锅炉汽包水位控制系统设计开题报告

锅炉控制是一个比较复杂的控制过程，为保证提供合格的蒸汽适应负荷的需要以及锅炉的运行安全，各个环节的工艺参数必须严格控制，而汽包水位控制系统是锅炉自动控制系统中最重要的环节之一。

汽包水位是锅炉正常运行的重要参数，维持汽包水位在一定的范围内变化，是锅炉水位控制的重要任务之一，也是保证汽机和锅炉安全运行的重要条件。如果汽包水位过高，会影响汽包的汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器受热面结垢甚至遭到破坏，影响机组的正常运行和经济性指标;如果汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁供水不足而被烧坏。所以研究锅炉汽包水位的控制有着重要的意义。

现在常见的的控制方案有：   

1、单冲量控制系统。它是指指锅炉汽包水位为被控参数，给水量作为控制变量可构成的单冲量控制系统。对于小型锅炉，由于蒸汽负荷变化时假水位的现象不明显，如果再配上一些联锁报警装置，这种单冲量控制系统能满足要求。对于负荷变动较大的大，中型锅炉，单冲量控制系统不能保证水位稳定，难以满足水位控制要求和生产安全。因此，该控制方案不适用于负荷变动较大的情况。

2、双冲量控制系统。它是指其本质为前馈-反馈复合控制系统，即给水量不仅取决于汽包水位，还受到蒸汽用量影响。 可见，该控制方案能有效适应负荷需求变化，但对给水系统中的水压等干扰因素造成的波动不能及时抑制。

3、三冲量控制系统。所谓三冲量，指得是引入了三个测量信号：汽包水位、给水流量和蒸汽流量。三冲量控制本质上时前馈-串级复合控制系统：主回路实现水位调节，副回路使给水流量能适应负荷和水位要求。三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量的干扰作用，调节精度较高，适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰较大的场合。目前已得到了应用，实践证明效果良好。 

4智能控制。它的发展得益于人工智能、认知科学、模糊集理论和生物控制论等许多学科的发展。例如：专家控制系统；模糊控制系统等。通过对工业锅炉汽包水位系统的动态特性的分析，确定系统模型，调整系统各个参数，把给水量作为控制量，汽包水位作为输出量，以及对控制量和输出量分别作改变。将这种算法用于工业锅炉汽包水位控制系统的仿真研究表明，该控制方案表现出了良好的控制品质，并能适应被控制对象参数的变化，具有较强的鲁棒性和自适应能力，将其与传统的PID控制算法比较，它明显优于PID控制算法。

设计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；采用PLC控制器，设计适应该锅炉运行的控制系统。     三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。液位控制器LC（主调节器）与流量控制器FC（副调节器）构成串级控制系统。汽包液位是主变量、给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的波动是引起汽包液位变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。 要实现蒸汽流量扰动下水位不变的设想，此时，需要一个比例环节，在负荷变化时就能把锅炉水位控制在允许的范围内。

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