基于plc的水位控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的水位控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

下几种主要型式： (1)废烟气不需要进一步处理的余热锅妒； (2)废烟气需要进一步处理的余热锅炉； (3)废烟气要进一步处理， 且其冷却应在给定的间时内完成的余热锅炉； (4)固体显热的余热锅炉 余热锅炉的发展 我国在上世纪 50、 60 年代还没有研究和设计余热锅炉的专业队伍，主要是仿制一些余热锅炉。 在 70 年代初发生世界性石油危机和各工业发达国家争相加快余热锅炉的开发时，我国也着手并开始实施发展余热锅炉的规划，并从 1974年～ 1980 年，先后投资扩建余热锅炉研究和制造基地，现已具有一定的余热锅炉研制能力及雄厚的科研基础。 至今已开发并制造了涉及 19 各类别、 92 各品种、129 各规格、用于冶金、化工、建材和轻纺等行业的余热锅炉。 但是和外国先进的技术来说，还是有许多不足，所以 加强与国外的技术交流，借鉴国外的先进经验 是必不可少的。 美国在 50 年代就开 始研究用于回收钢铁工业余热回收的余热锅炉，此后相继开展了用于回收其它行业余热源的余热锅炉研制，至今已经有四五十年的历史，并积累了大量的经验。 上世纪 7O 年代末，美国 Q— DOT 公司开始研制 Q— DOT 式热管式余热锅炉，首台锅炉用于甲苯的蒸发加热。 到目前为止，正在运行中的热管式余热锅炉已有数十台。 另外，美国能源研究开发中心开发了以甲苯为工质，回收利用烧结机排烟余热的发电系统。 这一余热发电系统除利用烧结机排烟余热外，还可利用其它各种工艺或各种设备产生的中低温烟气余热发电。 美国十分重视利用城市垃圾的能源资源，目前有大约 160 个垃圾一能源工厂。 已投人运行的垃圾余热发电站有 28 座，装机容量已达到 1270MW。 在今后十年内，垃圾发电事业将成为发展最快的行业之一。 余热锅炉水位控制的现状和发展 对于余热锅炉的水位控制系统方面来说，由于 目前国内外许多学者都已经开始对余热锅炉进行仔细研究 ， 希望通过研究币断提高整个联合循环系统的效率。 在这种背景下余热锅炉的自动控制 ， 无论在 控制规律、控制算法和实现方法等方面都得到了大幅提高。 在 控制规律方面 ， 有单冲量、双冲量、及各种三冲量控制方案 ，这些方案 克服了传统 PID 控制器参数不可改变的缺点， 提高了系统的控制品质 ，在精准度上有了很高的提升。 目前国内外 关 于锅炉水位控制一般均采用三冲量控制 ， 有以下两种常用的方案 ： 单级三冲量控制系统。 由锅筒水位调节器和给水流量调节器组成的串级控制方案。 这两种方案都有着或多或少的缺点，前者 如果系统参数设置不能确保物料平衡 ， 则负荷变化时 ， 水位将有余差。 后者虽然精确较高可以消除余差，但其构成复杂，成本过高。 随着计算机技术的发展 ， 数字式控制系统已经逐渐代 替 了仪表控制系统 ， 在锅炉水位控制中发挥着越来越重要的作用。 出现了计算机群控系统 ， PLC 控制系统、单片机 控制 系统 等技术方案。 近年来 ， 以基 PLC 的控制系统最为普遍 ，其特点是硬件稳定可靠、标准统一、二次 开 发能力较强。 因此其系统的寿命很高，便于收回成本。 余热锅炉系统结构 余热锅炉的 分类及 结构 余热锅炉的分类 根据结构形式，余热锅炉可分为管壳式和烟道式余热锅炉。 管壳式余热锅炉的结构与管壳式换热器无多大区别，并同样有固定管板式、浮头式及 U 形管式等。 烟道式余热锅炉的结构与普通锅炉的相似，有耐火砖砌成炉膛，炉膛内装设管束，高温气体通过炉膛，将管束内流动的水加热汽化。 烟道式余热锅炉是一种用以回收利用各 种炉窑的排烟余热的锅炉。 由于余热源是炉窑排出的，一般都是常压或微正压的炽热烟气（或工艺气）。 且这类余热锅炉的结构与工业锅炉或电站锅炉相似，故称为烟道式余热锅炉。 常用于硫酸生产装置、石油裂解装置、催化裂化装置等。 烟道式余热锅炉是水管锅炉，水或蒸汽在受热管的管内流动，烟气在受热管管外的烟道中流动。 烟气通过冲刷管子的外表面将热量传递给管内的水或蒸汽。 烟道式余热锅炉的显著特点是，在一个烟道里有预热器、过热器、蒸发器、省煤器、烟囱、汽包、上升管、下降管、等部件。 管壳式余热锅炉是火管锅炉，烟气在受热管管内流动，水在 管外的锅壳中流动。 热量通过管壁传递给管外的水。 通常管壳式余热锅炉只是水的蒸发，没有过热段和省煤段。 大型管壳式余热锅炉有汽包、上升管、下降管。 而小型管壳式余热锅炉采用锅壳上部的空间进行汽水分离。 根据高温气体通过管内还是管外，余热锅炉分为火管余热锅炉和水管余热锅炉。 水管余热锅炉有双套式（俗称刺刀形）、立式 U 形管式等形式；火管余热锅炉有一段式结构和二段式结构。 火管余热锅炉是高温气体在炉管内流动。 沸水从汽包经下降管流入锅炉底部，在管壁受热，变为汽水混合物，由上升管返回汽包。 这种余热锅炉结构简单，因壳体承受蒸 汽压力，适用于生产压力不高的蒸汽。 水管余热锅炉是沸水流过管内，高温气体流经关外。 因锅炉的壳体不承受蒸汽压力，适用于生产高压蒸汽。 根据沸水的流动形式，水管余热锅炉又可分为以下形式； ①自然循环式，管内沸水流动的推动力是下降管内的水与上升管内的汽水混合物之间的密度差。 为保证一定的存环量，汽包需有足够的安装高度。 ②强制循环式，在下降管路中安装循环泵，借以提高管内沸水流速，防止汽包停滞恶化传热。 因这种锅炉在运转、维修、投资等方面有许多不利因素，仅在特殊场合 采用。 余热锅炉的结构 图 1 强制循环余热锅 炉 上图所示的余热锅炉就是强制循环余热锅炉。 从汽包下部出来的水经一台循环泵后，进入蒸发器，是靠循环泵产生的动力使水循环的，称为“强制循环余热锅炉”。 其特点是；各受热面组件的管子是水平的，受热面之间是沿高度方向布置，可节省地面的面积，并使出口处的烟囱高度缩短。 但在运行中需要循环泵，使运行复杂，增加维修费用。 目前油田进口的余热锅炉，多数采用此种型式。 图 2 自然循环余热锅炉 上图是一台自然循环余热锅炉，全部受热面组件的管子是垂直的。 给水进入省煤器吸热后，进入汽包。 汽包有下降管与蒸发部的下联箱相连，下降管 位于烟道外面，不吸收烟气的热量。 汽包还与蒸发器的上联箱相连。 直立管簇吸收烟气的热量。 当水吸收烟气热量就有部份水变成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多，所以直立管内汽和水混合物的平均密度要小于下降管中水的密度，两者密度差形成了水的循环。 也就是说：不吸热的下降管内的水比较重，向下流动。 直立管内的汽水混合物向上流动，形成连续产汽过程。 此时进入蒸发器的水不是靠循环泵的动力，而是靠流 体的密度差而流动，这种余热锅炉称为“自然循环余热锅炉”。 其特点是：省去循环泵，使运行和维修简单。 但各受热面是沿水平方向布置，占地面积大，在排烟处所需烟囱的高度要高。 余热锅炉生产工艺过程简介 铜转炉生产 过程简介 铜转炉生产过程主要是从进料口送入原料至炉膛内进行高温熔炼。 转炉在吹炼过程中产生的火量高温烟气，由余热锅炉降温后再经除尘、脱硫后排至大气中。 转炉熔炼的主要原料是：主料（电炉粗炼出的低品位冰铜）、冷料（用以调节炉内温度的固态冰铜）、熔剂 (石英砂，用于造渣 )。 冷料和熔剂由运输皮带送来装入 各自的料仓，再经皮带秤、活动溜槽加入转炉中。 在转炉炉体后下方，有 30 多个风眼。 熔炼过程中，由空压机房送来的压缩空气，通过风眼向炉内送风用以氧化炉内杂质，形成炉渣。 风压约为约 ~ 风量为 20xx0~46000 立方米 /小时。 为提高炉内温度，缩短吹炼时间，需在鼓风中加入一定量的纯氧，含氧量的多少，由工艺要求设定，一般约为总风量的 25%左右。 铜转炉在吹炼过程中，炉内温度 1300 摄氏度左右，产生的烟气温度在 900 摄氏度左右，含有大量热能，烟气被密封烟罩收集送往余热锅炉进行降温并生产蒸汽。 最后旋风吸尘器对余热锅炉出口烟气（约 300 摄氏度）收尘。 余 热锅炉生产工艺过程 余热锅炉是专门用于与转炉配套的热能利用转换设备，包括热交换、锅筒、除氧水箱等三部分。 它利用转炉吹炼过程中产生的高温烟气对锅筒中的水循环加热，并在锅筒中进行汽水分离，把产生的蒸汽送往厂区热力网。 余热锅炉工艺结构如图 1 所示。 图 3 余热锅炉工艺机构图 其中，锅简的给水来自除氧器，通过给水调节阀门来调整给水流量。 同时，锅简内的水通过循环泵循环流经热交换器，吸取热交换器中烟气的热量，以获得能量。 锅筒内的水温远高于水的沸点，由此产生蒸 汽，经过蒸汽流量调节阀门送入厂区热力网，产生经济效益。 从转炉来的烟气通过热交换器。