锅炉汽包液位、压力控制系统课程设计.docx

过程控制仪表课程设计

题目：锅炉汽包液位、压力控制系统1锅炉压力控制系统设计 2
1.1压力控制系统简介 2
1.2锅炉压力控制的原理 2
2 锅炉汽包压力控制系统设计方案 3
2.1锅炉汽包压力控制方案 3
2.2锅炉压力控制仪表选型 3
（1）DBY-120压力变送器 3
(2)DXZ-110型单针指示仪 4
（3）DTL-221型调节器用途 5
（4）DKZ-410型电动执行器 6
（5）伺服放大器FC 7
2.3锅炉汽包压力控制系统选型表 7
2.4锅炉压力控制系统原理图 8
2.5配接说明书 8
3．锅炉液位控制系统设计 9
3.1液位系统控制简介 9
3.2锅炉汽包液位控制系统设计原理 9
4锅炉汽包液位控制系统设计方案 9
4.1锅炉汽包液位控制方案 9
4.2锅炉液位控制系统仪表选型 9
（1）DBF-444(1)型差压液位变送器 9
（2）DXZ-110型单针指示仪 10
（3） DTL-221型调节器 11
（4）DTL-221型调节器用途 11
（4）DKZ-410型电动执行器 12
4.3锅炉汽包液位选型表 13
4．4锅炉液位控制系统原理电路图： 13
4.锅炉汽包液位控制原理电路配接说明如下 14
5.参考文献 14

锅炉汽包液位、压力控制系统简介

本实验主要研究工业锅炉汽包压力，液位的控制系统设计。
1锅炉压力控制系统设计
1.1压力控制系统简介:
要控制汽包中的蒸汽压力恒定，就必须对压力进行实时监测，实时控制阀的开度，使其保持在设定的范围之内。首先将锅炉汽包中的蒸汽压力（0—100KPa）通过压力变送器，转换为标准统一的电流信号(0—10mA)，然后将其输入到电动调节器的信号测量端，并与调节器的给定电流值进行偏差计算，然后进行PID运算，调节器输出与偏差值相对应的统一的标准电流信号（0—10mA），输入到电动执行器，调节蒸汽阀门的开度，有效地控制了锅炉汽包中蒸汽压力的恒定。
1.2锅炉压力控制的原理
锅炉汽包压力控制原理框图如图1.1所示：

图1.1锅炉汽包压力控制原理框图
2 锅炉汽包压力控制系统设计方案
2.1锅炉汽包压力控制方案
锅炉汽包压力控制实验中，选用DDZ-II型组合仪表。首先用压力变送器检测汽包中的压力，转换成标准电流信号（0—10mA），同时把输出信号接到显示仪表上，并将显示仪表相应的输出电流接到调节器的测量信号端。用恒流给定器给调节器进行外给定，将调节器的输出电流接到FC伺服放大器，最后接到执行器上。
2.2锅炉压力控制仪表选型
（1）DBY-120压力变送器
用途：
用于连续测量气体、蒸汽、液体等介质的压力、绝对压力及负压，并将被测参数转换成0~10nADC统一信号输出。法兰压力变送器以法兰结构形式与被测对象连接，可用以连续测量一般流体，高粘性、腐蚀性及沉淀性易结晶流体的压力。
技术参数
输入范围：0~1MPa
输出信号：0~10mADC
负载电阻：0~1.5K
接线端子

图2.1 DBY-120型压力变送器接线图
表2.1 DBY-120端子接线表
1（+）
输出电流
0—10mA
3（+）
输入220ADC
2（—）
4（-）
(2)DXZ-110型单针指示仪
Z-110
图2.2 DXZ-110型单针指示仪接线图

表2.2 DXZ-110端子接线表
1（+）
输入电流
0—10mA
3（+）

2（—）
4（-）
（3）DTL-221型调节器用途：在自动调节系统中实现对被调参数的比例、积分、微分调节规律。
技术参数
输入信号：0—10mA DC
输出信号：0—10mA DC
负载电阻：0—3千欧
电源：220V AC
接线端子图

图2.3 DTL接线图
表2.3 DTL 端子接线表
接线端子

图2.4 DKZ-410的端子接线图
表2.4 DKZ-410的端子接线说明表
端子
.DKZ-410
端子
.DKZ-4100
端子
.DKZ-410
端子
.DKZ-410
1（+）
位置发
送器
3
电机
8
电机
7、14
220VAC
2（-）
4
9
6、13
12
接地
5
10

（5）伺服放大器FC

图2.5 伺服放大器FC的端子接线图

表2.5 FC的端子接线说明表
端子
FC
端子
FC
端子
FC
端子
FC
1(+)
输入通
道一
5（+）
输入通
道三
11
电机
输出
16
保护开关
2(-)
6（-）
12
17（+）
220VAC
3(+)
输入通
道二
7（+）
输出
通道
13
保护开关
18
接地
4(-)
8（-）
14
19（-）
220VAC
9
电机
10
电机
15
20（+）

表2.6 锅炉汽包压力选型表
压力变送器
DBY-120
沈阳自动化仪表厂
显示仪表
DXZ-110
上海自动化仪表一厂
给定单元
DGA-2000
北京仪表厂
调节器
DTL-221
天津自动化仪表厂
执行器
DKZ-410
沈阳第三仪表厂
私服放大器
FC
沈阳第三仪表厂

压力变送器DBY-110的1脚接DXZ 1脚,2脚接DTL-221 2脚；3脚接220v，4脚接地。
(2)执行器DKZ-410 1脚接FC7脚；2脚接FC8脚；3、4、5脚接FC9、10脚； 6脚、12脚、13脚接地；7、14脚接220V；8、9、10接FC11、12脚。
(3)调节器DTL-221的13脚接伺服放大器FC的2脚，伺服放大器FC的2脚接调节器DTZ-211的13脚；伺服放大器FC的7脚接执行器DKZ-410的1脚，伺服放大器FC的8脚接执行器DKZ-410的2脚；伺服放大器FC的9,10脚和执行机构DKZ-410的3,4,5脚相连；伺服放大器FC的11,12脚和执行器DKZ-410的8,9,10脚相连；
(4)伺服放大器FC的17,20脚接220V AC的正极，19脚接负端，18脚接地；执行器DKZ-410的7,14脚接220VAC的正极，6，13脚接负端，12脚接地。

3.1液位系统控制简介：
本实验的目的是控制锅炉汽包中的液位恒定，液位压力（0—250KPa）变化量通过液位差压变送器转化为标准统一的电流信号（0—10mA）。然后与给定电流信号进行偏差计算，调节器将偏差信号进行PID运算，调节器将偏差电流转化后的电流信号输入到执行器，调节锅炉汽包给水阀门的开度，从而有效地控制了锅炉液位保持恒定。

图3锅炉汽包液位控制原理框图

4锅炉汽包液位控制系统设计方案
4.1锅炉汽包液位控制方案
锅炉汽包液位控制采用DDZ-Ⅱ型组合仪表，锅炉汽包中的液位首先通过液位差压变送器，将其转化为标准的电流信号(0—10mA),同时把输出的电流信号接到显示单元，然后把显示单元的信号作为调节器的测量信号，同时通过恒流源给调节器进行外给定。最后将调节器的输出信号接到FC伺服电机进行信号放大，最后接到执行器上。 端子接线图
表4.1 端子接线说明表

DXZ-110型单针指示仪
Z-110
图4.2 DXZ-110型单针指示仪接线图

表4.2 DXZ-110端子接线表
1（+）
输入电流
0—10mA
3（+）

2（—）
4（-）
（3） DTL-221型调节器
（4）DTL-221型调节器用途：在自动调节系统中实现对被调参数的比例、积分、微分调节规律。
技术参数
输入信号：0—10mA DC
输出信号：0—10mA DC
负载电阻：0—3千欧
电源：220V AC
接线端子图

图4.3 DTL接线图
表4.3 DTL 端子接线表
（4）接线端子

图4.4 DKZ-410的端子接线图
表4.4 DKZ-410的端子接线说明表
端子
.DKZ-410
端子
.DKZ-4100
端子
.DKZ-410
端子
.DKZ-410
1（+）
位置发
送器
3
电机
8
电机
7、14
220VAC
2（-）
4
9
6、13
12
接地
5
10

4.3锅炉汽包液位选型表
表4.5锅炉汽包压力选型表
液位差压变送器
DBF-444（1）
上海调节器厂
显示仪表
DXZ-110
天津自动化仪表八厂
调节器
DTL-221
西安仪表厂
电动执行器
DKZ-410
大连第三仪表厂
伺服放大器
FC
大连第三仪表厂

图4.5
4.锅炉汽包液位控制原理电路配接说明如下：
（1）液位差压变送器DBF-444(1)的1脚接显示仪表DXZ-110的1脚，显示仪表DXZ-110的2脚接调节器DTL-221的1脚，调节器DTL-221的2脚接液位差压变送器DBF-444(1)的2脚；液位差压变送器DBF-444(1)的3脚接220VAC；
( 2)调节器DTL-221的11脚接伺服放大器FC的1脚，伺服放大器FC的2脚接调节器DTL-221的13脚；伺服放大器FC的7脚接执行器DKZ-110的1脚，伺服放大器FC的8脚接电动执行器DKZ-510的2脚；伺服放大器FC的9,10脚和执行器DKZ-510的3,4,5脚相连；伺服放大器FC的11,12脚和执行器DKZ-510的8,9,10脚相连；
（3）伺服放大器FC的17,20脚接220V AC的正极，19脚接负端，18脚接地；执行器DKZ-310的7,14脚接220VAC的正极，6，13脚接负端，12脚接地。

5.参考文献：
[1] 张井岗主编 . 过程控制与自动化仪表 . 北京：北京大学出版社，2007年
[2] 于海生等编 . 微型计算机控制技术 . 北京：清华大学出版社，2002年
[3] 周泽魁主编 . 控制仪表与计算机控制装置 . 北京：化学工业出版社，2006年
[4] 林德杰编 . 过程控制仪表及控制系统 . 北京：机械工业出版社，2009年