机械设计制造及其自动化发展方向的研究毕业设计(编辑修改稿)

机械设计制造及其自动化发展方向的研究毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

炉正常生产必不可少的措施， 单冲量控制系统 汽包水位控制手段是控制给水，基于这一原理，可构成如图 31 所示的单冲量控制系统。 L T L C蒸 汽给 水省 煤 器汽 包 图 31 汽包单冲量控制系统 这里的“冲量”一词是指变量，单冲量即汽包水位。 这种控制系统 典行的简单控制系统。 当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由 于假水位现象，中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 9 控制器不但不能开大给水阀来增加给水量，以维持锅炉的物料平衡，而是关小控制阀的开度，减小给水量。 等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而减小，将使水位严重下降，波动很历害，严重时气包水位降到危险程度以至发生事故。 因此对于停留时间短、负荷变动较大的情况，这样的系统不能适应，水位不能保证。 然而对于小型锅炉，由于水在汽包中的停留时间较长，在蒸汽负荷变化时，假水位的现象并不显著，配上一些联锁报警装置，也可以保证安全操作，故采用这种单冲量控制系统尚能满足生产要求。 双冲量控制系统 在汽 包水位的控制中，最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。 如果根据蒸汽流量来进行校正，不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且使给水位控制阀的动作十分及时，从而减少水位波动，改善控制品质。 将蒸汽流量信号引入，就购入了双冲量控制系统，如图 32 所示。 从本质上看，双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量）控制加单回路反馈控制的复合控制系统。 这里的前馈仅为静态前馈，若需要考虑两条通道在动态上的差异，需引入动态补偿环节。 ( 双 冲 量 控 制 原 理 图 )L T L C汽 包给 水蒸 汽∑I CI FI省 煤 器F T( 双 冲 量 控 制 方 框 图 )G m DI FC 2C 1G C G V G PG m LX+ I C I OW LG fD 图 32 汽包双冲量原理图及方框图 图 32 所示的连接方式中，加法器的输出 I 是 I＝ C1IC177。 C2IF177。 I0 式中 IC—— 液位控制器的输出； 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 10 IF—— 蒸汽流量变送器（一般经开方器）的输出； I0—— 初始偏置值 C C2 —— 加法器系数。 C1 的设置一般取 1， C2 的值应考虑到静态前馈补偿，可现场凑试，也可经理论推导得出。 设置 I0 的目的是使其在正常负荷下，控制器和加法器的的输出都有一个比较适中的数值。 最好在正常负荷下， I0 和 C2IF 项接近而相互抵消。 三冲量控制系统 双冲量控制系统还有两个 弱点：控制阀的工作特性不一定能成为线性特性，这样要做到静态补偿就比较困难；同时，对于给水系统的扰动仍不能克服。 为此可再将给水流量信号引入，构成三冲量控制系统。 三冲量控制系 统的实施方案较多，如图 33 所示为其中的典型控制方案之一。 L T L C汽 包蒸 汽∑I CF Tdd tF CF T给 水省 煤 器 图 33 汽包三冲量控制系统 从该图可以看出，这是前馈控制与串级控制组成的复合控制系统。 其中，汽包水位是主冲量（主变量），蒸汽，给水流量 为辅助冲量。 在汽包停留时间较短、“虚假水位”严重时，需引入蒸汽流量信号的微分作用。 这种微分信号应是负微分作用，以避免由于负荷突然增加和减少时，水位偏离设定值过高或过低而造成锅炉停车。 如图 34 所示，为三冲量控制系统的方框图，加法器的运算关系与双冲量控制时相同，各系数设置如下： a 系数 C1 通常可取 1 或稍小于 1 的数值； b 若采用气开阀； C2 取正值， C2 的值可按物料平衡关系进行计算； c I0 的设置和取值仍与双冲量控制系统相同。 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 11 +WI oI C+G P 1G P 2G F C G VG L CG fG m DLXI f∑G m wDG m L 图 34 汽包三冲量系统方框图 在三冲量的控制系统中，水位控制器和流量控制器的参数整定方法与一般串级控制系统相同。 在有些装置中，采用了比较简单的三冲量控制系统，只用一台控制器及一台加法器，加法器可接在控制器之前，如图 35（ a）所示：也可接在控制器之后，如图 35(b)所示： ∑L T F T F TC 2+ 给 水蒸 汽水 位C 3C 1L c正 作 用气 关 阀∑L CL T F T F TC 2+ 给 水蒸 汽水 位气 关 阀正 作 用C 3C 1 （ a） (b) 图 35 汽包三冲量控制系统的简化接法 图中加法器的正负号是针对采用气关阀及正作用控制器的情况。 图 35（ a）接法的优点是使用仪表最少，只要一台多通道的控制器即可实现。 但如果系数设置不能确保物料平衡，则当负荷变化时，水位将有余差，图 35(b)的接法，水位无余差，但使用仪表较前者多，在投运及系数设置等方面较前者麻烦一些。 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 12 冷却器控制方案的研究 冷却器的热载体是冷却剂，常采用液态氨等介质作为冷却 剂，利用它们在冷却器内蒸发进吸收工艺物料的大量热量，使用工艺物料的出口温度下降来达到生产工艺要求，工业用冷却器的一般控制方案有以下几种。 控制冷却剂的流量 如图 36 所示： 气 氨物 料物 料液 氨T TT C。