汽包液位控制系统

《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

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

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

液位控制系统演示工程操作说明

一、创建工程

1、 双击桌面中的图标，进入MCGS组态环境工作台，如图1所示。

2、 点击图1中的“新建窗口”，出现“窗口0”图标。

3、 点击“窗口0”鼠标右键，选择“属性”，按照图2进行设置，则窗口名称变为“水位控

制系统”，如图2右图所示。。

图2

二、画面设计

1、 在“水位控制”窗口点击菜单中的【工具箱】图标

出现在桌面的左上角，用鼠标改变其大小及位置。

，单击插入元件按钮

，打开

【对象元件管理】中的【储藏罐】，选择罐17，点击确定。如图3所示，则所选中的罐

图3 2、按照同样的方法，【储藏罐】选中2个罐（罐17，罐53），【阀】选中2个阀（阀58，阀44），1个泵（泵40）。按图4放置。

图4

3、选中工具箱中的【流动快】按钮

，单击鼠标并移动光标放置流动快。如图5所示设置

流动快。

图5

4、 选中流动块，点击鼠标右键【属性】，按图6设置属性。

图6

5、 添加文字，选中工具箱中的【标签】按钮

，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任

意位置拖曳鼠标，拉出一个一定大小的矩形。建立矩形框后，鼠标在其内闪烁，可直接

输入“水位控制系统演示工程”文字。选中文字，鼠标右键【属性】，按图7设置。

图7

6、 点击菜单中的

，可变更字

北华大学毕业设计（论文）

摘 要

基于模糊PID液位控制系统设计

随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。常规PID 控制具有算法简单、可靠性高以及无静差等优点。其核心是参数的整定，对于确定性的被控对象通过适当的整定 PID 参数，可以获得比较满意的控制效果；但对于不确定、大滞后、非线性的复杂系统，则难以整定其参数，因此也比较难以达到预期的控制效果。而模糊控制不依赖于对象的模型，适应能力强，但它的稳态精度差。因此，针对常规 PID 控制和模糊控制的特点，将模糊控制和常规 PID 控制两者结合起来，构成模糊 PID 控制器。既具有模糊控制灵活、适应性强的优点，又具有 PID 控制精度高的特点，从而得到理想的控制效果。

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工具对控制对象进行了跟踪设定值、适应对象参数变化和抗扰动特性方面的仿真研究。仿真结果表明：模糊PID控制算法与常规PID算法相比具有鲁棒性强和动态性能好等

北华大学毕业设计（论文）

摘 要

基于模糊PID液位控制系统设计

随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。常规PID 控制具有算法简单、可靠性高以及无静差等优点。其核心是参数的整定，对于确定性的被控对象通过适当的整定 PID 参数，可以获得比较满意的控制效果；但对于不确定、大滞后、非线性的复杂系统，则难以整定其参数，因此也比较难以达到预期的控制效果。而模糊控制不依赖于对象的模型，适应能力强，但它的稳态精度差。因此，针对常规 PID 控制和模糊控制的特点，将模糊控制和常规 PID 控制两者结合起来，构成模糊 PID 控制器。既具有模糊控制灵活、适应性强的优点，又具有 PID 控制精度高的特点，从而得到理想的控制效果。

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工具对控制对象进行了跟踪设定值、适应对象参数变化和抗扰动特性方面的仿真研究。仿真结果表明：模糊PID控制算法与常规PID算法相比具有鲁棒性强和动态性能好等

北华大学毕业设计（论文）

摘 要

基于模糊PID液位控制系统设计

随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。常规PID 控制具有算法简单、可靠性高以及无静差等优点。其核心是参数的整定，对于确定性的被控对象通过适当的整定 PID 参数，可以获得比较满意的控制效果；但对于不确定、大滞后、非线性的复杂系统，则难以整定其参数，因此也比较难以达到预期的控制效果。而模糊控制不依赖于对象的模型，适应能力强，但它的稳态精度差。因此，针对常规 PID 控制和模糊控制的特点，将模糊控制和常规 PID 控制两者结合起来，构成模糊 PID 控制器。既具有模糊控制灵活、适应性强的优点，又具有 PID 控制精度高的特点，从而得到理想的控制效果。

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工具对控制对象进行了跟踪设定值、适应对象参数变化和抗扰动特性方面的仿真研究。仿真结果表明：模糊PID控制算法与常规PID算法相比具有鲁棒性强和动态性能好等

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