锅炉汽包水位的控制精选PPT.ppt

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1、锅炉汽包水位的控制第1页，此课件共14页哦锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制影响锅炉液位的因素：影响锅炉液位的因素：1、加热汽化2、蒸汽负荷波动3、给水量波动第2页，此课件共14页哦汽包水位的动态特性汽包水位的动态特性汽包水位的动态特性汽包水位的动态特性影响因素多影响因素多影响因素多影响因素多主要讨论水流量、蒸汽流量主要讨论水流量、蒸汽流量主要讨论水流量、蒸汽流量主要讨论水流量、蒸汽流量LL特性特性特性特性锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制给水流量给水流量给水流量给水流量WLWL阶跃响应阶跃响应阶跃响应阶跃响应HH曲线曲线曲线曲线，相当于积分加纯滞后环节

2、，相当于积分加纯滞后环节，相当于积分加纯滞后环节，相当于积分加纯滞后环节给水温度越低，纯滞后时间越大给水温度越低，纯滞后时间越大给水温度越低，纯滞后时间越大给水温度越低，纯滞后时间越大 WHH1Htt第3页，此课件共14页哦曲曲曲曲线线线线HH汽汽汽汽包包包包水水水水位位位位，开开开开始始始始上上上上升升升升，然然然然后后后后再再再再下下下下降降降降，“虚虚虚虚假假假假水水水水位位位位”现现现现象象象象锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制 蒸汽流量蒸汽流量蒸汽流量蒸汽流量DLDL曲线曲线曲线曲线H1DH1D突然增加，物料平衡，水位下降突然增加，物料平衡，水位

3、下降突然增加，物料平衡，水位下降突然增加，物料平衡，水位下降曲线曲线曲线曲线H2DH2D突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，气泡增加，水位上升气泡增加，水位上升气泡增加，水位上升气泡增加，水位上升H1H1H2H2HH第4页，此课件共14页哦对给水扰动控制滞后对给水扰动控制滞后对给水扰动控制滞后对给水扰动控制滞后蒸汽蒸汽气泡气泡省省煤煤器器给水给水LC锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（1）单冲量控制系统）单冲量控制系统汽包水位的单回路

4、控制，汽包水位的单回路控制，汽包水位的单回路控制，汽包水位的单回路控制，“单冲量单冲量单冲量单冲量”汽包水位汽包水位汽包水位汽包水位 适用于负荷小的锅炉适用于负荷小的锅炉适用于负荷小的锅炉适用于负荷小的锅炉 三个问题：三个问题：三个问题：三个问题：不能克服虚假水位带来的后果不能克服虚假水位带来的后果不能克服虚假水位带来的后果不能克服虚假水位带来的后果 对蒸汽负荷的变化控制不灵敏对蒸汽负荷的变化控制不灵敏对蒸汽负荷的变化控制不灵敏对蒸汽负荷的变化控制不灵敏一旦负荷急剧变化一旦负荷急剧变化一旦负荷急剧变化一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现虚假液位的出现虚假液位的出现虚假液位的出现,调节器就会误以为液

5、位升高而关调节器就会误以为液位升高而关调节器就会误以为液位升高而关调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。第5页，此课件共14页哦锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（1 1）单冲量）单冲量PIDPID控制系统控制系统液位液位设定设定PID给水调节阀给水调节阀液位液位检测检测第6页，此课件共14页哦前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）反馈（汽包水位）控制系统反馈（汽包水位）控制系统反馈（汽包水位）控制

6、系统反馈（汽包水位）控制系统锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（2 2）双冲量控制系统）双冲量控制系统 为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，“双冲量双冲量双冲量双冲量”加法器加法器蒸汽蒸汽蒸汽流量蒸汽流量LC给水给水液位液位第7页，此课件共14页哦锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制液位液位设定设定PID给水调节阀给水调节阀液位液位检测检测（2 2）双冲量）双冲量）双冲量）双冲量PIDPID控制系统控制系统蒸汽蒸汽流量流量在单冲量的基础上在单冲量的基

7、础上,再加一个蒸汽冲量再加一个蒸汽冲量,以克服以克服“虚假液位虚假液位”。其中调节阀为气关阀。其中调节阀为气关阀,液位调节液位调节器采用正作用器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器蒸汽的流量信号通过加法器,使它使它的作用与水位信号的作用相反的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时假液位出现时,液位信号液位信号a 要关小给水阀要关小给水阀,而蒸汽信号而蒸汽信号b 是开是开大给水阀大给水

8、阀,这就能克服这就能克服“虚假液位虚假液位”的影响。但是如果给水压力本身有波动时的影响。但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。制也不能克服给水量波动的影响。第8页，此课件共14页哦在在在在双双双双冲冲冲冲量量量量基基基基础础础础上上上上，进进进进一一一一步步步步克克克克服服服服给给给给水水水水干干干干扰扰扰扰，引引引引入入入入给给给给水水水水流流流流量量量量信信信信号号号号加法器加法器蒸汽蒸汽LCFC给水流量给水流量IF蒸汽流量蒸汽流量I锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（3 3）三冲量控制系统）三冲量控制系统）三冲量

9、控制系统）三冲量控制系统 液位液位第9页，此课件共14页哦锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。即在两冲量的基础上加一个给水流量的冲量,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。图中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系

10、统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。第10页，此课件共14页哦锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:I0=K1I1-K2I2+K3I3式中,I1为液位调节器的输出电流;I2为蒸汽流量变送器的电流;I3为给水流量变送器的电流;K1、K2、K3分别为加法器各通道的衰减系数。设计K2I2=K3I3此时I0正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了

11、安全调节阀必须用气关阀)。假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2相应增加,加法器的输出电流I0就减少,从而开大给水调节阀。但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1将增大。由于进入加法器的两个信号相反,蒸汽流量变送器的输出电流I2会抵消一部分假液位输出电流I1,所以,假液位所带来的影响将局部或全部被克服。第11页，此课件共14页哦待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流I1开始减小,此时,它与蒸汽流量信号变化的方向相反,因此加法器的输出电流I0减小,意味着要求增加给水量,以适应新的负荷需要并补充液位的不足。调节过程进行到液面重新稳定在给定值,给水量和蒸发

12、量达到新的平衡为止。当蒸汽负荷不变,给水量本身因压力波动而变化时,加法器的输出相应变化,去调节阀门开度,直至给水量恢复到所需的数值为止。由于引进了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量,起到了“超前信号”的作用,使给水阀一开始就向正确的方向移动,因而大大减小了液位的波动幅度,抵消了虚假液位的影响,并缩短了过渡过程时间。锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制第12页，此课件共14页哦液位液位设定设定PID给水调节阀给水调节阀液位液位检测检测蒸汽蒸汽流量流量锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（3 3）三冲量）三冲量）三冲量）三冲量PIDPID控制系统控制系统控制系统控制系统 给水给水流量流量PID第13页，此课件共14页哦锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制从上面分析可以看出三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量的干扰作用,调节精度高,适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰较大的场合。单冲量适合在汽包容积较大、负荷变化比较小的场合。双冲量调节适合于锅炉容积较小,给水压力波动不大的场合。第14页，此课件共14页哦