锅炉汽包水位单回路控制系统设计说明书

锅炉汽包水位单回路控制系统设计说明书内容摘要：

根据设计的要求 选用 HLC3X 系列空调接触器 ，它 主要适用于 50Hz 或 60Hz、额定工作电压为 220V 或 480V 时额定电流至 40A 电路中，适用于起动和控制三相交流电动机 (压缩机 )及其它三相负载，选择 五 套该类型接触器 同时 带动 一台 电机可以满足设计要求。 熔 断器的选型 由于系统的主要耗电设备是电动机，因此系统稳定工作时电流大约在 150A 左右，当系统异常工作是可能导致工作电流变大因此可设定工作电流为 200A 时进行过流保护。 生产XRNT12型限流熔断器型额定电流可以设定为 200A， 可以满足设计要求。 功 率三极管的选型 为了能使 PLC 输出的数字量能够控制接触器的通断设计如下电路： 接触器线圈20VCPLC数字量输出 中北大学课程设计说明书 6 图 接触器控制线路 当 PLC数字量输出为高电平时三极管导通工作于饱和状态 ， 接触器线圈上电使接触器触点闭合，否则 PLC数字量输出为低电平时三极管截止工作于截止状态 ， 接触器 线圈失电 通过二极管续流， 使接触器触点断开。 I3DD5686型功率 三极管最大工作电流超过 5A， 完全可以满足工作要求。 选型 液位传感器、流量传感器设备需要在 DC24V 电压下才能正常工作。 SA10024 型变压器采用 脉冲宽度调制 (PWM)方 式。 该变压器效率高，工作温度低，体积小，重量轻，电压变动率低。 内附突入电流抑制电路、具有短路保护、过载保护、过压保护等功能。 进口器材，高可靠性高，内置滤波器，低纹波。 可长期满载使用。 产品规格如下： 1）品 名：开关电源式变压器 6） 调制方式 脉冲宽度调制 (PWM)式 2）型 号： SA100/24 7)晶体管连接方式 ） 全桥式 3）额定功率： 100W 8）频 率： 47HZ/63HZ 4）输入电压： 220V/110(AC) 9) 纹波及噪音： 100mvpp 5）输出电压： 24V(DC) 10)工作环境温度： 1060℃ 关于汽包水位测量的 问 题 由于汽包水位波动较大， 般选用平衡容器测量汽包水位。 平衡容器连通管中的水位始终与汽包水位等高，上端的蒸汽冷凝后会在托盘上形成水柱，若水柱高出托盘自溢口后自溢，并经平衡阀返回汽包，进行热量与水量的交换，以求达到汽包内部水体与平衡容器内部的水体比重 致且恒定，将托盘水面高于正取压端口 H。 做负迁移，则差压变送器量程所对应的平衡管正压端水柱压力的变化就能够实反映汽包水位的变化。 双室平衡容器的结构图见图，其测量筒分别与汽包上部和下部接通，上部引入蒸汽，遇冷蒸汽温度下降不断冷凝，冷凝水流入冷凝台进入 A 管 ， A管是充满液体的 ， B 管与汽 包连通。 中北大学课程设计说明书 7 [参考书目 1] 其大致结构原理图： 图 2 中北大学课程设计说明书 8 给水控制系统的动态特性 汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，是锅炉蒸汽负荷与给水间物质是否平衡的重要标志，维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。 汽包锅炉给水控制系统的作用是使锅炉的给水量自动适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定范围内波动。 其中给水 流量和蒸汽流量是影响汽包水位的两种主要扰动，前者来自调节器，称为内扰，后者来自负荷侧，称为外扰。 给水控制任务 汽包锅炉给水控制的任务是使给水 量 适应锅炉蒸发量，并使汽包的水位保持在一定的范围内， 具体 要求有以下两个方面 : (1)维持汽包水位在一定范围内。 汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素。 水位位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击损坏叶片；水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。 正常运行时的水位波动范围：177。 20〜 50mm 异常情况：177。 200mm 事故情况： 177。 350mm (2)保恃稳定的给水量。 稳定工况下，给水量不应该时大时小地剧烈波动，否则 ,将对省煤器和给水管道的安全运行不利。 对于蒸发量为 100— 230t/h 的单汽包炉，当水位变化177。 100mm 时， T= 60〜 30s，对于蒸汽量为更大的汽包炉 T=30s，它的意义在于锅炉在满负荷运行时，如果突然停止供水，则 由于 蒸发量和给水量的不平衡造成水位迅速下降，在 30s 内将下降 200mm，或者换句话说，如果给水量减少 10%，经过 30s 的时间，水位将下降 20mm。 从物质平 衡的观点来看，加大了给水量 G水位应立即上升，但实际上并不是这样，而是经过一段迟延，甚至下降后再上升。 这足因为给水溫度远低于省煤器的温度，即给水有一定的过冷度，水进入省煤器后，使 部分汽变成了水，特别是沸腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾度，省煤器内的汽泡总容积减少，因此，进入省煤器内的水首先来填补省煤器中因汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过一段迟延甚至水位下降后，才能因给水量不断从省煤器进入汽包而使水位 .在此过程中，负荷还未发生变化，汽包中水仍然在蒸发，中北大学课程设计说明书 9 因此水位也有下降趋势。 沸腾式省煤器的延迟时间 T为 100〜 200s。 非沸腾式省煤器的延迟时间丁为 30〜 100s。 水位在给水扰动下的传递函数可表示为： ( ) / ( ) 1H s G s s Ts   [1] 当 T= 时，上式可变为 : ( ) / ( )= (1。