锅炉液位课程设计

摘要

集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制

1. 概述 (1)

2.通用版及嵌入版MCGS组态软件 (4)

2.1锅炉液位控制工程文件建立 (4)

2.2锅炉液位控制画面设计 (8)

3.被控对象设计 (13)

3.1PLC简介13

3.2实验装置简介 (14)

3.3被控对象特性说明（过程工艺分析） (14)

3.4被控对象的结构设计 (15)

3.5被控对象工艺流程图 (16)

4.控制系统设计 (17)

4.1控制系统原理分析及控制方案设计 (17)

4.2一次仪表选型设计 (18)

4.3 DCS选型设计 (20)

5.DCS组态设计 (21)

5.1 DCS硬件组态设计 (21)

5.2 DCS软件组态设计 (22)

5.3 DCS系统闭环运行调试结果分析与说明 (25)

6.设计总结与体会 (26)

7.参考文献 (28)

8附录软件设计 (29)

集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

集散控制系统一般有以下四部分组成：

现场控制级

又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。

过程控制级

又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以，过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。

过程管理级

DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、

这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS的核心显示、操作跟管理装

置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程，可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程的控制。

经营管理级

又称上位机，功能强、速度快、容量大。通过专门的通信接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全系统的所有信息。这是全厂自动化系统的最高一层。只有大规模的集散控制系统才具备这一级。相当于军队中的“元帅”，他们所面向的使用者是厂长、经理、总工程师等行政管理或运行管理人员。

它的权限很大，可以监视各部门的运行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发，帮助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其计划目标。上世纪三四十年代，工业自动化装置采用的是分散性控制系统。也就是所有设备都是独立运行，不联网控制。操作员根据生产需求进行计算后，将独立设备的特性调节到适合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。较好的适应了工业生产的需求。可是，随着生产规模和复杂程度的不断提高，原有的控制系统显得滞后、笨重、繁冗，因为一台仪表只有一种控制规律，要实现某些复杂的控制就很困难。另外，控制仪表数量越来越多，用原来落后的仪表盘控制的话，控制盘越来越长，看得人眼睛都会花掉。最致命的就是老系统之间不便于实现通信，很难分级控制和综合管理。再一个就是它的系统变更比较麻烦，只有通过更换仪表和变更仪表连线才能实现。第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开始尝试将计算机用于过程控制。试图利用计算机所具有的功能特点，来克服常规模拟仪表的局限性。但当时采用的办法是用一台计算机控制几十甚至上百个回路，这样做的危险性很高，如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这就是所谓的“危险集中”。若采用双机双工系统，虽可以提高系统的可靠性，但成本太高，如果工厂的生产规模不大，则经济性很差，用户难以接受。直到上世纪70年代开始，随着计算机技术的日渐成熟，大规模集成电路及微处理器的诞生后，人们开始思考是否能将“危险分散”。就是原来靠一台大计算机完成的“艰巨”任务，能否用几十台微处理来完成？这样的话，即使某一处理器坏了，也不至于会“牵一发而动全身”，从而使危险系数大大降低。答案是肯定的。至此DCS就诞生了。进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。

集散控制系统的特点

DCS控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点。

1、系统构成灵活。从总体上看，DCS就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成的。你可以把他想象成“因特网”。根据生产需求，你可以随时加入或者撤去工作站。系统组态很灵活。

2、操作管理便捷。DCS的人机反馈都是通过CRT跟键盘、鼠标等实现的。你可以想象成在因特网冲浪一样，你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。

3、控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算，通过高精度的微处理器来实现。

4、信息资源共享。你可以把工作站想象成因特网上的各个网站，只要你在DCS系统中，并且权限够大，你就能了解到你要的任何参数。

5、安装、调试方便。相比原先的模拟控制系统，那么多的飞线头，一大堆类似头发丝的电线，DCS系统算是很方便了。

6、安全可靠性高。

DCS系统的硬件结构

DCS的硬件系统主要由集中操作管理装置、分散过程控制装置和通信接口设备等组成。通过通信网络将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散控制和集中监视、操作及管理等功能。

现场控制站

现场控制站中的主要设备是现场控制单元。现场控制单元式DCS直接与生产过程进行信息交互的IO处理系统，它的主要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元构成现场控制站。它可以是以面向连续生产的过程控制为主，辅以顺序逻辑控制，构成的一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站；也可以是以顺序控制、连锁控制功能为主的现场控制站；还可以是一个对大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站。现场控制站是一个可以独立运行的计算机检测控制系统。由于它是专为过程检测、控制而设计的通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和控制计算机等，与一般的计算机系统有所不同。

2.通用版及嵌入版MCGS组态软件

目标：应用通用版及嵌入版MCGS组态软件基本功能进行简单项目设计、仿真运行。

2.1锅炉液位控制工程文件建立

终极目标：能建立MCGS新工程。

促成目标：

1）掌握MCGS组态软件的安装与运行方法。

2）能进行工程分析，建立工程文件。

2.1.1工作任务

建立水位控制系统工程文件。

2.1.2能力训练

MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。

MCGS的安装

1）启动Windows。

2）在相应的驱动器中插入光盘。插入光盘后会自动弹出MCGS安装程序窗口（如没有窗口弹出，则从Windows的“开始”菜单中，选择“运行...”命令，运行光盘中AutoRun.exe文件），MCGS安装程序窗口如图2-2所示：

3）在安装程序窗口中选择“安装MCGS组态软件通用版”，启动安装程序开始安装。安装程序将提示指定安装目录，用户不指定时，系统缺省安装到D:\MCGS目录下，如图2-1所示：

图2-1 安装程序

安装过程大约要持续数分钟，MCGS系统文件安装完成后，安装程序要建立象标群组和安装数据库引擎，这一过程可能持续几分钟，请耐心等待。

4）安装完成后，安装程序将弹出“设置完成”对话框，上面有两个复选框，“是，我现在要重新启动计算机”和“不，我将梢后重新启动计算机”。一般在计算机上初次安装时需要选择重新启动计算机，如图2-2，按下“结束”按钮，操作系统重新启动，完成安装。如果选择“不，我将梢后重新启动计算机”，点击“结束”，系统将弹出警告提示，提醒“请重新启动计算机后再运行MCGS组态软件”。

图2-2 安装完成对话窗口

5）安装完成后，Windows操作系统的桌面上添加了如图所示的两个图标，分别用于启动。

MCGS组态环境和运行环境：

图2-3 MCGS桌面图标

同时，Windows开始菜单中也添加了相应的MCGS程序组，如图2-4所示。MCGS程序组包括五项：MCGS组态环境、MCGS运行环境、MCGS电子文档、MCGS自述文件以及卸载MCGS组态软件。运行环境和组态环境为软件的主体程序，自述文件描述了软件发行时的最后信息，MCGS电子文档则包含了有关MCGS最新的帮助信息。

图2-4 MCGS程序组

MCGS的运行方式

1）MCGS系统分为组态环境和运行环境两个部分。可执行文件McgsSet.exe对应于MCGS系统的组态环境，可执行文件McgsRun.exe对应于MCGS系统的运行环境。 2）MCGS系统安装完成后，在用户指定的目录（或系统缺省目录D:\MCGS）下创建有三个子目录：Program、Samples和Work。组态环境和运行环境对应的两个执行文件以及MCGS中用到的设备驱动、动画构件及策略构件存放在子目录Program 中，样例工程文件存放在Samples目录下，Work子目录则是用户的缺省工作目录。 3）分别运行执行程序McgsSet.exe和McgsRun.exe，就能进入MCGS的组态环境和运行环境。安装完毕后，运行环境能自动加载并运行样例工程。用户可根据需要创建和运行自己的新工程。

工程建立

1）用鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装在D：盘根目录下，则会在D：\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默认的工程名为：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等)。

2）选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。

3）在文件名一栏内输入“锅炉液位控制系统+班级+学号”，单击“保存”按钮，工程创建完毕。

注意：文件名中不能包含空格，否则MCGS拒绝运行。

2.1.3拓展知识

（1）常用组态软件有哪些

国内的有MCGS、组态王、力控、瑞尔等，国外的有西门子Wincc、INTOUCH等。从结构上说，组态王和MCGS一样，前台动画和后台集成在一起，在运行模式下一起运行。而力控、瑞尔却由后台驱动、实时数据库和前台三部分组成。

目前国产软件整体性能与国外软件相比虽有些差距，但在一般的工程中，国产软件和国外软件已没有任何差别，在某些项目上，国产软件的性能比国外软件还要好。

（2）MCGS组态软件常用术语

1）工程：用户应用系统的简称。引入工程的概念，是使复杂的计算机专业技术更贴近于普通工程用户。在MCGS组态环境中生成的文件称为工程文件，后缀为.mcg，存放于MCGS目录的WORK子目录中。如：“D:\MCGS\WORK\水位控制系统.mcg”。

2）对象：操作目标与操作环境的统称。如窗口、构件、数据、图形等皆称为对象。

3）选中对象：鼠标点击窗口或对象，使其处于可操作状态，称此操作为选中

对象，被选中的对象（包括窗口），也叫当前对象。

4）组态：在MCGS组态软件开发平台中对五大部分进行对象的定义、制作和编辑，并设定其状态特征（属性）参数，将此项工作称为组态。

5）属性：对象的名称、类型、状态、性能及用法等特征的统称。

6）菜单：是执行某种功能的命令集合。如系统菜单中的“文件”菜单命令，是用来处理与工程文件有关的执行命令。位于窗口顶端菜单条内的菜单命令称为顶层菜单，一般分为独立的菜单项和下拉菜单两种形式，下拉菜单还可分成多级，每一级称为次级子菜单。

7）构件：具备某种特定功能的程序模块，可以用VB，VC等程序设计语言编写，通过编译，生成DLL、OCX等文件。用户对构件设置一定的属性，并与定义的数据变量相连接，即可在运行中实现相应的功能。

8）策略：是指对系统运行流程进行有效控制的措施和方法。

9）启动策略：在进入运行环境后首先运行的策略，只运行一次，一般完成系统初始化的处理。该策略由MCGS自动生成，具体处理的内容由用户充填。

10）循环策略：按照用户指定的周期时间，循环执行策略块内的内容，通常用来完成流程控制任务。

11）退出策略：退出运行环境时执行的策略。该策略由MCGS自动生成，自动调用，一般由该策略模块完成系统结束运行前的善后处理任务。

12）用户策略：由用户定义，用来完成特定的功能。用户策略一般由按钮、菜单、其他策略来调用执行。

13）事件策略：当开关型变量发生跳变时（1到0，或0 到 1），执行的策略，只运行一次。

14）热键策略：当用户按下定义的组合热键（如：Ctrl+D）时执行的策略，只运行一次。

15）可见度：指对象在窗口内的显现状态，即可见与不可见。

16）变量类型：MCGS定义的变量有五种类型：数值型、开关型、字符型、事件型和组对象。

17）事件对象：用来记录和标识某种事件的产生或状态的改变。如开关量的状态发生变化。

18）组对象:用来存储具有相同存盘属性的多个变量的集合，内部成员可包含多个其他类型的变量。组对象只是对有关联的某一类数据对象的整体表示方法，而实际的操作则均针对每个成员进行。

19）动画刷新周期：动画更新速度，即颜色变换、物体运动、液面升降的快慢等，单位为ms。

20）父设备：本身没有特定功能，但可以和其他设备一起与计算机进行数据

交换的硬件设备。如：串口通讯父设备。

21）子设备：必须通过一种父设备与计算机进行通讯的设备。如：浙大中控JL-26无纸记录仪、研华4017模块等。

22）模拟设备：在对工程文件测试时，提供可变化的数据的内部设备，可提供多种变化方式，如正弦波、三角波等。

23）数据库存盘文件：MCGS工程文件在硬盘中存储时的文件，类型为MDB文件，一般以工程文件的文件名+“D”进行命名，存储在MCGS目录下WORK子目录中，如D:\MCGS\WORK\水位控制系统D.MDB。

2.2锅炉液位控制画面设计

2.2.1教学目标

终极目标：掌握MCGS画面设计方法。

促成目标：

1）掌握绘图工具箱的使用。

2）掌握实时数据库的创建方法。

3）能实现图形的动画控制效果。

2.2.2工作任务

完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果。

2.2.3能力训练

MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，如图2-5所示。

图2-5 用户应用系统

图2-6 MCGS组态平台

1.建立新画面

（1）新建窗口在图2-6 所示的MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新建的“窗口0”。

选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入图2-7所示的“用户窗口属性设置”对话框，将“窗口名称”改为“水位控制”；将“窗口标题”改为“水位控制”；在“窗口位置是、”中选中“最大化显示”，其他不变，单击“确认”按钮。

图2-7 用户窗口属性设置

选中“水位控制”，单击“动画组态”，进入图2-8所示的“动画制作”窗口。

（2）工具箱使用单击工具条中的工具箱按钮，则打开动画工具箱，如图2-9所示。

a)b)

图2-9 动画工具箱及系统图符对象

图标对应于选择器，用于在图形时选取用户窗口中指定的图形对象；图标用于打开和关闭系统图符工具箱，常用图符工具箱包括27种常用的图符对象。图形对象放置在用户窗口中，是构成用户应用系统图形界面的最小单元，MCGS中

的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件3种类型，不同类型的图形对象有

不同的属性，所能完成的功能也各不相同。

MCGS的图元是以向量图形的格式存在的，根据需要可随意移动图元的位置和改变图元的大小，在工具箱中提供了8种图元。为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了27种常用的图符对象，称为系统图符对象。如图2-9b所示。

(3) 制作文字框图用鼠标单击图2-9a所示的“标签”按钮，鼠标的光标变为“十”字形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小的矩形。

建立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入文字“水位控制系统演示工程”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标单击一下，文字输入过程结束。如果用户想改变矩形内的文字，先选中文字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字的修改。

(4)设置框图颜色设置框图颜色如图2-10所示。

1）设定文字框颜色：选中文字框，按“填充色”按钮，设定文字框的背景颜色（本例设为无填充色）；按“线色”按钮改变文字框的边线颜色（本例设为没有边线）。则设定的结果是，不显示框图，只显示文字。

a）文字框颜色设定 b）文字的颜色设定

图2-10 设置框图颜色

2）设定文字的颜色：按“字符字体”按钮改变文字字体和大小。按“字符颜色”按钮，改变文字颜色（本例设为蓝色）。

(5)对象元件库管理单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”打开动画工具

箱，工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。

图2-11 对象元件库管理

从图2-11所示“对象元件库管理”中的“储藏罐”中选取中意的罐，按“确定”按钮，则所选中的罐出现在桌面的左上角，可以改变其大小及位置，如“罐17”、“罐53”。

（6）流动块构件制作流动的水是用图2-9a所示“动画工具箱”中的“流动块”构件制作。选中工具箱内的“流动块”动画构件。移动鼠标至窗口的预定位置，（鼠标的光标变为“十”字形），按下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，单击鼠标，生成一段流动块。再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直于原来方向），生成下一段流动块。当用户想结束绘制时，双击鼠标即可；当用户想修改流动块时，先选中流动块（流动块周围出现选中标志：

白色小方块），鼠标指针指向小方块，按住左键不放，拖动鼠标,调整形状。

3.被控对象设计

3.1PLC简介

3.1.1 可编程控制器基础

PLC即可编程控制器是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

3.1.2 PLC的历史和发展趋势

20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种机械设备，这就是传统的继电器控制系统。到20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。20世纪60年代末，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家汽车型号不断更新，它必然要求加工的生产线亦随之改变，以及对整个控制系统重新配置，这样，继电器控制系统就需要经常更新和安装，阻碍了更新周期的缩短。为改变这一状况，美国通用汽车公司（GM）在1968年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置。

目前比较著名的PLC生产厂家有日本的三菱公司、欧姆龙公司、富士电机、松下电工，德国的西门子，法国的TE公司、施耐德公司，韩国的三星公司、LG 公司和美国的AB、通用（GE）公司。

PLC现在的发展很快，总的趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、使用方便、高性能和智能化方向发展。

3.1.3 PLC的分类

对于PLC的分类通常可以根据他的结构形式、容量或功能进行。按照硬件的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类，还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。

PLC的容量主要指其输入/输出点数。按容量大小，可将PLC分为：·小型PLC：I/O点数一般在256点以下；·中型PLC：I/O点数一般在256-1024点之间；·大型PLC：I/O点数一般在1024点以上。

按PLC功能上的强弱可分为低档机，中档机，高档机。当然，分类的标准不是固定的，而是随着PLC整体性能的提高不断变化。

3.1.4 PLC的基本结构

PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O接口）、电源及编程器等几大部

分组成。PLC的基本结构图如图3-1。

中央处理器（CPU）是PLC的核心，一般由运算器、控制器、寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路相连接。它的功能是接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。PLC中采用的CPU一般有三大类：通用微处理器；单片机芯片；位处理器。

3.2实验装置简介

该系统的实验装置包括水箱、水槽、锅炉各一个，各种变送仪表共计八块，以及各种管道阀门若干。由本系统的各实验装置可构成锅炉进水流量定值调节，并联管路压力定值调节，锅炉液位定值调节等系统典型生产工艺流程。实验装置清单如下：

表3.1 实验装置清单

水槽一个水箱一个

锅炉一个水泵一个

电磁流量传感器两个（FE1，FE2）LD2—4B型电磁流量转换器两个（FIT1，

FIT2）

DYBG压力变送器两个(LT1，LT2) QS智能型电动调节阀两块（M1，M2）

管线和阀门若干

3.3被控对象特性说明（过程工艺分析）

本系统中被控对象是锅炉，因锅炉是用于加热的容器，所以存在上下限制值，而且由于加热效率等问题，就期望锅炉液位可以稳定在某一给定值上，所以以锅

炉液位作为被控变量，进水发门开度为控制变量。以锅炉液位为反馈变量构成单回路控制系统，并采用PID算法进行控制，通过改变阀门开度，实现锅炉水位稳定在给定值附近的目的。

3.4被控对象的结构设计

为实现上述的对象特性，完成对被控对象的控制，需将管路中的阀门按下表设置。

阀门标号状态阀门标号状态阀门标号状态

V25 开V35 开V40 开

V21 开V51 开V30 开

V33 开V39 开V38 开

V42 开V43 开V27 开

3.5被控对象工艺流程图

图3.1 被控对象工艺流程图

4.控制系统设计

4.1控制系统原理分析及控制方案设计

（1）根据所组态的被控生产流程（被控对象）的工艺要求，确定控制系统的控制方案为单回路控制系统，要求控制系统原理框图如下：

（2）根据被控对象的生产流程和控制要求，确定调节阀为气开形式，控制器为反作用空控制。

图4.1 系统原理方框图

4.2一次仪表选型设计

根据被控对象组态设计，确定“EFPT过程控制实验装置”中一次仪表的使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数。

（1）编制一次仪表位号如表4.1

表4.1 次仪表位号

仪表型号仪表位号功能

QS智能型电动调节阀QSVP-16K M1 调节进水阀位M2 调节出水阀位

电磁流量传感器LDG——10S FE1 测量进水流量FE2 测量出水流量

LD2-4B型电磁流量转换器FIT1 显示进水流量FIT2 显示出水流量

DYBG压力变送器LT1 水箱液位LT2 锅炉液位

锅炉汽包水位测量问题分析及技术措施

浙江省火电厂锅炉汽包水位测量问题分析及改进 孙长生1，蒋健1，刘卫国2，丁俊宏1，王蕙1 （1.浙江省电力试验研究院，杭州市，310014；2.国华浙能发电有限公司，浙江省宁波 市，315612） 摘要：汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数。由于配置、安装、运行及维护不当等因素，导致汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的情况，影响机组安全、经济、稳定运行。本文对浙江省火电厂汽包水位测量、水位保护投入状况进行现场调查，总结存在的问题，分析问题产生的原因，探讨并提出消除或减少这些问题的技术改进措施，供同行参考。 关键词：汽包水位测量；偏差分析；技术措施；锅炉；水位保护；水位计 doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2010.10.000 Analysis of Running Status and Research of T echnical Proposal to the Drum Water Level Measurement Systems of Zhejiang Fired Power Plant SUN Chang-sheng1，JIANG Jian1，LIU Wei-guo2，WANG Huo （1．Zhejiang Provincial Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China；2．Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co. Ltd.，Ningbo 315612，Zhejiang Province， China） ABSTRACT：Because of many reasons during installment, operation and maintenance, the drum water level measurement systems often have been found the difference between the observed value and the actual value, that seriously affectes unit's stable operation.This article has investigated many power plants in the Zhejiang Province closely, surveyed the situation of the drum water level measurement and the water level protection conditions of Zhejiang fired power plant, and has gived useful suggestion.of the reference water column. KEYWORDS：drum water level measurement；warp analysis；technical proposal；boiler；water level protection；water level meter 0 引言 汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数，其测量的准确性与其偏差问题（以下简称“水位测量问题”）的解决，是一直困扰火电机组热工测量与安全、经济运行的难题。针对水位测量问题，在浙江省内火电厂进行了专题调查，就存在的水位测量问题进行了深入的专题探讨，提出了提高汽包水位测量系统运行可靠性的改进意见，供同行参考。 1 存在的主要问题 1.1 模拟量测量信号系统存在的问题 目前浙江省蒸发量为400 t/h及以上的汽包炉共有57台，这些锅炉运行中模拟量测量信号系统存在的主要问题包括以下几方面： （1）测量显示偏差。不同测量变送器显示的示值不一致，两侧显示偏差高的超过100 mm，即使是同侧偏差，有时也高达几十mm，且随着机组负荷的变化而不同，难以找出其变化规律。 （2）逻辑故障判断功能不完善。一些机组不具备《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（请核实是否修改正确）中的汽包水位信号故障后的逻辑判断自动转换功能、水位和补偿用的汽包压力信号坏信号判别功能。 （3）共用测量孔。由于汽包上给出的取样孔不足，因此存在共用取样孔和平衡容器情况，未能做到全程独立。

锅炉课程设计任务书

1. 题目：《锅炉及锅炉房设备》课程设计 - 机械类工厂的蒸汽锅炉房工艺设计：三台SZL4-1.25-P型炉 2. 目的：课程设计是锅炉及锅炉房设备的重要实践教学环节，课程设计对课程的教学效果影响甚大，它不仅可以锻炼学生的实践能力，同时也可以加深学生对课堂讲授内容的理解和记忆。 3. 考核内容与方法 锅炉及锅炉房设备课程设计主要考核查阅资料的能力、计算的准确性、设计方案及绘制施工图的能力。 4. 设计具体任务 1）设计概述 2）设计原始资料 3）设计内容 3.1）热负荷计算 3.2）锅炉型号和台数的确定 3.3）水处理设备的选择及计算 3.4）汽水系统的确定及其设备选择计算 3.5）引，送风系统的确定及设备选择计算 3.6）运煤除灰渣系统的确定及设备选择计算 3.7）锅炉房设备明细表 3.8）设计主要附图 5. 参考资料： 1.《锅炉及锅炉房设备》作者：吴味隆等，中国建筑工业出版社，第一版 2.《锅炉原理》陈学俊主编，机械工业出版社， 1991年版。 3.《工业锅炉》张永照，机械工业出版社，1982年版。

4.《锅炉原理》范从振，中国电力出版社，2006年版。 5.《锅炉房工艺与设备》，刘新旺，科学出版社，2002 6.《锅炉与锅炉房设备》，奚士光、吴味隆、蒋君衍，中国建筑工业出版社，1995 7.《锅炉及锅炉房设备》，刘艳华，化学工业出版社，2010 8.《锅炉及锅炉房设备》，杜渐，中国电力出版社，2011 9.《供热工程》，贺平等，中国建筑工业出版社，2009 10..《集中供热设计手册》李善化，康慧等编中国电力出版社 11.《锅炉习题实验及课程设计》同济大学等院校著中国建筑工业出版社 12.《实用供热空调设计手册》陆耀庆主编中国建工出版社 13.《锅炉房设计规范》GB50041-92 中国机械电子工业部主编中国计划出版社 14.《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T-98 唐山市热力总公司主编中国建 筑工业出版社 指导教师签字：2014年12 月25 日 教研室主任签字：年月日 6、课程设计摘要（中文） 热能动力设备和系统是电力生产和热能应用领域中最重要的生产系统和设备，它直接关系到生产的安全性和经济性。学生通过本专业的

锅炉汽包水位补偿公式

锅炉汽包水位补偿公式： 1、汽包水位补偿 水位补偿公式：H=[ L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP ] / (ρ2-ρ3)g 然后用H减去水位零点相对平衡容器下取样点的距离,得到的值就是修正后的汽包水位。 L为平衡容器两个取样管间高度（m） ρ1为凝结水密度（kg/m3） ρ2为饱和水密度（kg/m3） ρ3为饱和蒸汽密度（kg/m3） ΔP为变送器差压（Pa） H为水位高度（m） h0为汽包水位零点至下取样管高度（m），H为补偿后水位（m）。 补偿后水位：h=[ L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP ] / (ρ2-ρ3)g -h0. 再把单位从米转为毫米。 如果L、h0、h单位为毫米，ΔP单位为mmH2O, ρ1、ρ2、ρ2单位为kg/m3。则公式为h=[ L*(ρ1-ρ3)-ΔP*1000 ] / (ρ2-ρ3) -h0 汽包水位测量分析及补偿 [摘要]汽包水位的准确测量值是电厂重要的测量参数之一，其测量方式很多，目前常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。但当液位计与被测汽包中的液体温度有差异时，显示的液位不同于汽包中的液位，而且其误差还会随汽包压力的改变而改变。襄樊电厂300MW机组，应用汽包水位模拟量信号采用差压变送器测量，并进行汽包压力补偿的测量方法，结果表明，汽包水位运行正常，测量准确，满足运行要求。 [关键词]汽包水位测量差压变送器压力补偿 1 准确测量汽包水位的重要性 大型机组都设计全程给水控制系统，在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中，汽包压力在不断地变化，汽包内的蒸汽和水的密度也随之变化，从而影响汽包水位测量的准确性和全程给水控制系统的投运，危及机组的安全。因为汽包水位过高可能造成蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，轻则加重管道和汽轮机积垢，降低出力和效率，重则使汽轮机发生事故；汽包水位过低，则对水循环不利，可能导致水冷壁局部过热甚至爆管。因此汽包水位的准确测量值是电厂最重要的测量参数之一。 2 汽包水位的测量方式及存在问题 汽包水位测量方式很多，一般可分为：(1)静压式；(2)浮力式；(3)电气式；(4)超声波式；(5)核辐射式。目前电厂中最常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。连通式液位计包括云母水位计和电接点水位计，这类液位计直观，便于读数，但它们共同的缺点是：当液位计与被测汽包中的液温有差别时，其显示的液位不同于汽包中的液位，而且此误差还会随汽包压力的改变而改变。为了减小因温度差异而引起的误差，

锅炉汽包水位控制系统设计

过程控制系统实验报告 专业 ****** 班级 ****** 学生 ****** 学号 ******

锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在120cm，稳态误差±0.4cm，满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20),σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动 态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

目录 第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13 第五章心得体会-----------------------------------------------------------15

锅炉课程设计计算表

漏风系数和过量空气系数 （3）确定锅炉的基本结构 采用单锅筒∏型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。水平烟道布置两级悬挂对流过热器。布置两级省煤器及两级管式空气预热器。 整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛。采用光管水冷壁。对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水 喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。 省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。 锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。 燃烧方式采用四角布置的直流燃烧器。 根据煤的特性选用中速磨煤机的负压直吹系统次风 序号 名称 漏风系数 符号 出口过量空气系数 符号 计算公式 1 制粉系统 0．1 △a ZF 2 炉膛 0．05 △a L a L ' ' 3 屏、凝渣管 0 △a PN a PN '' +' 'a L △a PN 5 低温过热器 0．025 △a DG a DG ' ' +' 'a GG △a DG 6 高温省煤器 0．02 △a SS a SS '' ?+''a D G a SS 7 高温空气预热 器 0．05 △a SK a SK ' ' +''a SS △a SK 8 低温省煤器 0．02 △a XS a XS ' ' +' 'a SK △a XS 9 低温预热器 0. 05 △ a XK a XK ' ' +' 'a XS △a XK

图1.1 锅炉本体结构简图 第一章、辅助计算 1、1锅炉的空气量计算 在负压下工作的锅炉机组，炉外的冷空气不断漏入炉膛和烟道内，致使炉膛和烟道各处的空气量、烟气量、温度和焓值相应的发生变化。 对于炉膛和烟道各处实际空气量的计算称为锅炉的空气平衡量、在锅炉热力计算中，常用过量空气系数来说明炉膛和烟道的实际空气量。 锅炉空气量平衡见表1 1、2燃料燃烧计算 1）燃烧计算： 需计算出理论空气量、理论氮容积、RO2容积、理论干烟气容积、理论水蒸汽容积等。计算结果见表

锅炉课程设计说明书

锅炉课程设计说明书文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

课程设计说明书学生姓名:学号： 学院: 班级: 题目: 指导教师：职称: 指导教师：职称: 年月日 绪论 一、锅炉课程设计的目的 锅炉课程设计《锅炉原理》课程的重要教学实践环节。通过课程设计来达到以下目的：对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用热力计算标准方法,并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。 二、锅炉校核计算主要内容 1、锅炉辅助设计：这部分计算的目的是为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。 2、受热面热力计算：其中包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。 3、计算数据的分析：这部分内容往往是鉴定设计质量等的主要数据。

三、整体校核热力计算过程顺序 1、列出热力计算的主要原始数据，包括锅炉的主要参数和燃料特性参数。 2、根据燃料、燃烧方式及锅炉结构布置特点，进行锅炉通道空气量平衡计算。 3、理论工况下（a＝1）的燃烧计算。 4、计算锅炉通道内烟气的特性参数。 5、绘制烟气温焓表。 6、锅炉热平衡计算和燃料消耗量的估算。 7、锅炉炉膛热力计算。 8、按烟气流向对各个受热面依次进行热力计算。 9、锅炉整体计算误差的校验。 10、编制主要计算误差的校验。 11、设计分析及结论。 四、热力校核计算基本资参数 1) 锅炉额定蒸汽量De=220t/h 215℃ 2) 给水温度：t GS= =540℃ 3）过热蒸汽温度：t GR 4）过热蒸汽压力（表压）P GR= 5)制粉系统：中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机） 6）燃烧方式：四角切圆燃烧 7）排渣方式：固态

锅炉课程设计

题目 锅炉课程设计 学生姓名 学号 院 ( 系 ) 专业 指导教师 报告日期2016年12月28日 目录 前言 第一章锅炉课程设计任务书 (3) 第二章煤的元素分析数据校核和煤种判别 (5) 第三章燃料燃烧计算 (7) 第四章锅炉热平衡计算 (9) 第五章炉膛设计和热力计算 (10) 第六章前屏过热器设计和热力计算 (15) 第七章后屏过热器设计和热力计算 (20) 第八章温再热器设计和高热力计算 (24) 第九章第一悬吊管热力计算 (28) 第十章高温对流过热器设计和热力计算 (30) 第十一章第二悬吊管热力计算 (33) 第十二章低温再热器垂直段设计和热力计算 (35)

第十三章转向室热力计算 (39) 第十四章低温再热器水平段设计和热力计算 (41) 第十五章省煤器设计及热力计算 (45) 第十六章分离器气温和前屏进口气温的校核 (48) 第十七章空气预热器设计和热力计算 (49) 第十八章锅炉整体热平衡校核 (56) 第十九章热力计算结果的汇总 (57)

前言 《锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是《锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。 本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。 由于知识掌握程度有限以及三周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏。 第一章锅炉课程设计任务书 引言 锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高掌握了锅炉机组的热力计算方法，学会使用锅炉机组热力计算标准方法，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。 我国的锅炉目前以煤为主要燃料。锅炉的结构设计和参数的设计与选择以及煤种的选择与应用等都将会对燃料效率、锅炉安全经济运行水平以及环境污染等问题有影响。因为在锅炉设计中对锅炉的性能、

锅炉汽包水位计标定的方法

锅炉汽包水位计标定的方法 一、锅炉水位测量原理： 差压式水位计的水位------差压转换原理如图一所示： 图一、差压转换原理 我们在不考虑温度变化而造成水的密度的变化和汽包压力的变化导致水密度的变化等情况，及不考虑补偿的情况下，公式（2）可以简化为： g H L g H g L P P P 水水水ρρρ)(-=-=-=?-+ (3) 式中：L 为平衡容器中参比水柱的高度；H 为汽包实际水位高度；水ρ水的密度， g 为重力加速度；（由式中可知：L 、水ρ、g 是固定的常数，只有H 是瞬时值， 在变化中）。 从公式和图一我们知道（当找零位和满位时，要关闭与汽包的链接的两个阀门）： （1）、当H=L 时，△P=0时；证明锅炉汽包处于满水状态，此时变送器输出为20mA;（可以这样理解，当冷凝罐和水侧引压管灌满水后，打开变送器中间阀时，H=L,L=L,P_=P + ,则说明汽包水位处于满水状态）

时；证明锅炉汽包处于缺水状态，此时变送（2）、当H=0时，△P=g L 水 器输出为4mA。（可以这样理解，当冷凝罐和水侧引压管灌满水后，关闭变送器中间阀时，H=0,L=L,则说明汽包水位处于缺水状态） 注：从满位和零位标定看，变化的只有H，且H的变化范围为0～L；L是一直处于满水状态，没有变化。 二、广西四合工贸锅炉水位计结构和变送器安装形式： 图二、锅炉水位计内部结构和变送器安装图 其中：A、B为水位计一次阀；C、D为入变送器的控制阀；E、F为引压管排污阀；P1、P2、P3为压差变送器自带阀门，P1为变送器正端入口切断阀；P2为变送器负端入口切断阀；P3为变送器正负端连通阀。 三、锅炉水位计标定步骤： 1、A、B两个一次阀首先关闭，切断与汽包之间的联系；然后关闭E、F、P3阀，打开C、D、P1、P2阀，准备好灌水工作； 2、把排气孔堵头打开，往单室平衡器内灌水，直到水从排气孔溢流；

锅炉汽包水位单冲量控制系统设计

目录 1 概述 (2) 3 液位控制系统方案 (3) 3.1 系统方框图 (3) 3.2 系统方案图 (4) 4 控制系统的设计 (4) 4.1 系统控制过程分析 (5) 4.1.1 系统平衡阶段分析 (5) 4.1.2 系统抗扰动阶段分析 (5) 4.2 单回路反馈控制系统 (6) 4.3 检测变送器的选择 (7) 4.3.1 选取原则 (7) 4.3.2 压差变送器 (7) 4.4 调节阀的选择 (8) 4.5 仪表性能指标的计算 (9) 4.5.1 精度 (9) 4.5.2 灵敏度和灵敏性 (9) 4.5.3 回差 (9) 4.6 调节器的选择 (9) 4.7 调节器作用方向的选择 (10) 4.8 系统的投运和整定 (10) 4.8.1 系统的投运 (10) 4.8.2 简单控制系统的参数整定 (11) 5 系统工作原理简述 (11) 5.1 当汽包液位下降时 (11) 5.2 当汽包液位上升时 (12) 6 心得体会 (12) 参考文献 (13)

锅炉汽包水位单冲量控制系统设计 1 概述 在过程自动化技术出现之前，工厂操作员必须人工监测设备性能指标和产品质量，以确定生产设备处于最佳运行状态，而且必须在停机时才能实施各种维护，这降低了工厂运营效率，且无法保障操作安全。 过程自动化技术可以简化这一过程。通过在工厂各个区域安装数千个传感器，过程自动化系统可以收集温度、压力和流速等数据，然后利用计算机对这些信息进行储存和分析，再用简洁明了的形式把处理后的数据显示到控制室的大屏幕上。操作人员只要观察大屏幕就可以监控整个工厂的每项设备。 过程自动化系统除了能够采集和处理信息，还能自动调节各种设备，优化生产。在必要时，工厂操作员可以中止过程自动化系统，进行手动操作。 工厂所有者希望他们的设备能以最低的成本生产最多的产品，而在石油、天然气和石化等多个行业，能源成本占总生产成本的30—50%。因此，通过过程自动化技术增效节能是降低生产成本的有效途径。 对于过程自动化技术而言，计算机程序不仅能够监测和显示工厂的运行状况，还能模拟不同的运行模式，找到最佳策略以提高能效。这些程序的独特优势是能够“学习”和预测趋势，提高了对外界条件变化的响应速度。 过程自动化系统中的软件和控制装置能够对设备进行调节，使其在最佳速度下运行，从而大大降低能耗。它们还能够确保质量的一致性，降低次品率，减少浪费。过程自动化系统还能预测何时需要对生产设备进行维护，从而减少了对设备进行常规检查的次数。常规检查次数的降低可以减少停止和重新启动机器所花费的时间和能源。 过程控制系统分为多种，有简单控制系统和复杂控制系统，而复杂过程控制系统又可分为：串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统和均值控制系统等几种。在本次控制系统的选择中，因为设计题目要求是：锅炉汽包水位单冲量控制系统的设计，所以本着简单、实用的原则我把它设计成一个简单的单回路系统来满足题目要求。 2 锅炉生产蒸汽工艺简述 锅炉汽包水位系统流程如图1所示。

锅炉课程设计

一、课程设计题目：某厂锅炉房工艺设计 二、设计目的 课程设计是锅炉及锅炉房设备课程的主要教学环节之一。通过课程设计，了解锅炉房工艺设计内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高设计计算和制图能力，巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决锅炉房工程设计中的实际问题。 三、设计原始资料： 1、热负荷资料 项目用汽量/(t/h) 用汽参数凝结水 回收率％ 同时 使用系数最大平均压力/MPa 温度 采暖用汽 6.10 0.4 饱和65 1.0 生产用汽 4.80 2.5 0.5 饱和20 0.8 生活用汽0.60 0.15 0.3 饱和0 0.3 2、煤质资料： 元素分析成分：C ar(C y)=65.65%, H ar(H y)=2.64%, O ar(O y)=3.19%, N ar(N y)=0.99%, S ar(S y)=0.51% ,A ar(A y)=19.02%, M a r（W y）=8.00% . 煤的干燥无灰基挥发分：Vdaf(Vr)=7.85%， 接受基低位发热量Qnet,v,ar(Qydw)=24426KJ/Kg 查文献[1]表2-10，得该煤属Ⅲ类无烟煤（WⅢ）。 3、水源资料： 以自来水为水源，供水水温13℃，供水压力0.5MPa (1)总硬度：YD=5.2mmol /L (2)永久硬度：YD T=2.1mmol /L (3)暂时硬：YD T=3.1 mmol /L (4)总碱度：JD=2.1mmol /L (5)PH值：PH=7.4 (6)溶解氧：6.5～10.9mg/L (7)悬浮物：0 mg/L (8)溶解固形物：420 mg/L 四、设计内容与要求 1、热负荷计算 包括最大计算热负荷和年热负荷的计算。对于具有季节性负荷的锅炉房，应分别以采暖

吉林大学锅炉课程设计说明书

本科生课程设计题目: 锅炉课程设计--26题 学生姓名：刘泰秀42101020 专业：热能与动力工程（热能）班级：421010班

一、设计任务 1.本次课程设计是一次虚拟锅炉设计，主要目的是为了完成一次完整的热力计算。 2.根据所提供参考图纸，绘制A0图纸2张，其目的是为掌握典型锅炉的基本机构及工作原理。 3.以《锅炉课程设计指导书》为主要参考书，以《电站锅炉原理》、《锅炉设计手册》为辅助参考资料，进行设计计算。 二、题目要求 锅炉规范： 1.锅炉额定蒸发量670t/h 2.给水温度：222 ℃ 3.过热蒸汽温度：540 ℃、压力（表压）9.8MPa 4.制粉系统：中间仓储式 5.燃烧方式：四角切线圆燃烧 6.排渣方式：固态 7.环境温度：20 ℃ 8.蒸汽流程：指导书4页 三、锅炉结构简图 设计煤种名称Car Har Oar Nar Sar Aar Mar Qar 枣庄甘霖井56.90 3.64 2.25 0.88 0.31 28.31 7.71 22362

燃烧计算表 序 号 项目名称符号单位计算公式及数据结果 1 理论空气量V0 m3/kg 0.0889*(Car+0.375*Sar)+0.265*Har- 0.0333*Oar 5.9584 2 理论氮容积V0N2 m3/kg 0.8*Nar/100+0.79*V0 4.7142 3 RO2容积VRO2 m3/kg 1.866*Car/100+0.7*Sar/100 1.0639 4 理论干烟气 容积 V0gy m3/kg V0N2+VRO2 5.7781 5 理论水蒸气 容积 V0H2O m3/kg 11.1*Har/100+1.24*Mar/100+1.61*dk *V0 0.5956 6 飞灰含量αfh 查表2-4 0.9 烟气特性表 序号名称符号单位公式结果 1 锅炉输入热量Q r kJ/kg Qr≈Qar,net22362 2 排烟温度θpy ℃先估后校140 3 排烟焓hpy kJ/kg 查焓温表1705.44 4 冷空气温度tlk ℃取用20 5 理论冷空气焓h0lk kJ/kg h0lk=(ct)kV0 157.81

锅炉汽包液位计

1.3.3.锅炉汽包双色水位计 1.3.3.1.概述 我公司所使用双色水位计为铁岭高科自动化仪器仪表有限公司生产。双色水位计是用在锅炉汽包上或其他压力容器上的用来监视水位变化的一次仪表。运行人员在现场或控制室的监视器上可以直观的看到水位计里面水位的变化。 1.3.3. 2.结构及工作原理 双色水位计由表体、光源、阀门三大部分组成。它的工作原理是由光源发出的红光绿光，射向水位计本体液腔。在腔内气象部分，红光射向正前方，而绿光斜射到壁上被吸收。而腔体内液相部分，由于水的折射使绿光射向正前方，而红光射到壁上，因此在正前方观察显示汽红水绿。 1.3.3.3.使用方法 1.3.3.3.1.加热水位计 第一步，把各阀门按顺时针方向旋转，全关闭。 第二部，把排污阀按反时针方向转一周，微开。 第三部，把汽阀转1/4周，微开，使蒸汽进入水位计腔体，从排污阀排出。水位计温度逐渐升高，在周围空气温度为20℃时约两分钟以后，将达到所需温度。 1.3.3.3. 2.向水位计导入热水、蒸汽，并确定水位 在导入水蒸气之前，操作者一定站在水位计的侧面，不可站在前面工作。 第一步，关闭排污阀。 第二步，把水阀缓慢开1/4周，向水位计内徐徐导入热水。 注意：水阀切不可开得太大，否则安全球将动作，堵死管路无法工作。

第三步，把汽阀转1/4周，向水位计内徐徐导入蒸汽，若此之前安全球阀已动作，则由于水位计内蒸汽升高，安全球会自动脱落，再开水阀即可放入热水。 第四步，把汽阀及水阀完全打开。 第五步，认真观察水位，热水开始进入水位计，使水位逐渐升高，直到水位基本不变为止。但水位应有微小波动，表示水，汽管路畅通。如有看到水部分的窗口变暗甚至全黑，也不必惊慌。这是因为水中带有大量铁锈及其它脏物所致。这可用水位计维护中的排污方法解决。 第六步，如果通过以上操作，而水位计中没有导入水或汽、可关闭水阀、汽阀，开排污阀，并重复（第一步至第五步）操作一次。再有问题应检查水汽管路阀门或焊接管焊接口是否堵塞。 第七步，水汽界面最好处在观察窗内，如果处于盲区，虽不影响判断水汽大概位置，但看不到水面波动，应微调水位高度。尽量让水位露出来。 第八步，一切正常后，把水阀、汽阀各自回旋（逆时针）1/4周，这样可以防止在长期连续使用后，阀杆与后座烧结在一起。 第九步，检查玻璃、云母没有裂纹，压盖及阀不出现泄露为正常。 1.3.3.3.3.调试光学系统 冷光源 红、绿光源的发光强度可单独调整，出厂前已调整到最佳效果，安装时无需调整。光源的其它部分无需调整。 热光源 第一步，左、右调整镜架，使在水位计正前方观看，汽红、水绿，界面清晰。 第二步，调整灯管及反光碗，使在前方观看亮度最亮为止。 第三步，重复第一步调整达到最佳位置。 第四步，如果五窗及七窗水位计，要调整到在水位计正前方同时观看两排窗口，均应达到汽红、水绿、界面清晰，到此为止，水位计进入正常运行状态。 注意：水位计不得参与煮炉和酸洗。 1.3.4.电接点水位计 1.3.4.1概述 我厂所使用电接点水位计应用在锅炉汽包液位计，生产厂家为铁岭高科自动化仪表有限公司.UDZ系列电接点水位计主要用于锅炉汽包、高低加热器、除氧器、蒸发器、水箱等的水位测量。本装置由测量筒、电极、二次仪表三部分组成。

锅炉汽包液位课程设计

锅炉汽包液位课程 设计

天津城建大学 课程设计任务书 - 第 2学期 控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级电气12班姓名：学号： 课程设计名称：过程控制 设计题目：锅炉汽包液位控制 完成期限：自年 6 月 20 日至年 6 月 26 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 加热炉出口温度控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度调节阀上做3%变化，输出温度记录如下： 试根据实验数据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。具体要 p 求如下： （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）； （3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。

二、设计要求 采用MATLAB仿真；需要做出以下结果： （1）超调量 （2）峰值时间 （3）过渡过程时间 （4）余差 （5）第一个波峰值 （6）第二个波峰值 （7）衰减比 （8）衰减率 （9）振荡频率 （10）全部P、I、D的参数 （11）PID的模型 （12）设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 四、参考资料 [1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社， [2] 邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社

[3] 过程控制教材 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：年月日 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统，当前，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

锅炉课程设计.doc

扬州大学广陵学院 锅炉及锅炉房课程设计题目：燃油锅炉房工艺设计 院(系)别土木电气工程系 专业建筑环境与能源应用工程 班级建环81301班 学号130054101 姓名白杰 指导教师刘义 二○一六年七月

目录 1.锅炉课程设计任务书 (4) 1.1.设计目的 (4) 1.2.设计任务 (4) 1.3.原始资料 (4) 1.4.设计内容和要求 (4) 2.锅炉型号和台数的选择 (6) 2.1.热负荷计算 (6) 2.2.锅炉型号和台数选择 (6) 3.水处理设备的选择及计算 (8) 3.1.决定是否要除碱 (8) 3.2.确定水处理设备生产能力 (8) 3.3.软化设备选择计算 (9) 4.给水设备和主要管道的选择计算 (11) 4.1.决定给水系统 (11) 4.2.给水泵的选择 (11) 4.3.给水箱的选择 (11) 4.4.其他水泵的选型 (11) 4.5.主要管道和阀门的选择 (12) 4.6.分气缸选择计算 (13) 4.7.换热器的选择 (13) 5.送引风系统设计 (14) 5.1.计算空气量和烟气量 (14) 5.2.决定烟、风管道截面尺寸 (14) 5.3.确定送引风系统及其布置 (15) 5.4.确定烟囱高度和断面尺寸 (15) 6.供油系统设计 (16) 6.1.供油系统的确定 (16)

6.2.贮油罐容量确定 (16) 6.3.贮油罐的计算 (16) 6.4.日用油箱的计算 (17) 6.5.油泵选择 (17) 6.6.油路设计 (17) 7.锅炉房工艺布置 (19) 7.1.锅炉房建筑 (19) 7.2.锅炉房设备布置 (19) 7.3.风烟管道和主要汽水管道布置 (19) 8.附锅炉房热力系统图、锅炉房平面图、锅炉房剖面图

锅炉课程设计(范例)

《电厂锅炉原理》 课程设计指导书 能源与动力工程系 目录 1

第一章锅炉设计的任务及热力计算的作用和分类 .............. 错误！未定义书签。第二章锅炉的设计计算 .......................................................... 错误！未定义书签。 第一节设计计算的步骤 ................................................... 错误！未定义书签。 第二节辅助计算和热平衡计算 ....................................... 错误！未定义书签。 第三节炉膛计算 ............................................................... 错误！未定义书签。 第四节屏式受热面的计算 ............................................... 错误！未定义书签。 第五节烟道对流受热面的计算 ....................................... 错误！未定义书签。第三章锅炉的校核计算 .......................................................... 错误！未定义书签。第四章符号与参考文献 .......................................................... 错误！未定义书签。 A. 符号比较 ......................................................................... 错误！未定义书签。 B. 参考文献 ......................................................................... 错误！未定义书签。附录1 课程设计的目的和任务 (2) 附录2 课程设计例题——2102t/h超临界煤粉锅炉热力计算 (5) 第一部分热力计算书 (5) 第二部分结构计算书 ......................................................... 错误！未定义书签。附录3 锅炉设计说明书示例 .. (53) 附录1 课程设计的目的和任务 一、课题 2012 t/h亚临界压力自然循环锅炉的设计布置与计算 二、目的和任务 目的： 1）运用原理课所学知识, 并加以巩固充实和提高； 2

汽包水位计操作

19.2就地水位计的操作 19.2.1锅炉冷态时水位计的投入： 19.2.1.1确认水位计检修工作结束，设备完整，照明良好，符合投入要求； 19.2.1.2开启水位计汽、水侧一、二次门，关闭放水一、二、三次门； 19.2.1.3水位计随锅炉同时升压，汽包压力升到0.1MPa时，应冲洗汽包就地水位计，当汽包压力达0.5 MPa时，应通知检修和热工人员分别进行热紧螺丝和仪表疏放水； 19.2.2锅炉热态时水位计的投入： 19.2.2.1确认水位计检修工作结束，设备完整、照明良好，符合投入要求； 19.2.2.2确认水位计汽、水侧一、二次隔离门关闭，放水一、二、三次门开启； 19.2.2.3开汽、水侧一次门； 19.2.2.4微开汽侧二次门，暖管约30分钟，暖管合格后关闭汽侧二次门； 19.2.2.5如果水位计某些窗口进行过检修，应在暖管结束关闭汽门后，进行螺丝热紧工作。热紧工作结束后，再微开汽侧二次门，继续暖管5分钟以上，暖管合格后关闭汽侧二次门； 19.2.2.6关闭放水一次门； 19.2.2.7将汽、水侧二次门交替微开1/4圈（防止保护钢球堵死水位计表体进汽、进水口，如果因错误操作引起保护钢球堵死水位计进汽、

进水口会出现汽包水位指示不准现象，操作人员应将汽、水隔离二次门关闭，利用阀瓣前顶针顶开保护钢球，再交替缓慢开启阀门），直至全开（正常运行要全开汽、水二次门，否则保护钢球起不到保护作用）； 19.2.2.8检查水位计正常后，关闭放水二、三次门。 19.2.3水位计的冲洗： 19.2.3.1汽、水侧二次门关闭4/5（阀门开度过大保护钢球容易堵死水位计表体进汽、进水口）； 19.2.3.2打开放水一、三、四次门（#1、#3、#4炉无三、四次门），微开放水二次门，暖管5分钟； 19.2.3.3关闭水侧二次门，全开放水二次门，进行水位计冲洗；19.2.3.4关闭汽侧二次门，水侧二次门开启1/5（阀门开度过大保护钢球容易堵死水位计表体进汽、进水口），进行水位计冲洗； 19.2.3.5冲洗合格后，关闭汽、水侧二门； 19.2.3.6关闭放水门； 19.2.3.7按水位计热态投入水位计； 19.2.4水位计解列： 19.2.4.1运行中如发生水位计爆破、泄漏，应将水位计隔离； 19.2.4.2关闭汽侧一、二次门（水位计隔离二次门是只保护阀，运行中如发生水位计爆破、泄漏时保护阀内的钢球瞬间利用介质流动的力量将水位计表体进汽、进水口堵死，防止泄漏点大量介质泄漏起到保护操作人员安全作用，如果先操作隔离二次门会造成阀瓣前顶将阀体

锅炉毕业课程设计计算说明书

(此文档为word 格式，下载后您可任意编辑修改！) 锅炉课程设计计算说明书 第一章概述 1.1课程设计的目的 课程设计是该课程的重要教学环节之一，该课程设计是《锅炉及锅炉房设备》 课程的后续主要教学环节。通过课程设计了解锅炉房工艺设计的内容、程序和 基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高识图和制图能力，巩固所学理论知 识，提高综合运用《锅炉与锅炉房设备》以及其它课程中所学的知识，解决锅 炉房设计实际问题的能力。 1.2课程设计原始资料 1. 2.1课程设计的题目 某纺织厂(六安市)供热锅炉房工艺设计 1.2.1 热负荷资料生产与生活为常年 性热负荷。三班制工作，年工作天数为 300天；采暖天数为124天；空调用热天 数为210天。 1.2.2燃料 （1）煤 （2 ）工业分析 Wy=8.0% Ay=21.5%、Vr=31.91%、Cy=48.0%、Sy=0.5%; Qydw=21300kJkg 1.2.3水质资料 o =4.95毫克当量升 FT =2.4毫克当量升 T =2.5毫克当量升 o =2.5毫克当 量升 溶解固形物 6.2 毫克升 PH 值 7.0 1.2.4气象资料: (1) 平均风速： 冬季：2.8ms ，夏季：2.7ms ； (2) 大气压：冬 102230Pa,夏 100120 Pa ； (3) 冬季采暖室外计算温度：-1.8 C,冬季空调室外计算温度：-4.6 C ； (4) 冬季通风室外计算温度：2.6 C ； (5) 采暖用气天数：124天，空调用热天数：210天。 第二章热负荷计算及锅炉选择 总硬度 H 永久硬度 H 暂时硬度 H 总碱度 A

DCS液位控制课程设计

锅炉汽包水位控制系统 概述 蒸汽锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。锅炉是一个十分复杂的控制对象，为保证提供合格的蒸汽产品以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性能指标，由于负荷、燃烧状况及给水流量等因素的变化，汽包水位会经常发生变化。因此锅炉汽包水位应当根据设备的运行状况进行实时调节加以严格控制以保证锅炉的安全运行。 工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，锅炉汽包水位也是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系。 采用PLC控制技术，能实现对锅炉运行过程的自动检测、自动控制等多项功能。它的被控量是汽包水位，而调节量则是汽包给水流量，通过对汽包水位的实时检测并进行反馈，PLC对反馈信号和给定信号进行比较，然后根据控制算法对二者的偏差进行相应的运算，运算结果输出给执行机构从而实现给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，汽包水位变化在允许范围之内。 1．1 锅炉汽包水位的控制方案 锅炉汽包水位控制系统采用三冲量控制系统，三冲量控制系统实际上是前馈一串级控制系统，它的主回路是一个定值调节系统，副回路是一个随动调节系统，主调节器按照对象操作条件及负荷情况而随时校正副调节器的给定值，从而使副参数能随时跟踪操作条件或负荷的变化而变化，最终达到保持主参数恒定的目的。其中主变量是汽包液位，副变量是给水流量蒸汽流量信号作为前馈信号引入流程。（见图1和图2）。