鍋爐汽包水位雙沖量控制系統(tǒng)的設(shè)計_課程設(shè)計說明書-預(yù)覽頁
【正文】 ，克服了傳統(tǒng)控制方式的控制效果不精確和參數(shù)難以調(diào)整等缺點(diǎn)。模糊控制易于被人們接受，構(gòu)造容易，魯棒性和適應(yīng)性好。模糊控制是建立在人工經(jīng)驗基礎(chǔ)之上的，它能將熟練操作員的實踐經(jīng)驗加以總結(jié)和描述，并用語言表達(dá)出來，得到定性的、不精確的控制規(guī)則，不需要被控對象的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)雙沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制水位誤 差 ,設(shè)計采用了雙沖量 PID 串級控制方式采用輔助信號蒸汽流量和給水流量對消方法消除水位偏差。 鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動力設(shè)備，鍋爐的任務(wù)是根據(jù)外界負(fù)荷的變化，輸送一定質(zhì)量 (汽壓、汽溫 )和相應(yīng)數(shù)量的蒸汽。由 省煤器 汽包 下降管 過熱器 上升管 給水調(diào)節(jié)閥 給水母管 1 及蒸汽母管 6 等組成。汽水混合物在汽包中分離成水和汽，水和給水一起再進(jìn)入下降管參加循環(huán)，汽則由汽包頂部的管子引往過熱器，蒸汽在過熱器中吸熱、升溫達(dá) 到規(guī)定溫度，成為合格蒸汽送入蒸汽母管。具有一定壓力的過熱蒸汽，經(jīng)過負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供負(fù)荷設(shè)備使用。由于鍋爐的水位受到負(fù)荷變化的影響，因此當(dāng)鍋爐用汽量變化時，通過給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持鍋爐的水位正常是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。 使 鍋筒水位維持在設(shè)計值 80177。 系統(tǒng)方案論證 串級控制方案 過熱器出口蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)的方框圖如下圖所示。將過熱器出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)器的輸出信號，不是用來控制調(diào)節(jié)閥而是用來改變調(diào)節(jié)器 2 的給定值，起著最后校正作用。串級控制系統(tǒng)可以 調(diào)節(jié)器 1 調(diào)節(jié)器 2 M 減溫器 減溫 水 溫度變送器 武漢理工大學(xué)《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書 6 — — 看作一個閉合的副回路代替了原來的一部分對象，起了改善對象特征的作用。 在爐溫過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)中，為了獲得更好的控制精度，所以采用串級控制系統(tǒng)以得到良好的控制特性。 串級控制系統(tǒng)中，兩個控制器串聯(lián)工作，以主控制器為主導(dǎo)，保證主變量穩(wěn)定為目的，兩個控制器協(xié)調(diào)一致，互相配合。 一 般來說，一個設(shè)計合理的串級控制系統(tǒng)，當(dāng)干擾從副回路進(jìn)入時，其最大偏差將會較小到控制系統(tǒng)的 1/10— 1/100，即便是干擾從主回路進(jìn)入，最大偏差也會縮小到單回路控制系統(tǒng)的 1/3— 1/5。系統(tǒng)將蒸汽流量和給水流量前饋到汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中去 ,一旦蒸汽流量或給水流量發(fā)生波動 , 不是等到影響到水位才進(jìn)行調(diào)節(jié) ,而是在這兩個流量改變之時就能通過加法器立即去改變調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行校正 ,故大大提高了水位這個被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)精度。在串級控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位偏差。 武漢理工大學(xué)《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書 8 圖 串級控制系統(tǒng) 鍋爐汽包水位的 PID控制方案 控制汽包水位的手段是操縱給水，依此構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)對鍋爐的假水位現(xiàn)象回發(fā)出相反的補(bǔ)償動作，嚴(yán)重時甚至?xí)蛊唤档阶阋园l(fā)生危險事故的程度，如果根據(jù)蒸汽流量來給出校正動作，就可以糾正虛假水位引起的誤動作，從而減少水位的波動，改善控制的精確度。 根據(jù)不變性原理，即被控變量與干擾量絕對無關(guān)，或被控變量對干擾完全獨(dú)立，武漢理工大學(xué)《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書 9 則 ? ? ? ?sFsT =0，即 ??sT =0 ?? ??sFsT = PCffPD GGG ?? =0 (21) 所以 ???sGff ? ? ? ?sGsG PCPD 即 ??sGff = 干擾通道對象特性 /控制通道對象特性 上式的負(fù)號表示控制通道與干擾通道作用相反。 ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?sGsGsGsH ssGsGPCcmpcC222221 ???? ????武漢理工大學(xué)《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書 11 3 硬件設(shè)計 調(diào)節(jié)閥的選擇 在本系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是按照控制器所給定的信號大小和方向，改變閥的開度，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的裝置。 綜合以上各種因素，在鍋爐過熱蒸汽控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥選擇氣開閥。常用的控制儀表有電動 II 型、 III 型。所以在本設(shè)計中選用電動 III 型儀表。 在本設(shè)計中采用第二種方式 將 可以控制系統(tǒng)更好的工作，得到更穩(wěn)定的控制輸出。 副環(huán)是一個隨動系統(tǒng)，它的 給定值隨主控制器輸出的變化而變化，為了加快跟蹤，副控制器一般不帶積分作用。為了使副環(huán)回路構(gòu)成一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，副環(huán)的開環(huán)放大系數(shù)的符號必須為 “負(fù) ”，即副環(huán)內(nèi)所有各環(huán)節(jié)放大倍數(shù)符號的乘積應(yīng)為 “負(fù) ”。在本系統(tǒng)中，主對象的放大倍數(shù)為的符號為 “正 ”，所以主控制器應(yīng)選 “負(fù) ”作用。 另對串行輸入口 擴(kuò)展接口 , 使用移位寄存器作為鎖存或輸入信號的接口 , 可以方便地擴(kuò)展并行輸入口 , 這種方法不占用片外地址 , 簡單易行 , 便于操作適合于速度較慢、適時性要求不高的場合 , 它是利用一片 74LS165 與 80C51 的 3 根端口線相連 , 可擴(kuò)展 8 根并行輸入口線 , 在電位器式傳感器采集信號 ,A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號后 , 將信號輸入到此接口 , 如圖 43 所示。 并行輸出口接有雙向可控硅驅(qū)動器電路 , 來控制電機(jī)啟停 。 武漢理工大學(xué)《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書 16 4 軟件設(shè)計 程序流程圖 該系統(tǒng)的工作過程是由于水不斷蒸發(fā)使水位下降， 8051 單片機(jī)發(fā)出控制信號，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使給水閥門開打，注水量增加，水位恢復(fù)到規(guī)定范圍內(nèi)；當(dāng)水位高于規(guī)定值時， 8051 單片機(jī)再次發(fā)出控制信號，使給水閥門變小，注水量降低，水位又恢復(fù)到規(guī)定范圍。對于水位系統(tǒng)的建模，可近似地認(rèn)為“純滯后 +一階慣性”環(huán)節(jié)，進(jìn)行實驗對于一階慣性環(huán)節(jié)對象，往往采用 PID控制算法， PID 調(diào)節(jié)器如圖 所示。 積分分離法思想： 1— 一般 PID 調(diào)節(jié)曲線 2— 積分分離 PID 調(diào)節(jié)曲線 Q— 從此點(diǎn)開始引入積分作用 圖 PID 調(diào)節(jié)曲線 KP Ki/S Kd*S ??? ??? 控制，保證消除靜差當(dāng) 控制，保證快速性當(dāng) P I DkTe PDkTeKL ,)(0,)(1 ??})])1(()([)()({)( 0?? ????? kj dLip TkekTeTTjTeKTTkTeKkTu武漢理工大學(xué)《過程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計說明書 18 5 系統(tǒng)分析及參數(shù)整定 給水控制系統(tǒng)分析及整定 根據(jù)串級雙沖量給水控制系統(tǒng)的工作原理 , 對主回路和副回路進(jìn)行分析整定。如果傳遞函數(shù)以后需要改變 ,則應(yīng)相應(yīng)地改變比例帶值 ,使傳遞函數(shù)與比例帶的比值保持為試探時的值 ,以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。主回路仍按單回路系統(tǒng)的整定方法整定 , 如通過試驗方法求取主回路被控對象的階躍響應(yīng)曲線 ,并由曲線求得參數(shù) , 再按響應(yīng)曲線法中給定的公式計算等效調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。 6 課程設(shè)計總結(jié) 鍋爐是典型的復(fù)雜熱工系統(tǒng)，鍋爐燃燒過程控制有許多被控量和控制變量，這些變量互相關(guān)聯(lián)，要對其建立一個精確的數(shù)學(xué)模型相
研究報告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1