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第7章自动化仪表应用实例返回总目录大中型工业锅炉汽包液位的检测与控制石油蒸馏装置中的检测与控制传热设备的控制本章小结思考题与****题本章内容大中型工业锅炉汽包液位的检测与控制一、。由图可知,燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧,生产的热量传递给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽。饱和蒸汽经过热器后形成一定气温的过热蒸汽,汇集至蒸汽母管。压力为的过热蒸汽,经负荷设备控制供给负荷设备用。与此同时,燃烧过程中产生的烟气,除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外,还分别经过省煤器和空气预热器对锅炉给水和燃烧用空气进行预热,以充分利用热能,最后经引风机送往烟囱,排入大气。从锅炉的生产过程和设备情况看,它是一个比较复杂的被控对象,其输入变量主要有:负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等;输出变量主要有:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气(烟气含氧量)等。如果将锅炉等效为一个黑匣子,。由图可以看出,这些输入输出变量之间并非简单的一一对应的关系,而是相互关联的,具有一定的耦合特性,所以锅炉设备是一个多输入、多输出且相互关联的复杂被控对象。大中型工业锅炉汽包液位的检测与控制假设其外部设备的用汽负荷发生变化,必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化;而燃料量的变化不仅影响蒸汽压力,同时还会影响到汽包水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压等参数;给水量的变化将直接影响汽包水位,同时还对蒸汽压力、过热蒸汽温度等产生间接影响。所以,要想精确地对锅炉的所有输出量进行控制是一个比较困难的事。在目前控制系统中,大多数情况是对锅炉进行适当的假设后,将锅炉设备控制划为若干独立个子系统,通过各个子系统的分别对相应的变量进行控制,一般不需考虑变量之间的相互影响,从而是锅炉控制变得比较简单。本节仅就其中汽包的液位检测与控制作相应的讨论。、,其水位高低会影响整个系统的安全性。如果水位过低,则由于汽包内的水量较少,而气化速度快,若控制不及时,就会在很短的时间内使汽包内的水全部气化,导致锅炉烧坏和爆炸;水位过高将会影响汽包的水汽分离效果,产生蒸汽带液现象,会使过热器管壁结垢导致损坏,同时过热蒸汽温度急剧下降,该蒸汽作为汽轮机动力的话,还会损坏汽轮机叶片,如果有大量的水进入蒸汽管道,还会导致蒸汽管道爆管的严重后果。可以看出,汽包的水位直接影响锅炉运行的安全性与经济性,是锅炉运行的一个非常重要的指标,无论过高或过低都会引起极为严重的后果,对它的控制必须是及时而又准确的。,逐渐形成了一套行之有效的控制方法。之所以对它进行大量的研究,不仅是由于它的重要性,还在于它的对象特性具有很强的特殊性,主要表现在其水位在外界扰动作用下的变化过程与一般液位对象存在明显区别,需要进行特殊的分析。汽包内的水位高低与蒸汽负荷量D、补充给水量W、补充水温T、汽包蒸汽压力PD等参数都有关系,而其中影响作用比较大的主要是蒸汽负荷和给水量。一般而言,通常用给水量来直接影响水位,所以把给水量对水位的影响称为控制通道影响,把蒸汽负荷对水位的影响称为干扰通道影响。1)干扰通道的动态特性蒸汽负荷(向外提供的蒸汽流量)对水位的影响主要指在燃料量不变的前提下,蒸汽流量突然变化导致的水位变化情况。假设给水量没有同时变化,如果按照常规的物料平衡原则来考虑,必然是物料流出量大于流入量,水位应该随之下降。但是汽包是一个特殊对象,水位的变化情况远比常规对象来得复杂。由于蒸汽流量突然增加,就使短时间内汽包内饱和蒸汽压力迅速下降,造成汽包内水的沸点突然降低,汽化过程加剧,水面以下气泡不仅数量迅速增加而且体积增大,将水位整体抬高,形成虚假的水位上升现象,与一般对象的水位变化恰恰相反,这种现象被称为假水位现象。式中,ξt——曲线H1的飞升速度;K2——曲线H2的放大倍数;T2——曲线H2的时间常数。大中型工业锅炉汽包液位的检测与控制(7-1)假水位变化的大小与锅炉的工作压力和蒸发量等有关,一般蒸发量为100~300T/h的中高压锅炉在负荷突然变化10%时,假水位可达30mm~40mm。对于这种假水位现象,在设计控制方案时必须加以重视。2)控制通道的动态特性在给水流量作用下,汽包也不能仅仅当作常规单容对象来考虑,。对于常规单容无自衡对象而言,;但由于给水温度要大大低于比汽包内饱和水的温度,所以给水量