1、比孽UNIVERSITYOFSOUTHCHINA過程控制儀表課程設計題目鍋爐汽包水位控制系統指導教師高飛燕班級白動化071學號20074460107學生姓名丁滔滔如11年1月5號.20附錄：儀表配接圖鍋爐汽包水位控制系統1 .系統簡介：控制系統一般由以下幾部分組成圖1自動控制系統簡易圖鍋爐水位系統如下圖：a）原理圖b）方塊圖圖2單沖量控制系統原理圖及方框圖其單位階躍響應圖如下:0圖3蒸汽流量干擾下水位階躍曲線通過電容式液位計將檢測來的液位信號變送給成標準信號，再輸送給控制器，調節器再通過執行機構和閥來控制進水量，從而達到自動控制鍋爐水位。2 .鍋爐控制系統：2.1 鍋爐：鍋爐是火力發電廠中主要

2、設備之一。它的作用是使燃料在爐膛中燃燒放熱，并將熱量傳給工質，以產生一定壓力和溫度的蒸汽，供汽輪發電機組發電。電廠鍋爐與其他行業所用鍋爐相比，具有容量大、參數高、結構復雜、自動化程度高等特點。2.2 過熱器和再熱器：蒸汽過熱器是鍋爐的重要組成部分，它的作用是將飽和蒸汽加熱成為具有一定溫度的過熱蒸汽，并要求在鍋爐負荷或其他工況變動時，保證過熱氣溫的波動處在允許范圍內。提高蒸汽初壓和初溫可提高電廠循環熱效率，但蒸汽初溫的進一步提高受到金屬材料耐熱性能的限制。蒸汽初壓的提高隨可提高循環熱效率，但過熱蒸汽壓力的進一步提高受到汽輪機排氣濕度的限制，因此為了提高循環熱效率及降低排氣濕度，可采用再熱器。通常

3、，再熱蒸汽壓力為過熱蒸汽壓力的20流右，再熱蒸汽溫度與過熱蒸汽溫度相近。過熱器和再熱器內流動的為高溫蒸汽，其傳熱性能差，而且過熱器和再熱器又位于高煙溫區，所以管壁溫度較高。如何使過熱器和再熱器管能長期安全工作是過熱器和再熱器設計和運行中的重要問題。在過熱器和再熱器的設計及運行中，應注意下列問題：運行中應保持汽溫的穩定，汽溫波動不應超過士（510）C。過熱器和再熱器要有可靠的調溫手段，使運行工況在一定范圍內變化時能維持額定的汽溫。盡量防止和減少平行管子之間的偏差。2.3 省煤器和空氣預熱器：省煤器和空氣預熱器通常布置在鍋爐對流煙道的尾部，進入這些受熱面的煙氣溫度已較低，因此常把這兩個受熱面稱為尾

4、部受熱面或低溫受熱面。省煤器是利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱給水的一種熱交換裝置。它可以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節省燃料。在現代大型鍋爐中，一般都利用汽輪機抽汽來加熱給水，而且隨著工質參數的提高，常采用多級給水加熱器。空氣預熱器不僅能吸收排煙中的熱量，降低排煙溫度，從而提高鍋爐效率；而且由于空氣中的預熱，改善了燃料的著火條件，強化了燃燒過程，減少了不完全燃燒熱損失，這對于燃用難著火的無煙煤及劣質煤尤為重要。使用預熱空氣，可使爐膛溫度提高，強化爐膛輻射熱交換，使吸收同樣輻射熱的水冷壁受熱面可以減少。較高溫度的預熱空氣送到制粉系統作為干燥劑，在磨制高水分的劣質煤時更為重要。因此空氣預熱器也成為現

5、代大型鍋爐機組中必不可少的組成部件。綜上所述，省煤器和空氣預熱器的應用，主要是為了降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節省燃料。同時，也為了減少價格較貴的蒸發受熱面積改善燃燒與傳熱效果。鍋爐控制系統流程圖如圖四所示黃河水空氣原煤圖4鍋爐控制系統流程圖3 .汽包水位的控制與調整：維持鍋爐汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機安全運行的重要條件之一'o當汽包水位過高時，由于汽包蒸汽容積和空氣高度減小，蒸汽攜帶鍋水將增加，因而整齊品質惡化，容易造成過熱器積鹽垢，引起管子過熱損壞；同時鹽垢使熱阻增大，引起傳熱惡化，過熱氣溫降低。汽包嚴重涉水時，除引起氣溫急劇下降外，還會造成蒸汽管道和汽輪機內的水沖擊，甚至打壞

6、汽輪機葉片。汽包水位過低，則可能破壞水循環，使水冷壁管的安全受到威脅。如果出現嚴重缺水而又處理不當，則可能造成水冷壁爆管。1影響水位的因素：鍋爐運行中，汽包水位是經常變動的。引起水位變化的原因一是鍋爐外部擾動，如負荷變化；另一個是鍋爐內部擾動，如燃燒工況的改變。出現外擾和內擾時，汽包物質平衡遭到破壞，即給水量與送氣量的不平衡；或者工質狀態發生變化（鍋爐壓力變化時，工質比體積和飽和溫度隨之改變），兩者都能引起水位變化。水位變化的劇烈程度隨擾動量增大、擾動速度加快而增強。自然循環鍋爐的汽包水位，一般定在汽包中心線下50150mm范圍內，容許變動范圍為土50mm0對于強制循環汽包鍋爐，汽包的低水位限

7、制取決于循環泵的工作，但一般來說其水位波動的幅度沒有自然循環鍋爐要求那樣嚴格。自然循環鍋爐汽包的最高、最低水位，應通過熱化學實驗和水循環試驗確定。最高允許水位應當比臨界水位稍低，以保證整齊品質；最低允許水位應不影響水循環安全。3.2影響水位變化的主要因素：鍋爐運行中，汽包水位是經常變動的。引起水位變化的原因一是鍋爐外部擾動，如負荷變化；另一個是鍋爐內部擾動，如燃燒工況的改變。出現外擾和內擾時，汽包物質平衡遭到破壞，即給水量與送氣量的不平衡；或者工質狀態發生變化（鍋爐壓力變化時，工質比體積和飽和溫度隨之改變），兩者都能引起水位變化。水位變化的劇烈程度隨擾動量增大、擾動速度加快而增強。4.儀表的選

8、擇：控制儀表是自動控制被控變量的儀表，由各種不同的，相互關聯的控制儀表構成的控制系統，是操縱一個或幾個變量達到預定狀態的系統。為了實現自動控制，除自動裝置本身外，控制系統還包括向自動裝置提供信息的變送器和開關部件，以及執行自動裝置控制指令的執行器等。1變送器：變送器在自動檢測和控制系統中的作用，是對各種工藝參數，如溫度，壓力，流量，液位，成分等物理量進行檢測，以供顯示，記錄或控制之用。無論是由模擬構成的系統，還是由計算機裝置構成的系統，變送器都是不可缺少的，獲取精確可靠的過程參數值是進行控制的基礎。審級控制系統在抗干擾能力、快速性、適應性和控制質量方面有較好的性能，因此在復雜的工業過程控制中得

9、到了廣泛的應用.產品簡介：UYZ-50系列電容物位計適用于工業生產過程中各種貯槽、容器內導電、非導電介質液位、粉狀料料位的連續測量和指示。儀表的輸出電流010mA可以接電流表或DDZII型顯示控制儀表，回路中任何一點不得接地，否則必須配用隔離器以便與計算機輸入端相匹配。UYZ50系列電容物位計由以下六個部件構成：1.傳感器轉換部件，2.溫度緩沖器，3.散熱裝置，4.安全火花型防爆柵，5顯示儀表，6測量電極，其中1和5是儀表基本組成單元，再分別配以2,3,4,6則構成各種形式的產品。UYZ-50系列電容物位計工作原理圖如圖五。圖5UYZ50系列電容物位計工作原理當被測物位發生變化時，傳感電容量發

10、生相應變化，經傳感器前置線路轉換成直流信號，再傳送到顯示儀表放大成標準電信號輸出，并使電流表直接指示，顯示儀表是通用的，表面上的直型條形給出相應的物位指示，同時有綠色指針供高低物料報警位置的整定。信號籟入電流輸出上限報警下限報警678910動合觸頭動觸頭動開觸頭動合觸頭動觸頭動開觸頭圖6UYZ-50接線圖1,2輸入，3,4輸出5,6,7是上限報警8,9,10是下限報警11是顯示單元電源16接地1820是交流電參數與規格：精度：非防爆型小防爆型蟲.5%測量范圍：0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0m(UYZ-561B型的測量范圍可為3.0,4.0,6.0,10m四檔)。負載電阻：1.5

11、kQ輸出信號：010mADC供電電源：220VAC(+10%/-15%)50Hz介質壓力：2.5Mpa工作環境：傳感器溫度40+85C,相對濕度1095%顯示儀表溫度045C,相對濕度1090%高低位報警定點誤差：苣.5%高低位報警設定點范圍：0100%全量程內任意給定高低位報警觸點容量：220VAC3A防爆型選用防爆柵型號：DFA-3100型檢測端齊納安全柵防爆型儀表防爆等級：ianCT6型號表示表1UYZ5口5_S元弋口測量電極正式旦介質溫度范圍縣遷移口防爆等級號1）絕緣式2）同軸裸極式3）裸極式4）同軸絕緣式5）分離式6）絕緣繩式1）標準：40+85c2）高溫：85200C3）低溫：I1

12、0040C4）低溫：H156100c5）低溫：m-200156cA）微電容650PFB）中電容301300pFianCT64.2控制器控制器在自動控制系統中起控制作用。它將來自變送器的測量信號與給定值相減以得到偏差信號，然后對偏差信號按一定的控制規律進行運算，運算結果為控制信號，輸送至執行器。單元組合式儀表和單個儀表形式的控制器習慣上稱為調節器，常用的有DDZ-R型電動調節器，DDZ皿型調節器和可編程調節器。對于液位控制器，閥氣閉為W,變送器為，對于研究對象當控制信號增大時液位將相應減小，故為（三，液位控制器LC為，為反作用。對于流量控制器，閥氣閉為！W,變送器為，當控制信號增大時給水流量將相

13、應增大，故為，流量控制器為三，為正作用。產品概述：DTL型調節器是DDZ-R型系列儀表中的一個主要單元。它接受從變送器或轉換器來的010mADC測量信號，并與內給定值或外給定值比較，它們的差值經調節器比例積分、微分運算輸出010mADC信號至執行機構。儀表分二類：DTL-221A、321A、121A型主要為石油化工服務，該類儀表有二個輸入通道，一個主通道、一個付通道（可接受微分信號）。面板部分帶有一個偏差顯示表頭、內給定帶刻度撥盤、軟硬手動、自動切換、帶刻度的手操作撥盤，單針010mADC輸出電流指示表。另一類DTL-331A、231A、154A型主要為電廠服務，輸入通道數達45通道，都不帶手

14、動操作。當被測物位發生變化時，由變送器傳送而來的電信號發生相應變化，經傳感器前置線路轉換成直流信號，再傳送放大成標準電信號輸出，并使執行器發生動作。DTL-221A、321A、231A、331A為大偏差表，指示調節器。外工壬盧I<D>0<o><x>&i&血.:翅13慳至NRV一DTL一331噲人EU圖7DTL-231接線圖1,2是出入I3,4是輸入H5,6是輸入田7,8是輸入IV11,13輸出14,15外部手操18接地19,20電源技術參數輸入信號：DC010mA輸出信號：DC010mA負載電阻：01.5KQ(11)端0KQ3KQ(11)端獨

15、立微分增益：K(D)=010倍可調(DTL-154A、331A)積分增益：K11180倍(P=100%時)干擾系數：1+2TD/TI微分獨立運算內給定值穩定度：0.25%內給定值刻度誤差：2.5%工作條件：環境溫度：045c相對濕度：85%工作振動：頻率025Hz振幅0.1mm（雙向）供電電源；220V50Hz消耗功率：6W結構型式：面板嵌入式表2型號規格型號T1STDS蟲立微分P%TDS蟲立微分操作通道數型式DTL-121A6120033001200帶2小DTL-154A6600330012003300/、帶5/DTL-221A66001500帶2大DTL-321A6120033001200

16、帶2大DTL-331A61200330012003300/、帶5大DTL-231A66001500/、帶4大4.3執彳二耳口J命:執行器再自動控制系統中的作用是接受來自控制器的控制信號，通過其本身開度的變化，從而達到控制流量的目的。因此執行器是自動控制系統中的一個重要的，必不可少的組成部分。執行器的構成如下：P0I0.執行機構調節機構被控介質流量圖8變送器的基本組成4.3.2執行機構：執行器常直接與介質接觸，常常在高壓，高溫，深冷，高粘度，易結晶，閃蒸，汽蝕，高壓差等情況下工作。使用條件惡劣，因此，它是控制系統的薄弱環節。如果執行器選擇使用不當，往往給生產過程自動化帶來困難。在許多場合下，會導

17、致自動控制系統的控制質量下降，控制失靈，甚至因介質的易燃易爆，有毒，而造成生產事故。執行器分為氣動執行器、電動執行器、液動執行器3大類。氣動執行器按其執行機構形式分為薄膜式、活塞式和長行程式。近年來還研制了增力型薄膜調節閥。電動和液動執行器按執行機構的運動形式分為直行程和角行程兩類。4.3.1執行機構:由于我們采用的是DDZn型的010mA信號，故選擇DDZn型儀表。DKJ角行程、DKZ直行程是我國最早的、唯一生產的電動執行器，它是我國計劃經濟時期，全國聯合統一設計的產品。隨著現代工控計算機管理的發展，今天，我們的DKJ、DKZ系列與以前相比，有了2大實質性改進，生產出直接受計算機控制的智能電

18、子式型、戶外型、隔爆型等改進型產品將電路控制部分灌封在一個小型塑料盒中，俗稱模塊，形成了便于維護的即插即用型，調節精度更高、使用壽命更長。DKJ/ZKJ型角行程電動執行機構DKZ/ZKZ型直行程電動執行機構ZKJ/DKJ-210DKJ電動執行機構由伺服放大器、伺服電動機、減速器、位置發信器和電動操作器組成。其工作原理如圖十所示。出圖9DKJ電動執行機構原理圖來自調節器的輸入信號，在伺服放大器內與位置反饋信號相比較，其偏差經伺服放大器放大后，去驅動伺服電動機旋轉，然后經減速器輸出角位移。位置發信器將執行機構輸出軸角位移轉換成與輸入信號相對應的直流信號(0-10mA或4-20mA),作為位置反饋信

19、號。執行機構的旋轉方向決定于偏差信號的極性，而又總是朝著減小偏差的方向轉動，只有當偏差信號小于伺服放大器的不靈敏區時，執行機構才停轉，因此執行機構的輸出位移與輸入信號始終成正比關系。配用電動操作器可實現自動調節系統的自動手動無擾動切換。手動操作時，由操作開關直接控制電動機電源，使執行機構在全行程轉角范圍內操作。自動調節時，兩相伺服電動機由伺服放大器供電，輸出軸轉角隨輸入信號而變化。主要技術參數：輸入信號：0-10mADC出軸有效轉角：0-90度輸入電阻：200Q(H)、250Q(IH)輸入通道：3個隔離通道電源電壓：AC220V50Hz使用環境溫度：-10-+55C使用環境濕度：95%rl十圖

20、10DKJ執行器安裝圖圖11DKJ接線圖1腳接位置發送器正電；2腳接位置發送器反負；345可以連一起做電機正轉接DTL-23111腳；8910可以連一起做電機反轉接DTL-23113腳；136腳連一起接交流N;147腳連一起接交流L;12接地，其他的不需要接或者內部已經接好表3DKJ、DKZ系列電動執行器規格及參數規格型號輸出力矩(N.m)母轉時間(S)消耗功率(VA)重量(Kg)II型m型ZKJ/DKJ-210ZKJ/DKJ-210010010011031ZKJ/DKJ-310ZKJ/DKJ-310025010014048ZKJ/DKJ-410ZKJ/DKJ-410060010027086Z

21、KJ/DKJ-510ZKJ/DKJ-51001600100490145ZKJ/DKJ-610ZKJ/DKJ-610040001001400255ZKJ/DKJ-710ZKJ/DKJ-7100600010018005004.3.2調節閥：調節機構是執行器重要部分，在執行機構的輸出力F(輸出力矩M)和輸出位移作用下，調節機構閥芯的運動，改變了閥芯和閥座之間的流通截面積，即改變了調節閥的阻力系數，使被控介質流體的流量發生相應變化。KVGD9113-1P型電動雙水冷式超高溫蝶閥概述：雙水冷式超高溫蝶憫單水冷式超高溫螳相圖12KVGD9113-1P結構示意圖KVGD9113-1P型電動雙水冷式超高溫蝶閥

22、系我廠95年度通過國家科委鑒定，并榮獲國家級新產品證書，廣泛地應用于冶金、化工、建材、電站等行業中的超高溫氣體管道中，作為高溫氣體介質流量調節或切斷裝置可與各種執行器配套使用組成不同性能設備。該閥中的閥體采用優質碳鋼和不銹鋼內腔通水冷卻，閥板采用雙層優質耐熱鋼，內腔和軸通水冷卻，并在閥出口處設有流量開關報警功能，同時在進出口設有二個流量調節閥。具有耗水量少、耐溫高、體積小、轉動靈活、使用壽命長、操作維護方便等優點。公稱壓力：0.1MPa額定轉角：090°普通型泄漏率：05%后座型低泄漏：<1%工作溫度：P9t<950;P10t<10502;P11t<11503

23、;P12t<11502;P13t<1350（瞬間最高溫度：01400C）適用介質：高溫煙氣或其它含塵高溫氣體；調節型：(KVGD9113a-1)配ZKJ型電動執行機構(或根據用戶選定執行機構)電壓：根據用戶選定的執行機構而定220(或380)VAC;輸入信號：010(4-20)mADC(用戶自定)；兩位開關型：(KVGD9113b-1)配Z型電動裝置，本閥可水平或垂直安裝，但閥軸應處于水平位置安裝4.4操作器：DFD-07型電動操作器是DDZ-II型電動單元組合儀表中的一個輔助單元。適用于由DDZ-R型變送單元、調節單元與電動執行機構所組成的自動調節系統。應用DFD-07型電動操作

24、器可實現自動調節系統由“自動到手動(或手動到自動)”工作狀況的無擾動切換。.電源電壓：220V5060Hz.開關觸關額定容量：主回路：L500V15A.信號回路：110V2A.跟蹤電壓：010VDC.環境溫度：045c.相對濕度：85%7,重量：3kg.外形尺寸：295X80X160(mm.開孔尺寸：75+1X153+1(mm電機電機限位公共點III中）220V（相）放大靠榆出放大器輸出+位置反情信號（入）十位置反饋一信號31）上限住下限位圖13DFD-07作器接線圖.儀表配接圖及說明:配接圖見附錄，各儀表之間說明如下：UYZ50系列電容物位計有測量和變送物位的功能，輸出010mADC電流信號，其中1,2腳接測量電極至于鍋爐中，