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【正文】 變換得 （52）令，則上式變為 （53）式中 ——汽包水位，或； ——汽水分離面積，或；——蒸發量，或； ——給水量，或；——容量系數；——水的密度，/或/；——蒸汽密度，/或/。容量系數是用來表征鍋爐結構系數的，而它的動態特性則往往用飛升速度或飛升時間來表征。對于汽包鍋爐來說，由飛升速度的定義知 （54）式中——飛升速度，1/。把擾動量即水位變化量轉變成用相對量表示的水位變化范圍，通常的水位允許變化范圍為200，這個范圍擾動量的相對極限值為100%。式（44）中 （55）右邊一項表示汽包內工質的變化量，當給水量時，而蒸發量為最大時，變化量最大，因此有 （56）可見這時的擾動量是下降的。故有 （57）式中 ——鍋爐最大的蒸發量； ——水位變化允許的最大范圍。 飛升時間。對于蒸發量為100～230的單汽包爐，當水位變化時，對于蒸發量為更大的汽包爐，它的意義在于當鍋爐在滿負荷運行時，如果突然停止供水，則由于蒸發量和給水量的不平衡造成水位迅速下降，在內將下降，或者換句話說，如果給水量減少，經過的時間，水位將下降。 鍋爐給水沖量給水控制系統沖量水位控制系統是以汽包水位測量信號為唯一的控制信號，即水位測量信號經變送器送到水位調節器，調節器根據汽包水位測量值與給定值的偏差去控制給水調節閥，改變給水量以保持汽包水位在允許的范圍內。單沖量給水控制系統，是汽包水位自動控制系統中最簡單、最基本的一種形式。控制系統由汽包、水位變送器、調節器和給水調節閥組成。單沖量給水控制系統的結構圖和原理方框圖分別如圖45和圖46所示。下面分析一下這種系統能否消除內擾（給水量擾動）和外擾（蒸發量擾動）對水位的影響。圖52 單沖量給水控制系統的結構圖若給水量有一個階躍變化，經延遲時間后，水位將上升，水位上升由測量元件測出并反饋到調節器后，輸出命令去關小閥門開度。在圖47中，在點的動作又要經過時間才能使下降，這時，已經升到值，值反映到調節器使進一步減小，點的作用最終能反映到點，這時水位開始下降。因此它能消除內擾的影響。圖43 單沖量給水控制系統原理方框圖接下來再分析該系統對外擾的克服情況。設：蒸發量階躍減少，按物質平衡關系，水位應上升，閥門開度應減少。但由于有“虛假水位”現象，水位反而先是下降的。使增大，經過一段時間后，水位繼續上升，“虛假水位”現象消失后，真實水位也比原來的水位要高，因此的超調較大，促使下降的幅度也大。從圖46中可以看出，第二個峰比第一個峰幅值大，就是因為“虛假水位”造成的。單沖量汽包水位控制系統的優點是：系統結構簡單，對鍋爐汽包容量比較大，汽包水位受到擾動后的反應速度比較慢，“虛假水位”現象不是很嚴重的鍋爐，均可采用單沖量水位控制來滿足生產要求。單沖量汽包水位控制系統存在著一些缺點，主要包括：（1）單沖量控制方案只根據水位信號控制給水量，在鍋爐負荷變化大，即階躍擾動很大時，由于鍋爐的“虛假水位”現象，例如負荷蒸汽增加時，水位一開始先上升，調節器只根據水位作為控制信號，就去關小閥門減少給水量，這個動作對鍋爐流量平衡是錯誤的，從而在過程一開始就擴大了蒸汽流量和給水流量的波動幅度，擴大了進出流量的不平衡。（2）從給水擾動下水位變化的動態特性可以看出，由于給水壓力變化等原因造成給水量變化時，調節器要等到水位變化后才開始動作，而在調節器動作后又要經過一段滯后時間才能對汽包水位發生影響，因此必將導致汽包水位波動幅度大，過程時間長。 圖54 內擾下的過渡過程 圖55 外擾下的過渡過程6 儀表的選用 檢測類儀表檢測類儀表是對所要控制的點的具體位置的進行檢測，以便為其他類儀表提供數據支持以便于做具體控制。本次設計用到了壓力，液位，流量等檢測儀表。ST3000S900系列 STD940壓力變送器 標準型 測量范圍： 3403~3430K PaSTD960壓力變送器 標準型 測量范圍： 686~13700K PaSBUT外浮筒液位變送器主要技術參數：輸出: 4~20mA DC 二線制。精度: %~+%FS。電源: 24V DC。測量液比重: ~。溫度范圍: 25~80。SBLB 靶式流量變送器主要技術參數：輸出: 420mA DC 二線制。精度: ~%（掛重） 1~%（水標定）。電源: 24V DC。溫度范圍: 25~+80電源電壓: 24V DC。安裝方式: 軌道式，軌道寬度35mm。流量調節閥：電子式電動單座小型調節閥 型號：ZDLJp16B。壓力調節閥：雙座調節閥 型號：ZKZN64。7 總結 本設計對鍋爐汽包給水控制系統的單沖量控制系統進行了理論分析，在這個控制系統中，汽包水位是被控量，是主沖量信號；給水流量是輔助沖量信號。該控制系統經過給水流量擾動下，能有效地克服虛假水位和給水干擾對控制系統的影響。極大地提高了控制系統的性能，改善了高壓汽包的運行狀況，使高壓汽包的液位波動很小，液位控制非常平穩。通過系統在校正前后的各項性能指標的比較可以得出：加入比例積分調節器的控制系統，系統的穩態誤差趨于零，消除了靜差，但同時卻降低了原有系統的穩定性。在控制理論中我們知道，比例帶增加時，系統的開環傳遞函數的放大系數減小，系統的穩定性提高。反之，系統的穩定性降低。因此，在實際生產中，需要適當的改變比例帶、積分時間，～，而且使控制系統具有良好的穩定性、抗擾性、快速性，達到理想的控制效果。 同時，設計也需要在實踐中不斷改進，不斷完善，讓我認識到了過程控制在自動化領域的重要性。在設計過程中遇到了很多困難，同時也增長了許多在課堂上沒學到的知識，使我大開眼界。同時我也在過程控制設計過程當中學到了許多新的知識，使我對理論課的學習有了更好的掌握，在設計的過程中需要查閱各種與設計有關的資料。在不知不覺中就使我對這門課程有了更深的了解，它使我認識到了大學的學習與真正的實踐之間的差距，要真正的做到學以致用的路還很的漫長。參考文獻[1] 王再英，：機械工業出版社.[2] :國防工業出版社.[3] :中國電力出版社.[4] :機械工業出版社.[5] :清華大學出版社.[6] 張子棟，:哈爾濱工業大學出版社.24本科生課程設計成績評定表姓 名 性 別專業、班級課程設計題目：課程設計答辯或質疑記錄：成績評定依據：序號評定項目評分成績1選題合理、目的明確（10分）2設計方案正確，具有可行性、創新性（20分）3設計結果可信（例如：系統建模、求解，仿真結果）（25分）4態度認真、學習刻苦、遵守紀律（15分）5設計報告的規范化、參考文獻充分（不少于5篇）（10分）6答辯（20分）總分最終評定成績（以優、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字： 2013年 1 月 15 日