山东科技大学学士学位论文 控制方案设计
汽包变频器省煤器FCFT过热器水冷壁∑HCHTFCFT
图2.10汽包水位三冲量控制系统
蒸汽流量变送器前馈调节器液位给定+-+液位流量调节器+-给水流量调节器给水流量变频器管道汽包液位给水流量变送器液位变送器图2.11汽包水位三冲量控制系统框图
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3硬件选型
3.1水位传感器选型
由于该设计的目的是控制水位稳定，而整个控制系统的基础是对水位的准确测量，因此水位能否准确测量直接关系到控制质量的优劣。合理的选择水位传感器在水位控制系统的设计中有关键作用。根据原始资料可以知道汽包水位应该控制在300±10 mm，根据过程控制仪表量程选择原则：仪表量程应该为被测量参数的4/3～3/2倍。因此所选传感器的最大量程为:400～450 mm。而且汽包水位应该控制在300±10 mm，因此所选水位传感器的精度应该高于10/450=2.2%FS，因此选择该测量精度才可以满足要求。
佛山市顺德区拓朴电子仪器有限公司生产的PTP601投入式水位传感器可以满足控制要求，该系列仪表采用扩散硅压阻芯体或陶瓷压阻芯体。316全不锈钢结构有多种量程可供选择，选择测量围为：100～500mm，测量精度在1%FS的型号可以满足控制要求。该型号的传感器主要技术参数如下：
量程： 100～500mm(水位高/深度) 综合精度: 1.0%FS
输出信号: 4～20ma(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制) 供电电压: 24DCV(9～36DCV)
负载电阻: 电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ 绝缘电阻: 大于2000MΩ (100VDC ) 密封等级: IP68
长期稳定性能: 0.1%FS/年
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振动影响: 在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS 电气接口(信号接口): 紧线防水螺母与五芯通汽电缆连接 机械连接(螺纹接口): 投入式
使用时可以采用24V直流电源为水位传感器供电保证其正常工作，将1～5V电压信号作为反馈量引入PLC模拟量输入端口进行控制运算。
3.2流量传感器的选型
根据控制方案我们可以知道流量传感器用于测量给水流量和蒸汽流量，这两个信号可以有效地改善控制质量，因此合理的选择流量传感器能够有效的改善整个系统的控制质量。根据原始资料可以知道我们所要控制的是35t/h锅炉的汽包水位，即该锅炉正常工作时每小时蒸发35t蒸汽也就是有35t水被蒸发成为蒸汽。由原始资料可以做如下估算水位稳定时供水量为：35 m3/h 。上海正博自动化仪表有限公司生产的LUGB-99型涡街流量计是一种基于卡门涡街原理流体振动式新型流量计，它具有测量范围广、压损小、性能稳定、准确度高和安装、使用方便等优点，广泛应用于封闭工业管道中液体、汽体和蒸汽介质体积和质量流量的测量。 该流量计的技术参数如下：
（1）测量介质：蒸汽、汽体、液体
（2）传感器的感应元件不直接与被测介质接触，性能稳定、可靠性高 （3）传感器内无可动部件，结构简单而牢固，压损小、维扩量小、使用寿命长
（4）范围度宽达10：1～15：1
（5）测量范围：正常工作范围，雷诺数为20，000～7，000，000；输
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出信号不受液体温度、压力、粘度及组份影响。测量可能范围，雷诺数8，000～7，000000
（6）精度等级：液体，指示值的±1.0%；蒸汽，指示值的±1.5% （7）输出信号：a.电压脉冲 低电平：0-1V；高电平：大于4V；占空比为 50%
b.电流: 4～20ma(三线制) （8）电源电压： 24DCV
（9）壳体材料：碳钢；不锈钢(1Cr18Ni9Ti)
（10）规格：(管道内径)20、25、32、40、50、65、80、125、150、200、
250、300(大于DN300 口径为插入式)
（11）工作状况下流量范围(单位：m3/h)，见表3.1
表3.1工作状况下流量范围
DN(mm) 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 液体 0.8-10 1-12 1.5-20 2-30 3-50 6-80 10-130 20-200 30-300 45-450 90-900 120-1200 180-2000 汽体 5-40 7.2-60 12-100 18-150 30-300 50-420 70-600 120-1000 180-1500 240-2000 480-4000 700-8000 900-10000 蒸汽 8-80 10-120 15-200 20-300 30-450 60-800 100-1300 200-2000 300-3000 450-4500 900-9000 1200-12000 1600-16000
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根据过程控制仪表量程选择原则仪表量程应该为被测量参数的4/3～3/2倍，流量计应当能够检测的最大流量为：46.5～52 m3/h，因此汽包送水管道直径选用50 mm并用LUGB-99型涡街流量计检测流量可以检测的流量范围是3～50 m3/h，可以满足设计要求进行检测汽包给水流量信号。
由于LUGB-99型涡街流量计既可用于液体流量检测也可用于蒸汽流量检测，因此我们还可以选择该流量计作为汽包负荷蒸汽流量的检测传感器。正常工作时汽包蒸汽压力大约是0.5MP，由蒸汽密度表可以查到蒸汽密度大约是2700Kg/ m3，根据过程控制选择仪表量程原则仪表量程应该为被测量参数的4/3～3/2倍，流量计应当能够检测的最大流量为：17.2～19.2 m3/h因此汽包蒸汽管道直径选用20 mm，并用LUGB-99型涡街流量计检测流量可以检测的流量范围是8～80 m3/h，可以满足设计要求进行检测蒸汽流量信号。
3.3电机的选型
电机是锅炉汽包供水的动力设备，电机的准确选型关系到汽包能否准确供水进而影响到汽包水位的稳定我们所控制的锅炉蒸发量为：35t/h，汽包压力0.5MP，管道直径50mm因此可以对正常工作时电机的功率作如下估算：
35000kg?10m/s2?500000?3.14?2.52P??95KW (3.1)
3600s?10000由计算结果可以知道选用功率为100Kw的三相异步电动机完全可以满足工作要求，由于使用变频调速不必选用绕线型异步电动机，选用鼠笼型电机就可以满足要求。济南华力贝尔机电设备有限公司生产的YJTG三相变频
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