汽包水位监测系统的改进

图１

原水位测点布置图

收稿日期：２００５－０９－１４

作者简介：王学祥（１９６３—），男，高级工程师，长期从事发电厂热工仪表自动化工作。

文章编号：１００６－３４８Ｘ（２００６）０１－１８－０３

摘要：分析火力发电厂锅炉汽包水位监测系统传统的测量方法存在的问题，并介绍了对已在役的锅炉汽包水位测

量装置进行改造工作中，采用多测孔接管技术取样、

电接点水位测量装置采用ＧＪＴ－２０００高精度电接点测量筒及差压式水位测量装置采用单室平衡容器的改进方案。阐述了其工作原理、系统特点及改进所取得的效果。关键词：汽包水位；多测孔；测量筒；电极；保护中图分类号：ＴＫ３１６

文献标识码：Ｂ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｅｘｉｓｔｅｄｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｂｏｉｌｅｒｄｒｕｍｌｅｖｅｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓ－ｔｅｍｉｎｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｏｆｕｓｉｎｇｍｕｌｔｉ－ｍｅａｓｕｒｉｎｇｈｏｌｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓａｍｐｌｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｃｏｎｔａｃｔｌｅｖｅｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｕｓｉｎｇＧＪＴ－２００ｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｒｒｅｌａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｖｅｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅｒｏｏｍｂａｌａｎｃｅｄｖｅｓｓｅｌｉｎｂｏｉｌｅｒｄｒｕｍｌｅｖｅｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｔｒｏｆｉｔｗｏｒｋ．ｉｔｓｗｏｒｋｔｈｅｏｒｙ，ｓｙｓｔｅｍｃｈａｒａｃｔｅｒａｎｄｅｆｆｅｃｔｇａｉｎｅｄｉｎｒｅｔｒｏｆｉｔａｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｄｒｕｍｌｅｖｅｌ；ｍｕｌｔｉ－ｍｅａｓｕｒｉｎｇｈｏｌｅ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｒｒｅｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

汽包水位监测系统的改进

王学祥

（山东百年电力发展股份有限公司，山东

龙口２６５７００）

０引言

在火力发电厂中，锅炉汽包是发电厂的心脏，而

汽包内的水犹如人体的血液，一旦给水供不应求或供过于求，后果都不堪设想。汽包严重缺水会大面积损坏锅炉水冷壁管，严重满水会损坏汽轮机。在火力发电厂中汽包水位是最特殊、最令人捉摸不透的热工测量参数。假设汽包是透明的，在正常运行中也是看不到清晰的水面界面的，所以对汽包水位的实时监测就显得尤为重要。

１原汽包水位监测系统存在的问题

山东百年电力发展股份有限公司是拥有６台机

组总装机容量为１１００ＭＷ的大型火力发电厂。由于建厂较早，在锅炉汽包水位监测上存在一定问题。如公司５号机组锅炉汽包水位测量采用的就是两套就地水位计、两套电接点水位计和三套差压式水位计测量方式。

水位测量系统改造前测点分布如图１

（１）两套电接点水位计负责水位的高、低保护功能，且其保护逻辑为两块水位计信号串联方式，保护逻辑上存在较大缺陷。不符合国家电力公司《防止

电力生产重大事故的二十五项重点要求》８．８．１中规定的锅炉汽包水位高、低保护应采用独立测量的三取二的逻辑判断方式。

（２）带保护和调节功能的水位计测点取在汽包直管段上（现在很多大型锅炉的汽水测点已改在汽包封头上），距离旋风分离器和下降管口近，水位取样易受干扰，加之锅炉燃烧中心偏移，负荷变化等原因，都会引起汽包内的汽水流的变化，导致水位计显示相差很大，有时出现两侧表计偏差达２００ｍｍ的极不正常现象，给运行人员监视水位带来极大的不便，严重影响锅炉乃至整个机组的安全运行。

（３）用于保护的电接点水位计配套普通测量筒，受环境温度和汽包压力变化的影响导致汽包水位指示偏低，从而导致汽包内实际水位在高水位运行，保护实际动作值失准。

（４）锅炉正常运行时不能定期做水位满、缺水试验。

２系统改进方案及工作原理

经过调研和充分论证，结合公司汽包水位监测现状，决定采用测量准确度高，运行可靠，达到了国内领先水平的江苏淮安维信仪器仪表有限公司的ＧＪＴ－２０００汽包水位测量筒和“汽包与测量装置之间多测孔接管”最新专利技术产品，利用机组大修机会对原水位监测系统进行改造。

测量系统改造后水位测点分布如图２。２．１多测孔接管技术简介

江苏淮安维信仪器仪表有限公司的“汽包与测量装置之间多测孔接管”最新专利技术，巧妙地为在役汽包增加水位测孔提供了改造手段，可利用原有水位测孔，不必在汽包上重新开孔，即可增加几对相互独立测孔，并将原测孔移至汽包封头的最佳取样点，减小取样干扰。改造时利用汽包原有的在汽包封头处且内孔较大的就地测孔为母孔取样过道，将新增取样管从母孔取样过道中插进汽包内部，在和母管取样口有一定距离的地点取样，多测孔接管上有母孔小接管和带有屏蔽稳流的增孔小接管，所增测孔与在汽包封头上直接开孔取样没有区别，能满足一次取样装置取样动态特性要求。采用该技术避开了在汽包壁上钻孔、焊接、热处理、金相检查等关键问题，不影响汽包原设计强度，风险很小，具有施工方便、工期短、效果好的优点。具体取样方式如图３所示。

２．２ＧＪＴ－２０００高精度取样电接点测量筒简介ＧＪＴ－２０００高精度取样电极测量筒采用综合技术，实现全工况真实取样和高可靠性测量传感。原理示意见图４。

利用传热学原理在测量筒内部设置笼式内加热器，利用饱和汽加热水样使水样平均温度逼近汽包内饱和水温，取样水柱逼近汽包内水位，使电极如同在汽包内部一样检测。加热系统能适应锅炉变参数运行实现水位高精度测量，保证全工况真实取样。另外该测量筒上部设置冷凝器，使得该测量筒比普通测量筒高出许多，大量的饱和凝结水将低温水样置换出测量筒，加大了水样中饱和水含量，提高了水样

图２改造后水位测点布置图图３

多测孔接管技术简图

平均温度，进一步减小取样误差并加强了水质自优化功能。

２．３电极装置组件简介

ＲＤＪ－２０００型柔性自密封电极组件是ＧＪＴ－２０００测量筒另一重要外形技术特征。也是淮安维信仪器仪表有限公司的专利产品，电极安装机械密封原理是利用筒内压力增加密封紧力，自紧力与压力成正比，压力愈高，自紧力愈大。加上安装预紧力，有足够紧力保证密封不泄漏。且ＲＤＪ－２０００电极安装有２°～３°仰角，可防止电极挂水与水渍。

３系统主要特点

（１）利用多测孔接管技术巧妙地实现了在役汽包不需重新开孔取样，且出样测点来自汽包两端封头水位较稳处。

（２）ＧＪＴ－２０００高精度取样电接点测量筒参比水柱温度恒等于汽包内的饱和水温度，不受环境温度影响；参比水柱高度恒定，不受汽包压力变化影响。取样真实、报警可信，动态响应快，能适应自点火至额定工况的变参数运行。

（３）增加了一个测量筒实现了“三取二”保护逻辑判断功能，大大提高了保护系统的可靠性。从点火起即可投入停炉保护。满足了“锅炉水位保护未投入，严禁锅炉启动”的规定要求。

（４）锅炉运行时，在确认已解除水位停炉保护和水位联锁的情况下，不需升降汽包水位即可进行水位保护实际传动校验，校验快、准、易行。使锅炉运行中定期进行“满水和缺水实际传动校验”成为可能。

（５）ＲＤＪ－２０００型柔性自密封电极组件能实现自紧，机械密封不泄漏，电极不挂水，免排污，可延长电极寿命。

（６）电极拆装方便，不需要传统的大拒扭力扳手，一般女工就能拆装。

４系统改进成果

４．１水位测量准确可靠

５号炉大修对原水位测量系统改造后，三套电接点水位计和三套差压式平恒容器（此次大修一并将平恒容器由双室的改为单室球体平恒容器）测得的汽包水位准确稳定，数值真实可靠。各表计偏差远远小于３０ｍｍ的规定值，机组负荷运行工况稳定时，各表计间偏差几乎为零，两种不同的水位测量原理测得的水位如此相近，充分说明了此次改造工作的圆满成功，达到了改造的预期目的，取得了非常理想的成果，为运行人员监视调节汽包水位提供了真实可信的依据，为汽包及整个机组的安全运行奠定了牢固的基础。

４．２解决了高水位运行问题

大修时进入汽包内检查测量５号炉水位计改造前汽包水迹带情况：水迹带宽为１０５ｍｍ，上沿比零水位线高９１ｍｍ，下沿比零水位线低１４ｍｍ。电接点水位计和就地水位计零点都比汽包水位中心线低８ｍｍ，故实际水位比电接点零水位高约１００ｍｍ左右。即改造前因电接点水位计有１００ｍｍ负误差，导致汽包内水位高１００ｍｍ运行，影响饱和蒸汽品质，不利于机组安全运行。改造后水位值比就地磁翻板水位高８０ｍｍ左右（就地磁翻板水位无补偿功能），即高水位运行问题随着系统改造迎刃而解。实际情况有待于下次进入汽包实测水线后得以证实。４．３水位停炉保护实现三取二方式

由于改造后能对锅炉水位准确可靠地测量，因此能确保从点火起投入水位停炉保护，解决了“锅炉水位保护未投入，严禁锅炉启动”规定执行难的技术问题。

５结束语

５号炉汽包水位监测系统的成功改造，为运行人员正确监视汽包水位提供了可靠依据，为锅炉的安全经济运行提供了可靠保证。鉴于此，该方案在汽包水位测量系统改造中值得推广应用。

图４ＧＪＴ－２０００测量筒原理示意图

锅炉汽包水位测量问题分析及技术措施

浙江省火电厂锅炉汽包水位测量问题分析及改进 孙长生1，蒋健1，刘卫国2，丁俊宏1，王蕙1 （1.浙江省电力试验研究院，杭州市，310014；2.国华浙能发电有限公司，浙江省宁波 市，315612） 摘要：汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数。由于配置、安装、运行及维护不当等因素，导致汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的情况，影响机组安全、经济、稳定运行。本文对浙江省火电厂汽包水位测量、水位保护投入状况进行现场调查，总结存在的问题，分析问题产生的原因，探讨并提出消除或减少这些问题的技术改进措施，供同行参考。 关键词：汽包水位测量；偏差分析；技术措施；锅炉；水位保护；水位计 doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2010.10.000 Analysis of Running Status and Research of T echnical Proposal to the Drum Water Level Measurement Systems of Zhejiang Fired Power Plant SUN Chang-sheng1，JIANG Jian1，LIU Wei-guo2，WANG Huo （1．Zhejiang Provincial Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China；2．Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co. Ltd.，Ningbo 315612，Zhejiang Province， China） ABSTRACT：Because of many reasons during installment, operation and maintenance, the drum water level measurement systems often have been found the difference between the observed value and the actual value, that seriously affectes unit's stable operation.This article has investigated many power plants in the Zhejiang Province closely, surveyed the situation of the drum water level measurement and the water level protection conditions of Zhejiang fired power plant, and has gived useful suggestion.of the reference water column. KEYWORDS：drum water level measurement；warp analysis；technical proposal；boiler；water level protection；water level meter 0 引言 汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，其测量的准确性与其偏差问题（以下简称“水位测量问题”）的解决，是一直困扰火电机组热工测量与安全、经济运行的难题。针对水位测量问题，在浙江省内火电厂进行了专题调查，就存在的水位测量问题进行了深入的专题探讨，提出了提高汽包水位测量系统运行可靠性的改进意见，供同行参考。 1 存在的主要问题 1.1 模拟量测量信号系统存在的问题 目前浙江省蒸发量为400 t/h及以上的汽包炉共有57台，这些锅炉运行中模拟量测量信号系统存在的主要问题包括以下几方面： （1）测量显示偏差。不同测量变送器显示的示值不一致，两侧显示偏差高的超过100 mm，即使是同侧偏差，有时也高达几十mm，且随着机组负荷的变化而不同，难以找出其变化规律。 （2）逻辑故障判断功能不完善。一些机组不具备《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（请核实是否修改正确）中的汽包水位信号故障后的逻辑判断自动转换功能、水位和补偿用的汽包压力信号坏信号判别功能。 （3）共用测量孔。由于汽包上给出的取样孔不足，因此存在共用取样孔和平衡容器情况，未能做到全程独立。

锅炉汽包水位控制系统设计

过程控制系统实验报告 专业 ****** 班级 ****** 学生 ****** 学号 ******

锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在120cm，稳态误差±0.4cm，满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20),σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动 态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

目录 第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13 第五章心得体会-----------------------------------------------------------15

锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文

摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control

锅炉汽包水位控制系统设计

西安建筑科技大学课程设计（论文）任务书 专业班级： 自动化1002 学生姓名： 马千云 指导教师（签名）： 一、课程设计（论文）题目 锅炉汽包液位控制 二、本次课程设计（论文）应达到的目的 本次课程设计是自动化专业学生在学习了《计算机控制技术与系统》和《过程控 制及仪表》两门专业必修课程及《单片机原理与应用》、《可编程控制器》等相关专业 选修课程之后进行的一次全面的综合训练，其主要目的是加深学生对计算机控制技术 相关理论和知识的理解，进一步熟悉计算机控制系统工程设计的基本理论、方法和技 能；掌握工程应用的基本内容和要求，整合各专业课程的理论知识和方法，做到理论 联系实际；培养学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要 求编写相关的设计说明书、技术文档和总结报告等。 三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术 参数、设计要求等） 锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示，控制量阶跃变化5u ?=。试根据 实验数据设计一个超调量 25%p δ≤的无差控制系统。 具体要求如下： （1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）； （3） 根据设计方案选择相应的控制仪表；

对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 （4）撰写课程设计报告一份，要求字数3000～5000字。 四、应收集的资料及主要参考文献： 1．王再英等.过程控制系统与仪表.机械工业出版社,2006 2．潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术.高等教育出版社,2001 3．王锦标.计算机控制系统.清华大学出版社,2008 五、审核批准意见 教研室主任（签字） 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。 锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格

汽包水位三冲量给水调节的工作原理

汽包水位三冲量给水调节系统 1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号； 2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成； 3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。 4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。

5、关于测量信号接入调节器的极性说明：当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“”号；反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“－”号。在给水调节系统中，当蒸汽流量信号增大时，要求开大调节阀，该信号标以“”号；给水流量信号增大时，要求关小调节阀，该信号标以“－”号；当汽包水位升高时，差压减小，水位测量信号减小，要求关小调节阀，则该信号标以“”号。 直流炉没有三冲量啊，没有汽包，在直流状态下给多少水就产生多少汽的，是通过中间点温度来调整锅炉燃水比的！ 单冲量三冲量切换条件：一般用给水流量来划分，小于200t/h（30%,我们300MW机组就是这样）时为单冲量，大于则为三冲量 为啥要到30％负荷时，电泵由单冲量切到三冲量啊？要防止汽包的虚假水位。在低负荷的时候，单冲量主要是给系统上水，在高负荷时，给水的任务就是维持汽包水位。

锅炉汽包水位控制系统的设计说明

过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生 xxxxxx 学号 xxxxxxxx

锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能 指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 - 1.1概述............................................ - 3 - 1.2锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 1.3锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 - 2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 - 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 5 - 2.2.1液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 2.2.2液位控制系统的方案图.................................. - 6 - 2.3选择被控参数和被控变量............................. - 6 - 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 - 2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 7 - 2.4.2执行器的选择........................................... - 8 - 2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。 ....................... - 8 - 2.4.4 关于给水调节阀型号的选择。............................. - 8 - 2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 8 - 2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 8 - ................................... - 10 - 3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 - ........................................... - 11 -

汽包水位安装要求

汽包水位差压变送器安装要求 1、水位测量装臵安装时，均应以汽包同一端的几何中心线为基准线，采用水准仪精确确定各水位测量装臵的安装位臵，不应以锅炉平台等物作为参比标准。 2、安装差压式水位表安装汽水侧取样管时，应保证管道的倾斜度不小于1：100，对于汽侧取样管应使取样孔侧低，对于水侧取样管应使取样孔侧高。 3、每个水位测量装臵都应具有独立的取样孔。不得在同一取样孔上并联多个水位测量装臵，以避免相互影响，降低水位测量的可靠性。为确保冗余功能真正发挥作用，三套汽包水位测量系统应有各自的测孔、取样管、水位测量表计（或变送器）、输入/输出通道、I/O模件并引入DCS的冗余控制器，以满足三重冗余信号独立性原则。 4、三套汽包水位测量系统的一次取样管路水平管段正压侧/负压侧长度一致；平衡容器至差压仪表的正、负压管应水平引出400mm以上（最佳为800 mm）后再向下并列敷设。 5、安装水位测量装臵取样阀门时，应使阀门阀杆处于水平位臵。 6、三取二或三取中的三个汽包水位测量装臵的取样孔不应设臵在汽包的同一端头，同一端头的两个取样口应保持400mm以上距离。三个变送器安装时应保持适当距离。 7、汽水侧取样管和取样阀门均应良好保温。平衡容器及容器下部形成参比水柱的管道不得保温。引到差压变送器的两根管道应平行敷设共同保温，并根据需要采取防冻措施，但任何情况下，拌热措施不应引起正负压侧取样管介质产生温差。三取二或三取中的三个汽包水位测量装臵的取样管间应保持一定距离，且不应将它们保温在一起。 8、对于进入DCS的汽包水位测量信号应设臵包括量程范围、变化速率等坏信号检查手段。 9、要求汽包小间必须封闭完好，不允许出现对流通风现象。 10、后附安装示意图

锅炉汽包水位控制系统的设计

锅炉汽包水位控制系统的设计

过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx 学号 xxxxxxxx 锅炉汽包水位控制系统设计

一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性 能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要 满足动态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

过程控制系统实验报告................................................ 错误!未定义书签。第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 ........ 错误!未定义书签。 1.1 概述.............................................................. 错误!未定义书签。 1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................... 错误!未定义书签。 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................... 错误!未定义书签。第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计 ................. 错误!未定义书签。 2.1 对被控对象进行特性分析 ................................ 错误!未定义书签。 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图................. 错误!未定义书签。 2.2.1 液位控制系统的方框图.......................... 错误!未定义书签。 2.2.2 液位控制系统的方案图.......................... 错误!未定义书签。 2.3选择被控参数和被控变量................................ 错误!未定义书签。 2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标错误!未定义书 签。 2.4.1传感器、变送器选择 .............................. 错误!未定义书签。 2.4.2执行器的选择.......................................... 错误!未定义书签。

锅炉汽包水位控制系统的设计

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锅炉汽包水位控制系统设计 < 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.】 5.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 6.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 7.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 8.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能 指标 9.总结实验课程设计的经验和收获 (

* 过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -概述............................................ - 3 -！ 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 -对被控对象进行特性分析 ............................... - 5 -汽包水位控制系统方框图和流程图......................... - 5 -液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -选择被控参数和被控变量 ................................ - 6 -; 选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标............. - 7 -传感器、变送器选择........................................... - 7 -执行器的选择................................................. - 8 -关于给水调节阀的气开气关的选择。............................. - 8 - 关于给水调节阀型号的选择。.................................. - 8 -

汽包水位自动控制系统设计

一、课程设计(综合实验）的目的与要求 锅炉是工业生产及人民生活的主要的动力及能源。汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标,水位过高会导致蒸汽带水进入过热器，并在过热管内结垢,影响传热效率，严重的将引起过热器爆管；水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环引起水冷壁局部过热而爆管。高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，水位的时间常数很小。大容量锅炉若给水不及时，数秒之内就可能达到危险水位，所以锅炉汽包水位的控制显得非常重要。因此,必须采取有效、精确的自动调节,严格控制汽包水位在规定范围内。 影响汽包水位变化的因素很多，如燃煤量、给水量和蒸汽流量。燃煤量对水位变化的影响是比较缓慢的,容易克服。因此,主要考虑给水量和蒸汽流量对水位的影响。水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽温度急剧下降,该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片，影响运行的安全性和经济性。水位过低，则由于汽包内的水量转少，而负荷很大时，如不及时调节就会使汽包内的水全部液化,导致水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。 二、设计（实验）正文 1控制系统的整体分析： 1.1影响汽包水位的主要因素 1)给水流量W 2)主蒸汽流量D 3)燃料量B 1.2控制指标 保证给水流量W和主蒸汽流量D保持平衡,维持汽包水位Ｈ在较小范围内波动。１.３汽包水位控制对象的动态特性分析 做各种主要影响因素的阶跃扰动,记录并分析汽包水位的响应曲线 1)给水扰动: Maｔlab仿真如图1:

图1：给水扰动Ｍatlab仿真 运行结果如图2： 图2:给水扰动下的水位响应曲线 由被控对象在给水量扰动下的水位阶跃响应曲线，可以看出该被控对象无自平衡能力,且有较大的迟延，因此应采用串级控制，将给水流量的扰动消除在采用带比例作用的副调节回路中，以保证系统的稳定性。 2)蒸汽扰动： Mａtｌａb仿真如图３： 图3:蒸汽扰动Maｔlaｂ仿真 运行结果如图4:

关于汽包水位测量问题

就地水位计 有：玻璃板式水位计、就地双色水位计、电接点式水位计几种。原理都是通过连通器原理，即在液体密度相同的条件下，连通管中各个支管的液位均处于同一高度。见下图。只不过看的方式不同而已 对于就地水位计来讲，存在着散热误差，导致读数不准。

上面公式推导过程：（假定饱和蒸汽密度与水H*ρ’=H 位计中蒸汽的密度相同） 管向周围空间散热，其水柱温度实际上低于容器内水的温度，直接影响水位计误差值｜△h ｜与水位值H 成正比，即水位值H 越高(以水侧连通高，ρ'减少， ρ"增大，即在同样的散热条件下 (ρ1-ρ')变大，(ρ1-ρ上讲，当ρ1=ρ'时，(1)式可以简化为H1=H ，也就是说水位计水位值等于容器内水MW 机组)在高水位运行时，汽包水位计的“散热”误差值达100～150取样孔及连通管)： 方向倾斜，水侧取样管应向下向容器方向倾斜，一般的上部不用保温： 一、个凸面安装法与高压容器上所对应的安装法兰相连接，组成一个高压二、1*ρ1+(H-H 1) *ρ ’’ H*ρ’=H 1*ρ1+H*ρ’’-H 1* ρ’’H*ρ’- H*ρ’’=H 1*ρ1 -H 1*ρ’’ H*(ρ’- ρ’’)=H 1*(ρ1-ρ’’) H 1=[(ρ’- ρ’’)/ (ρ1-ρ’’)]*H (1)直接“散热”误差 由于测量筒及其引位计测量筒内水的密度ρ1，即测量筒内水的密度ρ1大于容器内水的密度ρ'，由(1)式可知水位计显示的水位H ，比容器内水位H 低。由(2)式可以看出，水位计测量筒散热越多，ρ1也就越大，因而测量误差｜△h ｜越大，这种误差我们称为直接“散热”误差。为了减少直接“散热”误差｜△h ｜，一般在水位计测量筒的下部至水侧连通管应加以保温，以减少测量筒水柱温度与容器内水的温度之差：同时水位计的汽侧连通管及水位计测量筒的上部不用保温，并让汽侧连通管保持一定的倾斜度，使更多的凝结水流入测量筒，以提高水位计测量筒内水的密度ρ1。 (2)取样“散热”误差 由式(2)可以看出，水管作零点)，水位计误差值｜△h ｜就越大，可以说存在取样“散热”误差。由图1可以看出，若容器内实际水位不变，当水位计水侧取样孔及连通管向上移时(相当于零水位线上移)，容器水位示值H 减少，则由式(2)可以看出，水位计取样“散热”误差｜△h ｜可减少。为了能测量到水位下限，水位计水侧取样向上移是有限的，因此图1中取样“散热”误差是无法完全消除的。 (3)工况“散热”误差 随着容器压力的增")变小，由式(2)可以看出测量误差｜△h ｜增大，这种误差我们称为工况“散热”误差。在图1的水位计中，容器的工作压力是由运行工况决定的，因此工况“散热”误差是无法消除的。 从理论位值(实际水位)：同时(2)式可以简化为△h=0，也就是说水位计的三种”散热”误差均为0(无“散热”误差)。 一般高压锅炉(如300mm ，有可能造成各种联锁及保护失效，因此对减少甚至消除“散热”误差最为关键。减少水位计的“散热”误差应注意如下： (1)每一种水位计应单独取样(有单独的 (2)容器与测量筒的连通管不宜长； (3)水位计的汽侧取样管应向上向容器至少应有1:100的斜度： (4)水位计汽侧取样管及测量筒 (5)水位计水侧取样管及测量筒下部的保温应良好：玻璃板式水位计 以仪表上、下端两连通器，通过该液位计可直接观察到高压容器内介质液位的实际高度。 就地双色水位计：

锅炉汽包水位控制系统

1.汽包水位的动态特性描述 (1) 1.1.汽包在给水流量作用下的动态特性 (1) 1.2.汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 (2) 2.汽包水位控制方案的选择及其原理 (4) 2.1.三冲量控制原理及各部分的作用 (4) 2.1.1.控制原理 (4) 2.1.2.各部分的作用 (5) 3.前馈-串级控制系统的特点和调节器作用方式判断 (7) 3.1.控制系统的特点 (7) 3.1.1.前馈控制系统的特点 (7) 3.1.2.串级控制系统特点 (7) 3.2.调节器作用方式判断 (7) 3.2.1.判断副调节器的作用方式 (7) 3.2.2.判断主调节的作用方式 (7) 4.控制仪表及技术参数 (8) 4.1.控制仪表的选定 (8) 4.2.各元器件的型号及参数 (8) 5.总结与体会 (10) 参考文献 (11)

在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉发生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化。 锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统，讨论了目前通常采用的控制方法,分析了水位对象模型的动静特性。首先从锅炉汽包内水的热平衡、物质平衡原理出发,推导出了用来描述锅炉水位对象的通用机理控制模型,通过对几种控制方案的分析、研究与比较,选三冲量系统作为最佳控制方案,并着力研究三冲量系统的特点。 关键词：锅炉汽包水位控制三冲量控制系统

汽包水位调试分析

第二章锅炉汽包水位测量系统试验 第一节简介 1.1汽包水位测量的重要性 锅炉汽包水位是锅炉运行的一项重要安全性指标。水位过高或急剧波动会引起蒸汽品质的恶化和带水，造成受热面结盐，严重时会导致汽轮机水冲击、损坏汽轮机叶片；水位过低会引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带汽，影响炉水循环工况，造成锅炉水冷壁爆管。由于汽包水位测量和控制问题而造成的上述恶性事故时有发生，严重威胁火电厂机组的正常运行和安全。 锅炉运行中，我们主要通过水位测量系统监视和控制汽包水位。当汽包水位超出正常运行范围时，通过报警系统发出报警信号，同时保护系统动作采取必要的保护措施，以确保锅炉和汽轮机的安全。 1.2汽包水位测量的基本方法 目前，从锅炉汽包水位测量的基本原理看，广泛使用的主要是联通管式和差压式两种原理的汽包水位计。由于锅炉汽包水位计对象的复杂性，以及联通管式和差压式测量原理的固有特性，决定了汽包水位测量的复杂性以及实际运行中存在的不确定因素，一致多个汽包水位计常常存在较大偏差，容易酿成事故。根据新版《火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定》DRZ/T 01－2004规定： 1)锅炉汽包水位测量系统的配置必须采用两种或以上工作原理共存的配置方式，以防 止系统性故障。锅炉汽包至少应配置 1 套就地水位计、3 套差压式水位测量装置 和 2 套电极式水位测量装置。 2)应严格遵循锅炉汽包水位控制和保护独立性的原则，最大限度地减少故障风险，并 降低故障停机几率。 3)汽包水位保护和控制的测量系统至少应按三重冗余的原则设计。 4)汽包水位至少配置两种相互独立的监视仪表。 5)锅炉汽包水位控制应分别取自 3 个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号。 6)锅炉汽包水位保护应分别取自 3 个独立的电极式测量装置或差压式水位测量装置 ( 当采用 6 套配置时 ) 进行逻辑判断后的信号。当锅炉只配置 2 个电极式测量 装置时 , 汽包水位保护应取自 2 个独立的电极式测量装置以及差压式水位测量 装置进行逻辑判断后的信号。3 个独立的测量装置输出的信号应分别通过 3 个独 立的I/O模件引入 DCS 的元余控制器。 7)汽包水位测量信号应采取完善的信号判断手段，以便及时地报警和保护。 只有深刻理解上述两种锅炉汽包水位的测量原理及其误差的成因，才能清醒的指导锅炉汽包水位测量系统的设计、安装、调试和运行维护。下面就对联通管式和差压式水位计的测量原理进行分别介绍。 1.3联通管式汽包水位计测量原理 联通管式水位计结构简单 , 显示直观 , 如图 1 所示 , 它可以做成仅仅在就地显示的云母水位计 ( 包括便于观察的双色水位计 ) , 也可以采取一些远传措施 , 如在水位计中加电接点或用摄像头等构成电极式水位计或工业电视水位计等。但就其原理来说 , 都是属于联通管式测量原理。。其中云母水位计常用于连接水位电视；电接点

(完整版)基于PLC的锅炉汽包水位控制系统设计毕业设计

以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位三冲量控制PLC PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words: Steam drum water level Three impulses control PLC PID control

火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定

火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定 A 01 备案号：0401-2004 DRZ 电力行业热工自动化标准化技术委员会标准 DRZ/T 01-2004 火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定 Code for level Measuremet System of Boiler drum in Fossil Fuel Power Plant 2004-10-20发布2004-12-20实施 电力行业热工自动化标准化技术委员会发布 前言 本标准根据电力行业热工自动化标准化委员会的安排进行编制。 本标准为电力行业热工自动化标准化技术委员会颁发的新编标准。 本标准由电力行业热工自动化标准化技术委员会提出并归口。 本标准主要起草单位：电力行业热工自动化标准化技术委员会标准起草工作组。 本标准主要起草人：侯子良。 本标准由电力行业热工自动化标准化委员会解释。 目次 1 适用范围 2 汽包水位测量系统的配置 3 汽包水位测量信号的补偿 4 汽包水位测量装置的安装 5 汽包水位测量和保护的运行维护 编制说明

1 适用范围 本标准规定了火力发电厂锅炉汽包水位测量系统的配置、补偿、安装和运行维护的技术要求。 本标准适用于火力发电厂高压、超高压及亚临界压力的汽包锅炉。 2 汽包水位测量系统的配置 2.1 锅炉汽包水位测量系统的配置必须采用两种或以上工作原理共存的配置方式。 锅炉汽包至少应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置和2套电极式水位测量装置。新建锅炉汽包应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置和3套电极式水位测量装置或1套就地水位计、1套电极式水位测量装置和6套差压式水位测量装置。 2.2 锅炉汽包水位控制和保护应分别设置独立的控制器。在控制室，除借助DCS监视汽包水位外，至少还应设置一个独立于DCS及其电源的汽包水位后备显示仪表(或装置)。 2.3 锅炉汽包水位控制应分别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号。3个独立的差压变送器信号应分别通过3个独立的输入/输出(I/O)模件或3条独立的现场总线，引入分散控制系统(DCS)的冗余控制器。 2.4 锅炉汽包水位保护应分别取自3个独立的电极式测量装置或差压式水位测量装置(当采用6套配置时)进行逻辑判断后的信号。当锅炉只配置2个电极式测量装置时，汽包水位保护应取自2个独立的电极式测量装置以及差压式水位测量装置进行逻辑判断后的信号。3个独立的测量装置输出的信号应分别通过3个独立的I/O模件引入DCS的冗余控制器。 2.5 每个汽包水位信号补偿用的汽包压力变送器应分别独立配置。 2.6水位测量的差压变送器信号间、电极式测量装置信号间，以及差压变送器和电极式测量装置的信号间应在DCS中设置偏差报警。 2.7 对于进入DCS的汽包水位测量信号应设置包括量程范围、变化速率等坏信号检查手段。 2.8 本标准要求配置的电极式水位测量装置应是经实践证明安全可靠，能消除汽包压力影响，全程测量水位精确度高，能确保从锅炉点火起就能投入保护的产品，不允许将达不到上述要求或没有成功应用业绩的不成熟产品在锅炉上应用。汽包水位测量系统的其它产品和技术也应是先进的、且有成功应用业绩和成熟的。 3 汽包水位测量信号的补偿 3 .1 差压式水位测量系统中应设计汽包压力对水位-差压转换关系影响的补偿。应精心配置补偿函数以确保在尽可能大的范围内均能保证补偿精度。 3.2 差压式水位表应充分考虑平衡容器下取样管参比水柱温度对水位测量的影响。 应采用参比水柱温度稳定、接近设定温度的平衡容器，或采用经实践证明有成功应用经验的参比水柱温度接近饱和温度的平衡容器。