工业锅炉水位微机控制系统设计 开题报告

电气与信息学院毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计（论文论文论文论文）开题报告开题报告开题报告开题报告题目名称工业锅炉水位微机控制系统设计报告人专业班级自动化0441指导教师工业锅炉水位微机控制系统设计工业锅炉水位微机控制系统设计工业锅炉水位微机控制系统设计工业锅炉水位微机控制系统设计开题报告开题报告开题报告开题报告一一一一、课题的目的和意义课题的目的和意义课题的目的和意义课题的目的和意义锅炉计算机控制是近年来开发的一项新技术。它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，虽然锅炉汽包水位对蒸汽流量和给水流量变化的响应呈积极特性，但是在负荷蒸汽流量急剧增加时，表现却类似逆响应特性，即所谓的虚假水位。造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。我的设计主要采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制器的反馈信号。其目的是通过单片机的控制，使锅炉汽包水位维持在正常的范围内，当水位超过上限或下限时，能及时报警并采取相应的措施。通过本设计可充分体现三冲量控制系统的优越性，系统功能完善，结构先进合理，能耗小，扩展灵活，便于维护，并且可靠性高，而且还极大地提高了企业的生产效率和经济效益。该系统自动化程度较高，大大降低了操作者劳动强度，降低了成本，综合性强，实用性好，保障锅炉正常运行。二二二二、文献综述文献综述文献综述文献综述由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。所谓三冲量调节系统就是把给水流量W，汽包水位H，蒸汽量D三个变量通过运算后调节给水阀的调节系统。具体调节过程方框图如下图1。设定水位图1三冲量框图1单冲量水位自动调节系统以锅炉锅筒水位为唯一信号的锅炉给水连续调节系统称为单冲量水位调节系统。该系统由水位变送器，伺服放大器，执行器和给水调节阀组成。水位变送器将水位信号送到调节器，调节器根据实测水位和给定值的偏差，经过运算放大后输出调节信号，驱动执行器改变调节阀开度，改变锅炉上水量，使水位控制在容许范围内。单冲量水位存在的问题是当锅炉蒸汽负荷变化很大时，由于“虚假水位”现象的影响，在调节过程一开始，调节器根据水位先上升去关小调节阀，减少给水量，这个错误动作扩大了汽包进出流量的不平衡，使汽包水位和给水量的波动幅度增大，降低了调节质量。从给水扰动下的情况看。由于给水总管压力改变等原因所造成的给水量变动时，调节器要等到水位改变后才能动作，而调节器动作后又要经过一段延迟时间才能影响到水位，因此将导致汽包水位发生较大的变化，调节时间长。用电动单元组合仪表很容易实现单冲量水位自动调节系统。单冲量水位调节系统一般用于中小容量锅炉。调节器一般运用比例积分调节规律，以消除水位偏差。12双冲量水位自动调节系统在单冲量水位自动调节的基础上，加入蒸汽流量作为前馈信号，便构成所谓的双冲量水位自动调节系统。前馈控制的主要特点是根据扰动的大小直接调节，使调节作用在扰动发生的同时起作用，从而减小扰动造成的被控参数的变化。引入蒸汽流量前馈信号可以消除虚假水位对水位控制的不良影响，减小或抵消由于虚假水位现象而造成的调节误动作。双冲量系统调节器一般选用比例积分调节。与单冲量系统相比，它增加了流量变送器，开放器和分流器。双冲量汽包水位控制存在的问题是控制作用不能及时反映给水方面的扰动，当给水量扰动时,控制系统等于单冲量的控制。因此,如果给水母管压力经常波动，给水调节阀前后压差不易保持正常时,不宜采用双冲量控制。13三冲量水位自动调节系统在双冲量水位自动调节的基础上，为解决给水压力不稳而造成调节性下降的问题，引入给水流量作为调节器的反馈信号。它采用蒸汽流量作为前馈信号，克服负荷变化引起的外扰动，减少假水位引起的调节器误动作；用给水流量作为反馈信号，克服内扰影响，稳定给水量，可以进一步改善给水调节质量。工业锅炉采用三冲量控制系统时，当蒸汽负荷突然发生变化，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大，抵消了由于“虚假水位”引起的反向动作，因而减小了水位和给水流量的波动幅度。当由于水压干扰使给水流量改变时，控制器能迅速消除干扰。如给水流量减少，控制器立即根据给水流量减少的信号，开大给水阀门，使水流量保持不变。另外，给水流量信号也是控制器动作后的反馈信号，能使控制器及早知道调节的效果，所以三冲量给水调节系统，控制器动作快，还可以避免调节过头，减少波动和失调，这样汽包水位就很少受到影响。近年来，随着智能化仪表的推广数字式单回路调节器在过程控制中得到广泛的应用。在以可编程控制器或微机为核心的控制系统中，通过修改软件，在不改变硬件接线的条件下，灵活地选择单，双、三冲量水位调节。1三三三三、设计内容和拟解决的关键问题设计内容和拟解决的关键问题设计内容和拟解决的关键问题设计内容和拟解决的关键问题1、设计内容主要是锅炉运行中保持汽包水位是十分重要的，对锅炉设的自动控制首先是从汽包水位的自动调节开始。采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水量为控制器的反馈信号来控制给水量。通过单片机的控制，使锅炉汽包水位维持在正常的范围内，当水位超过上限或下限时，能及时报警并采取相应措施。2、解决问题（1）传感器的选择，包括温度，压力，水位传感器的选择（2）输出通道的设计（3）软件程序的设计四四四四、设计方案与进度计划安排设计方案与进度计划安排设计方案与进度计划安排设计方案与进度计划安排设计方案采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水量为控制的反馈信号，经AD转换后送入单片机，经单片机分析计算后输出控制信号，通过控制给水流量来控制锅炉水位，使锅炉水位维持在正常的范围内。同时系统对温度和压力信号进行采集和分析，可对超标量的进行报警，同时具有键盘、显示电路和看门狗电路。图2设计方案框图进度安排2008414420查阅资料，完成外文翻译2008421427撰写开题报告200842854方案论证，确定总体设计方案200855511设计系统框图，查询元器件资料2008512525查询元器件资料，设计硬件接线图200852668软件设计200869615撰写、修改毕业论文，准备毕业答辩2008616622论文上交，指导教师、评阅教师审阅2008623629答辩五五五五、预期结果与创新成果预期结果与创新成果预期结果与创新成果预期结果与创新成果通过本次设计，可以使锅炉汽包水位维持在正常的范围内，当超过上限或者下限时，能及时报警并采取措施。保障锅炉能够正常安全的工作。六六六六、成文时间和提交成果形式成文时间和提交成果形式成文时间和提交成果形式成文时间和提交成果形式成文时间2008年6月16日提交成果形式图纸、设计说明书、外文资料及译文。七七七七、参考文献参考文献参考文献参考文献1张亮明工业锅炉微机控制中国建筑工业出版社1990年2贺庆之著过程控制仪表及装置中国轻工业出版社1994年3朱斌兴著变送器选用与维护化学工业