第一篇：浅谈锅炉汽包假液位现象

浅谈锅炉汽包假液位现象

作者：孙晓芳王伟明

锅炉是一个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽，以适应负荷的需要，对各主要参时应严格控制。

形成“虚假液位”的原因有多种，主要有负荷突变和安装原因造成的。其主要调节量,有锅炉负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送引风等；主要输出量有：汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩蒸汽等。这些输入量和输出量之间是相互制约的，例如蒸汽负荷的变化，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化。燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。

“虚假液位”就是暂时不真实的液位。是由于蒸汽负荷急剧增加时，导致锅炉汽包压力下降，汽包内水沸腾突然加剧，水中气泡迅速增多，使整个水位抬高，从而形成虚假液位上升。相反，在负荷急剧减小时，由于汽包压力上升，所以水位瞬间下降，引起汽包内水的汽水速度加速，汽泡量增加，出现沸腾现象。与此同时，水的比重也随汽包内压力和温度的变化而比，从而形成虚假液位，使变送器的检测信号不能真实地反映汽包内实际液位变化情况。当锅炉负荷大范围波动的情况下，汽包内汽液相混，汽包内没有明显的界限，很难辨别真实液位在那里。此时，液位计的指示是不可靠的。锅炉的上水，全根据蒸汽流量决定。另外，在锅炉开车升温时，由于汽包里水和蒸汽的密度与仪表设计工况下的密度之间有差别，也会使仪表的指示出现虚假液位现象，这时采用汽包压力对密度进行校正的方法进行补偿，效果也不是理想的。

在“虚假液位”时，采用常规的单回路PID方式控制汽包水位，向汽包加水或减水，而不采取一定措施，控制系统将会减少或增加汽包进水量，导致汽包内液位虚假现象更甚。显然锅炉汽包液位控制，用单回路PID是难以适应汽包水位控制的。

为了克服“虚假液位”现象，目前常用的汽包水位控制主要采用三冲量控制或模糊控制系统。

三冲量调节系统有多种方案，常见的三冲量调节系统：蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。三冲量控制系统是一个前馈串级控制。汽包液位是被控变量,是主冲量信号，蒸汽流量作为前馈信号引入，以实现扰动的部分补偿，给水流量作为辅助冲量，以迅速消除给水流量扰动。在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正, 其实就是三冲量就是把3个外部变量通过不同的控制方式集合起来提高调节精度。

随着DCS系统在控制系统中的应用，比较理想的克服“虚假液位”的控制方法应当为模糊控制系统，当然这需要更大的资金投入。

第二篇：发电厂锅炉汽包水位控制系统

发电厂锅炉汽包水位控制系统

摘要：随着科技的发展，人们越来越离不开电。大型火力发电厂地位显得尤其重要。其机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。工艺流程复杂，设备众多，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，尤其是大型骨干机组。关键字：蒸汽流量 汽包

水位

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。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、送风和引风等。其中工业锅炉的汽包水位是运行中的一个重要参数，维持汽包水位是保持汽轮机和锅炉安全运行的重要条件，锅炉汽包水位过高会造成汽包出口蒸汽中水分过多，使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低则可能导致锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。

其工作过程：给水由给水泵打入省煤器以后，在此加热成为汽包工作压力下的饱和水，进入汽包，然后沿下降管进入炉膛四周的水冷壁，在此吸收炉膛中的热量汽化后沿上升管回到汽包，从汽包中分离出的饱和蒸汽进入过热器，进一步吸收烟气中的热量变成过热蒸汽，送往鼓风机中做功。锅炉是个复杂的系统，影响水位的因素很多，但主要因素是给水流量和蒸汽流量。在锅炉的水位控制系统中，锅炉汽包水位控制系统的控制目标是：保持给水流量和蒸汽流量平衡，将水位控制在设定值。其中影响水位的关键因素是蒸汽扰动，因为蒸汽扰动会引起“虚假水位”现象。锅炉水位控制系统的好坏，主要取决于能不能很好地克服“虚假水位”现象。

1.给水管；2.调节阀；3省煤器；4.汽包；5.下降管；6.上行管；7.过热器；8.蒸汽管 汽包水位的控制方案有三种

（1）单冲量控制方案

汽包水位的控制手段是控制给水，这种控制系统是典型的单回路控制系统。当蒸汽负荷突然大幅增加时，由于假水位现象，控制器不但不能开大给水阀的开度，减少给水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量的增加，送水量反而减少，将使水位严重下降，波动很厉害，严重时甚至会使汽包水位降到危险程序以致发生事故。因此对于停留时间短，负荷变动较大的情况，这样的系统不能适应，水位不能保证。然而对于小型锅炉，由于汽包停留时间较长，在蒸汽负荷变化时，假水位的现象并不显著，配上一些联琐报警装置，也可以保证安全操作，帮采用这种单冲量系统尚能满足生产的要求。

（2）双单量控制方案

在汽包水位的控制中，最主要的扰动是负荷的变化。如果根据蒸汽流量来起较正作用，就可以纠正虚假水位引起的误动作，而且使控制阀的动作十分及时，从而减少水位的波动，改善控制品质。将蒸汽流量信号引入，就构成双冲量控制系统。这是一个前馈加单回路反馈控制的复合控制系统。

（3）三冲量控制方案

双冲量控制系统还有两个缺点：控制阀的工作特性不一定成为线性，对蒸汽负荷变化要做到静态补偿比较困难，而对于给水系统的扰动仍不能克服。为此可再引入给水流量信号构成三冲量控制系统。该三冲量控制方案，能节省一台控制器。所以我们应该选择三冲量控制方案。

结束语：

锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，从而维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件。汽包水位控制系统是控制理论和过程控制技术在实际生产过程中的一个典型应用案例，当前生产现场所应用的控制方法也多是本文所论述的三种冲量控制方案。大量的实践证明三种冲量控制方案在锅炉汽包水位控制系统中是切实可行的，并且取得了理想的控制效果，满足了控制要求，对于企业提高生产效率、节约资源起到了明显的作用。相信在未来人们的不断努力下，科技的日新月异，人们能够更好地解决这样的问题。使之能够更好地服务于社会，服务于人类，为人类社会带来更多的方便，创造更多的财富。

参考文献：

【1】边立秀，热工控制系统，北京：中国电力出版社，2004，10.169～196 【2】汤兵勇，路林吉，王文杰，等-模糊控制理论与应用技术［D］北京：清华大学出版社

第三篇：加油站液位仪

加油站液位仪—青岛海工智能科技

有限公司

青岛海工智能科技有限公司是专业的加油站液位仪供应商,其自主开发的海工加油站智能管理系统,由液位探针、终端控制台、网络等组成,经管理软件,实现加油站油罐的液位安全监控和计量,是一种安全环保的智能管理系统.探针特点: 安全：该产品采用本安型设计，已通过国家PCEC认证中心EXia II BT4级防爆认证； 精确：产品采用磁致伸缩原理进行高速数字化设计，通过国际高精度的自动标定系统进行标定，使液位测量精度达到±0.5mm；

稳定：采用数字化数据采集，通过EIA-485协议与控制台进行数据交换，抗干扰能力更强，数据采集量更精准、更快捷；

环境温度（-40℃-70℃）影响测量误差＜0.2mm，高速：单罐巡检速度1.5秒钟；

耐用：采用无缝不锈钢管全封闭设计，耐油、耐老化，寿命更长。

控制台:

一、产品简介

1.1 概述：

MC-10触摸式控制台是为加油站、油库油罐液位自动计量系统而专门设计的自动化产品。可24小时实时监控1～8个油罐的油高、水高、温度、体积等基础参数，用图形和比例的方式动态显示油位和水位的动态变化；自动实现高低液位报警、温度高低报警；支持人工卸油、交接班、容积表导入导出、各种记录查询；协议开放，数据上传至中控系统，支持数据网络上传至管理中心；真正做到油品的进销存自动化管理，成为用户油品精细化管理的好帮手！

MC-10触摸控制台实现人机界面人性化操作，采用全中文的操作界面，界面操作灵活简捷，按照使用说明手册的操作步骤轻松实现油品的自动化管理。

1.2主要指标：

◇外形尺寸(长×宽×高)：280×230×120（mm）◇供电电压：交流 120V～260V 50Hz ◇工作环境温度：-20℃～+60℃ ◇液晶屏尺寸：5英寸 ◇显示方式：中文+图形 ◇监控油罐数量：1～8个 ◇数据传输：RS-232 ◇报警灯：红色为电源指示灯，上电后常亮；蓝色为报警指示灯，只有报警时才点亮。1.3环境要求: ◇安装场所必须为办公安全区内；

◇室内壁挂式安装，远离火源、气源等危险隐患； ◇保证电源接地良好。

二、软件操作

2.1软件功能: MC-10触摸式控制台实现人机中文界面操作，管理功能更加人性化、合理化，其主要功能如下：

◇探针的通讯线缆直接连接到控制台，可实时巡检1-8个油罐的基础测量参数； ◇中文界面、动态图文显示，实时监测油罐的油高、水高、温度和体积；

◇当液位、温度达到设定的报警参数时，控制台发出声光报警，为用户及时提供报警数据； ◇预设卸油高度预警，防止溢油，预设水高预警，防止带水付油。

◇权限管理：加油站值班人员可查看动态罐存信息；管理人员可设置油罐管理参数，查看各种信息和数据管理；维护人员可进行系统参数设置和维护。◇参数设置：设置油罐参数、进油参数和其它管理参数。

◇多罐自动监测：可同时监测1—8个油罐的参数并实时读取；

◇自动计量功能：实时显示油罐的油位、水位、温度，罐存量，实现人工卸油。用图形和比例的方式动态的显示油位和水位的变化；

◇容积表编辑：计算机编辑的容积表可自动导入，具有罐容表导入、导出、备份功能； ◇报警功能：油位高低报警，油位高低预警，水位高报警，油温高低报警。

查询各种报警。

◇记录和查询：库存记录，进油记录，各种报警记录，交接班记录 ◇板载1个RS-232串行通讯端口，数据上传至中控系统或电脑系统； ◇预留网络接口，具备网络上传功能，实现油品进、销、存数据上传；

◇网络上传功能，通过宽带、电话方式直接进入网络系统，实现数据上传。为加油站和石油公司的进、销、存管理提供方便条件。◇软件升级方便，通过联网升级或U盘升级。

地址:青岛市鞍山一路88号 电话:0532-83721160 手机:*** http://www.teniu.cc

第四篇：液位器说明

情况说明

经过长期的观察（从开学初至现在），公寓部锅炉运行班师傅发现由于14#楼和15#楼楼顶高度不一样（15#楼较高），液位器安装在15#楼，显示的为15#楼水位，所以经常导致14#楼水箱向外溢水。如果调整以保证14#楼不溢水，在高峰时期，15#楼就会来不及供水。

综合以上原因，在讨论之后，需在14#楼热水箱添加液位器一套，特此申请。

公寓管理部

2012/11/8

第五篇：单容水槽液位控制系统

摘要 ：

组态”的概念是伴随着集散型控制系统的出现而被广大的生产过程自动化技术人员所认识的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的运行成本；PC的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件将占据非常特殊而且重要的地位。组态软件提供了自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能和数据采集与过程控制。组态软件能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应用在过程控制，自动控制的领域内，在液位控制中应用很广。

关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制

目录：

一、设计任务.............................................................1

二、实验目的.............................................................1

三、实验过程及讲解.......................................................1

3.1工程管理器介绍........................................................1

3.2如何建立新工程........................................................2

3.3定义外部设备和数据变量.......................................4

3.4建立组态画面................................................8

3.5命令语言....................................................11

四、实习心德...................................................12

参考文献.................................................13

实习成果.................................................13

过程控制课设报告

一、设计任务：

液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。

二、实验目的：

1.熟悉组态王软件。

2.学会完成组态王的设计步骤。3.锻炼动手动脑能力。

三、实验过程及讲解： 3.1：工程管理器

• 在组态王中，我们所建立的每一个组态称为一个工程。每个工程反映到操作系统中是一个包括多个文件的文件夹。工程的建立则通过工程管理器。

• 点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.5*”---〉“组态王6.5*”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口 • 工程管理器界面友好，简单易学。下面详细介绍。

• 搜索：单击此快捷键，在弹出的“浏览文件夹”对话框中选择某一驱动器或某一文件夹，系统将搜索指定目录下的组态王工程，并将搜索完毕的工程显示在工程列表区中。• 删除 ：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键删除选中的工程。• 属性： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键弹出工程属性对话框，可在工程属性窗口中查看并修改工程属性。备份工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.cmp”文件。

• 恢复： 单击此快捷键可将备份的工程文件恢复到工程列表区中。

• DB 导出： 利用此快捷键可将某一个选中的组态王工程数据词典中的变量导出到EXCEL 表格中，用户可在EXCEL 表格中查看或修改变量的属性。

• DB 导入：利用此快捷键可将EXCEL 表格中编辑好的数据或利用“DB 导出”命令导出的变量导入到组态王某一工程的数据词典中。EXCEL 表格中的数据导入到组态王工程的数据词典中。开发： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的开发环境——工程浏览器。

3.2如何建立新工程

• 运行： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的运行环境。该功能也可以在相应的工程通过点击右键—“切换到开发系统”来实现。2

第一步：创建新工程

• 第二步：定义硬件设备并添加工程变量 • 添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量.包括内存变量和I/O 变量 • 第三步：制作图形画面并定义动画连接 • 按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。• 第四步：编写命令语言 • 通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。•第五步：进行运行系统的配置 • 对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等

进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。• 第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了

3.3、定义外部设备和数据变量

• 新建工程的方法已经介绍，下面讲解如何定义外部设备和数据变量。

• 组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括DDE、OPC等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为:串行通信（232/422/485）、以太网、专用通信（如CP5611）等 • 在实际的工程中组态王连接现场的实际采集设备，采集现场的数据。下面以仿真PLC为例，讲解如何定义设备和 连接变量。

1、在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标,双击，弹出“设备配置向导”对话框。

• “设备”下的子项中默认列出的项目表示组态王和外部设备几种常用的通讯方式，如COM1、COM2、DDE、板卡、OPC 服务器、网络站点，其中COM1、COM2 表示组态王支持串口的通讯方式，DDE 表示支持通过DDE 数据传输标准进行数据通讯

• COM口用户通过设备定义向导选择实际设备所连接的PC 串口。定义外部设备变量 • 数据库 “组态王软件”最核心的部分。在TouchVew 运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。• 数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。数据词典中变量的类型

• 变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和I/O 变量两种。

• “I/O 变量”指的是组态王与外部设备或其它应用程序交换的变量。这种数据交换是双向的、动态的。

• 所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量，都需要设置成“I/O 变量”。那些不需要和外部设备或其它应用程序交换，只在组态王内使用的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。变量的分类

• 基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。

1、内存离散变量、I/O 离散变量（BOOL）•

2、内存实型变量、I/O 实型变量（浮点数）

3、内存整数变量、I/O 整数变量（类似于有符号长整数）•

4、内存字符串型变量、I/O 字符串型变量

5、特殊变量类型有报警窗口变量、历史趋势曲线 变量、系统变量三种变量定义 演示工程奖解

• 根据上面的视图，直观的看，我们需要定义以下的变量：反应罐1、2、3的液位。阀门1、2、3的对应的开关。

• 由于需要液体的流动，还需要定义相应控制流动的流动变量。

• 液位数据是通过驱动程序采集来的，所以液位变量的类型都 I/O 实型变量，变量定义方法如下图1：

• 阀门对应的变量是离散型内存变量，如图2 变量的定义

递增寄存器 INCREA100 变化范围 ~100，表示该寄存器的值周而复始的由0 递加到100。递减寄存器 DECREA100 变化范围 ~100，表示该寄存器的值周而复始的由100 递减为0。随机寄存器 RADOM100 变化范围 0~100，表示该寄存器的值在0 到100 之间随机的变动 变量属性说明

• 变化灵敏度 数据类型为实数型或整数型时此项有效，只有当该数据变量的值变化幅度超过设置的“变化灵敏度”时，组态王才更新与之相连接的图素。

• 保存参数：在系统运行时，如果您修改了此变量的域值（可读可写型），系统将自动保存修改后的域值

• 最小原始值：针对I/O 整型、实型变量，为组态王直接从外部设备中读取到的最小值（实际最小值）

• 最大原始值：针对I/O 整型、实型变量，为组态王直接从 外部设备中读取到的最大值（实际最大值）

• 最小值/最大值：用于在组态王中将读取到的原始值转化为 具有实际工程意义的工程值，并在画面中显示，与最小/最 大值原始值对应。、常用数据类型 : Bit :1位：0或者1 • Byte 8位:一个字节

• Short 16位：两个字节（一个字）• Ushort 16位：两个字节（一个字）• BCD 16位：两个字节（一个字）• Float 32位：两个字（4个字节）• String 128个字符长度。• Long 32位：两个字（4个字节）

3.4、建立组态画面

• 建立新画面，使用工具箱 画面的设计

• 加入各个反应罐，并用文字标识。画面的设计• 连接管道。• 加入动画。动画的连接

• 所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系

• 反应罐的动画设置和阀门的动画设置。液体流动动画设置

• 数据词典中定义一个内存整型变量，变量名：液体流动；变量类型：内存整型；初始值：0；最小值：0；最大值：100；

• 选择工具箱中的“立体管道”工具，在画面上画一管道：在画面上双击管道弹出动画连接对话框。其他动画

3.5、命令语言

• 组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。

• 命令语言的句法和Ｃ语言非常类似，可以说是Ｃ的一个简化子集，具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。命令语言分类

• 应用程序命令语言：可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。如果希望周期执行，还需要指定时间间隔。

• 热键命令语言：被链接到设计者指定的热键上，软件运行期间，操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序。

• 事件命令语言：规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。

• 数据改变命令语言：只链接到变量或变量的域。在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定 义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。

• 还有自定义函数命令语言，画面、按钮命令语言 实现画面切换功能

• 利用系统提供的“菜单”工具和ShowPicture()函数能够实现在主画面中切换到其他任一画面的功能• ShowPicture(“3实时曲线”);趋势曲线 • 趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况.趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。

• 实时曲线 • 历史曲线 •

报表分实时报表和历史报表。

可根据需要，自定义表功能。恒压力的实现方法 • PID算法 • 给定值SP，反馈值（检测值）PV，控制输出值Uk；偏差值ek0=SP-PV •

比例系数Kp，积分系数Ki，微分系数Td • a01=Kp（1+1/Ki+Td）；a11=KP（1+2*Td）• a21=Kp*Td • Uk=Uk01+a01*ek0-a11*ek01+a21*ek02;• Uk01=Uk;ek02=ek01;ek01=ek0 • if(uk>1000)Uk=1000, if(Uk<0)Uk=0

四、实验总结

在操作组态王的过程中，由于是第一次操作，之前都没有接触，所以操作起来很是陌生出现很多错误，在查找元器件的时候更是耽误了很多的时间，第一天画图的时候很纠结，好在通过同学之间的帮助，对组态王软件熟悉了，使得之后的操作变得顺手。在之后调试编程的时候老师也帮助一起解决并提出了一些建议，对本次实验有很大的帮助。通过此次试验透露出的问题有很多，面临着马上毕业工作的压力不得不得泼自己去

学习更多软件知识，来完善自己。希望在最后一个假期能有好的跃进。

参考文献：

[1] 邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社，2000.139~261 [2] 俞全寿.过程自动化仪表.北京：化学工业出版社，2000.125~247 13