过程控制课程设计--锅炉主蒸汽温度控制系统

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1、课程设计报告(2011--2012年度第1学期)名称：过程控制课程设计题目：锅炉主蒸汽温度控制系统院系：自动化设计周数：1周姓名学号分工成绩成员****02020223控制方案设计****09010222控制系统仿真****02020220SAMA图绘制****02020226总结撰写报告日期：2011年12月29日《过程控制》课程设计任务书一、目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写

2、，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。二、主要内容1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；5．编写设计说明书。三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1下达任务，查找资料周一、周二2制定控制方案，绘制控制系统S

3、AMA图周二、周三3仿真试验、撰写设计说明周三、周四4答辩周五四、设计（实验）成果要求1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图；2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；3．撰写设计报告五、考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：****指导教师：****2011年12月30日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.1实验目的影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种：蒸汽流量（负荷）扰动；烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）；减温水流量扰动。本次课程设计的目的就是通

4、过控制锅炉的减温水流量维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。1.2实验要求（1）被控对象动态特性分析；（2选择控制系统控制结构，画控制原理图；（3）选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图；（4）选择控制仪表，画SAMA图（标出调节器作用方向）；（5）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，控制器参数整定；二、设计（实验）正文蒸汽温度自动控制包括过热蒸汽温度的自动控制和再热蒸汽温度的自动控制。对于某一确定的机组，其过热蒸汽温度自动控制系统和再热汽温自动控制系统是

5、针对机组的具体特点而设计的。一般而言，汽温控制系统种类较多，各有特点。1.过热蒸汽温度控制的任务过热汽温是锅炉汽水通道中温度最高的地方，过热器的材料是耐高温的合金材料，正常运行时过热器温度一般接近于材料所允许的极限温度。过热蒸汽温度偏高，不仅会烧坏过热器，同时也会使蒸汽管道，汽轮机主汽门、调节阀、汽缸、前级喷嘴和叶片等部件机械强度降低，影响机组安全。过热蒸汽温度过低，则会降低机组热效率，同时还会使汽轮机末级蒸汽湿度增加，加速叶片侵蚀。若过热蒸汽温度波动过大，还会使材料产生疲劳，危及机组安全运行。为了保证

6、机组的安全经济运行，过热蒸汽温度必须加以精确控制。过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内。一般要求过热蒸汽温度与给定值的偏差不超过士5℃甚至更小。控制主蒸汽温度的手段都是在过热器上安装喷水减温器，将带有一定过冷度的给水喷人，以控制主蒸汽温度。亚临界锅炉主汽温度设计值一般为540℃左右，超临界锅炉主汽温度设计值为560~570℃左右，超超临界锅炉主汽温度设计值为600℃左右。对于这样的传热对象，采用任何控制作用都显得有较大的迟延和惯性，要达到这样小的温度偏差是很不容易的。2.被控对象

7、特性分析2.1过热汽温控制对象的静态特性根据传热方式分：过热器可分为对流式、辐射式和半辐射式过热器三种。对于不同的过热器，蒸汽流量对蒸汽温度的影响图1所示：图2图12.2过热汽温控制对象的动态特性引起过热蒸汽温度变化的因素可分为三类:蒸汽负荷扰动，烟气侧扰动和减温水侧扰动。蒸汽负荷扰动主要是蒸汽流量;烟气侧扰动包括燃料成份、受热面清洁变、烟气流量、火焰中心位置、燃烧器运行方式等等;减温水侧扰动如减温水流量、减温水温度等。烟气侧扰动的动态特性与蒸汽负荷扰动类似，汽温响应较快，也可以用作控制汽温的手段，在再

8、热汽温的控制中普遍采用。（1）蒸汽流量（负荷）扰动以对流式过热器为例，在蒸汽流量D产生阶跃扰动下，过热汽温θ变化响的应曲线如图2所示，可用传递函数（1-1）表示。其特点为：有迟延，有惯性，有自平衡能力，且τ和TD均较小。（1-1）（2）烟气热量扰动在烟气热量Qy（烟气温度和流速变化）产生阶跃扰动下，过热汽温θ变化的响应曲线如图3所示，可用传递函数（1-3）表示。特点为：有迟延、有惯性、有自平衡能力。迟延时间约：10-20s，惯性时间常数：<