鍋爐汽包水位串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 . 15 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的仿真 ………………………………………... 15 …………………………………………………………… 16 …………………………………………………………… 17 ……………………………………………………… 20 仿真結(jié)果分析 … …………………………………………………………….. 23 結(jié) 論 ………………………………………………………………………….... 25 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………… 26 附錄 ………………………………………………………………………………… 27 致謝 ………………………………………………………………………………… 28 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 引言 電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化水平的高低是衡量電廠(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)與否和企業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。這些事故中大部分是由于鍋爐水位控制不當(dāng)引起的，可見(jiàn)鍋爐汽包水位控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性； 汽包水位過(guò)高 或者 過(guò)低的后果 都 非常嚴(yán)重，因此 對(duì) 汽包水位必須 進(jìn)行 嚴(yán)格控制 。因而，對(duì)鍋爐設(shè)備中的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究是必要的。results show,PID technology,fast response,high accuracy,while false water level has good control effect. Keyword:PID。 目前工業(yè) 汽包鍋爐的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三種基本結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螞_量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單級(jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、串級(jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。爐子是指燃燒設(shè)備，為 化石烯料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能提供必要的燃燒空間。所以，正常運(yùn)行時(shí)汽包水位應(yīng)在給定值的 ? 15mm上下范圍波動(dòng)。因此，我們主要考慮給水量和蒸汽流量對(duì)水位的影響。 圖 23 給水?dāng)_動(dòng)傳 遞函數(shù)方框圖 蒸汽流量擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 蒸汽流量擾動(dòng)下水位的階躍起反應(yīng)曲線(xiàn)如圖 24 所示。 從各種擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性可估計(jì)到水位調(diào)節(jié)的一些缺點(diǎn)：由于存在延遲，等到水位偏離規(guī)定值后再去進(jìn)行調(diào)節(jié)，水位必然會(huì)有較大的變化（尤其是水位反應(yīng)快的鍋爐）， 水位的偏差也大；在負(fù)荷變化時(shí)，由于“虛假水位”現(xiàn)象，水位將迅速變化，這種變化幅度不可能用調(diào)節(jié)給水量來(lái)減小。汽包水位過(guò)高，會(huì)山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口的蒸汽水分含量過(guò)多，導(dǎo)致過(guò)熱器管壁結(jié)垢而被燒壞，也使過(guò)熱蒸汽溫度急劇變化，直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。因此應(yīng)采用以蒸汽流量 D 為前饋信號(hào)的前饋控制，從而能夠根據(jù)對(duì)象在外擾下虛假水位的嚴(yán)重程度來(lái)適當(dāng)加強(qiáng)蒸汽流量信號(hào)的作用強(qiáng)度，以改善蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的水位控制品質(zhì)。然而比例調(diào)節(jié)不能保證系統(tǒng)無(wú)差。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定 在串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)中，副回路是一個(gè) PI 調(diào)節(jié)器 2()TWs，一般用試探法整定副回路的 2/ Gn? 和 2iT 。當(dāng)給水被控對(duì)象“虛假水位”嚴(yán)重時(shí)，需加大蒸汽流量信號(hào)的作用強(qiáng)度，以改善控制過(guò)程品質(zhì)，此時(shí)可取 1?Dn ，并通過(guò)試驗(yàn)來(lái)減小Gn， Dn / Gn 最好為整數(shù)（一般為 2，即 Gn =）。 1111iiHGGTTn???????? （ 33） G? 和 H? 為已知，所以回路只要整定 Gn 、 1? 和 1iT 的問(wèn)題，用以下經(jīng)驗(yàn)公式整定： ???? ??iT 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 所以 ???? ??11????iGGHTn 由式（ 32）和式（ 33）兩式可知： GGnn????121?? 即當(dāng) Gn 增加時(shí)，內(nèi)回路穩(wěn)定性降低，外回路穩(wěn)定性增強(qiáng)，反之相反。 MATLAB是 Mathworks公司于 1982年推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶(hù)環(huán)境。 圖 44 主回路等效圖 根據(jù)第三章的參數(shù)整定過(guò)程，帶入數(shù)據(jù)可以求得： 3 0 8 0 3 3 11?????????????? ??iGHT sssTW iT )66/1(3 0 )6611(3 0 1)11(1 111 ?????? ? 主回路 SINMULINK 結(jié)構(gòu)圖及仿真圖見(jiàn)圖 45 和圖 46。 圖 410 和 411 分別為在給水流量擾動(dòng)下，系統(tǒng)的 SIMULINK 結(jié)構(gòu)圖和仿真圖 ， 從物質(zhì)平衡的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，加大了給水量 G，水位應(yīng)該立即上升，但實(shí)際上并不是這樣，而是經(jīng)過(guò)一段遲延，甚至先下降后再上升，而仿真曲線(xiàn)說(shuō)明了系統(tǒng)在克服了給水量擾動(dòng)下的水位變化特性， 系統(tǒng)在給水流量擾動(dòng)下能回到期望水位 0，（這里 eHH 表示給水流量擾動(dòng)下的相對(duì)水位）所以系統(tǒng) 的的性能良好。由自動(dòng)控制原理知道，擾動(dòng)補(bǔ)償屬于開(kāi)環(huán)控制。在這個(gè)基礎(chǔ)上我們?cè)O(shè)計(jì)了一種水位的控制系統(tǒng) — 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。因此，為了獲得更好的控制效果 在實(shí)際整定中適當(dāng)?shù)卦龃罅吮壤龓А? 最后，十分感謝論文評(píng)審組的各位教授、老師，感謝你們?cè)诎倜χ校槌鰧氋F的時(shí)間，提出你們寶貴的意見(jiàn)，謝謝！ 。在控制理論中我們知道，比例帶增加時(shí)，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的放大系數(shù)減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。汽包水位過(guò)高，會(huì)影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口的蒸汽水分過(guò)多，導(dǎo)致過(guò)熱器管壁結(jié)垢而被燒壞，也使過(guò)熱蒸汽溫度急劇變化，直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)水位發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，汽包水位變化，系統(tǒng)立 刻 通過(guò)水位變送器將變化量反饋到主調(diào)節(jié)器，使主調(diào)節(jié)器動(dòng)作，進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而消除未進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，穩(wěn)態(tài)時(shí)保持汽包水位等于原來(lái)設(shè)定值，維持系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 圖 49 主回路仿真圖 從圖 49可知： 延遲時(shí)間：響應(yīng)曲線(xiàn)第一次到達(dá)其終值一半所需的時(shí)間 dt =25s 上升時(shí)間：響應(yīng)從終值 10%上升到終值 90%所需的時(shí)間 rt =40s 峰值時(shí)間：響應(yīng)超過(guò)其終值到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間 pt =77s 調(diào)節(jié)時(shí)間：響應(yīng)到達(dá)并保持在終值 %5? 內(nèi)所需的時(shí)間 st =300s 超調(diào)量：響應(yīng)的最大偏離量 )(pth 與終值 )(?h 的差與終值 )(?h 比的百分?jǐn)?shù)，即 ??? ??? %10 0)( )()(% h hth p? 1 ? %43%100 ?? 從求得的性 能指標(biāo)看，參數(shù)修改后的系統(tǒng)性能要更好。 主回路的仿真 主回路的整定是建立在副回路可以等效為一個(gè)快速比例環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上的。 這時(shí)有 GGGGDD nnKn ??? ?? 1?K 若 GD ?? ? ，則 GD Knn ? 1?K 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 第四章 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的仿真 MATLAB概述 火電廠(chǎng)是高度重視安全生產(chǎn)的企業(yè)之一，控制系統(tǒng)一旦投入運(yùn)行，是不允許無(wú)關(guān)人員隨便亂動(dòng)的。 圖 35 主回路等效圖 把 )(1 sWD 看成是被控對(duì)象，其余的環(huán)節(jié)可看成是等效調(diào)節(jié)器。 )()( )()( 22 sWKnsG ssW TZGGT ?? ??? 若 )(2 sWT 采用型如 )11(122 sTi??的調(diào)節(jié)規(guī)律，則 )11()( )()( 222 sTKnsG ssW iZG
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