300MW火电机组给水控制系统设计
1选题背景
锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和比较完善的。大型电站锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启停过程中需要监视的参数及控制的项目越来越多，大型电站锅炉给水控制系统是机组控制系统中的重点和难点。近些年来，研究大型电站锅炉给水的文献相应增多，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。生产过程自动化是保证生产稳定、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是21世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。可以说，自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。
2本文研究的主要内容
大型电站汽包锅炉给水控制系统的任务是通过调节进入汽包的给水流量，在保证汽包水位在一定范围内相对稳定的同时，产生汽轮发电机组所需的蒸汽流量，使机组输出的电功率与电网负荷变化相适应。给水控制系统对保证汽包锅炉运行过程的安全性和稳定性具有重要意义。
2.1给水系统的概况
汽包锅炉给水控制系统的作用是产生用户所要求的蒸汽流量，同时保证汽包水位在一定范围内变化。由于设计有汽包，使锅炉的蒸发段与过热段明确分开，锅炉的蒸发量主要取决于燃烧率（燃料量与相应的空气量）。所以汽包锅炉由燃烧率调节负荷，实现燃料热量与蒸汽热量之间的能量平衡。汽包锅炉的给水控制
系统、汽温控制系统及燃烧控制系统相对独立。直流锅炉没有汽包，给水变成过热蒸汽是一次完成的，加热段、蒸发段与过热段之间没有明确的界限。
2.2汽包锅炉给水控制系统
以300MW汽包锅炉给水控制系统为例，对给水全程控制的组成功能、控制方案、控制工程以及各测量、控制单元的工作原理进行分析。给水全程自动调节系统设计两套控制系统：单冲量给水控制和三冲量给水控制。机组正常运行时，锅炉给水控制一般采用三冲量给水调节系统；在启停炉过程中，当负荷低于满负荷的30%时，蒸汽流量信号很小，测量误差相对增大，此时由三冲量给水调节系统改为单冲量给水调节系统。
3设计方案分析
3.1 给水控制任务
使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内，同时保持稳定的给水流量。
3.2 给水控制对象的动态特性
3.2.1给水量扰动下水位变化的动态特性
图1 给水量扰动时水位阶跃响应曲线
图1中曲线1 为沸腾式省煤器情形下水位的动态特性,曲线2 为非沸腾式省煤器情形下水位的动态特性。从物质平衡的观点来看, 加大了给水量G,水位应立即上升,但实际上并不是这样,而是经过一段迟延,甚至先下降后升这是因为给水温度远低于省煤器的温度,即给水有一定的过冷度,水进入省煤器后,使一部分汽变成了水,特别是沸腾式器给水减轻了省煤器内的沸腾度,省煤器内的汽泡总容积减少,因此,进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中因汽泡破减少而降低的水位, 经过一段迟延甚至水位下降后, 才能因给水量不断从省煤器进入汽包而使水位上升[7]。在此过程中,负荷还未发生变化,汽包中水仍然在蒸发,因此水位也有下降趋势。
沸腾式省煤器的延迟时间T 为100～200s 。
非沸腾式省煤器的延迟时间T 为30～100s 。
水位在给水扰动下的传递函数可表示为:
()()1H s G s s Ts
εετ=-+ （1-1） 当T τ=时，上式可变为：
()()(1)H s G s Ts s ε
=+ （1-2）
水位对象可近似认为是一个积分环节和一个惯性环节并联形式。用一阶近似表示时：
()()s H s G s e s τε
-= （1-3）
3.2.2 蒸汽流量D 扰动下水位的动态特性
图2 蒸汽量D 扰动下的水位阶跃响应曲线
如果只从物质平衡的角度来看, 蒸发量突然增加△D 时,蒸发量高于给水量,
汽包水位是无自平衡能力的, 所以水位应该直线下降,如图2-3中H1(t)所示那样,但实际水位是先上升,后下降,这种现象称为“虚假水位”现象,如图2-3中H （t ）所示。其原因是由于负荷增加时,在汽水循环回路中的蒸发强度也将成比例增加, 水面下汽泡的容积增加得也很快,此时燃料量M 还来不及增加,汽包中汽压Pb 下降,汽包膨胀,使汽泡体积增大而水位上升。如图2-3 中H(t)所示。在开始的一段时间H(t)的作用大与H1(t)。当过了一段时间后,当汽泡容积和负荷相适应而达到稳定后,水位就要反映出物质平衡关系而下降。因此, 水位的变化应是上述两者之和, 即
12()()()H t H t H t =+ (1-4)
传递函数也为两者的代数和：
22()()1K H s D s T s s
ε=-+ （1-5） 式中2T ——2()H t 的时间常数，约为10~20s ；
2K ——2()H t 的放大系数；
ε——飞升速度。
一般100~230t/h 的中高压炉，负荷突然变化10%时，虚假水位化现象可使水位变化达30~40mm 。
3.2.3 炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性
图3 燃料量扰动下水位的阶跃反应曲线
当燃料量扰动时，例如燃料量增加使炉膛热负荷增强，从而使锅炉蒸发强度增大。若此时汽轮机负荷未增加，则汽轮机侧调节阀开度不变。随着炉膛热负荷的增大，锅炉出口压力提高，蒸汽量也相应增加，这样蒸汽量大于给水流量，水位应该下降。但是蒸汽强度增大同样也使水面下汽泡容积增大，而且这种现象必然先于蒸发量增加之前发生，从而使汽包水位先上升，因此也会出现虚假水位现
象。当蒸发量与燃烧量相适应时，水位便会迅速下降，这种“虚假水位”现象比蒸汽量扰动时要小一些，但其持续时间长。燃料量扰动下的水位阶跃响应曲线如图2-4所示，它和图2-3有些相似。只是在这种情况下，蒸汽流量增加的同时汽压也增大了，因而使汽泡体积的增加比蒸汽流量扰动时要小，从而使水位上升较少。但锅炉负荷变化受到检测反馈时间长、燃料的不稳定的局限和反应时间较慢，不便参与自动控制的调整。
以上三种扰动在锅炉运行中都可能经常发生。但是由于控制通道在给水侧，因此蒸汽流量D 和燃料量M 习惯上称为外部扰动，它们只影响水位波动的幅度。而给水量G 扰动在控制系统的闭合回路里产生，一般称为内部扰动。因此，汽包水位对于给水扰动的动态参数是给水控制系统调节器参数整定的依据，此外，由于蒸汽流量D 和燃料量M 的变化也是经常发生的外部扰动[8]。所以常引入D 、M 信号作为给水控制系统里的前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。
影响水位的因素除上述之外，还有给水压力、汽包压力、汽轮机调节汽门开度、二次风分配等。不过这些因素几乎都可以有D 、M 、W 的变化体现出来。为了保证汽压的稳定，燃料量和蒸发量必须保持平衡，所以这两者往往是一起变化的，只是先后的差别。给水扰动是内扰，其它事外扰。
3.3输入信号的测量与修正
3.3.1 汽包水位信号
水位测量的原理是利用简单平衡容器内水柱重量产生的压力与汽包高度产生的液柱压力相比较，从而获得一个与汽包水位有一定关系的差压值，以此来间接测量汽包水位。影响汽包水位测量精度的主要原因是汽包压力的变化，实际使用中采用对差压信号进行压力校正来补偿汽包压力变化的影响。
增加了压力补偿环节,根据汽\水密度与汽包压力的函数关系,得到水位校正系统的运算
12()()b b f P P H f P -?= （1-6）
式中 Pb — 汽包压力,Pa
△ P-汽包水位差压变送器两侧压差, Pa
汽包水位测取了左、中、右三个测点。正常情况下通过切换开关T 的NC 点,
对三个信号(Hi,i=1,2,3)求平均值作为汽包水位的测量信号H 。如果偏差值超限，产生高低值报警的逻辑信号，使系统切手动，同时发出声光报警，待故障变送器切除后，系统才正常工作。
3.3.2 主蒸汽流量信号
蒸汽流量的测量方法为高压环管压力，经过F （X ）发生器后变换为蒸汽流量信号。主蒸汽流量D 的测量可采用两种方法:
(1) 测得汽轮机调节级后压力P1,第一级抽汽压力P2和一级抽汽温度T2 ,采用下述公式求取:
2221T p p K D -= （1-7）
式中a 、b 为设定值,当高压加热器关闭时,b 值要重新设定。
(2) 用汽轮机调速级压力P1,经主蒸汽温度校正来代替D 。
当高压旁路阀开启时所测的D 还要加上旁路蒸汽流量。在温度、压力的测量中均采用了双变送器冗余设置,可靠性高。
3.3.3 给水流量信号
给水流量的测量方法为测量给水管道流量孔板差压，经过开平方运算后变换
为给水流量信号。 给水流量的测量采用双变送器,正常情况下切换开关T 的NC 点通,选A 、B 两个测量信号中较大的一个(以便使实际给水流量不会过大)经过给水温度的补偿和惯性阻尼环节,作为给水流量信号。当任一变送器故障时,通过逻辑线路使T 切向NO,将该路变送器输出置0,同时发出声、光报警,系统切手动,待切除故障变送器后系统才正常运行。总的给水流量中还包括了一、二、三级减温水量。 4工作方式
4.1给水旁路阀单冲量控制
从启动到低负荷阶段，即机组启动到带上３０％额定负荷这一过程，蒸汽参
数低，负荷变化小，虚假水位现象不太严重，系统对维持水位在恒定值的要求也不高。因此，为简化调节系统，多采用给水旁路阀单冲量控制方式。在这一阶段，由于给水流量较小，通常采用给水启动调节阀来调节汽包水位，通过调节电动给水泵的转速来维持汽包压力及克服给水管路上的阻力，以保证电动给水泵有足够的但不过于富余的压力。
4.2电动泵单级单冲量控制
当负荷大15％额定负荷以后，给水启动调节阀已无法控制锅炉给水，这时给水流量应由调阀切换到调电泵回路，这时给水启动调节阀门全开。锅炉给水控制以调节电泵转速来满足给水流量的要求，并维持汽包压力及克服给水管路系统的阻力。在负荷处于15％和30％额定负荷阶段时，给水流量由电动给水泵调节，这时主给水门全开。锅炉给水控制以调节电泵转速来满足给水流量的要求，并维持汽包压力及克服给水管路系统的阻力。
4.3电动泵串级三冲量控制
当机组负荷大于30%时，采用串级三冲量控制方案，系统中电动泵的副调节器PI2和汽动泵的副调节器PI4公用一个主调节器PI3
在给水流量和蒸汽流量信号测量可靠，且蒸汽流量大于或等于30%时，系统可以切换到三冲量控制方式。这是一个以汽包水位为主信号，以蒸汽流量为前馈信号，以给水流量为反馈信号的串级三冲量控制系统。三冲量主调节器输出加上整齐流量信号D作为副调节器的给定信号，给水流量W是反馈信号。在符合由30%继续上升到100%满负荷阶段，均采用串级三冲量控制方案。
在汽动泵未运行之前，采用电动泵控制给水流量，三冲量主调PI3和电动泵副调PI2组成串级三冲量电动泵控制方式。
4.4汽动泵串级三冲量控制
当符合继续升高到30%-40%时，汽动泵小汽轮机开始冲转升速，当汽动泵转速进一步上升、汽动泵流量逐步提高，电动泵流量逐步下降以后，可以投入汽动泵自动，使电动泵退回到手动。当符合升高到40%-50%时，启动第二台汽动泵运行。这时，三冲量主调PI3和汽动泵副调PI4组成串级三冲量汽动泵控制方式，MEH系统以汽动泵转速控制信号控制小汽轮机转速。
当水位偏高或水位偏低时，经过高低限监视器，将信号分别向FSSS和水位
保护信号输出，当汽动泵转速过低，低于下限值时，输出该汽动泵指令。
5 控制过程中的跟踪与切换
5.1 系统间的无扰切换
当负荷低于30%MCR时采用单冲量控制系统。此时三冲量主调节器PI3的输出跟踪(D-W)信号,同时电动泵三冲量副调节器PI2的输出通过函数组件K2以及切换开关T一直跟踪单冲量调节器PI1的输出,所以系统由单冲量切换到三冲量是无扰动的。
D>30%时采用三冲量系统。单冲量调节器PI1通过T跟踪三冲量电动泵副调节器PI2的输出,所以由三冲量切换到单冲量也是无扰动。
5.2 阀门和泵的运行及切换
低负荷时采用旁路阀控制给水流量,高负荷时采用改变泵的转速来控制,两者的无扰切换时通过函数组件K2和切换开关T及PI2的跟踪实现的。因为K2产生连续函数,而PI2通过T跟踪K1的输出,且当阀门开足时才开始调泵的转速,所以从调阀到调泵的切换是无扰的。
5.3 电动泵与汽动泵的切换
以电动泵运行,汽动泵取代电动泵为例。
（1）正常切换,即电动泵操作器处在自动位置,汽动泵操作器在手动位置时进行泵的切换。把汽动泵的操作器最低转速时启动汽动泵,然后再慢慢升速。电动泵会由于控制系统的控制作用而自动降速,待两泵出口流量相同时,把汽动泵操作器投自动,电动泵操作器切手动,并慢慢把电动泵降至最低转速后停泵.这样切换扰动量最小。
（2）两泵操作器均处于手动状态进行泵的切换时,两泵转速及给水量完全由运行人员控制。
5.4 执行机构的手\自动切换
旁路阀门手动,单冲量调节器PI1通过K1跟踪小阀操作器的输出,保证切回自动时无扰的。
汽动泵手动时,汽动泵三冲量副调节器PI4的输出跟踪汽动泵操作器的输出。如果此时电动泵也手动,则三冲量主调PI3的输出跟踪(D-W)信号,所以汽动泵控制切回自动时是无扰的。
电动泵手动时分两种情况:
(1) D<30%时电动泵手动状态,K2切至手动,电动泵副调节器PI2的输出跟踪电动泵操作器的输出,同时K1接通,单冲量调节器PI1通过T跟踪PI2的输出,而切回自动时PI2继续通过K2和T跟踪PI1的输出,所以是无扰的。
(2) D>30%时，采用三冲量系统，电动泵手动时K2切至手动，电动泵副调节器PI2的输出跟踪，如果此时汽泵也手动，则PI3跟踪（D-W）信号，保证电动泵由手动切回自动时是无扰动的。
6给水泵的安全经济运行区
给水泵安全经济运行区是由泵的上限特性、下限特性、锅炉正常运行时的最高给水压力、最低给水压力和泵的最高转速、最低转速所包围的区域。若泵的工作点在上限特性处，则给水泵流量太小，将使泵的冷却水量不够而引起泵的汽蚀，甚至振动；若泵工作在下限特性以外，则泵的流量太大，将使泵的工作效率降低。此外，泵的运行还必须满足锅炉安全运行的要求，即给水压力不得高于锅炉正常运行的最高给水压力Pmax与不低于最低给水压力Pmin。因此，采用泵的给水控制系统，在调节给水量的过程中，必须保证泵的工作点在安全经济区域之内。这是设计采用泵的给水控制系统时所考虑的特殊问题。
图4 泵的安全经济工作区
7控制逻辑
7．1电动泵控制逻辑
当出现给水流量变送器故障、第一级压力变送器故障，A和B汽动泵均手动、电动泵运行故障或水调节门执行器故障等情况之一时，置电动泵手动控制（MRE）。当出现给水流量变送器故障、第一级压力变送器故障，A和B汽动泵均手动或水调节门执行器故障等情况之一时，置电动泵辅助灯亮。
7．2汽动泵控制逻辑
当出现汽动泵跳闸、给水流量变送器故障或第一级压力变送器故障等情况之一时，置汽动泵手动控制（MRE）。汽动泵跳闸时，经延时x秒后系统发出超弛控制信号（PLW），使汽动泵控制指令最小。当给水流量变送器故障或第一级压力变送器故障时，置汽动泵辅助灯亮。A和B两个汽动泵均遵循该控制逻辑。
7．3旁路调节发控制逻辑
当出现给水流量变送器故障、第一级压力变送器故障、A和B汽动泵均手动、给水调节门执行器故障或电动泵故障等情况之一时，置旁路调节阀手动控制（MRE）同时给水调节门手动灯亮。
8总结
本次课程设计主要研究发电厂给水全程控制系统，即锅炉汽包水位控制。其要求是提供合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应符合的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须加以严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。主要输出变量是A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。而且还要保证输出信号的准确性，所以需进行信号校正，以及完成信号的检测与报警，同时注意信号的可靠性，考虑冗余。最重要的是注意泵的安全经济运行区，确保泵的安全经济运行，提高机组的工作效率。
9心得体会
通过这次课程设计让我更深刻的理解了过程控制的原理，并对SAMA图的绘制产生了浓厚的兴趣，也让我的学习态度变得更为严谨和认真。通过自己的反复研究和老师不厌其烦的讲解让我对过程控制方面的知识领悟有了较大的提高，也对过程控制这门学科产生了浓厚兴趣，受益匪浅。
10参考文献
[1] 王建国等编.电厂热工过程自动控制.北京：中国电力出版社，2009,119～128
[2] F.G. Shinskey 著.过程控制系统——应用、设计与整定.北京：清华大学出版社，2004，40～65
[3] D. E. Seborg 等著.过程的动态特性与控制.北京：电子工业出版社，2006，112～140
[4] 边立秀等编著.热工控制系统.北京: 中国电力出版社，2002，55～73
[5] 林文孚等编著.单元机组自动控制技术.北京: 中国电力出版社，2008,78～89
[6] 张磊编. 超超临界火电机组集控运行. 北京: 中国电力出版社，2008.9，34～56
目录
1选题背景 (1)
2本文研究的主要内容 (1)
2.1给水系统的概况 (1)
2.2汽包锅炉给水控制系统 (2)
3设计方案分析 (2)
3.1 给水控制任务 (2)
3.2 给水控制对象的动态特性 (2)
3.2.1 给水量扰动下水位变化的动态特性 (2)
3.2.2 蒸汽流量D扰动下水位的动态特性 (3)
3.2.3 炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性 (4)
3.3输入信号的测量与修正 (5)
3.3.1 汽包水位信号 (5)
3.3.2 主蒸汽流量信号 (6)
3.3.3 给水流量信号 (6)
4工作方式 (6)
4.1给水旁路阀单冲量控制 (6)
4.2电动泵单级单冲量控制 (7)
4.3电动泵串级三冲量控制 (7)
4.4汽动泵串级三冲量控制 (7)
5 控制过程中的跟踪与切换 (8)
5.1 系统间的无扰切换 (8)
5.2 阀门和泵的运行及切换 (8)
5.3 电动泵与汽动泵的切换 (8)
5.4 执行机构的手\自动切换 (8)
6给水泵的安全经济运行区 (9)
7控制逻辑 (10)
7．1电动泵控制逻辑 (10)
7．2汽动泵控制逻辑 (10)
7．3旁路调节发控制逻辑 (10)
8总结 (10)
9心得体会 (11)
10参考文献 (11)
课程设计说明书
学生姓名:XX 学号：0807240707 学院:自动化工程学院
班级: 自动087
题目: 300MW火电机组给水控制系统设计
指导教师：侯一民蔚伟职称副教授 2011年 12 月 21 日
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
目录 1选题背景 (2) 引言 (2) 设计目的及要求 (2) 2方案论证 (3) 方案一 (3) 方案二 (4) 3过程论述 (5) ^ 总体设计 (5) 详细设计 (6) 信号的测量部分 (6) 单冲量控制方式 (10) 串级三冲量控制方式 (11) 信号监测 (12) 给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12) 电动给水泵强制切到手动 (13) ) 汽动给水泵强制切到手动 (13) 工作方式 (13) 切换与跟踪 (13) 切换 (13) 跟踪 (14) 控制器选型 (14) 4结论 (14) 5课程设计心得体会 (15) } 6参考文献 (15) 《
1选题背景： 引言 - 火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 设计目的及要求 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。 设计要求： (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。 (2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。
； 济南铁道职业技术学院 电气工程系 毕业设计指导书 课题名称： 锅炉控制系统的组态设计《 专业电气自动化 班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至 指导教师 ly ? 2010、11
济南铁道职业技术学院电气工程系 毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！ 锅炉控制系统的组态设计 锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。 二、设计目的： 通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。 三、设计内容： 掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求： （1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （2）各控制画面要有手/自动切换。
（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识 （1）组态控制技术。 （2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤： （1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。 （2）设计各分系统的控制方案。 （3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （4）编写设计论文。 五、设计时间的安排： 熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周 监控画面的设计 2周 控制算法的编制和系统调试 3周 论文的编写 2周 准备毕业设计答辩 1周 六、成绩的考核 在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。 成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。 成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。
《给水全程控制系统》设计 专业：自动化 班级：B120410 学号：B12041014 姓名：陈修鹤
本文在讨论给水调节系统的被控对象动态特性、热工测量信号、调节机构特性的基础上，分析了三冲量给水控制系统的结构及工作原理，提出了实现单元制给水全程控制系统应考虑的问题及控制方案。随着锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和完善的。针对目前发电厂给水系统的现状及其存在的问题，结合发电厂300MW 机组配置,发电厂300MW 机组给水全程调节系统的构成原理和控制功能，分析了系统的总体结构、工作原理、控制过程、系统切换方式、控制逻辑、调试及参数整定原则。 关键词：给水全程，给水控制，控制系统，汽包水位，自动调节
摘要............................................................................................................................. I 第一章汽包水位全程控制的介绍 (1) 第二章给水控制对象的动态特性 (2) 2.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.2 蒸汽流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.3 炉膛热负荷扰动下水位的动态特性 (3) 第三章热工测量信号 (5) 3.1 水位信号 (5) 3.2 蒸汽流量信号 (6) 3.3 给水流量信号 (6) 第四章调节阀和调速泵的特性 (7) 4.1调节阀门的静特性 (7) 4.2调速泵的安全特性 (7) 第五章控制过程分析 (9) 5.1水位调节主回路及电动给水泵跟随系统 (9) 5.2汽动给水泵副回路控制系统 (9) 5.3锅炉单冲量三冲量无扰切换和汽泵转速控制系统 (10) 5.4流量测量信号 (11) 5.5旁路辅助及保护回路 (12) 5.6汽包水位自动失灵切手动保护 (13) 结论 (15) 参考文献 (16)
智能给水控制器设计 引言 随着经济的快速发展和城市高层建筑的不断涌现，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，加上目前能源紧缺对节能的要求，因此利用先进的电子测控技术和自动化控制技术，设计高性能、高可靠性、低成本、低能耗，以及能适用不同领域的恒压供水系统也就成为必然趋势。随着近年来变频调速技术的飞速进步，变频恒压供水也在其基础上慢慢发展起来，并成为一种新兴的现代化供水技术。 目前，国外的恒压供水工程设计都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，这种方式不但投资成本较高，且功能单一。 为此设计了在变频调速控制系统中加入基于C8051F410的单片机系统，构成了功能更强的复合控制系统，它不但克服了以上缺点，而且具有安装调试方便，功能全面，可靠性高。抗干扰能力强等优点，且可以广泛应用于工业生产、社会生活的各个领域。 1 控制原理 在恒压供水系统中，安装于管网的远传压力表提供水压力信号，并经过光电隔离和电压转换电路，传送给系统的中心控制器，控制器将采集到的压力数据与预设压力进行比较，得出偏差值，再经PID运算之后得出控制参数，D／A模块将控制参数转换为模拟电压输出，调节变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，以保证管网压力基本恒定。当用水量增大时，管网压力低于预设值，变频器频率就会升高，水泵转速加快，从而提升管道水压，但若达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵；反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定的下限运行频率，若供水量仍大于用水量，则减泵直至全部泵停止工作，经过一定的延时，控制器重新比较压力，并计算控制输出，从而维持恒压供水。它的系统原理框图如图1所示。
变频调速恒压供水系统，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的变频式恒压供水自动控制系统。全文共分为四章。第一章阐明了供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章阐明了供水系统的变频调速节能原理。第三章详细介绍了系统硬件的工作原理以及硬件的选择。第四章详细阐述了系统软件开发并对程序进行解释。 关键词：变频器；恒压供水系统； PLC
Frequency conversion constant pressure water supply system, the system is capable of automatically adjusting water supply system based on load changes of quantity and speed of the pump, always maintain the high efficiency and energy saving the best state of the This article primarily for current there is a high degree of automation in the water supply system, serious disadvantages, reliability, low energy consumption study developed a new and increased in these three areas of automatic control system of frequency conversion constant pressure water supply. The text is divided into four chapters. Chapter I sets out the water supply system of main research topics on background, meaning and content. Chapter II sets out the principle of variable frequency speed adjusting energy saving of water supply systems. Chapter III details the working principle of system hardware and hardware choices. The fourth chapter elaborates system software development and to explain the procedures Key words：Cam、high deputy、automation
目录 1选题背景 (2) 1.1引言 (2) 1.2设计目的及要求 (2) 2方案论证 (3) 2.1方案一 (3) 2.2方案二 (4) 3过程论述 (5) 3.1总体设计 (5) 3.2详细设计 (6) 3.2.1信号的测量部分 (6) 3.2.2单冲量控制方式 (10) 3.2.3串级三冲量控制方式 (11) 3.3信号监测 (12) 3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12) 3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13) 3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13) 3.4工作方式 (13) 3.5切换与跟踪 (13) 3.5.1切换 (13) 3.5.2跟踪 (14) 3.6控制器选型 (14) 4结论 (14) 5课程设计心得体会 (15) 6参考文献 (15)
1选题背景： 1.1引言 火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 1.2设计目的及要求 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。 设计要求： (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。 (2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。 (3)参考输出参数： A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。 (4)信号准确性：考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。 (5)信号监测与报警：重要信号需要监测与报警，同时注意信号的可靠性，
300MW机组给水全程控制系统设计 摘要 本文在讨论给水调节系统的被控对象动态特性、热工测量信号、调节机构特性的基础上，分析了三冲量给水控制系统的结构及工作原理，提出了实现单元制给水全程控制系统应考虑的问题及控制方案。随着锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和完善的。针对目前发电厂给水系统的现状及其存在的问题，结合发电厂300MW 机组配置,发电厂300MW 机组给水全程调节系统的构成原理和控制功能，分析了系统的总体结构、工作原理、控制过程、系统切换方式、控制逻辑、调试及参数整定原则。 关键词：给水全程，给水控制，控制系统，汽包水位，自动调节
沈阳工程学院课程设计论文 Abstract Based on the discussion of the feed water regulating system controlled object dynamic characteristic, thermal measurement signals, adjusting mechanism on the basis of analysis of the characteristics, structure and working principle of the three element feed-water control system, is proposed to realize the unit water supply problems should be considered in system and control scheme of the whole control. With the large capacity, high parameter boiler towards development, water supply systems using automatic control system is essential way, it can reduce the labor intensity of the operation personnel, to ensure the safe operation of the boiler. For the large capacity and high parameters of the boiler, the water supply system is very complex and perfect. In view of the present situation of water supply system of power plant and its existing problems, combined with the configuration of 300MW power plant, the whole feed water regulating system for 300MW unit of power plant construction principle and control function, analysis of the overall structure, working principle, control process, the system switching mode, control logic, debugging and tuning principle. Key Words feed water, feed water control, control system, drum water level, automatic regulation
PLC 控制恒压供水系统 国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师 （国家职业资格二级） 所在省市：江苏省常州市 摘要：本设计是针对居民生活用水 /消防用水而设计的。由变 频器、 PLC 控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三 台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水 系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换 及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。采用 PLC 控制的变频调速供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由 变频器进行压力调节。通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表明，该系统具有压力稳 定，结构简单，工作可靠操作方便等优点。
关 第一章概 述??????????????????????（1）1-1常的供水方式及恒 的??????????（1） 二、水的一般性原 ????????????????（1） 1-2PLC 、器控制的恒供水系方 案?????????（3） 二、方案特 点??????????????????????（3）四、型及目 的???????????????????（4） 硬件 ??????????????????????（6）二、器介 ?????????????????????（7）二、方 式??????????????????????（7）机速方案的比 ????????????????（9） 二、模供水系的
定?????????????????（10 ） 一、路介 ??????????????????????（11 ）三、入出元件与 PLC 地址照 表????????????（ 15） 程序????????????????????（17）???????????????????????? ?（ 20） 致 ???????????????????????? ?（ 21） 参考文 献???????????????????????（ 22 ）第一章概述 供水的一种典型方式是恒供水。恒供水使用器的速 功能通供水的水的速，以持供水始端力，使之保持相 的恒定，故又称恒供水。在供水以逐步渗透到各种行，品 种也从一的恒供水向多功能和高的、供水及能化控 制的方向展。 基于触摸屏和PLC 作控制器作速的恒供
300MW火电机组给水控制系统设计 1选题背景 锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和比较完善的。大型电站锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启停过程中需要监视的参数及控制的项目越来越多，大型电站锅炉给水控制系统是机组控制系统中的重点和难点。近些年来，研究大型电站锅炉给水的文献相应增多，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。生产过程自动化是保证生产稳定、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是21世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。可以说，自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。 2本文研究的主要内容 大型电站汽包锅炉给水控制系统的任务是通过调节进入汽包的给水流量，在保证汽包水位在一定范围内相对稳定的同时，产生汽轮发电机组所需的蒸汽流量，使机组输出的电功率与电网负荷变化相适应。给水控制系统对保证汽包锅炉运行过程的安全性和稳定性具有重要意义。 2.1给水系统的概况 汽包锅炉给水控制系统的作用是产生用户所要求的蒸汽流量，同时保证汽包水位在一定范围内变化。由于设计有汽包，使锅炉的蒸发段与过热段明确分开，锅炉的蒸发量主要取决于燃烧率（燃料量与相应的空气量）。所以汽包锅炉由燃烧率调节负荷，实现燃料热量与蒸汽热量之间的能量平衡。汽包锅炉的给水控制
摘要 本设计是专门对日常用水而设计的恒压供水控制系统。根据国内外的研究现状以及系统的控制要求，制定出了一套适合此系统的控制方案。控制方案中，硬件设计主要对可编程控制器（PLC）机型、变频器机型以及电机泵组的机型做出了选择，同时还对系统的输入输出点进行了规划和分配。在软件设计部分，针对控制要求画出了系统的流程图，并且还对每一部分的流程图进行了功能的解释，使读者能更加轻松的了解整个系统的软件设计情况。在此课题中，还采用了MCGS组态软件，对控制系统进行监视与模拟运行，很直观的再现了现场的实际情况。最后，还对整个系统进行了运行调试，运行结果表明该系统具有水压稳定、硬件组成简单、运行可靠和操作方便等优点。 关键词：恒压供水；可编程控制器；变频器；组态软件
Abstract This design is specially designed for water constant pressure water supply control system. According to the requirements of the current research at home and abroad and the system control, develop a set of control scheme suitable for the system. In the control scheme, the hardware design is mainly to the programmable logic controller (PLC) model , frequency converter and motor pump set model made a choice, but also on the system input and output points of planning and allocation. In software design part, according to draw the flow chart of the system, and the required control and flow chart of every part of the function of explanation, so that readers can more easily understand the software design of the whole system. In this topic, also adopted the MCGS configuration software, to monitor and control system’s simulate, intuitive reproduce the actual situation of the scene. Finally, the debugging of the whole system running, the results on the surface of the system has stable pressure, simple structure, reliable operation and convenient operation. Key words: Constant pressure water supply；Programmable logic Controller；Inverter；Configuration software
目录 目录 (1) 1绪论 (3) 1.1锅炉汽包水位测量的重要性 (3) 1.2 锅炉汽包水位测量 (3) 2 控制系统总体结构设计 (4) 2.1 控制对象的选择 (4) 2.1.1 给水任务 (4) 2.1.2给水自动调节系统被 (4) 2.1.3被调量Ｈ变化的主要原因 (5) 2.2 整体结构设计 (7) 2.2.1控制方案 (7) 2.2.2 300MW机组给水控制过程 (9) 3 测量仪表选型 (13) 3.1 给水控制系统测量任务 (13) 3.1.1汽包水位的修正 (13) 3.1.2给水流量的校正 (13) 3.1.3主蒸汽流量的校正 (14) 3.2测量仪表的选型 (15) 3.2.1汽包水位测量方面 (15) 3.2.2给水流量测量方面 (17)
3.2.3主蒸汽流量测量方面 (18) 4 数据采集系统选型 (20) 4.1数据采集基本知识 (20) 4.2数据采集卡的主要性能指标 (20) 4.3 数据采集系统选型 (21) 4.3.1数据采集卡的选型 (21) 4.3.2 NI PCI-6221数据采集卡相关配件 (21) 4.2.3数据采集系统结构图如下 (24) 第五章：数据采集程序设计 (25) 5.1 LabVIEW数据采集介绍 (25) 5.2 基于LabVIEW平台的虚拟仪器程序设计 (25) 5.3数据采集程序设计 (26) 5.3.1配置采集任务 (26) 5.3.2程序设计步骤 (26) 6控制系统界面设计 (31) 6.1LabVIEW界面设计介绍 (31) 6.2控制系统界面设计 (31) 6.2.1锅炉给水操作控制面板图如下 (31) 6.2.2界面总图如下 (32) 分组说明 (32) 参考文献 (34)
1.1恒压供水PLC控制系统 一、实验目的 1.学习西门子PLC的使用； 2.掌握闭环调速原理； 3.掌握变频器的使用方法； 4.了解PLC控制变频恒压供水原理。 二、实验容 1.变频器参数设置 端子号参数的设定值缺省的操作V/F曲线选择/ C003=‘1’ 最高电压设定/ C004=‘380’ 基准频率设定/ C005=‘50’ 最大频率设定/ C010=‘50’ 运行控制选择/ C012=‘1’ 2.控制要求 1）单泵控制恒压供水，当需水量不是很大，用一个泵通过PID控制进行恒压供水； 2）双泵控制恒压供水，当需水量大时，当一个泵满足不了用水需求时，进行双泵切 换恒压供水； 3）PLC模拟量控制变频开环控制； 4）分时控制，定时轮换，可以有效地防止水泵长期不用而发生的锈死现象，提高了 设备的综合利用率，降低了维护费用。 三、实验步骤 1.单泵控制恒压供水 1）按照接线图接好线路，确保接线无误，以免损坏变频器和PLC的各个模块。 2）接好总电源，打开漏电保护器，此时电压表显示电压。按下启动按钮，电压指示灯亮起。 3）把模式选择开关打到手动位置，此时手动状态指示灯亮起。检查各水泵的运行情况，确定水泵能能正常运行。 4）把模式选择开关打到自动位置。 5）打开S7-200软件把程序写到PLC中，关闭软件。 6）把PLC的开关达到RUN位置。 7）打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面中选择“闭环控制”打开闭环控制画面。
8）在闭环控制模式下单击单泵运行，并单击PID设定，设定给定压力SP，进行PID参数整定。
9）单击实时曲线可观察各参数的变化。 2.双泵控制恒压供水 1）打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面中选择闭环控制打开闭环控制画面。
/ 过程控制系统实验报告（ 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx < 学号 xxxxxxxx
锅炉汽包水位控制系统设计 < 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据 4.】 5.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 6.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 7.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 8.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能 指标 9.总结实验课程设计的经验和收获 (
* 过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -概述............................................ - 3 -！ 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 -对被控对象进行特性分析 ............................... - 5 -汽包水位控制系统方框图和流程图......................... - 5 -液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -选择被控参数和被控变量 ................................ - 6 -; 选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标............. - 7 -传感器、变送器选择........................................... - 7 -执行器的选择................................................. - 8 -关于给水调节阀的气开气关的选择。............................. - 8 - 关于给水调节阀型号的选择。.................................. - 8 -
1引言 随着发电机组容量的增大和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。为了减轻运行人员的劳动强度，保证机组的安全运行，要求实现更为先进，适用范围更宽，功能更为完备的自动控制系统，这就产生了全程控制系统。而给水控制系统在电厂运行中有着非常重要的作用。在全程给谁控制系统中,汽包水位是汽包锅炉运行中一个重要的监控参数，它反应锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。维持其包水位在一定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。给谁全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持其包水位在规定的范围内。 2设计内容 2。1设计方案 2.1。1方案一
给系统设计如图一。在这个方案中，低负荷时采用但冲量系统（PI1）高负荷时采用三冲量系统（PI2），而且都是通过改变调速泵转速来实现给水的调节。为了保证给水泵工作在安全工作区内，设计了一个给水泵出口压力调节系统(PI3），通过改变阀门开度来改变泵的出口压力。高压加热器出口分别取给水压力信号送入小值选择器。当机组正常运行时，高压加热器出口的给水压力总是低于泵的出口压力。这时，应选高压加热器出口给水压力作为压力测量值,使泵的实际工作点在泵下限特性曲线偏左一些，确保泵工作在安全工作区内。当机组热态启动时，高压加热器出口的给水压力高于泵的出口压力,小组选件输出为泵出口压力，保证泵出口给水压力升压过程中,两个调节阀门均处于关闭状态，直到泵出口压力大于高压加热器出口给水压力时才按高压加热器出口的给水压力进行调节，控制两个阀门开度。
课程设计 课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师(签字)
一、设计概述 变频器是一种新型技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计为实现恒压供水功能而按照设计任务书要求完成设计任务。最终实现控制系统的自动稳定运行。 根据设计要求本系统采用西门子PLC300控制系统对变频器进行调速控制和系统输入输出信号的采集以及系统报警功能的实现。本系统内的电机调速由变频器来实现，通过PLC控制变频器和现场压力仪表检测的反馈信号来实现对电机的自动恒压控制功能。 二、设计任务 例如一楼宇供水系统，正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。本恒压供水系统，要求以1.0Mpa的恒定压力对用户进行供水。水泵有2台，由一台变频器驱动。PLC按照压力变送器（PIT）的信号，调节变频器的输出，使水泵的转速变化，从而保证供水压力的恒定。两台水泵互为备份，可任意选择一台水泵处于变频模式或工频模式。控制系统原理如图1所示：
PLC 图1 恒压供水变频控制系统原理图 三、系统设备选型 1主要电气元件参数指标 水泵：35KW，三相异步电动机 恒压设定点：1.0Mpa 压力变送器：0-1.6Mpa，两线制，4-20mA电流输出 变频器：VVVF变频器 （1）水泵 根据设计要求水泵正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。参考相关资料选择型号为IS50-32-125(扬程50m，流量50 m3/小时)的水泵即可满足要求。 (2)远传压力表 由于远传压力表具有价格低、有数据读取表盘等优点，结合具体
1 引言 随着发电机组容量的增大和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。为了减轻运行人员的劳动强度，保证机组的安全运行，要求实现更为先进，适用范围更宽，功能更为完备的自动控制系统，这就产生了全程控制系统。而给水控制系统在电厂运行中有着非常重要的作用。在全程给谁控制系统中，汽包水位是汽包锅炉运行中一个重要的监控参数，它反应锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。维持其包水位在一定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。给谁全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持其包水位在规定的范围内。 2设计内容 2.1设计方案 2.1.1 方案一 给系统设计如图一。在这个方案中，低负荷时采用但冲量系统（PI1）高负荷时采用三冲量系统（PI2），而且都是通过改变调速泵转速来实现给水的调节。为了保证给水泵工作在安全工作区内，设计了一个给水泵出口压力调节系统（PI3），通过改变阀门开度来改变泵的出口压力。高压加热器出口分别取给水压力信号送入小值选择器。当机组正常运行时，高压加热器出口的给水压力总是低于泵的出口压力。这时，应选高压加热器出口给水压力作为压力测量值，使泵的实际工作点在泵下限特性曲线偏左一些，确保泵工作在安全工作区内。当机组热态启动时，高压加热器出口的给水压力高于泵的出口压力，小组选件输出为泵出口压力，保证泵出口给水压力升压过程中，两个调节阀门均处于关闭状态，直到泵出口压力大于高压加热器出口给水压力时才按高压加热器出口的给水压力进行调节，控制两个阀门开度。
基于PLC和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID功能的恒压供水 系统，采用了PLC控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID控制功能；供水系统方案如图1所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
课 程设计说明书指导教师：张利辉、王秋平职称:教授 2011年 12月22日 目录 1设计背景 ................................................................. 错误!未指定书签。 2主要参数及设计思想 ............................................. 错误!未指定书签。 2.1主要参数 ........................................................... 错误!未指定书签。 2.2设计思想 ........................................................... 错误!未指定书签。 2.3三冲量控制系统 ............................................... 错误!未指定书签。 2.4给水流量的调节的实现方法 ........................... 错误!未指定书签。 2.5运行方式 ........................................................... 错误!未指定书签。 3过程论证 ................................................................. 错误!未指定书签。 3.1三冲量与单冲量之间的无扰切换 ................... 错误!未指定书签。 3.2阀门与泵的运行及切换 ................................... 错误!未指定书签。 3.3电动泵与汽动泵间的切换 ............................... 错误!未指定书签。 3.4执行机构的手、自动切换 ............................... 错误!未指定书签。 学生姓名: 学号： 0 学院: 自动化工程学院 班级: 题目: 300MW 火电机组给水控制系统的设计