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1、过程控制系统课程设计题目：35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（常规仪表控制方案）学 院：信息工程学院 专业班级：自动化0701班 小组成员： 2010-01-1235吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计-常规仪表控制目 录第一部分1课程设计目的及基本任务1第二部分1一、初步设计说明1二原理方框图4三、绘制管道仪表流程图（P&ID）5四、控制盘盘前布置图5五、电缆、电线外部连接系统图6六、供电系统图7七、仪表盘背面电气接线图7八、仪器数据表8九、截流元件计算书及流量仪表选型8十、阀门选型计算书及阀门选型9十一、控制系统的组态11第三部分12设计总结12第一部分课程设计目的及基本任务通过
2、本课程设计将了解自动控制工程设计的基本概念、基本方法、设计原则及设计思想的表达。通过该课程设计的学习，应能达到：（1） 熟悉自控工程初步设计及施工图设计的基本内容及深度要求。（2） 能读懂自控工程初步设计及施工图设计的各种文件、图纸，并能根据这些设计资料进行工程实施。（3） 熟悉自控元件的工程表达，会查阅相关的标准和手册，能完成简单的自控工程设计。第二部分一、初步设计说明1）总体设计思路、自动化水平；锅炉是全厂重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、
3、送风和引风量。主要输出变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂控制对象。基于过程控制理论,针对过热蒸汽这类工况参数对模型参数有较大影响的对象,提出一种串级PID控制器设计方法。根据被控对象模型的参数变化趋势,对控制器进行选型计算，以最大概率满足设计要求,最大限度地挖掘了串级PID控制器对模型参数具有不确定性对象的控制能力。2）自动检测、调节项目设计及选型依据；燃烧嘴炉膛热空气燃料汽包过热器省煤器过热蒸汽减温器热蒸汽送炉膛空气预热器给水冷空气烟气（由给水泵来）（由送风机来）（送引风机）35吨锅炉产品特点1、锅炉本身设计为双锅筒、链条
4、炉排、结构紧凑、受热面积大，具有出力足、安全可靠等特点，锅炉散装出厂。 2、炉膛内设有旋风燃烧室，降低了烟气含尘量，同时炽热的炭黑粒子进一步燃烧，提高了锅炉热效率，降低了烟气黑度，烟气排放浓度达到一类环保地区要求，同时由于烟气中一部分直径较大的灰粒在旋风燃烧室被分离了出来，使进入对流管束的烟气含尘浓度降低，减轻了对对流受热面的磨损，延长了锅炉的使用寿命。 3、炉排采用鳞片式炉排及边炉排等专利技术，大大提高了锅炉运行的可靠性。 4、密封型风室，双侧进风，炉排调风装置采用机械加工的锥面密封结构，提高了炉排调风的灵敏度，是国家保护专利技术。 5、该系列锅炉只需单层布置，锅炉房造价可降低50%以上，锅
5、炉房投资可节约40%以上。 6、可根据用户要求配套国家推行的分层燃烧装置及其他节能设备。 35吨锅炉主要性能参数 锅炉型号 项目 SZL 29-1.25/130/70-AII 热水锅炉 SZL 36-1.6-AII 蒸汽锅炉 SZL 35-2.5-AII 蒸汽锅炉 SZL 35-2.5/400-AII 过热蒸汽锅炉 LG- 35/3.82-M 过热蒸汽锅炉 额定蒸发量 t/h 或额定热功率 MW 29MW 35t/h 35t/h 35t/h 35t/h 额定工作压力 Mpa 1.25 1.6 2.5 2.5 3.82 额定蒸汽（出水）温度 130 204 226 400 450 给水温度（额定
6、回水温度） 70 105 105 105 105 燃烧方式 鳞片炉排层燃 鳞片炉排层燃 鳞片炉排层燃 鳞片炉排层燃 鳞片炉排层燃 适应煤种 AII 、 AIII AII 、 AIII AII 、 AIII AII 、 AIII AII 、 AIII 炉排面积 m 2 37.5 37.5 37.5 37.5 39.5 本体受热面积 m 2 93293293210211085过热器受热面积 m 2 / / / 170 285 锅炉尾部受热面积 m 2 210 421 545 650.6 685 满负荷运行耗煤量（ Kg/h ） 6091 4794 4830 5844 6704 排烟温度 170 1
7、70 170 170 170 烟尘排放浓度（ mg/Nm 3 ） 80 80 80 80 80 热效率 % 81.6 82 81.8 81.5 83 1880x6550x11300 18800x6500x11800 18700x10100x13500 3）控制方式、自动控制系统方块图。采用PID控制，控制器采集到需要控制的变量参数，通过控制机进行运算处理，输出来控制执行机构来完成相应操作。信号处理模拟量输入控制机模拟量输出执行机构数字量输出数字量输入二原理方框图液位调节器LC流量调节器LC调节阀 LV流量对象液位对象前馈调节器流量变送器液位变送器干扰通道特性蒸汽流量干扰在控制过程中，把要控制的
8、蒸汽流量作为干扰通过前馈控制器来进行调节控制。三、绘制管道仪表流程图（P&ID）MLIC2进水水源M电机锅炉汽包蒸汽FITFIT2222LTLTFE2FE1FITFIT11380V四、控制盘盘前布置图1仪表盘的选型。常用的仪表盘有：屏式仪表盘（KP）、框架式仪表盘（KK）、柜式仪表盘（KC）和通道式仪表盘（KA）及其变型品种。根据工程设计的要求应选用柜式仪表盘。2仪表盘的正面布置。仪表盘上以表的排列顺序，应按照工艺流程和操作岗位进行排列。仪表的布局应方便于操作，盘上仪表可采取高密度安装。对于相同的生产工序或多生产线，盘上仪表的布置应一致。在一个控制室内，仪表盘之间的排列顺序，同样应按照工艺流程
9、顺序，从左到右进行。装置中的复杂控制回路，如串级、比值、选择性等控制系统，应让同一回路的仪表排在一起，并按其自然顺序加以组合。仪表盘的正面布置图如下：工控微机S W EA N EH L EH L E12345678WT405-5PRF差压变送器智能电磁流量计插入式涡衡流量计电动单座控制阀420mA420mA420mA420mA420mA12346五、电缆、电线外部连接系统图S B电源箱1 S B2 S B1 IP2 IP1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 161:FT-104 102C W 9:PT-103 104C W2:FT-105 104C W 10:
10、PV-101 105C W3:LT-103 105C W 11:ST-101 106C W4:FV-101 106C W 12:PT-101 107C W5:TE1 107C W 13:FT-104 108C W6:TE2 108C W 14:AT-102 109C W7:PV-102 109C W 15:FV-102 110C W8:PT-101 102C W 16:JT-32-4 111C W220V220V24V3C W4C W六、供电系统图七、仪表盘背面电气接线图八、仪器数据表 参数名称差压变送器输入压力为0250KPa供电电源DC24V输出:420mA电磁流量计电导率0.5-10m/
11、s工作电源DC24V10VA.流体温度H级120,输出信号标准电源420 mA,涡街流量计管道口径500mm,外部：+12VDL、+24VDC, 内部：3.6V电池输出信号4-20mA介质温度高温型+100350,罗斯蒙特1151dp差压测量范围：30inh2o至1,ooopsi(7.5-6895kpa) 精度0.1%，量程比15:1表压测量范围：30inh2o至6,ooopsig(7.5-41369kpa)绝压测量范围：150inh20至1,ooopsig(37.4-6895kpa)九、截流元件计算书及流量仪表选型选取角接取压标准孔板蒸汽流量测量孔板计算在此设计中， 被测流体:蒸汽 。 Qv
12、max=4752 Qvmin=1200 K=0.1 P=9000pa t=450 p atm=100900pa 0=1.293kg/m3 D=0.478m工作绝对温度:T1=T0+t=273.15+450=723.15K工作绝对压力:p1=patm+p=100900+9000=109900Pa工作状态下的蒸汽密度:管道相对粗糙度:工作状态体积流量: 求雷诺系数:计算不变数:求:C=0.5959+0.03122.1-0.18408+0.00292.5(106/Remax)0.75 =1-(0.41+0.354)(p/kp1)计算孔径：d=d=262.0874mm十、阀门选型计算书及阀门选型调节阀
13、的选型：调节阀结构形式的选择:由于根据锅炉给水系统的介质是水,并且要求的泄漏量不严,阀前后压降校大,所以选择直通双座阀即可。调节阀气开、气关形式的选择：从工艺生产的安全角度考虑，给水调节阀应选择气关形式。调节阀流量特性的选择：锅炉给水系统负荷变化不是很大，选择直线特性的调节阀即可。调节阀口径的确定调节阀口径是调节阀选择中的一个主要内容,它直接影响工艺生产的正常进行,控制质量以及生产的经济效果。在此设计中,设锅炉给水系统的最大流量Qmax=100m3/h,最小压差Pmin=50kPa,最小流量Qmin=20m3/h,S=0.5,被调介质为水,并且选择直流特性的双座调节阀,下面计算阀门的口径。（1
14、）计算流量系数（2）根据Cmax=141.3查表选择C=160（3）验算开度:最大流量时的开度 最小流量时的开度因为Kmax10%,故满足要求.（4）验算可调范围,（5）根据C=60,查制造厂产品样本或查表,可得调节阀口径D=100mm.储液罐MM泵保护阀复合锅炉给水调节器十一、控制系统的组态 第三部分设计总结通过本次对锅炉燃烧控制系统的初步设计，加深了我们对过程控制设计的认识，从中了解到设计过程中的基本方法和步骤，学习到了工程设计的图示表达方法。一天天的设计过程，让我们更真切地感受到理论与实践之间确实还存在很大的距离，觉得过程控制系统这门课的关键在于实践。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的
15、理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。另外，通过这次课程设计使我们更加懂得了实践的重要性，控制仪表实际生活中有很重要的用途，而且在此次实验中，我们也更好地理解了各学科之间的联系，就比如过程控制与组态之间的联系运用，我们从中初步掌握了控制系统的设计方法，深入地理解了过程控制的基本概念，对我们今后的学习和实践有很大的帮助。通过此次课程设计，也让我们发现了我们现在的不足，通过查阅资料我们对自己的专业知识也做到查漏补缺，及时补充改正。设计过程中大家分工明确，积极配合，充分发挥了团队合作精神。在今后的学习过程中我会更加努力。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。参考文献：1. 孙洪程等. 过程控制工程设计化学工业出版社，20012 齐卫红. 过程控制系统电子工出版社，20073 杨树勋等.自控工程设计，青岛海洋大学出版社4 方康玲过程控制系统 武汉理工大学出版社 20075过程控制系统 李国勇 电子工业出版社 2009