電廠鍋爐蒸汽溫度串級控制系統設計

摘 要

本文是針對鍋爐蒸汽溫度控制系統進行的分析和設計，而對鍋爐蒸汽的良好控制是保證系統輸出蒸汽溫度穩定的前提，所以本系統采用串級控制系統，這樣可以極大的消除控制系統工作中的各種干擾因素，是系統能在一個較為良好的狀態下工作，同時鍋爐過熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍內變化，并保護過熱器管壁溫度不超過允許的工作溫度。

蒸汽溫度是鍋爐安全、高效、經濟運行的重要參數，因此對蒸汽溫度控制要求嚴格，過高的蒸汽溫度會造成過熱器，蒸汽管道及汽輪機因過大的熱應力變形而毀壞；蒸汽溫度過低，又會引起熱效率降低影響經濟運行。

本次設計主要考慮的部分是鍋爐溫度蒸汽控制系統設計，蒸汽過熱系統包括一級過熱器、減溫器、二級過熱器，鍋爐氣溫控制系統主要包括過熱器和再熱蒸汽溫度的調節。主要蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度的穩定對機組的安全經濟運行是非常重要的。

本設計針對鍋爐溫度控制問題，綜合應用過程控制理論以及近年來興起的仿真技術、計算機遠程控制、組態軟件，設計了鍋爐溫度串級控制系統。首先，通過實驗法建立鍋爐的數學模型，得到鍋爐溫度的傳遞函數，通過對理論設計的控制方案進行仿真，得到較好的響應曲線，為實際控制系統的實現提供先決條件。其次，使用智能儀表作為控制器，組建現場儀表過程控制系統，通過參數整定，得到較好現場控制效果。再次，實現積分分離的PID控制算法。

關鍵詞：蒸汽溫度；串級控制系統；PID控制

Abstract

....

KEY WORDS:  Steam temperature；Cascade Control System；PID control

目錄

                    

摘 要3

Abstract4

第一章 緒論 9

  1.1 畢業設計的選題意義9

  1.2  畢業設計的任務和要求10

  1.3主要技術指標10

第二章 生產工藝概述11

  2.1 鍋爐生產工藝簡介11

  2.2 過熱器的介紹12

  2.3過熱蒸汽溫度控制對象的動態特性 13

    2.3.1 蒸汽流量擾動下過熱汽溫對象的動態特性13

    2.3.2 煙氣熱量擾動下過熱汽溫對象的動態特性 14

第三章 過熱蒸汽溫度控制原理及方案設計18

  3.1簡單蒸汽溫度控制系統 18

    3.1.1簡單回路控制蒸汽溫度系統主要由調節器和控制對象組成18

    3.1.2 過熱蒸汽控制系統的控制策略的設計 19

  3.2復雜蒸汽溫度控制系統 20

  3.3串級控制系統的特點20

  3.4采用串級調節系統的條件 21

    3.4.1串級調節系統需滿足如下兩個條件： 21

    3.4.2．串級調節系統的分析 21

    3.4.3過熱蒸汽控制系統的控制策略的設計22

  3.5  串級控制系統主副回路確定 23

  3.6 導前微分控制系統24

    3.6.1  導前微分控制系統的組成及原理24

    3.6.2  導前微分控制系統的分析25

    3.6.3  導前微分控制系統的整定27

  3.7 兩種汽溫自動控制系統的比較30

第四章 過熱蒸汽溫度控制系統的設計32

  4.1系統控制參數的確定32

    4.1.1主變量的選擇 32

    4.1.2副變量的選擇 32

    4.1.3操縱變量的選擇 32

  4.2執行器的選擇 33

  4.3控制儀表的選擇  33

  4.4串級控制系統主副回路和主副調節器選擇34

  4.5控制器選擇 36

第五章 基于MATLAB的系統仿真37

  5.1電廠鍋爐蒸汽溫度串級控制系統的建模37

    5.1.1機理法37

    5.1.2測試法37

    5.1.3階躍響應法38

  5.2 PID控制器原理38

    5.2.1 PID控制器簡介38

    5.2.2 PID控制系統40

  5.3 PID控制參數的整定及方法40

    5.3.1 PID控制參數的整定簡介40

    5.3.2 PID控制參數整定方法41

5.4電廠鍋爐蒸汽溫度串級控制系統的MATLAB仿真44

    5.4.1 被控對象的仿真模型44

    5.4.2 串級控制系統的仿真45

致 謝51

參考文獻52