毕业设计开题报告

300MW机组除氧器水位检测系统设计

系    部：    自动控制工程系       

专    业：       自动化            

学生姓名：       叶 旭             

指导教师：       刘禹林            

开题时间：   2012 年 3 月 12 日

一、总体说明

在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。

二、开题报告内容

1.毕业设计课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势

2.课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）

3.完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施

4.毕业设计实施计划(进度安排)

5.参考文献

三、撰写要求

1．报告字数不少于3000字

2．报告内容一律用A4纸打印

3. 上交时间为毕业设计第三周周末。

一、毕业设计课题的意义、国内外现状及发展趋势

锅炉汽包水位是锅炉控制系统的一个重要参数，关系到电厂的安全经济运行。水位过高或急剧波动会影响汽水分离效果，送出的蒸汽中含水过多，蒸汽品质变差，造成受热面结盐，严重时会导致汽轮机水冲击振动、叶片损坏；水位过低会引起排污失效，炉内加药进入蒸汽，甚至引起下降管带汽，影响锅炉水循环，造成炉管大面积爆破。因此汽包水位的测量一直是人们关注的热点。保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全指标，而锅炉汽包水位的准确测量是水位控制与保护的基础。但随着火电机组的不断增加，汽包水位测量误差大和启动时汽包水位保护不能正确投入的问题越来越突出，汽包水位测量的多种改进方法及技术相继实现。近年来发展起来的软测量技术为解决汽包水位等复杂过程参数的检测问题提供了一条新的发展思路和测量手段，具有良好的工业应用前景，但它毕竟是一门新技术，发展还不成熟，系统的理论体系目前也尚未形成，仍有不少理论和实践问题有待于今后进一步研究。目前常用的锅炉汽包水位的测量方法主要有云母水位计、电接点水位计、差压式水位计等及其它们的多种改进型水位计。[1]

二、课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）

1.汽包水位测量的问题

（1）水面不平稳

汽水混合物有从水面引人汽包的，也有从水下引人的，动能很大的汽水混合物冲击着炉水，使水面形成波浪和水注。同时，汽包的工作压力不断地在平均值附近波动，致使水冷壁中水沸腾的起始位置不断下降及升高。这些会使汽包中的水位不断地上下波动。

（2）没有明显的汽水分界面

在炉水中汽泡在接近汽包底部处很少，而接近水面处则很多。因此炉水的密度自下而上逐渐减小，密度分布没有跳跃的转折点。

（3）炉水表面有泡沫

由于炉水中含盐容易形成泡沫。

（4）沿汽包轴向和辐向的水位高低不同

由于汽包沿轴向汽水混合物引人不相等，造成汽包两端水位低，中部具有明显的凸起。汽包水位的辐向分布与上升管的联接部位有关。一般在上升管联接的一边水位较高，同时中部也有凸起现象，这是由于汽水分离器排水干扰引起的。

锅炉的汽包水位是一个非常复杂的参数，要准确测量难度较大(至今尚未研制出一种测量方式能很好满足监视、自动调节、保护对它的要求)。同时也应知道，片面地追求几台水位计指示完全一致是错误的

2.测量方法和改进措施

云母水位计是一种普遍的汽包就地水位计，它实际上就是一根连通管，对低压锅炉，可以用玻璃作为水位计观察窗；对高压锅炉，炉水对玻璃有较强的腐蚀性，会使玻璃透明度变差而不利于水位监视，故常用优质云母片作为观察窗。由于云母水位计只能就地监视，且汽水界面不清晰，零水位负误差较大，不能用来校核差压水位计。此外，此表量程一般不能覆盖满、缺水停炉定值，在水位计很高或极低时已失去监视作用。双色云母式水位计改进了云母水位计结构，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽、水界面显示成红、绿两色的分界面，显示清晰。

双色云母水位计的优点：按连通器力平衡原理取样，测量稳定；可以直接看到水位，显示清晰直观，还可与彩色电视机配套使用实行远距离传送水位图像；当压力很低，例如启停炉时，零水位误差很小；在锅炉正常运行时，当取样水柱高度很低时，取样误差很小。

双色云母水位计的缺点：由于水位计内的水柱温度比汽包内的水温低得多，水位计水位比饱和水位低得多，存在严重测量负误差，没有解决高压力下零水位误差过大的问题；云母的透明度不好，易结垢而使显示模糊，需经常冲洗，但频繁排污易造成表计热变形而泄漏以及存在显示盲区；云母片寿命不长，需定期更换，维护量大；只能用于水位监视，不能记录，不能实现水位的自动调整。

电接点式水位计，是利用汽包内饱和蒸汽及凝结水介质的电阻率相差极大的性质，来分辨和指示水位的。实际中采用水位容器将汽包内水位引出，然后在水位容器上安装电接点。特点是指示不受汽包压力的影响，在锅炉起停等变参数工况下，仪表在控制室内能准确指示水位;测量延时小，投运速度快;结构简单，造价低，运行可靠，调校方便。使用中存在的问题:由于相邻两电接点有有一定距离，水位信号变化是阶跃的。它的指示是不连续的，两电极之间的距离是仪表的不灵敏区。不便于实现水位自动控制。存在测皿筒内水柱温降造成的误差，使示值低于饱和水位。由于测皿筒水侧部分的散热比云母水位计少，因此电接点水位计指示较接近饱和水位。电接点使用寿命较低，经长时间运行，会出现腐蚀现象，发生泄漏。需在运行中退出仪表进行更换。故障率高，维护量大，影响安全。

电接点水位计的优点：在其量程内有水即可稳定测量，检测可信，即便某点显示有误，仍可根据其余点判断水位，显示直观醒目；指示不受汽包压力的影响，在锅炉启/停过程中能准确反映水位情况；结构简单，造价低，运行可靠，调校方便；测量延时小，投运速度快。电接点水位计的缺点：由于水位计管内的水柱温度总是低于汽包内水的温度，因此，水位计中的显示值总是低于汽包内实际水位高度，尤其在超高压和亚临界压力运行时误差更大；由于相邻两电接点有一定距离，水位信号变化是阶跃的。它的指示是不连续的，两电极之间的距离是仪表的不灵敏区，不便于实现水位自动控制；电极机械密封易泄漏；取样水质差，易污染电极，需要经常排污；电极使用寿命短。

差压式水位计，是通过把液位高度变化转化成差压变化来测量水位的。差压式水位计由平衡容器、差压变送器、显示仪表组成。其中平衡容器是水位测量的关键部件。平衡容器是实际上的水位传感器，其工作原理是造成一个恒定的水静压力，使之与被测旦水位形成的水静压力相比较，输出二者之差，根据与平衡容器结构相对应的数学模型计算容器内实际的水位。

差压式水位计的优点：精度和稳定性高。运行中故障率低，维护量小；水位信号连续显示，可用于远传、水位记录、水位自动调整；单室平衡容器结构简单，便于安装，计算容易；双室平衡容器有一定的温度补偿作用；蒸汽罩补偿式平衡容器有一定的压力、温度补偿，零水位附近时指示较准确。差压式水位计的缺点：准确性和稳定性不好，特别是锅炉低负荷运行时汽包水位的准确性更差；使用中存在的问题结构复杂，中间环节多，当汽包内部参数变化时，影响准确测量的因素复杂多变，有问题时处理起来技术难度高；单室平衡容器存在参比水柱温度修正的测量难点，它的测量误差大；双室平衡容器虽具有自补偿的特性，但补偿计算复杂，有关数据无法准确测量和掌握，会出现温度过补偿，水位测量误差较大；蒸汽罩补偿式平衡容器压力变化时误差增大。

由于锅炉启动时差压式测量会受诸多因素的影响，因此锅炉启动时，差压式汽包水位计不作为主要监视仪表，而作为锅炉正常运行时的基准仪表与实现锅炉汽包水位自动和汽包水位保护的测量手段。引起差压式汽包水位测量误差的主要原因是测量的参比水柱密度的不确定性。因此，要想提高汽包水位测量精度，就需要解决参比水柱密度不确定性的问题。针对该问题主要研制了内置式平衡容器、改进型外置式单室平衡容器、双恒平衡容器内置式平衡容器等。

安装调试后水位实现全程监测：(1)消除不确定和附加误差使差压值与工作压力为已知关系;(2 )取消与下降管的连接，根除下降管阀门开度造成的随机误差;(3 )水位测量装笠体积减小，减少50%的热滞后误差;(4)彻底消除启动后人为调整差压变送器零位的现象;(5)扩大水位自动调整的正常工作范围;(6 )水位保护的投人，保证了热力设备的正常运行。

三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施

1  专业资料、外文资料欠缺，通过上网检索，去图书馆查阅各种杂志和相关的专业书籍可以解决。

    2  对设计题目不够了解，没有对整个系统形成宏观的认识。具体的解决方法是：及时与导师进行了沟通与询问，充分利用身边现有的资源，图书馆、学校的数据库和网络资源，查找相关的科技论文和资料。

    3  分析图纸的方法、步骤、注意事项等欠缺了解，通过查阅相关的书籍或向导师请教可以解决。

    4  对设备工艺的认识可能出现一些困难：主要是设备所在位置、名称、以及所起的作用。解决办法：认真查阅有关资料，在校外铁岭电厂实习时虚心向电厂师傅求教，彻底把所设计的对象设备搞明白。

［1］边立秀等. 热工控制系统.北京: 中国电力出版社, 2002，1

［2］成大亨 热工过程检测仪表 中国电力出版社，1997

［3］山西省电力工业局. 热工仪表自动装置[M]. 上海：中国电力出版社, 1997.

［4］高伟 计算机控制系统 中国电力出版社 2004.4

［5］殷红. 300MW火电机组给水水泵改造的可行性分析. 重庆电力高等专科学校学报, 2006, 11(1):123～126

［6］牛玉广等. 计算机控制系统在火电厂中的应用,电力报,2003,5(3): 5～8

［7］闫广新. 基于LOGO!的一主一备给水水泵控制系统设计. 安阳工学院报, 2006,20(6):36～39

16(6):26～29

［8］National Energy Technology Laboratory, Power Plant Water Usage and Loss Study, August 2005

［9］ West Virginia Water Research Institute, Strategies for Cooling Electrical Generating Facilities Utilizing Mine Water: Technical and Economic Feasibility, Semi-annual Technical ProgressReport,April2004