汽包液位控制

《自动化技术与应用》２００８年第２７卷第１１期

　　　　　经验交流

Technical Communications

锅炉汽包液位检测与控制

马　琴，马玉玲，孙元帅，王晓云

（莱芜钢铁集团自动化部，山东　莱芜　２７１１０４）

摘　　要：本文作者结合多年锅炉调试与维护实践经验，详细介绍了锅炉汽包液位的测量原理和汽包液位三冲量自动调节系统

的实现过程。

关键词：汽包液位；三冲量；自动调节

中图分类号：ＴＰ２９　　　　文献标识码：Ｂ　　　文章编号：１００３－７２４１（２００８）１１－００８６－０４

Control of the Boiler Level

MA Qin, MA Yu-ling, SUN Yuan-shuai, WANG Xiao-yun

( Automation Section, Laiwu Iron & Steel Group, Laiwu 271104 China )

Abstract: This paper discusses the measurement of the boiler level and presents a three-impulse level regulation system for the

boiler.

Key word

关于汽包水位的知识

1、由于汽包压力急剧变化引起的“假水位”实际上是汽包内实实在在的真水位。人们称之为“假水位”的原因是，它不是由于汽水不平衡引起的持续的飞升变化，而是由于汽包压力急剧变化使炉水中的汽包含量瞬间增建造成的汽包水位的变化，当达到一定值后，不再变化，压力正常后，恢复正常。

（1、目前由于公司主管网压力过高，造成轧钢外送蒸汽困难，形成汽水不平衡，甚至外界压力高，造成蒸汽回流，需要控制外送阀门，必要时可以通过放散，调整汽包压力） （2、汽包运行压力过高，汽包内汽水分离困难，造成假水位）

2、锅炉汽包水位测量对象是锅炉给水量、蒸汽流量或燃烧扰动时汽包水位变化的特性

3、当给水流量扰动造成给水量与蒸汽流量不平衡 A、 给水产生扰动时，汽包水位产生波动。 B、 蒸汽流量产生扰动，汽包水位产生波动。

4、蒸汽流量扰动初级阶段，水位不仅不降低，反而在一段时间内上升，这种现象人们习惯称之为“假水位”。 5、“假水位”的形成：

A、 当汽包负荷急剧变化，例如蒸汽流量快速增加，汽包压力随之快速降低，对应的饱和水温度降低，

于是汽包水平面以下的水容积中的一部分水会汽化而成汽泡，造成汽包水位抬高，由于炉水汽化汽包运行时造成的水位快速抬高速度快于汽水

自动控制系统课程设计

设计题目：单回路控制系统前馈反馈系统的设计 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：

设计时间：2013年7月1号—2013年7月19号

摘要

本文阐述了水位单回路控制系统与前馈反馈控制系统的工作原理与设计方法，并详细介绍了两种控制方案各自的优缺点与适用场合。针对两种水位控制系统的设计，从软硬件两方面介绍其实现方法，最终在西门子S7300上利用step7编程设计完成了水位控制。

本文首先介绍了国内外控制技术的发展现状，向读者展现了过程控制技术对于国民生产的重要性，接着介绍了过程控制领域尚未解决的难题。而后针对要解决的问题设计了两种方案并得到了其可行性结论，在此基础上进行系统设计、原理分析、设备选型、设备接线等工作，在此期间，本文既采用文字描述又通过绘制原理图与方框图进行描述。最后，在西门子PLC上编程进行实际操作。经验证后，证明所设计的控制系统可以达到预期目的。

关键词：水位控制、西门子PLC、控制系统

1.1设计目的

1.进一步熟悉西门子PLC的工作原理及使用方法。 2.掌握水位控制系统的设计与调试方法。

1.2设计内容

本课程设计是以自动化专业《过程控制系

2007级课程设计报告

液位自动控制

院 （系） 名 称 XXXXXX XXXXXXX 专 业 名 称 电气工程及其自动化 学 生 姓 名 XXXXXX XXXXXXX 学 号 XXXX XXXXXXX

指 导 教 师 XXXXXX XXXXXXX 完 成 时 间 XXXXXX XXXXXXX

考勤 报告成绩 调试成绩 奖励成绩 总成绩

洛阳师范学院物理与电子信息学院2007级电气工程及其自动化课程设计报告

目 录

课题名称：液位自动控制 ..............................................3 1.概述 ..............................................................3 2.系统组成框图 ......................................................4 2.1

液位自动控制装臵简介

连排扩容器“液位自动控制装臵”简介，其目的进一步提高全体运行人员了解对新增新形设备工作原理，掌握使用方法。该项新技术是由西安交通大学著名专家林万超教授针对目前工业上普遍存在的液位控制难题而开发，“液位自动控制装臵”是基于气体动力学原理，以崭新的构思和巧妙的结构，不用机械活动部件和电子元件，利用汽液两相变化的自调节特性，控制容器出口液体的流量，从而保持水位稳定。是科学技术转化为生产力重要体现，在火力发电厂汽轮发电机组的高压加热器、低压加热器、连排扩容器中得到应用，节能效益显著。

一、装臵的组成

1、本装臵有两部分组成

⑴、传感信号筒（见示图①）

主要由筒体、汽侧管、水侧管、调节汽管组成。

其作用是根据水位的高低输送调节用汽的汽量。

图①

⑵、调节器（见示图②）

主要由壳体、联接法兰、呈渐缩渐扩形的阀芯组成，中部为调节汽进口。

其作用是控制疏水量的大小。

疏水进口

二、工作原理（参照系统图③）

连排疏水由调节器阀口进入，调节汽由调节器进汽口同时进入阀体

内部，当调节汽进入阀腔与疏水混合后，调节汽随疏水一起向阀腔喉部流动，由于蒸汽比容大于水几万分之一，调节器喉部（中间）截面积不变，疏水的有效通流面积则相应减少，使疏水量下降，从而达到阻碍疏水的作用。此时调

几种自动液位（水位）控制的方法介绍

在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的液位（水位）进行自动控制。比如自动控制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同，精度不同，但基本的控制原理都可以归纳为一般的反馈控制方式，如下图所示，它们的主要区别在于检测液位的方式、反馈形式，以及控制器上的区别。

1、机电控制式水位控制

下图是这种控制方式的结构示意。

漂浮在水面上的浮球与控制器中的“检测机构”通过连杆机构相连，当水位发生变化时，浮球上下运动带动“检测机构”产生位移，这个位移可以直接用来驱动阀门动作，关闭或者开启进水口，调节水位。如果需要控制的水筏较大，浮球的浮力不足以驱动控制水阀动作时，可以在“检测机构”与“阀门控制”之间增加一套机电控制驱动装置，具体控制过程为：①“检测机构”的位移先去带动一个位移开关动作；②位移开关控制电机的转动；

③电机驱动水阀门。

这种控制方式结构比较复杂，但可以对大型蓄水装置进行控制，因此常常应用于工农业生产中。

2、全机械结构的水位控制方式

家用抽水马桶是典型的全机械结构水位控制，以下是原理示意图：

当用户进行冲水操作之后，蓄水

摘 要

本设计以THSA-1型综合自动化控制系统实验装置为平台，采用PID控制规律，对双容水箱系统的下水箱液位进行控制。以远程数据采集控制方式进行实验，并利用MCGS组态软件来实现计算机监控，使控制系统具有良好的稳态性能和动态性能。实验测试结果表明，系统实现了对过程参数的无稳态误差控制。

关键词：液位控制；PID调节；MCGS

I

Abstract

The design is according to the THSA-1 experimental device of integrated automation control system, using the PID control rules on the two-capacity water tank system to control the water level. By way of remote data acquisition and control experiments, using MCGS configuration software to monitor the computer, so that the control system will have good

目录

一、题目要求 二、系统功能概述 三、方案论证与比较

1、传感器 2、A/D采集电路

四、系统框架 五、硬件电路设计

1、最小系统

2．液位控制及报警电路

2、ADCICL7135信号采集传输电路 4、键盘和显示电路

六、软件设计 七、 测试分析 八、 设计总结

一、题目要求

1、任务

设计并制作一个水位监测与控制装置，示意图如下图所示。

2、要求 (1)基本要求

（1） 通过键盘可以设定B瓶里的液位（0-25cm内的任意值），并通过控制

电磁阀（或类似于电磁阀的装置）使B瓶的液位达到设定值。

（2） 液位误差不超过±0.3cm。

（3） 液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报。

（4） 显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量，以及阀门状态。

(2)发挥部分

设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统。8个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。

（1）主站功能：

a．具有所有基本要求里的功能。

b．可显示从站传输过来的从站号和液位讯息，可控制从站液位。 c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从

站的液位讯息。 d．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第I页

模糊PID控制在液位控制中的应用

摘要

液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。本文介绍了模糊PID控制在双容水箱的液位控制系统中的应用。首先建立了液位控制系统数学模型，介绍了PID控制、模糊控制以及模糊PID的基本原理，然后利用MATLAB工具生成仿真曲线。

关键词:液位系统，液位控制，模糊PID控制，仿真

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第II页

The Application on Fuzzy PID Control for Water

Level Control System

Abstract

Water level control is an important problem

毕业论文（设计）

题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计

姓名：濮孝金 学号：122120018 专业：机械电子工程

年月

摘要

在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。

为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。主要的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况