图2-3 单容上水箱液位阶跃响应曲线
7．根据前面记录的液位值和电动阀输出值，按公式（2-6）计算K值，再根据图2-2中的实验曲线求得T值，写出对象的传递函数。 五、实验报告要求
1．画出单容水箱液位特性测试实验的结构框图。
2．根据实验得到的数据及曲线，分析并计算出单容水箱液位对象的参数及传递函数。 六、思考题
1．做本实验时，为什么不能任意改变出水阀F1-9开度的大小？ 2．用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？
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第二节 锅炉汽包虚假水位特性测试
一、实验目的
1．通过实验了解锅炉汽包虚假水位特性测试的原理； 2．掌握对象系统的设计及其结构组成； 3．掌握MACSV的投运方法。 二、实验设备
DDD-Z05-I实验对象一台、DCS网络控制柜、DDD-Z05-III 电源控制柜一台、计算机一台、万用表一个； 三 、实验原理
蒸汽流量扰动主要来自汽轮机的负荷变化，这是一个经常发生的扰动，属于调节系统的外扰。在蒸汽流量的阶跃扰动下，水位的响应曲线如图2-4所示 。
单从汽包流入量和流出量的平衡关系来考虑，流出量的阶跃增加将使水位直线下降，如图中直线H1所示。但流出量的增加，使汽包压力下降，液面下汽泡膨胀，汽泡体积的增大将使水位上升，如图中曲线H2所示。实际的水位的变化为上述两种作用的和，如图中曲线H所示。
由图可见，当蒸汽流量突然增加时，虽然汽包的进水量小于蒸发量，但在开始的一段时间内，水位不仅不下降，反而迅速上升，这种现象称为“虚假水位”。虚假水位是由于汽包出口蒸汽流量突然增加导致汽包蒸汽空间的压力突然下降，水空间中的汽泡容积很快增加而形成。当水面下汽泡的容积与负荷相适应达到稳定状态后，水位就主要随给水量和用水量的不平衡关系而下降。虚假水位的变化与锅炉的汽压和蒸发量变化的大小有关，而与给水量无关。
蒸汽流量扰动影响汽包水位的传递函数可表示为
G (s)=
KDH(s)??－ D(s)1?TDss
图2-4
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本实验为了模拟汽包锅炉在蒸汽流量扰动下的水位动态特性，对象用一套动力系统（三相磁力泵支路）模拟锅炉汽包给水流量，一套动力系统（变频泵2支路）模拟锅炉汽包蒸汽流量，另一套动力系统（变频泵1支路）模拟锅炉水面下的汽泡容积的变化，以此体现虚假水位，如图2-5所示
图2-5 锅炉汽包虚假水位特性测试
首先变频器2手动输出（大约50%），通过电动调节阀调整三相磁力泵支路进水量，使汽包水位平衡在设定值位置，待水位平衡后，电动调节阀开度不再变化（即磁力泵支路进水量不再变化）。当手动增加变频泵2支路输出后（即增大出水量），变频泵1会自动运行，在开始一段时间，组态画面中变频泵1输出大于变频泵2输出，水位会快速上升，随着时间的推迟，变频泵1输出逐渐减小，当变频泵1输出小于变频泵2输出后，水位下降，最终达到虚假水位实验的效果。
变频泵1输出函数为：
变频泵1输出?变频泵2输出?3100?
1?0.05?XEXP(X)汽包水位曲线如图2-6所示：
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图2-6
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三、实验程序
变量表
变量名 O1A02I2 O1A08O2 O1A08O3 INVar QVar BP2 变量描述 锅炉汽包液位 变频器1输出 变频器2输出 延时器启动参数 延时器启动参数 输出中间变量 变量名 MOV O1PID19.RS O1PID19.RM INVar1 QVar1 变量描述 输入中间变量 设定值 调节器手动/自动 延时器1启动参数 延时器1启动参数 MOV:=REAL_TO_INT(O6A13I2); (*类型转换*) _O6A17O7:=REAL_TO_WORD(O6A17O7);
IF O6PID19.RS
IF O6PID19.RM=1 THEN O6A17O6:=0;
IF MOV-1<= O6PID19.RS AND O6PID19.RS<=MOV+1 THEN (*判断液位是否稳定*) IF TONtime.ET=T#0S THEN INVar:=1; END_IF
TONtime(IN:=INVar, PT:=T#90S); QVar:=TONtime.Q;
IF TONtime.ET>T#30S AND TONtime.ET IF MOV-1<= O6PID19.RS AND O6PID19.RS<=MOV+1 THEN IF TONtime.ET=T#90S THEN O6PID19.RM:=0; INVar:=0; QVar:=0; 34