工业锅炉水位微机控制系统设计-开题报告(二)

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。[1]

3. 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、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、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

2008.4.14—4.20 查阅资料，完成外文翻译  

     2008.4.2 1—4.27 撰写开题报告

     2008.4.28—5.4  方案论证，确定总体设计方案

     2008.5.5—5.11  设计系统框图，查询元器件资料

     2008.5.12—5.25 查询元器件资料，设计硬件接线图

     2008.5.26—6.8  软件设计

     2008.6.9—6.15  撰写、修改文档范文，准备文档答辩

     2008.6.16—6.22  范文上交，指导教师、评阅教师审阅

     2008.6.23—6.29  答辩

五、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、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、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》.化学工业出版社.2001年

[4]马栖秦、徐正中著.《自动检测技术》.机械工业出版社.2000年

[5]陈焕审编著.《温度测量技术及仪表》.水利电力出版社.1987年9月

[6]万太富唐仙咏编著.《可编程控制器及应用》.重庆大学出版社.1999年

[7](德)林.尤.怀特著.《锅炉手册》.科学出版社.2000年

[8]侯志林著.《过程控制与自动化仪表》.机械工业出版社.1998年

[9]马西秦、许桢中著.《自动检测技术》.机械工业出版社.2000年