蒸汽锅炉自动上水控制设计

蒸汽锅炉自动上水控制设计

1．课题研究的目的、意义；

随着社会经济的飞速发展,蒸汽锅炉自动控制系统配置相对落后,水泵等电机的控制主要依赖值班人员的手工操作,控制过程繁琐,耗电耗煤,而且手动控制无法对锅炉供水温度和压力变化及时做出适当的反应。本设计是一套基于变频调速技术的供水锅炉控制系统.该控制系统由变频器、水泵电机、传感器、继电器以及控制柜等构成。系统通过变频器控制电动机的启动、运行和调速，温度和压力信号的PID控制等功能,以实现启/停控制、参数设定、循环泵控制,有效地降低了能耗,提高了生产管理水平。系统安装维护方便,运行稳定、可靠;监控软件功能齐全,人机界面友好,使用方便。

2．和本课题有关的国内外研究现状；

目前在蒸汽锅炉给水电动调节阀产品选型、使用中存在严重的问题，其自动上水系统的稳定性，精确控制流量以至达到锅筒水位波动范围最小化而被人们忽略，有的已经构成了安全的隐患，时时威胁着锅炉的安全的运行。主要存在问题有如下几个方面：1、经常烧毁电动执行器电机；2、调节阀杆经常顶弯；3、调节阀杆不停地上下动作，造成阀杆磨损严重导致阀杆部位漏水；4、锅炉的水压力表指针不停地摆动，供水压力及水位波动较大。根本原因所用电动调节阀不能与系统适配。

3．研究目标、研究内容和拟解决的关键问题；

①研究目标、研究内容：

介绍了变频供水设备在蒸汽锅炉供水中的应用，采用变频给水设备,实现蒸汽锅炉恒压给水,使水泵可在一定压力下连续运行,满足了锅炉用水需要。

②拟解决的关键问题：

1、变频调速系统的实现，从根本土解决了水泵恒压供水；

2、能够解决水泵低负荷运行引起的水泵振动问题，使水泵运行更加稳定；

3、系统的设计可适合各种循环水泵，能耗降低大；

4、提高了水泵的使用寿命，提高了设备运行时间，延长了设备检修周期。

4．拟采取的研究方法、技术路线；

锅炉——液位差压变送器——PID调节表——变频器——电机——水泵——实现蒸汽锅炉液位恒定

▲压力>设定值使变频器频率变小 ▲压力<设定值使变频器频率变大

5．预期的研究成果；

ⅰ 采用变频器供水,实现蒸汽锅炉恒压给水；

ⅱ 使水泵可在一定压力下连续运行,满足了锅炉用水需求；

ⅲ 实现锅炉自动上水，液位保持恒定；

7．研究进度安排；

1—2周理解题目、查阅资料；

3—4周确定方案，进行实习并写报告；

5—6周对硬件方面进行详细理解；

7—8周进行硬件方面设计；

9—10周系统的进行每一部分的设计改进；

11—12周画出系统原理图；

13—14周对设计总体进行各方面细致理解；

15—16周查漏补缺，进一步完善；

17—18周修改初稿，装订成册，准备答辩；

摘要 1

ABSTRACT 2

绪论 1

1 蒸汽锅炉 2

1.1锅炉本体结构概述 2

1.2 保护系统 2

1.3 蒸汽锅炉采用自动控制方式具有的优势 3

1.4 蒸汽锅炉控制系统的结构与工作原理 4

2 压力传感器原理及应用 8

2.1 应变片压力传感器原理与应用 8

2.2 电阻应变片的工作原理 9

2.3 压阻式压力传感器 10

3 差压变送器 11

3.1 液位测量 11

3.2 静压式液位计 11

3.3 差压式液位计工作原理 12

3.4 液位仪表的选择 12

3.5 电容式差压变送器的工作原理 13

4 智能数显PID调节表 15

4.1 使用范围 15

4.2 性能特点 15

4.3 主要技术指标 15

4.4 PID控制的原理和特点 17

4.5 PID控制器的参数整定 18

4.6 闭环控制系统 18

5 变频器及电动机水泵的应用 20

5.1变频器的结构与选择 20

5.2变频器恒压供水的设计 25

5.3水泵及电动机 30

6 总体设计说明 35

6.1 蒸汽锅炉自动上水控制系统工作原理 35

6.2 蒸汽锅炉自动上水控制系统硬件使用说明 35

6.3 蒸汽锅炉自动上水控制系统工艺图如下 35

6.4 蒸汽锅炉自动上水控制系统接线图如下 36

结束语 37

谢辞 38

参考文献 39

结束语

蒸汽锅炉自动上水控制系统：先通过压力传感器检测蒸汽锅炉的压力，检测到后把信号传给差压变送器，差压变送器在把信号送入PID调节表，PID调节表通过与目标值的比较后，在把合成信号送入变频器，调节变频器的频率，从而实现电动机的速度调节，实现蒸汽锅炉恒压给水；使水泵可在一定压力下连续运行,满足了锅炉用水需求；实现锅炉自动上水，液位保持恒定；有“手动”“自动”两种工作模式，在变频器出现故障的情况下，仍可按原有工作方式继续运行；可实现全面自动化控制,实现锅炉房无人职守；设有电流、电压等各种保护及报警措施，一旦变频出现故障，系统会自动切换到工频运行，避免断水，安全可靠；在系统中设置了节能运转功能 , 在此功能下运行时 , 变频器能自动搜集电机的工作点 , 不同的负载设置不同的 V/F 参数，实现自动节能运转功能，总之系统具有优良而完备的性能。由于电动机水泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。由于其节电效果明显，所以系统具有收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大。并且运行可靠，万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。

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