸騰式省煤器情形下水位的動態(tài)特性，曲線2為非沸騰式省煤器情形 下水位的動態(tài)特性。 從物質(zhì)平衡的觀點來看，加大了給水量G，水位應(yīng)立即上升，但實際上并不是這樣， 而是經(jīng)過一段遲延，甚至先下降后再上升。這是因為給水溫度遠(yuǎn)低于省煤器的溫度，即 給水有一定的過冷度，水進入省煤器后，使一部分汽變成了水，特別是沸騰式省煤器， 給水減輕了省煤器內(nèi)的沸騰度，省煤器內(nèi)的汽

11、泡總?cè)莘e減少，因此，進入省煤器內(nèi)的水 首先用來填補省煤器中因汽泡破滅容積減少而降低的水位，經(jīng)過一段遲延甚至水位下降 后，才能因給水量不斷從省煤器進入汽包而使水位上升。在此過程中，負(fù)荷還未發(fā)生變 化，汽包中水仍然在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢。 2.2 蒸汽流量擾動 汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性，可以用下式表示（假定給水量不變） （2-)( 1 2 2 21DD D D uk dt du T dt dh T dt hd TT 7） 則 （2- ) 1( )( )( 21)( 2 STST KST V SH SG DD SD F 8） 上式可通過兩個動態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來等效，即 （2- 1 1)(

12、 )( 2 )( 2 2 ST K STV SH SG aSD F 9） 式中： 。 D a K T T 1 12 2 / )(TTTKK DD 圖2-3 蒸汽量D擾動下的水位階躍響應(yīng)曲線 如果只從物質(zhì)平衡的角度來看，蒸發(fā)量突然增加時，蒸發(fā)量高于給水量，汽包水D 位是無自平衡能力的，所以水位應(yīng)該直線下降，如圖2-3中所示那樣，但實際水位是 1( ) H t 先上升，后下降，這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象，如圖中所示。其原因是由于負(fù)荷( )H t 增加時，在汽水循環(huán)回路中的蒸發(fā)強度也將成比例增加，水面下汽泡的容積增加得也很 快，此時燃料量M還來不及增加，汽包中汽壓下降，汽包膨脹，使汽泡體積增大而水

13、 b p 位上升。如圖2-3中所示。在開始的一段時間的作用大于。當(dāng)過了一段時 2( ) Ht 2( ) Ht 1( ) H t 間后，當(dāng)汽泡容積和負(fù)荷相適應(yīng)而達到穩(wěn)定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系而下降。 因此，水位的變化應(yīng)是上述兩者之和，即 12 ( )( )( )H tHtHt 2.3 燃料量擾動 圖 2-4 燃料量擾動下水位階躍響應(yīng)曲線 爐膛熱負(fù)荷擾動即是指燃料量 M 的擾動。燃料量增加時，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發(fā) 強度增大，如果不調(diào)節(jié)蒸汽閥門，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，這時蒸發(fā) 量大于給水量，水位應(yīng)下降。但由于在熱負(fù)荷增加時蒸發(fā)強度的提高，使汽水混合物中 的汽泡容積增加，

14、而且這種現(xiàn)象必然先于蒸發(fā)量增加之前發(fā)生，從而使汽包水位先上升， 從而引起“虛假水位”現(xiàn)象。當(dāng)蒸發(fā)量與燃燒量相適應(yīng)時，水位便會迅速下降，這種“虛假 水位”現(xiàn)象比蒸汽量擾動時要小一些，但其持續(xù)時間較長。 以上三種擾動在鍋爐運行中都可能經(jīng)常發(fā)生。但是由于控制通道在給水側(cè)，因此蒸 汽流量D和燃料量M習(xí)慣上稱為外部擾動，它們只影響水位波動的幅度。而給水量G擾動 在控制系統(tǒng)的閉合回路里產(chǎn)生，一般稱為內(nèi)部擾動。因此，汽包水位對于給水?dāng)_動的動 態(tài)參數(shù)是給水控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的依據(jù)，此外，由于蒸汽流量D和燃料量M的變化 也是經(jīng)常發(fā)生的外部擾動。所以常引入D、M信號作為給水控制系統(tǒng)里的前饋信號，以改 善外部擾

15、動時的控制品質(zhì)。 影響水位的因素除上述之外，還有給水壓力、汽包壓力、汽輪機調(diào)節(jié)汽門開度、二 次風(fēng)分配等。不過這些因素幾乎都可以用 D、M、G 的變化體現(xiàn)出來。為了保證汽壓的穩(wěn) 定，燃料量和蒸發(fā)量必須保持平衡，所以這兩者往往是一起變化的，只是先后的差別。 3. 控制方案選擇與設(shè)計 3.1 方案選擇 從反饋控制的思想出發(fā)，自然想到一水位信號為被調(diào)量，構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)。對 于小容量鍋爐來說，它的蓄水量較大，水面以下氣泡的體積不占很大比重，因此給水容 積遲延和假水位現(xiàn)象不明顯，可以采用單沖量控制系統(tǒng)。單沖量控制系統(tǒng)即為汽包水位 的單回路反饋液位控制系統(tǒng)。單沖量水位控制系統(tǒng)以汽包水位作為唯一的控制信號

16、。單 沖量水位控制系統(tǒng)由汽包、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)閥等組成，水位測量信號經(jīng) 變送送到水位調(diào)節(jié)器，水位調(diào)節(jié)器根據(jù)水位測量值與給定值的偏差去控制給水閥門，改 變給水量來保持汽包水位在允許的操作范圍內(nèi)。這種控制系統(tǒng)是典型的單回路定值控制 系統(tǒng)。對于水在汽包內(nèi)的停留時間較長，且負(fù)荷又比較穩(wěn)定的情況，“虛假水位”現(xiàn)象 不嚴(yán)重采用單沖量控制系統(tǒng)，進行 PID 調(diào)節(jié)一般就能滿足生產(chǎn)要求。單沖量汽包水位 調(diào)節(jié)存在著一些缺點，主要是這種調(diào)節(jié)方案只根據(jù)水位調(diào)節(jié)給水量，在負(fù)荷變化時，由 于“虛假水位”現(xiàn)象，在調(diào)節(jié)過程一開始，給水量的變化將與負(fù)荷變化的方向相反，擴 大了進出流量的不平衡，而且從給水?dāng)_動下水位變

17、化的動態(tài)特性可以估計到，當(dāng)水位已 經(jīng)偏離給定值后再調(diào)節(jié)給水量，因給水量改變后要經(jīng)過一定遲延時間才能影響到水位， 因此必將導(dǎo)致水位波動幅度大、調(diào)節(jié)時間長。對于大型超高壓鍋爐也可以采用這種控制 對象，因為在超高壓下，汽和水的密度相差不大，假水位并不顯著。但是，對于大中型 鍋爐來說，這種系統(tǒng)不能滿足要求。因為汽機耗汽量改變所產(chǎn)生的假水位將引起給水調(diào) 節(jié)機構(gòu)的的誤動作，致使汽包水位激烈地上下波動，嚴(yán)重影響設(shè)備的壽命和安全。 從物質(zhì)平衡的觀點來看，只要保證給水量永遠(yuǎn)等于蒸發(fā)量，就可以保證汽包水位大 致不變，因此可以采用比值控制系統(tǒng)，用汽機耗汽量 D 作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定值，使給水 量 W 跟蹤耗汽量 D。

18、然而，它對于汽包水位來說只是開環(huán)控制。如果耗汽量和給水量的 測量不準(zhǔn)，或者由于有鍋爐排污及管道泄漏等，蒸汽量和給水量并非總是確定的比值， 此系統(tǒng)不能達到水汽平衡，因為汽包水位 H 對于（D-W）是一個積分關(guān)系，微小的 D 和 W 之差可以在長時間的積累中形成很大的水位偏差。所以不能單獨使用比值控制系統(tǒng)。 所以將兩種方案結(jié)合構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。 “沖量”即為變量，三沖量鍋爐汽包給水自動 控制系統(tǒng)是以汽包水位為主控制信號，蒸汽流量為前饋控制信號，給水流量為反饋控制 信號組成的控制系統(tǒng)。三沖量水位控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：一個是由給水流量、給水 變送器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥組成的內(nèi)回路；另一個是由汽包水位對

19、象和內(nèi)回路構(gòu)成的主回 路。所以三沖量控制的實質(zhì)是前饋加反饋的控制系統(tǒng)。 3.2 前饋-反饋三沖量給水控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng)的方框圖如圖 3-1 所示。 當(dāng)負(fù)荷(蒸汽流量)突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號能使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向 移動，即當(dāng)蒸汽流量增加時，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向誤 動作。當(dāng)水壓變化使給水流量改變時，調(diào)節(jié)器能迅速消除干擾。如給水流量減少，調(diào)節(jié) 器立即根據(jù)給水流量減少的信號開大給水閥，從而使給水量保持不變。另外給水流量 信號也是調(diào)節(jié)器動作后的反饋信號，能使調(diào)節(jié)器及早知道控制的效果，所以使用三沖量 控制系統(tǒng)能使調(diào)節(jié)器動作加快，還可以避免調(diào)節(jié)過量，減少水位波

20、動，防止失控。其系 統(tǒng)框圖如圖 3-2 所示 D Hr Ir + ID + W H + 圖 3-1 三沖量控制系統(tǒng)框圖 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥 變送器 變送器 汽 包 變送器 0 H+ _ 蒸汽量 H Kr nD Gc(s)KP 1 p d K T s 1 p d K T s GD(s) GP(s) _ _ IW IH 圖 3-2 三沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 3.2.1 輸入信號之間的靜態(tài)配合 參照圖3-2，設(shè)調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，靜態(tài)時，輸入增量為0，輸出為定值，即有 如下關(guān)系： （3-0 rHDW IIII 1） 上式可變?yōu)椋?（3- rrHHWWDD K Hn K Hn K Wn K D 2） 考

21、慮到給水系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，給水量等于蒸汽量，即W=D,所以有 （3-)( rrHHWWDD K Hn K Hn Kn KD 3） 轉(zhuǎn)動定值器旋鈕，可以改變，使, ,代入式（3-3）可得： r K 0 DD r HH （3- 0 )( rrHHWWDD K Hn K Hn Kn KD 4） 式（3-3）與式（3-4）相減得： （3- 0 () WWDD r H H Kn K n K n HHDD 5） 依據(jù)上式可有以下三個結(jié)論： （1）時，為無差調(diào)節(jié)，如圖3-3所示曲線1； WWDD nn K r HH （2）時，D越大，H與Hr的負(fù)差值越大。這是一根向下的特性曲線，如圖3-3 WWDD nn K

22、 所示曲線2； （3）時，D越大，H與Hr的正差值越大。這是一根向上的特性曲線，如圖3-3 WWDD nn K 所示曲線3。 H nH nW 1 H H K T s 1 W W K T s 2 1 3 D 圖3-3 三沖量給水控制系統(tǒng)水位靜態(tài)特性 3.2.2 控制系統(tǒng)的動態(tài)整定 對于三沖量控制系統(tǒng)來說，需要進行整定的參數(shù)有 5 個，分別為分流系數(shù), , W n H n 和調(diào)節(jié)器的比例帶及積分時間常數(shù)。 D n I T 內(nèi)回路是一個流量自穩(wěn)定系統(tǒng)，由于流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應(yīng)很快，有 （3- * WWW IIn K W 6） (3-7) * * 1 ( ) c WW W Gs In K 是一個近似比例

23、環(huán)節(jié)，因此調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間都可以取得很小，它們的具體值 可以通過試探法來決定，以保證內(nèi)回路不振蕩為目的。一般取積分時間，試探過10 i Ts 程中，可以任意設(shè)置值，得到一個滿意的比例帶值后，再次改變值，改變時須使 W n W n 保持不變，即保證內(nèi)回路的開環(huán)放大倍數(shù)不變。/ W n 在試探時可將外回路開路，切除水位信號，使 Vg=0，設(shè)置 Ti和的值，手動操作給/ W n 水閥門，使給水量產(chǎn)生一個階躍變化后立即投入自動，觀察給水量過渡過程曲線形狀， 能快速穩(wěn)定即可。 圖中為快速副回路的等效環(huán)節(jié)，把 WD1(s)和看作一個等效調(diào)節(jié)器所控制的1/ GG n H n 對象，則： （3- *

24、1 ( )( ) H HDD V Wsn Ws G 外 8） 而 內(nèi) 則是一個常數(shù)，這是一個等效比例調(diào)節(jié)器，其比例帶 外 W( )1/() GG sn GG n 另外，WD1(s) 的對象特性可用試驗方法測得，它實際上就是在水位 G 擾動下，VH的 變化曲線，從曲線上可求出飛升速度，遲延時間。在遲延時間較大的情況下，可按 下列近似公式整定： 外 （3- 9） 又因為 外=外 ，故有： WW n K （3- W W n K 10） 從內(nèi)、外回路的比例帶來看，給水流量的分壓系數(shù)對內(nèi)外回路影響正好是相反的， G n 若增大，主回路穩(wěn)定性增強，副回路則減弱，反之則情況相反。因此在整定外回路時 W n

25、若要改變，應(yīng)相應(yīng)改變 PI 調(diào)節(jié)器的比例帶，使兩者的比值不變，以保證內(nèi)回路穩(wěn)定 W n 性。 我們知道，前饋部分對系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有影響，因此在整定前饋通路時可以獨立考慮， （3- WW D D n K n K 11） 4過程檢測控制儀表的使用 4.1 流量變送器的選擇 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇變送器的型號和精度等級。要根據(jù)控制對象要求的控制范 圍，允許誤差等。選用所匹配的類型的型變送器來實現(xiàn)水流量的測量和變送。 4.2 液位檢測元件的選用 通過液位的測量可以知道容器里的水位，以便調(diào)節(jié)容器中流入流出物料的平衡，保 證生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)所需的物料或進行經(jīng)濟核算；另外，通過液位的測量，可以了解設(shè) 備是否正

26、常工作，以便及時監(jiān)視或控制容器的液位，保證安全生產(chǎn)。液位計有很多種。 浮力式液位計是根據(jù)阿基米德原理工作的，即液體對一個物體浮力的大小，等于物 體所排開液體的重量。分為兩種：一種為恒浮力式液位計，在整個測量過程中其浮力維 持不變，在工作時浮標(biāo)隨液位高低而變化；另一種為變浮力式液位計，它根據(jù)浮筒在液 體內(nèi)浸沒的深度不同而所受浮力不同來測量液位。 靜壓式液位計對于不可壓縮的液體，液位高度與液體的靜壓力成正比，所以，測出 液體的靜壓力，即可知道液位的高度。 在平行板電容器之間充以不同介質(zhì)時，其電容量的大小是不同的。所以，可以用測 量電容量的變化來檢測液位或兩種不同介質(zhì)的液位分界面。在實際應(yīng)用中，電極

27、的尺寸、 形狀已定，介電常數(shù)亦是基本不變的。所以，測量電容量的變化就可以知道液位的高低。 激光式液位計因為激光光能集中，強度高，而且不易受外來光線干擾，甚至在1500 度左右的高溫下也能正常工作。另外，激光光束擴散很小，在定點控制液位時，具有較 高的精度。 液位檢測儀表的選用，根據(jù)檢測精度、工作條件、測量范圍，結(jié)合課程設(shè)計任務(wù)書， 可以選用浮力式液位計。 4.3 閥門定位器 閥門定位器是氣動執(zhí)行器的主要附件，與氣動執(zhí)行器配套使用可組成閉環(huán)回路，利 用負(fù)反饋原理來改善調(diào)節(jié)閥的定位精度和提高靈敏度，從而使調(diào)節(jié)閥能按調(diào)節(jié)器來的控 制信號實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。 閥門定位器的主要功能：（1）實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。使用閥

28、門定位器可以克服閥桿的摩擦 和消除提阿姐發(fā)不平衡力的影響，保證法門位置按調(diào)節(jié)器輸出信號正確定位。 （2）改善 調(diào)節(jié)閥的動態(tài)性能。利用閥門定位器，可以有效的客服氣壓信號的傳遞滯后，改變原來 調(diào)節(jié)閥的一階滯后特性，使之成為比例特性。 （3）改變調(diào)節(jié)閥的流量特性。通過改變閥 門定位器對反饋凸輪的幾何形狀可以改變調(diào)節(jié)閥的流量特性，即可使調(diào)節(jié)閥的直線流量 特性、對數(shù)流量特性互換。 （4）實現(xiàn)分程控制。當(dāng)用一個調(diào)節(jié)器的輸出信號分段分別控 制兩只啟動執(zhí)行器工作室，可用兩個閥門定位器，使它們分別在信號的某一區(qū)段完成全 行程動作從而實現(xiàn)分程控制。 4.3 調(diào)節(jié)器 根據(jù)過程特性與工藝要求，達到無靜差調(diào)節(jié)可選用 P

29、I 控制規(guī)律。根據(jù)構(gòu)成系統(tǒng)負(fù)反 饋的原則，確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方向。調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇，主要是從工 藝生產(chǎn)的安全來考慮：當(dāng)氣源一旦中斷時，閥門處于全開還是全關(guān)狀態(tài)，在生產(chǎn)上要能 保證設(shè)備和人身的安全。本系統(tǒng)的閥門是控制給水流量的，應(yīng)該選擇氣開式，當(dāng)氣源中 斷時，仍有水進入鍋爐，不致使其溫度過高而燒干或爆炸。由于選用調(diào)節(jié)閥為氣開式， 則為正；對于，當(dāng)閥門開度增加時，自來水流量亦增加，故為正；一般測量變 v K o K o K 送器為正。為使系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)靜態(tài)放大系數(shù)極性乘積為正，則調(diào)節(jié)器為正，即選用 m K c K 反作用調(diào)節(jié)器。 DDZ-III 型調(diào)節(jié)器是 DDZ-III 型電動單元組

30、合儀表中的一個重要單元。它接受來自變 送器或轉(zhuǎn)換器的 15VDC 測量信號作為輸入，與 15VDC 給定信號進行比較，然后對 其偏差進行 PID 運算，輸出 420ADC 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號。由于 DDZ-III 型儀表采用了線性 集成電路，進一步提高了儀表在長期運行中的穩(wěn)定性和可靠性，從而擴大了調(diào)節(jié)器的功 能，易于組成各種變型調(diào)節(jié)器，更好地滿足生產(chǎn)過程自動化的需要。 4.4 執(zhí)行元件的選用 執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。在過程控制系統(tǒng)中，它接受調(diào)節(jié)器輸出的 控制信號，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，來改變調(diào)節(jié)閥的流通截面積，以控制流入或流 出被控過程的物料或能量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。 執(zhí)行器安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，直接與介質(zhì)接觸，通常在高溫、高壓、高粘度、強腐蝕、 易結(jié)晶、易燃易爆、劇毒等場合下工作，如果選用不當(dāng)，將直接影響過程控制系統(tǒng)的控 制質(zhì)量。 根據(jù)使用能源的不同，執(zhí)行器可分為三大類：以壓縮空氣為動力能源的氣動執(zhí)行器； 以電為動力能源的電動執(zhí)行器；以高壓液體為能源的液動執(zhí)行器。氣動執(zhí)行器的輸入信 號為 0.020.1MPa；電動執(zhí)行器的輸入信號為 010mADC 或 420mADC。 4.5 調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù) 鍋爐水位的測量一般通過平衡容器將水位轉(zhuǎn)換成差壓，再經(jīng)差