电厂锅炉汽包水位计的改造
摘要
锅炉汽包水位控制是维持锅筒水位在允许的范围内，使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量。由于锅炉的水位同时受到锅炉侧和气轮机侧的影响，因此，当锅炉负荷变化或气轮机用汽量变化时，通过给水调节系统保持锅炉的水位正常是保证锅炉和气轮机安全运行的重要条件。水位过高或过低，都是不允许的。水位过高会影响汽水分离器的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增加，使过热器管壁和气轮机叶片结垢，造成事故；锅炉出口蒸汽带水过多还会使过热蒸汽温度产生急剧变化。水位过低，则会破坏正常水循环，危及水冷壁受热面的安全。目前，汽包水位多采用云母水位计、电接点水位计、射线液位计、液位开关、单室平衡器、双室平衡容器等。这些水位计从一次传感转换的原理看，归纳为两种，一种是连通器原理水位计，另一种是差压水位计原理。众所周知，目前的水位计根据上面两种原理设计而生产，采用的工艺结构简单，无法克服因温度变化所造成的测量误差，其误差之大，严格说不能满足锅炉安全经济运行。所以应该对电厂锅炉汽包水位计的改造设计.
关键词：电厂 锅炉 水位 改造
Abstract
Boiler drum water level control is to maintain the drum water level within the allowable range, so that the boiler feed water adapts to the boiler evaporation. Because the water level of the boiler is affected by both the boiler side and the turbine side, it is an important condition to ensure the safe operation of the boiler and the turbine through the feed water regulating system when the load of the boiler or the steam consumption of the turbine changes. Excessive or low water levels are not allowed. Excessive water level will affect the normal operation of steam-water separator, and in serious cases will lead to the increase of steam carrying water, which will scale the superheater tube wall and turbine blades and cause accidents; excessive steam carrying water at the boiler outlet will also cause a sharp change in the temperature of superheated steam. If the water level is too low, it will destroy the normal water circulation and endanger the safety of the heating surface of the water wall. At present, mica water level gauge, electrical contact water level gauge, ray level gauge, level switch, single chamber balancer and double chamber balancing container are mostly used for drum water level. According to the principle of one-time sensing transformation, these water level gauges can be divided into two kinds, one is connected device principle water level gauge, the other is differential pressure water level gauge principle. As we all know, the current water level gauge is designed and manufactured according to the above two principles. The process adopted is simple and can not overcome the measurement error caused by temperature change. The error is too large to meet the safe and economic operation of boilers strictly. Therefore, it is necessary to reform and design the drum water level gauge of power plant boiler.
目录
1 引言 2
1.1 论文选题背景、目的和意义 2
1.1.1 电厂热工自动化控制的发展 3
1.1.2 自动控制理论的发展 3
1.2 控制系统规模、组成结构和硬件的发展 4
1.2.1 初级阶段 4
1.2.2 常规仪表阶段 4
1.2.3 大型自动化阶段 5
1.3 国外一些主要的DCS系统 5
2、电厂锅炉汽包水位计的改造设计 5
2.1内置式单室平衡容器 8
2.2 GJT高精度取样电极测量筒 8
2.1 高精度取样 9
2.2 高可靠性测量传感 10
2.3 电极装置组件特点 10
2.4 大量程全工况电极传感器 11
2.5WDP无盲区低偏差双色水位计 12
3、汽包水位测量取样点不足 15
4.、汽包水位保护 15
5、改造过程中出现的问题 16
5.1水侧取样问题 16
5.2 仪表管路敷设 16
5.3 GJT全量程电接点水位计的汽侧取样点不可取在集汽导管上 17
5.4仪表阀门杆必须水平安装 17
6、汽包水位事故案例 17
参 考 文 献 19
1 引言
1.1 论文选题背景、目的和意义
随着电子产品的降价及自动化生产线工艺控制连续稳定优势的凸现，越来越多的企业准备将自己的核心生产线改成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动控制。工业应用自控技术在中国的推广使用较晚，但近年来发展较快。国内现在做汽包水位自动控制系统方面的设计公司很多，但由于能够集工艺要求、自动化技术和电气技术三者于一体的设计不多，所以人们清楚地认识到自动控制技术在工业应用中的重要地位和作用，在水位控制系统中，主要采用“三冲量控制”方案来实现锅炉汽包水位控制更是重中之重。
本设计是通过了解了锅炉汽包水位控制的发展并在具体分析其动、静特性的基础上从单冲量控制到双冲量控制最后到三冲量控制的设计方案中择优选择了“三冲量”控制，具体的方案设计存在的优缺点详见下文解析。
本课题的目的及意义：锅炉汽包水位控制是维持锅筒水位在允许的范围内，使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量。由于锅炉的水位同时受到锅炉侧和气轮机侧的影响，因此，当锅炉负荷变化或气轮机用汽量变化时，通过给水调节系统保持锅炉的水位正常是保证锅炉和气轮机安全运行的重要条件。水位过高或过低，都是不允许的。水位过高会影响汽水分离器的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增加，使过热器管壁和气轮机叶片结垢，造成事故；锅炉出口蒸汽带水过多还会使过热蒸汽温度产生急剧变化。水位过低，则会破坏正常水循环，危及水冷壁受热面的安全。一般要求锅筒水位维持在设计值±75~±100mm范围内。
1.1.1 电厂热工自动化控制的发展
自动控制理论及工程应用的发展至今已有100多年的历史，随着现代科学技术的飞速发展，自动控制系统应用范围也越来越广泛。电厂热工系统更不例外主要表现在系统越来越大，高参数大容积，除了对控制硬件提出了高可靠性要求之外，对控制理论也不断提出新要求，希望能不断解决新出现的控制难题，自动控制的发展主要包括两个方面：（1）控制理论的发展；（2）控制系统规模及组成结构和硬件的发展。
1.1.2 自动控制理论的发展
?“经典控制理论”阶段
上世纪50年代前发展的控制理论被称为“古典控制理论”。它主要研究的自动控制系统为线性定常系统，被控对象集中于SISO系统。经典控制理论所采用的方法通常是以传递函数、频率特性、根轨迹分布为基础的波德图法和根轨迹法，包括各种稳定性判据和对数频率特性。
?“现代控制理论”阶段
60年代以后发展起来的现代控制理论主要研究MIMO系统。系统可以是线性或非线性的，定常或时变的。它采用状态方程代替经典理论中的一个高阶微分方程式来描述系统，并且系统中各个变量均为时间t的函数，因而属于时域分析方法。采用状态方程的好处可以研究系统的内部特性，可以分析系统的本质。主要内容包括：（1）系统运动状态的描述和能控性、能观性分析；（2）李亚谱诺夫稳定性理论和李亚谱诺夫函数，系统识别和卡尔曼滤波理论；（3）非线性系统控制；（4）系统最优控制及自适应控制
?“大系统理论和先进控制理论”阶段
前两个阶段的控制理论的发展与应用，主要讨论存在数学模型的自动控制系统，但是对于那些不具有数学模型或很难找到数学模型的被控对象，应用经典控制理论的方法等无法解决。但是，由于计算机技术的快速发展和价格的下降，使计算机的应用领域越来越宽，先进控制日益发展和应用起来了。先进控制主要包括自适应控制、预测控制、智能控制、鲁棒控制等。人工智能学科的发展促进了自动控制理论向着智能控制方向发展，而智能控制和具有智能化的自动控制系统又是人工智能的一个既有广泛应用前景的研究领域。70年代末开始的智能控制理论和大系统理论的研究与应用，是现代控制论在深度上和广度上的开拓，因此在控制工程界受到极大的关注，主要包括：专家系统、神经网络和模糊控制、学习控制等。智能控制具有如下特点：以专家和熟练操作工人的知识为基础进行推理、判断、预测和规划，采用符号信息处理、启发式程序设计，知识表示和自学习、推理与决策的智能化技术，实现问题的综合性求解。先进控制离不开前两个阶段的控制理论，只是把自动控制理论推向一。
参 考 文 献
1 蒋慰孙，俞金寿．过程控制工程．第2版．北京：中国石化出版社，1999
2 金以慧．过程控制．北京：清华大学出版社，1999
3 杨献勇．热工过程自动控制．北京：清华大学出版社，2000
4 樊泉桂．锅炉原理．北京：中国电力出版社，2004
5 吴智雄．垃圾焚烧锅炉汽包水位控制模型建立．浙江大学硕士论文，2004
