锅炉汽包水位控制系统设计仿真

内蒙古科技大学课程设计论文

第1章 绪论

1.1概述

锅炉作为一种把煤，石油或天然气等化石燃料所储藏的化石能转换成水或水蒸气的热

能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色，它已经有二百多年的历史。换言之，锅炉是由气锅和炉子组成的。炉子指燃烧设备，为化石燃料的化石能提供必要的燃烧空间；起锅是指加热设备，为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供必要的吸热和分离空间。

根据锅炉在生产和生活中所起的作用不同，可将其分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉等。其中电站锅炉主要用于发电；工业锅炉主要用于供给工、农业生产或驱动机械；而生活锅炉则主要用于提供热水及取暖。随着工业生产规模的不断扩大，生产过程不断加强，生产设备不断革新，锅炉也向着大容量、多参数、高效率方向发展。为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。

1.2锅炉汽包水位传统控制方案及存在的问题

汽包水位的控制问题伴随着锅炉的出现而出现，长久以来一直是控制领域的一个典型问题。随着控制理论和控制技术的发展，锅炉自动化控制水平也在逐渐提高。期间主要经历了上世纪三、四十年代单参数仪表控制，四、五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制，以及六十年代兴起的计算机控

兵团广播电视大学

毕业论文

题 目：锅炉汽包水位的视频监控数字兼容

学 生 姓 名：路正丽 系 别：机电工程系 专 业：热能动力 班 级：13-34班 指 导 教 师：卡拉哈尔老师

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

北京化工大学北方学院毕业设计（论文）

诚信申明

本人申明：

我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。

若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名： 年 月 日

1

北京化工大学北方学院毕业设计（论文）

锅炉汽包水位的模糊控制系统设计

摘 要

汽包水位是锅炉运行的重要指标。保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。水位的过高、过低都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不得的影响。过高，饱和水蒸气将会带水过多，导致过热器管壁结垢并损坏，进而进入汽轮机的蒸汽带液损坏汽轮机叶片，产生安全事故；反之，水位过低，汽化过快，锅炉供水不足，致使水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。

锅炉汽包水位的控制又比较复杂，其中存在的虚假液位、滞后性、不易检测性等等又使传统控制很难达到较为完善的控

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：基于MCGS的热电厂锅炉控制系统组态 ---汽包水位控制系统

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

基于MCGS的热电厂锅炉控制系统组态

--汽包水位控制系统

摘 要

电力资源在国民经济中是一项不可或缺的能源，在热电厂的生产过程中，最基本的工艺过程是用锅炉生产蒸汽，使汽轮机运转，进而带动发电机发电。而锅炉在发电等工业生产过程中是必不可少的重要的动力设备，因此，锅炉生产过程中的各个主要参数必须严格控制。

本设计结合锅炉的生产工艺要求，针对锅炉汽包水位的动态特性，具体分析了单冲量、双冲量、三冲量锅炉汽包水位控制系统，并对其性能特点进行深入的分析和比较，最终选择了三冲量。本设计的主要工作包括：对象特性分析、系统方案分析比较和选择、硬件组成、软件控制方案以及控制组态等。

关键词：汽包水位；三冲量；集散控制系统；MCGS组态软件

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）

the boiler control system configuration of the hot

power plant based on MCGS

汽包内置水位平衡容器简介

众所周知，单室平衡容器及参比水柱内水的温度受环境温度和风向以及容器的结构、表管的走向布置影响较大，而水的密度与水的温度关系较大，一个较小的差压误差，经补偿计算后会增加近2倍的误差，给水位测量带来较大的一个随机误差。

DNZ系列汽包内置水位平衡容器，是秦皇岛华电测控设备有限公司根据多年来的工程实践而开发的专利产品（专利号：ZL03206523.X）。它将单室容器置于汽包内部，使其水容器和参比水柱永远处于饱和水温度环境下，克服了传统单室平衡容器的参比水柱水温难以测量的不足，避免大气环境温度对参比水柱水温、水柱密度的影响，从而使信号更加稳定、补偿公式更简单，测量的附加误差更小，提高监视测量的可信度，提高水位自动调节、保护稳定性。

汽包内置水位平衡容器的原理如图所示：

7219L1、冷凝罐2、汽侧管3、正压取样管4、负侧取样管5、DCS αγ2Lγ18ΔHH04356、差压变送器7、汽包8、平衡罐9、备用正压取样管6 汽包内置水位平衡容器的原理简述：

汽包内置水位平衡容器主要由1冷凝罐、3正压取样管、5 DCS、6差压变送器、8平衡罐等组成。汽包运行过程中饱和蒸汽进入到冷凝罐中冷凝成饱和水回流到平衡罐中，参比水柱所

锅炉汽包水位自整定模糊PID控制

第２６卷第３期

２００８年７月沈阳师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｚＰｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｖ０１．２６．Ｎｏ．３Ｊｕｌ．２００８文章编号：１６７３—５８６２（２００８）０３—０２９４—０３

锅炉汽包水位自整定模糊ＰＩＤ控制

于洪泽１，２

（１．沈阳理工大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１６８；２．辽东学院机电学院，辽宁丹东１１８００３）

摘要：锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统．在建立锅炉汽包水位调

节系统的基础上，运用自整定模糊ＰＩＤ控制对汽包水位进行控制．并对控制器的设计进行仿真分

析，结果表明自整定模糊ＰＩＤ控制改善了汽包水位控制系统的静、动态特性，从而实现了对锅炉汽

包水位的最佳实时控制．

关键词：锅炉；汽包水位；模糊控制；模糊自整定ＰＩＤ控制；仿真

中图分类号：ＴＫ２２３．１＋３文献标识码：Ａ

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．同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，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

水塔水位控制系统PLC设计

水塔水位控制系统PLC设计

1、水塔水位控制系统PLC硬件设计 1.1、水塔水位控制系统设计要求

水塔水位控制装置如图1-1所示

S1---表示水塔的水位上限，S2---表示水塔的水位下限，S3---表示水池水位上图1-1 水塔水位控

制装置

水塔水位的工作方式：

当水池液位低于下限液位开关S4，S4此时为ON，水阀Y打开（Y为ON），开始往水池里注水，定时器开始定时，4秒以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时（S4还不为OFF），则系统发出报警（阀Y指示灯闪烁），表示阀Y没有进水，出现故障；若系统正常，此时水池下限液位开关S4为OFF,表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则S3为ON，阀Y关闭（Y为OFF）。

当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔下限水位时（水塔下限水位开关S2为ON），电机M开始工作，向水塔供水，当S2为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位时（水塔上限水位开关S1为OFF），电机M停止。（注：当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动）

1.2 水塔水位控制系统主电路

水塔水位控制系统主电路如图1-2所示：

L1SQFUL2L3K

汽包水位影响因素及水位控制浅析

摘要：汽包水位是锅炉正常运行中最主要的监视参数之一，锅炉满水时蒸汽大量带水，会引起管道和汽机内产生严重的水冲击，造成设备的损坏。水位过低，会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热，严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故。因此，加强对水位的监视和调整至关重要。本文结合对影响汽包水位非稳态因素的分析，对锅炉汽包水位正常调节、锅炉满水、锅炉缺水的操作进行具体总结。

关键字 汽包水位、非稳态、影响因素、处理

1锅炉汽包水位非稳态的影响因素

1.1 给水压力的变化

给水压力变化时，将使给水流量发生变化，从而破坏了给水量与蒸发量的平衡，引起水位变化。当给水压力增加时，给水流量增大，水位上升；给水压力下降时，给水流量减少，水位下降。给水压力波动过大，将使给水自动调节器失调。水压过低，则汽包进水困难，若给水压力低于汽包压力，给水将无法进入汽包，会造成锅炉严重缺水。给水泵故障、给水管道破裂、给水门故障等均能使给水压力降低，故应对给水压力和给水流量严格监视，注意控制给水流量与蒸汽流量相适应。

1.2 燃烧工况变化的影响

燃烧工况的改变对水位的影响也很大。在外界负荷及给水量不变的情况下，当燃料量突然增加，水位暂时升高而后下降；燃料突减，水位暂时

水箱水位串级控制系统建模与仿真

摘要：本设计充分利用自动化仪表技术，计算机技术和自动控制技术，来对水箱水位的

串级控制系统进行建模与仿真。首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，在MATLAB中对其进行性能进行分析。然后设计PID控制算法，完成控制系统实验和结果分析。

关键词：实验建模；串级控制系统； PID控制；MATLAB仿真

The Modeling and Simulation of Tank level Cascade Control System

Abstract: In order to make the modeling and simulation of water tank level cascade

control system, this design takes advantage of automated instrumentation technology, computer technology and automatic control technology. First, make analysis for the contro

开 题 报 告

设计题目：水塔水位自动控制系统的设计

主要研究内容：

水塔水位自动控制系统采用传感器或电极检测水位，水位低于下限水位A时，启动水泵抽水；水位高于上限水位B时，水泵停止抽水，实现水塔水位的自动控制，并能自动完成上水与停水的全部工作循环，保证水塔的水位高度始终处于较理想的范围。

主要技术指标或研究目标：

本设计的相关技术数据：电源电压220伏，电源频率50赫兹。要求：系统工作稳定、结构简单、制造成本低、灵敏度高。本系统采用分立元件实现控制系统的设计。能利用所学知识进行分析与设计，进一步加深和巩固课本所学知识，学会分析电路、设计电路的方法与步骤，培养综合运用知识的能力。

基本要求：

（1）控制系统整体方案的可行性分析。 （2）工作原理与电路设计。 （3）元器件的选择

（4）绘制设备示意图和系统原理图 （5）编制设计说明书

摘 要

在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有很多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用分立元件实现控制系统的设计，在水箱上安装一个自动检测水位装