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機械制造及其自動化畢業設計論文(編輯修改稿)

2026-07-16 00:48 本頁面

　

【文章內容簡介】是保證鍋爐正常生產必不可少的措施，汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原理，可構成如圖31所示的單沖量控制系統。圖31 汽包單沖量控制系統這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統典行的簡單控制系統。當蒸汽負荷突然大幅度增加時，由于假水位現象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量，以維持鍋爐的物料平衡，而是關小控制閥的開度，減小給水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而減小，將使水位嚴重下降，波動很歷害，嚴重時氣包水位降到危險程度以至發生事故。因此對于停留時間短、負荷變動較大的情況，這樣的系統不能適應，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的停留時間較長，在蒸汽負荷變化時，假水位的現象并不顯著，配上一些聯鎖報警裝置，也可以保證安全操作，故采用這種單沖量控制系統尚能滿足生產要求。在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負荷的變化。如果根據蒸汽流量來進行校正，不僅可以補償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質。將蒸汽流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統，如圖32所示。從本質上看，雙沖量控制系統是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復合控制系統。這里的前饋僅為靜態前饋，若需要考慮兩條通道在動態上的差異，需引入動態補償環節。圖32 汽包雙沖量原理圖及方框圖圖32所示的連接方式中，加法器的輸出I是I＝C1IC177。C2IF177。I0式中 IC——液位控制器的輸出； IF——蒸汽流量變送器（一般經開方器）的輸出；I0——初始偏置值CC2 ——加法器系數。C1的設置一般取1，C2的值應考慮到靜態前饋補償，可現場湊試，也可經理論推導得出。設置I0的目的是使其在正常負荷下，控制器和加法器的的輸出都有一個比較適中的數值。最好在正常負荷下，I0 和 C2IF項接近而相互抵消。雙沖量控制系統還有兩個弱點：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態補償就比較困難；同時，對于給水系統的擾動仍不能克服。為此可再將給水流量信號引入，構成三沖量控制系統。三沖量控制系統的實施方案較多，如圖33所示為其中的典型控制方案之一。圖33 汽包三沖量控制系統從該圖可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復合控制系統。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽，給水流量為輔助沖量。在汽包停留時間較短、“虛假水位”嚴重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應是負微分作用，以避免由于負荷突然增加和減少時，水位偏離設定值過高或過低而造成鍋爐停車。如圖34所示，為三沖量控制系統的方框圖，加法器的運算關系與雙沖量控制時相同，各系數設置如下：a 系數C1通常可取1或稍小于1的數值；b 若采用氣開閥；C2取正值，C2的值可按物料平衡關系進行計算；c I0的設置和取值仍與雙沖量控制系統相同。圖34 汽包三沖量系統方框圖在三沖量的控制系統中，水位控制器和流量控制器的參數整定方法與一般串級控制系統相同。在有些裝置中，采用了比較簡單的三沖量控制系統，只用一臺控制器及一臺加法器，加法器可接在控制器之前，如圖35（a）所示：也可接在控制器之后，如圖35(b)所示：（a） (b) 圖35 汽包三沖量控制系統的簡化接法圖中加法器的正負號是針對采用氣關閥及正作用控制器的情況。圖35（a）接法的優點是使用儀表最少，只要一臺多通道的控制器即可實現。但如果系數設置不能確保物料平衡，則當負荷變化時，水位將有余差，圖35(b)的接法，水位無余差，但使用儀表較前者多，在投運及系數設置等方面較前者麻煩一些。冷卻器控制方案的研究冷卻器的熱載體是冷卻劑，常采用液態氨等介質作為冷卻劑，利用它們在冷卻器內蒸發進吸收工藝物料的大量熱量，使用工藝物料的出口溫度下降來達到生產工藝要求，工業用冷卻器的一般控制方案有以下幾種。控制冷卻劑的流量如圖36所示：圖36 氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機理也是通過改變傳熱速率方程中的傳熱面積F來實現的。該方案控制平穩，冷量（冷卻劑量）利用充分，且對壓縮機入口壓力無影響。但這種方案控制不夠靈活，另外蒸發空間不能得到保證，易引起氣氨帶液而損壞壓縮機。為此，可采用圖37所示的物料出口溫度與液位的串級控制方案，使用這種方案時，可以限制液位的上限，保證有足夠的蒸發空間。也可以采用圖38所示的選擇性控制方案。圖37

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