除氧器水位控制的课程设计.docx
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除氧器水位控制的课程设计
课程设计用纸
一、任务要求..…...…………………………….01
二、除氧器工作原理…………………………..02
三、总体设计方案……………………………..03
四、差压变送器的选择………………………..04
1．工作原理………………………………05
2．变送器的功能及特点…………………06
五．执行机构的选择…………………………..07
1．工作原理……………………………….07
2．执行器的选用及特点………………….08
六.KMM可编程调节器………………………..09
七．控制系统SAMA图……………………….11
八．组态图………………………………………12
九．参考文献……………………………………13
十．体会和小结…………………………………14
十一．致谢………………………………………15
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一．设计题目内容及要求
1.设计题目
600MW超临界机组除氧器水位控制系统设计
2.设计课题要求
针对机组运行要求，利用所学知识，设计除氧器水位控制系统的总体方案，合理选择传感器、变送器、调节器和执行器等。
并根据自己方案编写主要模块的组态，实现对除氧器水位的控制。
该控制系统要求的功能：
1）维持除氧器水位为要求值，并实现保护调节功能；
2）能显示除氧器水位测量值；
3）能记录除氧器水位测量值；
4）能显示和记录执行器阀位值；
5）可在线设置或修改参数和组态，实现控制功能设计内容。
3.设计内容：
1）选择传感器，执行器、调节器等，设计总体方案；
2）画出系统框图及接线图；
3）设计调节器组态；
4）设计模拟量输出/输入通道；
5）画出控制系统SAMA图；
6）撰写设计说明书，要求字迹清楚，图表规范。
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二．除氧器工作原理
在火电厂中，除氧器主要用于去除凝结水中的溶解氧，并为主给水泵提供足够的吸入压头，为蒸汽发生器提供一定装量的应急水源。
在机组正常运行时，需控制凝结水流量，并与蒸汽发生器的给水，抽气，疏水相匹配，保证维持稳定的液位。
除氧器液位要求在1172-1204mm之间，而且除氧器的工作方式连续式工作。
除氧器内的水是不停的在流动的，上水量要求能够和出水量达到平衡。
如果采用工频给水方式，水量的冲击会很大，液位很难控制。
而且不利于电机水泵正常工作，经常的冲击启动容易造成电机水泵机械损坏。
采用回流控制的方法，水泵长期工作在工频状态下，不利于能降耗，故选用变频驱动。
系统框图
岗位操作人员可以在液位控制器K上直接输入控制液位数值L，液位控制器K将给定值与液位变送器LE传来的液位信号（4-20mA）进行运算比较后，送出一个控制信号（4-20mA）至变频器Q，由就频器一个可变频率，来控制电机M的转数，从而达到控制上水量的目的。
当水位升高，L1＞L超过设定
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时，液位控制器K将输出的电流I减小，变频器Q的输出频率Hz数下降，电机转数下降。
上水量减少，液位降低。
达到工艺控制要求。
影响除氧器水位的因素包括进入除氧器的凝结水、抽汽、疏水和流出除氧器的锅炉给水，当给水流量＝凝结水流量、抽汽和疏水时，除氧器水位稳定，当给水流量≠凝结水流量、抽汽和疏水时，除氧器水位变化，可作为控制变量的因素为给水流量和凝结水流量。
三、系统方案设计
除氧器水位控制在DCS控制中的MCS功能组，采用单冲量及三冲量控制方式，因除氧器容积较大，对水位变化的反应较慢，同时除氧器采用滑压运行方式，为避免压力变动产生虚假水位的影响，故用凝结水流量信号及给水流量信号来反映进出除氧器的水量，作为水位控制的辅助调节。
当机组负荷小于20%额定负荷时，除氧器水位采用单冲量控制，用水位信号的偏差作为调节器的输入。
当机组机组负荷高于于20%额定负荷时，除氧器水位采用三冲量控制，用水位信号的偏差作为调节器主控的输入，主控的输出作为与凝结水流量的偏差作为调节器副控的输入，用给水流量信号作为前馈信号，当给水流量增加时，快速反应增加调节器的输出，超前调节，保持水位稳定。
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除氧器水位控制总体框图
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四．差压变送器的选择
1.EJA智能变送器的工作原理
EJA系列智能变送器采用单晶硅谐振式传感器，在单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术分别在其表面的中心和边缘作为两个形状、大小完全一致的H形状谐振梁，由于处于微型真空腔中，不与充灌液接触，因而确保振动时不受空气阻尼的影响。
谐振梁分别将压力、差压信号转换成频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU（微处理器）进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4～20mADC的输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。
智能变送器的工作原理图
膜盒组件中内置的特性修正存贮器存贮传感器的环境温度、静压及输入/输出特性修正数据，经CPU运算，可使变送器获得优良的温度特性和静压特性及输入/输出特性。
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通过I/O口与外部设备（如手持智能终端BT200以及DCS中的带通讯功能的I/O卡）以数字通信方式传递数据。
即高频24KHz（BRAIN协议）或12KHz（HART协议）数字信号叠加在4～20mA的信号线上。
进行通信时，频率信号对4～20mA的信号不产生任何扰动影响。
2.EJA系列智能变送器的功能
EJA系列智能变送器有强大的通讯功能，使运行维护更为方便快捷。
采用BT200型智能终端可在控制室、现场及回路的任何一点处与变送器通信，实现在线调零、量程范围设定、显示模式设定及参数设定等。
EJA系列智能变送器零点非常稳定，能在设置中改变引压方向，也可改变输出方向，以满足现场需要。
可通过设置低截止方式，在0～20%范围内灵活设置实现。
EJA系列智能变送器能调整输出响应速度，以满足现场运行需要。
例如在炉膛负压测量中，开始把变送器阻尼时间常数设为0.5S，发现负压波动很大，把时间常数改为2S后，就能真正反映炉膛压力，有效滤出干扰。
智能变送器还可以进行组态，通过HART一275手操器进行通讯，对仪表组态、测试。
智能仪表组态由两部分组成：
一是设定工作参数，包括零点、量程、线性或平方根输出、阻尼、工程单位等；二是信息性数据，包括仪表位号、说明、信息、日期、远传信息等、同时通过人机对话，可以对仪表的状态、控制回路测试检查，直接读取数据，查找故障等。
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五．执行机构的选择
1．气动执行器的工作原理
当压缩空气从A管咀进入气动执行器时，气体推动双活塞向两端（缸盖端）直线运动，活塞上的齿条带动旋转轴撒谎功能的齿轮逆时针方向转动90度，阀门即被打开。
此时气动执行阀两端的气体随B官咀排出。
反之，当压缩空气从B官咀进入气动钮亏为盈行器的两端时，气体推动双塞向中间直线运动，活塞上的齿条带动旋转轴撒谎能够的齿轮顺时针方向转动90度，阀门即被关闭。
此时气动执行器中间的气体随A管咀排出。
以上为标准型的传动原理。
根据用户需求，气动执行器可装置成与标准型相反的传动原理，即选准轴顺时针方向转动为开启阀门，逆时针方向转动为关闭阀门。
单作用（弹簧复位型）气动执行器A管咀为进气口，B管咀为排气孔（B管咀应安装消声器）。
A管咀进气为开启阀门，断气时靠弹簧力关闭阀门。
2.气动执行机构的选用及特点
选用DA/SR系列气动执行机构
DA/SR系列气动执行机构的特点：
DA/SR系列气动执行机构有两个螺纹止档机构限位，也有两限位开关来实现电限位，每个转向的行程范围可以通过限位开关的位置来控制，阀门开度由一个凸起的显示器来指示，独特的转矩开关可调整从50%到100%的最大转矩，实现转矩保护，以防止阀门被卡死时造成的阀杆破坏。
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配套的比例式伺服电路，采用SMT工艺技术，具有体积小，可靠性高等特点。
该电路将控制执行机构的4-20mA电流信号，与执行机构当前位置信号进行比较，并根据偏差情况，控制执行机构的开或关动作，使执行机构的位置与输入信号相平衡。
PSAP4B在实现执行机构随输入4-20mA信号动作的同时，还向系统提供一组与工作电源、输入信号相隔离的4-20mA位置信号。
PSAP4B能方便的调整执行机构的起始位置和行程，可以方便的实现正/反作用的切换,设置当输入信号出现故障时执行机构置为全开、全关或保持状态。
DA/SR系列气动执行机构有标准的NAMUR气源接口，标准的VDI/VDE3845附件安装，阳极硬化无须2次润滑的缸内壁，±5度的行程调节，双作用执行机构得到扭矩值在整个行程过程中始终保持恒定。
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六．KMM可编程调节器
KMM调节器死单回路控制仪表（ssc）中DIGITRONIK系列的一个主要品种。
它以盘装方式作为主要设计目标，适用于小规模生产装置的控制，显示和操作，但它可以通过通信接口挂到数据通道上与个人计算机或者同集散系统连接起来，实现中，大规模的分散控制，集中监视，操作和管理。
1.KMM可编程调节器的组成：
硬件部分：
主机电路（CPU,ROM,RAM,定时器电路，监视定时器电路和电池电路等；模拟量输入，输出电路；数字量输入输出电路；输入输出接口（可编程并行I/O接口电路8255和可编程键盘显示控制器8279）。
KMM可编程调节器的硬件构成示意图
软件部分:
系统程序（基本程序，输入处理程序，运算式程序和输出处理程序）；用户程序。
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2.KMM的特点
KMM单回路调节器是我国从山武一霍尼韦尔公司引起的以Intel一8085微处理器为中心的单回路数字控制仪表系列之一。
它既可自成体系独立使用，也可与管理网络连成集散控制系统，因而具有四个特点。
（1）对模拟仪表有良好继承性，基本一致的面板显示，太体相同的操作，几乎不需要计算机知识就能使。
（2）运算、控制和处理功能丰富，能实现基本．串级、前馈和程序等多种控制．通过编程可实现多回路最佳控制。
（3）可靠度高，维修方便，控制回路彻底分散当MTBF为17×10h，故障时能自动切换到后备手动状态。
具有故障报警、自诊断功能，内部部件全接插式联结。
后备手动单元可独立于主机工作。
（4）系统设计简单。
运算单元间软连接，可减少安装空间及设计制图工作量，且易于扩展．按控制水平、规模的不同，可构成不同层次的系统。
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七．控制系统SAMA图
除氧器水位
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八．组态图
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九、参考文献
1．《控制仪表及装置》，化学工业出版社，上课用教材。
2．《控制仪表与计算机控制装置》，化学工业出版社，周泽魁主编。
3．《热工控制系统》，中国电力出版社，边立秀等编著。
4．《检测技术与系统设计》，中国电力出版社，张清等主编。
5.《热工测量和控制仪表的安装》，中国电力出版社，叶江祺主编。
6.《热工检测与自动控制》，中国电力出版社，刘自放等
主编。
十．个人小结和体会
一直觉得课程设计就是一座大山，我们想要跨过这座大山并不是件容易的事，尤其是我们中间还穿插着考试，势必也会分点心思吧!
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是对我们实际工作能力的具体训练和检验。
通过这次课程设计学到了许多，从查资料，搜索信息，请教老师，初步设计方案，系统设计原理，接口电路，到确定最终的设计方案，需要投入很大的精力，你必须弄懂每个部分的原理和作用还有硬件软件电路的每个端口，这就是科学的严谨和设计的精确。
知识是到用的时候方知少，感慨懂的太少，懂的理解的太肤浅，我们学的还有太多太多。
。
。
。
。
。
这次我们是八个人一组设计，也充分发挥团队的合作性，如果要想真正的搞好这个课程设计，短短的两个星期完全不够，这时候团队合作便显得是尤为重要。
其实很惭愧，作为组长的自己却并没充分起到组长的作用，还好组员并不那么计较，大家一起把原理电路和有关于执行机构调节器的东西都有些了解，不敢说了解得很深，因为这么短的时间内没有谁能敢说自己完全理解的透彻。
。
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。
。
课程设计是项很辛苦的工程，还好，我们终于翻过了这样的一座大山，终于按老师的要求一步步的完成了。
紧接着的便是另外一个课程设计，希望自己能够认真的做，好好的坚持做。
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十一、致谢
这次的课程设计是我们的第三次课程设计，以前并没有接触过，会遇到很多的不懂的问题，然后就必须自己做好充足的准备工作，还有团队的合作，老师的指导。
感谢跟自己一起合作讨论的同组同学，让我明白了团队之间互帮互助的重要性。
非常感谢王老师对我们的开放式自主式教学，他一再强调我们动手，让我们自己能够从中得到锻炼，让我们自发的去查找，解决问题。
王老师那认真负责的态度让我钦佩，还有对教学的严谨，是值得我永远去学习的。
非常感谢王老师对我们的指导和帮助，谢谢他的认真负责，是不可多得的好老师，以后应该会一直记得吧。
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十．个人小结和体会
一直觉得课程设计就是一座大山，我们想要跨过这座大山并不是件容易的事，尤其是我们中间还穿插着考试，势必也会分点心思吧!
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是对我们实际工作能力的具体训练和检验。
通过这次课程设计学到了许多，从查资料，搜索信息，请教老师，初步设计方案，系统设计原理，接口电路，到确定最终的设计方案，需要投入很大的精力，你必须弄懂每个部分的原理和作用还有硬件软件电路的每个端口，这就是科学的严谨和设计的精确。
知识是到用的时候方知少，感慨懂的太少，懂的理解的太肤浅，我们学的还有太多太多。
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这次我们是八个人一组设计，也充分发挥团队的合作性，如果要想真正的搞好这个课程设计，短短的两个星期完全不够，这时候团队合作便显得是尤为重要。
其实很惭愧，作为组长的自己却并没充分起到组长的作用，还好组员并不那么计较，大家一起把原理电路和有关于执行机构调节器的东西都有些了解，不敢说了解得很深，因为这么短的时间内没有谁能敢说自己完全理解的透彻。
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课程设计是项很辛苦的工程，还好，我们终于翻过了这样的一座大山，终于按老师的要求一步步的完成了。
紧接着的便是另外一个课程设计，希望自己能够认真的做，好好的坚持做。
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