電廠鍋爐蒸汽溫度導前微分控制系統設計

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，只有當串級控制系統選用PID控制器時，其系能才優于導前微分控制系統，所以本次設計的內容是導前微分系統的研究和設計。火電廠鍋爐過熱汽溫控制系統是火電廠熱工控制的主要組成部分,過熱器的主要任務是保證鍋爐所產生的蒸汽維持在一定溫度范圍之內，同時在鍋爐允許的負荷波動變化范圍內以及工況變化時保持過熱蒸汽溫度正常，其波動保持在規定范圍以內。

對于過熱蒸汽溫的控制通常采用傳統的PID控制如串級控制和導前微分控制，這兩種控制方法對于具有非線性、大滯后、大慣性和不確定性的汽溫對象，都能得到令人滿意的控制效果。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。

本文設計了火力發電廠單元機組過熱汽溫的控制系統。通過介紹過熱器的工作原理和結構特點，然后分析影響過熱汽溫的各種因素，最后本人應用的是導前微分控制等效為串級控制系統進行的參數整定和仿真。仿真結果表明：統具有很強的抗干擾能力，當有擾動進入系統中時，系統能夠快速的做出反應，消除干擾，保證系統的主蒸汽溫度穩定，使得系統安全、高效。 

關鍵詞：過熱汽溫；串級控制；導前微分控制；PID控制

ABSTRACT 

...

Key words: the superheated steam temperature; Cascade control; Lead differential control; PID control

目錄

第一章 前言7

1.1選題的意義7

1.2  畢業設計的任務分析7

1.2.1 畢業設計的要求7

1.2.2 主要技術指標8

第二章 概述9

2.1過程控制9

2.2 MATLAB軟件11

2.3鍋爐溫度控制技術國內外現狀分析12

2.3.1研究背景12

2.3.2 定值開關溫度控制法12

2.4 PID線性溫度控制法13

2.5 智能溫度控制法14

2.6 國內外實例15

第三章 汽包鍋爐蒸汽溫度控制系統方案17

3.1 過熱氣溫的調節方法17

3.2過熱汽溫控制的難點及設計原則17

3.3 導前微分控制系統18

3.4串級控制系統的特點19

3.5過熱氣溫控制系統方案基本方案20

第四章 PID控制器原理21

4.1 PID控制器簡介21

4.1.1比例（P）調節21

4.1.2積分（I）調節21

4.1.3 微分（D）調節21

4.2 PID控制系統22

4.3 PID控制參數的整定及方法23

4.4 PID控制參數整定方法23

第五章 系統建模27

5.1 被控對象建模27

5.2執行器的選擇 28

5.3控制儀表的選擇  29

5.3.1溫度變送器的選擇 29

5.3.2溫度傳感器的選擇 29

5.4 主、副控制器控制規律的選擇 29

5.4.1 控制器正反作用的選擇31

5.4.2  導前微分控制系統的分析32

5.5  導前微分控制系統的參數整定34

5.6 兩種汽溫自動控制系統的比較37

5.7系統控制參數的確定38

5.7.1主變量的選擇 38

5.7.2副變量的選擇 38

5.7.3操縱變量的選擇 38

第六章 控制器的設計及仿真39

6.1 設計控制系統框圖39

6.2 Simulink控制系統仿真40

6.2.1 等效為串級控制系統40

6.2.2主調節器參數調整后的Simulink圖和仿真圖41

6.3主調節器加擾動的Simulink圖和仿真圖42

第七章 結論44

致 謝46

參考文獻47

畢業設計小結49