汽包锅炉三冲量水位控制系统的设计.docx

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1、毕业设计说明书论文题目:年 级:院 系:学生姓名:指导教师:20t/h汽包锅炉三冲量水位控制系统的设计11级电气班机电工程与自动化学院李嘉程袁秀英2014年6月摘要1ABSTRACT2第一章锅炉基本知识3第一节锅炉的概念和构成3第二节 工业燃煤蒸汽锅炉的主要结构3第三节 工业锅炉的自动调节任务7第二章水位特性分析9第一节 给水流量W扰动下水位的动态特性9第二节蒸汽流量D扰动下水位的动态特性9第三节 燃料量B扰动下水位的动态特性10第三章控制方案选择11第一节位式控制方案11第二节单冲量调节方案11第三节双冲量调节方案12第四节三冲量调节方案13第五节本系统方案14第四章系统设备选型16第一节控

2、制器的选型16第二节汽包水位检测仪表的选型21第三节蒸气流量检测仪表的选型22第四节给水流量检测仪表的选型22第五节变频器的选型23第五章系统电路设计24第一节电源分配线路24第二节 水泵主电路的连接25第三节IC695PSD040的连接26第四节变送器与AI模块的连接26第五节AO模块与变频器的连接28第六章 系统程序设计29第一节硬件配置29第二节1/0分配30第三节 程序结构30结束语35参考文献36专业相关的英文资料与翻译37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

3、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。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，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ABSTRACTThe steam drum water level is a very important parameter for the boilersafe operation, both high and l

4、ow steam drum water level may lead toextremely serious consequence; therefore it must be strictly to becontrolled. With the rapid development of PLC technology, it can widelybe applied to the process control domain and enhances the performance ofcontrol system enormously. PLC has already become the

5、essential importantequipment in automatic control domain.Based on the analysis of all kinds of factors which influence steamdrum water level, uunreal water level phenomenonv is analyzed specially,and three impulses control plan for steam drum water level control systemis proposed. According to the n

6、eeds of control, the selection of controlrequirements hardware and system hardware design as well as system softwaredesign are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drumwater control system is completed.Key words: Steam drum water level Three impulses control PLC P1Dcontrol第一章锅

7、炉基本知识第一节锅炉的概念和构成一、锅炉的定义锅炉是将燃料的化学能转变成热能（具有一定参数的蒸汽和热水）的能量转换设备，同时是高温高压、具有爆炸危险的特种设备。锅炉是由锅和炉以及相配套的安全附件、自控装置、附属设备组成。锅是吸收热量，并将热量传给水的受热面系统，是锅炉中贮存或输送锅水或蒸汽的密闭受压部分，主要包括：锅筒（或锅壳）、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、对流管束、集箱（联箱）等。炉是指燃烧产生高温烟气，将化学能转化为热能的空间-炉膛。主要包括燃烧设备和炉墙等。总之，锅炉是产生蒸汽或热水的装置。由盛水的钢制容器和燃烧装置组成。它产生的热水和蒸汽用于生产、生活、发电等。二、锅炉的分类1、按

8、用途不同，分为电站锅炉、工业锅炉、机车船舶锅炉、生活锅炉等。2、按容量的大小，分为大型锅炉、中型锅炉和小型锅炉。习惯上，把蒸发量大于100t/h的锅炉称作大型锅炉；把蒸发量为20-100t/h的锅炉称为中型锅炉;把蒸发量小于20t / h的锅沪称为小型锅炉。3、按蒸汽压力的大小，可以分为低压锅炉（p 2. 5MPa）、中压锅炉（2.5MPaVp22MPM即高于临界压力）。4、按燃料和能源种类不同，可以分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、废热（余热）锅炉等。5、按燃料和能源种类不同，可以分为锅壳锅炉（火管锅炉）、水管锅炉和水火管锅炉。6、按燃料在锅炉中的燃烧方式不同，可以分为层燃炉、沸

9、腾炉、室燃炉。7、按工质在蒸发系统的流动方式不同，可以分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。第二节工业燃煤蒸汽锅炉的主要结构一b、主要结构如图1T为河南永兴锅炉集团有限公司的卧式链条炉排燃煤蒸汽锅炉。其工作流程如图1 -2。图1-1卧式链条炉排燃煤蒸汽锅炉供炉供水引风机鼓风机DZL卧式自动迩煤快装蒸汽锅炉中国诃商永兴鹏炉集团公司H B 加Bor G OUP CX 吩Sny容曲热坟 03946813772销售手机：I35O394222B官方同址 htt wD 4tgl666 xxhtlo uww y”l6666电子阉箱 ytr6663 163 com图1-2 DZL卧式自动燃煤快装蒸汽锅炉

10、工作流程卧式链条炉排燃煤蒸汽锅炉是一种卧式三回程水火管混合式蒸汽锅炉，在锅筒内布置一束螺纹烟管。炉膛左右二侧装有光管水冷墙。采用轻型链条炉排实现机械加煤，配有鼓风机、引风机进行机械通风，并装有刮板式出渣机实现自动出渣。该系列蒸汽锅炉前后拱采用新型的节能技术炉拱。燃料自煤斗落到炉排上，进入炉膛燃烧后，火焰经过后拱折射向上通过本体两侧燃烬室折向转到前烟箱，再由前烟箱折回锅内管束，通过后烟箱进入省煤器，然后由引风机抽引通过烟道至烟囱排向大气。本系统选用蒸发量20t/h的该锅炉，其详细参数如图1-3所示：锅炉规范:额定蒸发最!设计效率网.4娟1额定蒸汽压力iM 6Kp a炉挂面积22. 85M:额定蒸

11、汽温度204c设计燃料H类烟煤;给水温度i20c撵烟温度150- 6*0林格曼黑度 I燃料轮抵2241KJb热面粮| 43.95胪水压试睑压力对流一锅炉本体水容积2L 05Ml省煤器| 234.更最大件运输重量19.8丁1最去簿输尺寸X宽入高）即7665X3mx 3565安装外形尺寸版X宽X高）M1改84干传就OX用。图1-3 20t/h卧式链条炉排燃煤蒸汽锅炉规范性能特点：1、锅炉为卧式快装蒸汽锅炉、工质自然循环。该蒸汽锅炉换热系统由锅筒、左右集箱、水冷壁组成，主要受热面有炉膛水冷壁，部分锅筒和锅筒内对流管束。该系列蒸汽锅炉出厂时由五大部分组成：锅炉主体、烟风道、除尘器、管路系统。其中前四部

12、分已在厂内制造完毕，运输至安装现场进行组装即可，可大大缩短安装周期,并可保证产品安装质量。2、锅炉设计性能先进：该蒸汽锅炉主要受热面管采用20#低中压锅炉用无缝钢管制成,锅筒采用锅炉专用钢板制成，左右集箱采用无缝钢管制成。3、蒸汽锅炉炉拱采用耐火混凝土捣制而成。后拱低而长，因此燃烧良好，两翼烟道和侧墙豉采用耐火材料烧结豉。锅炉前墙、后墙采用通用耐火豉。4、锅炉炉排配风合理，燃烧室较大，煤种适用性强。适应各类烟煤或无烟煤、混合煤。燃烧充分。由于高温烟气首先进入沉降室，再由两侧进入两翼烟道、前烟箱，因而消烟除尘效果好。5、水循环简单，受压部件结构合理，在保证水质的情下，完全可以安全运行。6、锅炉燃

13、烧设备为快装炉排，燃烧设备在厂内制造安装完毕，运输至工地后直接安装在地基上即可。具有结构合理、紧凑，钢材耗量低，使锅炉性能、重量、结构尺寸与国内同容量锅炉相比具有明显的先进性。二、工作过程1、工艺流程图如图l-4o报警消音锅炉工艺流程图20吨锅炉工艺流程图蒸汽密度给水压力绐*电，0 06进口水温出口水温排烟温度引风风压预热JS出口风湿锅炉运行曲线歌凤风压+0.0 Im汽包压力汽包水位图1-4 20t/h锅炉工艺流程图工作过程蒸汽锅炉的工作包括三个同时进行的过程，即：燃料的燃烧过程，火焰、烟气向炉水和蒸汽的传热过程和水被加热、汽化的过程。燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程是指燃料在炉膛内，在一定的温度

14、下，与空气中的氧气发生化学反应（燃烧）放出热量的过程。燃烧进行得是否充分，是锅炉运行是否正常的根本条件之一。要保证良好的燃烧，必须有温度足够高的气氛环境，必须要保证在适量的空气下空气与燃料的良好混合，以及燃料在燃烧过程中要有足够的时间。为了使锅炉的燃烧能稳定持续地进行下去，还应该连续不断地供给燃料、空气和排除烟气与灰渣。火焰、烟气向炉水和蒸汽的传热过程它是燃料燃烧后放出的热量，通过炉膛内布置的水冷壁等辐射受热面、烟道内布置的对流受热面，将热量传给炉水和蒸汽的过程。传热过程在炉膛内主要以高温辐射的方式进行。在对流烟道内由于烟温逐渐降低，烟气向受热面的放热主要以对流的方式进行；而受热面金属内部，主要以导热的方式将热量由高温侧传到低温侧，再由炉水等工质的流动循环将热量吸收。传热过程能否很好地进行，直接影响到锅炉运行的安全性和经济性。当受热面烟气侧有积灰和烟盒或在受热面水侧沉积水垢时，会导致受热面金属壁温升高、过热而损坏，同时将导致锅炉热效率下降，造成燃料浪费。水被加热、汽化的过程指炉水从受热面金属吸收热量变成饱和水进而变为汽水混合物，并在锅炉内进行汽水分离，以洁净的蒸汽从锅炉出口输出的