【正文】 的滯后和慣性較大。通常串級控制系統(tǒng)是被用來克服對象的容積遲延和慣性。太大了，副回路本身的控制性能就差，同時還可能使主回路的控制性能惡化。 （ 1）副調(diào)節(jié)器的選型 副調(diào)節(jié)器的任務是要快速動作以迅速消除進入副回路內(nèi)的擾動，而且副參數(shù)并不要 求無差，所以一般都選 P 調(diào)節(jié)器，也可采用 PD 調(diào)節(jié)器，但這增加了系統(tǒng)的復雜性，在一般情況下，采用 P 調(diào)節(jié)器就足夠了，如果主、副回路頻率相差很大，也可以考慮采用 PI 調(diào)節(jié)器。 溫度 控制系統(tǒng)的整定 在如圖 34 所示的串級系統(tǒng)中，因為兩個調(diào)節(jié)器串在一起，在一個系統(tǒng)中工作，相互之間或多或少的有些影響，因此在串級系統(tǒng)的整定要比簡單系統(tǒng)復雜些?？刂茖ο笄皡^(qū)動態(tài)特性 02()Ws與整個控制對象的動態(tài)特性 0 01 02( ) ( ) ( )W s W s W s? 相比，應有較小的遲延和慣性。n T n TK n T n TK T nK n T n T n T n T??? ? ??? 如果控制對象及其導前區(qū)動態(tài)特性可以用式（ 34）、（ 35）來表示，而且有2 2n? 和 0 3n? ，那么當 0 0 2 23nT nT? 時（ 00nT和 22nT 分別為 0()Ws和 02()Ws分母中s 項的系數(shù)），可以滿足主、副調(diào)節(jié)器按圖 35 分別整定的條件，而惰性區(qū)對象表示 為 ： 00 2000101 ns)T(1 KKns)T(1 K( s)W ???? (39) 長春理工大 學 本科 畢業(yè) 設計 20 這樣避免了由 0()Ws和 02()Ws計算出 01()Ws的麻煩，尤其用階躍響應實驗曲線整定 主調(diào)節(jié)器時更為簡便。 （ 1）先整定副調(diào)節(jié)器 2()TWs。 用衰減曲線法整定參數(shù)得，δ=； Ti=60。又因為它有兩個信號直接送入到調(diào)節(jié)器 ，所以也稱這樣的系統(tǒng)為具有導前微分信號的雙沖量控制系統(tǒng)。如果不采用導前信號 2? 的微分信號，則在靜態(tài)時，調(diào)節(jié)器將保持 12()??? 等于給定值，而不能保持 1? 等于給定值 。其中： ** 210 0 2 0 1 1()( ) ( ) ( ) ( )() dB sW s W s W s W sWs ???? ???? ? ????? （ 317） 圖 310 采用導前汽溫微分信號的雙回路汽溫控制系統(tǒng)原理框圖 長春理工大 學 本科 畢業(yè) 設計 24 a)——單回路系統(tǒng)方框圖； b)——雙回路系統(tǒng)的等效方框圖 圖 311 采用微分信號改變控制對象特性的方框圖 在靜態(tài)時，微分器輸出為零，所以等效控制對象的輸出 ； 在動態(tài)過程中，等效控制對象的輸出中除了主汽溫信號外，還疊加了導前汽溫的微分信號。下面推導 1 2n? 時，微分器參數(shù)的確定方法 。 時，其等效主、副調(diào)節(jié)器均為 PI 調(diào)節(jié)器。 綜上分析，本次設計采用串級溫度控制系統(tǒng) ， 而氣溫對象具有較大的延遲，我們要在串級控制系統(tǒng)的基礎上加以改進，消除大滯后的影響， 對系統(tǒng)的響應速度加以改善 。而有導前汽溫微分信號的雙回路控制系統(tǒng)的兩個回路在參數(shù)整定時相互影響，不容易掌握。 導前微分控制系統(tǒng)的仿真 仍以某廠 300MW 機組主汽溫為被控對象為例： 惰性區(qū)傳遞函數(shù)為： 5001 21 90 sWes ?? ? (329) 導前區(qū)傳遞函數(shù)為： 802 101 35 sWes ?? ? (330) 令 ZK ， ?K , 1?? ， 2?? 的值都為 1。 下面分析如何通過調(diào)整微分器的參數(shù)來獲取等效對象的特性 。當系統(tǒng)加入導前汽溫微分信號后，調(diào)節(jié)器將同時接受兩個輸入信號，系統(tǒng)也成了雙回路結(jié)構(gòu)。因為 2? 和主汽溫 1?的變化趨勢是一致的，切 2? 的變化比 1? 快的多，因此它能迅速反映 1? 的變化趨勢。 導前微分控制系統(tǒng) 在溫度控制系統(tǒng)中，常用的一種便是導前微分控制系統(tǒng)。 （ 3）據(jù)（ 2）得到的 ? ?1 1()TWs，再整定副調(diào)節(jié)器 2()TWs，由圖 36 寫出串級控制系統(tǒng)的特征方程為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 01 1010212022 ??? sWsWsWsWsWsWsW mTmT （ 313） 可得此時等效控制對 象為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?sWsWsWsWsWsW 1m01022m02*02 ?? （ 314） 長春理工大 學 本科 畢業(yè) 設計 21 然后根據(jù)單回路系統(tǒng)的整定方法求出副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，記為 ? ?2 2()TWs。和操作周期 T1S 。副回路可取較低的穩(wěn)定性裕量（例如 ?? ）而主回路則取較高的穩(wěn)定性裕度（例如 ?? ）。 （ 2）整定主調(diào)節(jié)器 當主回路進行控制時，副回路幾乎起理想隨動作用，由圖 34 可得副回路的閉和傳遞函數(shù) ： 222() 1( ) ( )mYsR s W s? （ 34） 即在主回路中副回路可看作一個比例環(huán)節(jié)，由此畫出整定主回路時的方框圖，如圖 35（ b）所示。如果控制對象惰性區(qū)的容積數(shù)目較多，同時又有主要擾動落在副回路以外的話，就可以考慮采用 PID 調(diào)節(jié)器。如果在某種干擾作用下，主參數(shù)的變化進入副回路時，會引起副回路中參數(shù)振幅增加，而副參數(shù)的變化傳到主回路后，又迫使主參數(shù)變化幅度增大，如此循環(huán)往復，就會使主、副參數(shù)長時間大幅度波動，這就是所謂串級系統(tǒng)的 “共振現(xiàn)象 ”。串級控制系統(tǒng)對進入副回路的擾動有很強的克服能力，為發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設計時，副參數(shù)的選擇應使得副回路盡可能多的包括一些擾動。另外， PI2 的給定值受調(diào)節(jié)器 PI1 的影響，后者根據(jù) 1q 改變 2q 的給定值，從而保證負荷擾動時，仍能保持 X 滿足要求。當過熱汽溫升高時， 2I? 增加，主調(diào)節(jié)器輸出 1TI 減小，副調(diào)節(jié)器輸出 2TI 減小，減溫水量增加，過熱汽溫下降。 目前國內(nèi)應用最為廣泛的方法是經(jīng)驗試湊法，但需要工程師的經(jīng)驗。 （ 1） 4： 1 衰減曲線法 使系統(tǒng)處于純比例作用下，在達到穩(wěn)定時，用改變給定值的辦法加入階躍干擾，觀察記錄曲線的衰減比，然后逐漸從大到小改變比例度，使出現(xiàn) 4： 1 的衰減比為止。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的 。 過熱汽溫的控制方案很多， 傳統(tǒng)的汽溫控制系統(tǒng)有兩種：串級汽溫控制系統(tǒng)和采用導前微分信號的汽溫控制系統(tǒng)。 （ 3）調(diào)節(jié)送風量 。 。而在 低負荷時，將噴燃器向上傾斜適當角度，則可以使火焰中心位置提高，使汽溫升高。因此，鍋爐按鍋爐額定負荷設計時，過熱器受熱面的面積是超過需要的，也就是說，鍋爐在額定負荷下運行時過熱器吸收的熱量將大于蒸汽所需要的過熱熱量，這時就必須用減溫 水來降低蒸汽的溫度使之保持額定值。 噴水減溫調(diào)節(jié)操作簡單，只要根據(jù)汽溫的變化適當?shù)淖兏鄳臏p溫水調(diào)節(jié)閥門開度，改變進入減溫器的減溫水量即可達到調(diào)節(jié)過熱汽溫的目的。 汽溫的調(diào)節(jié)可歸結(jié)為兩大類：蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)。 （ 2）在減溫水流量擾動下，過熱器出口蒸汽溫度對象具有較大的傳遞滯后和容量滯后，減 小 減溫器與蒸汽溫度控制點之間的距離，可以改善其動態(tài)特性。煙氣側(cè)擾動的汽溫響應曲線如圖 25（ a） 所示。影響汽溫變化的因素很多，但主要有蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水量等。如果兩種過熱器串聯(lián)配合，可以取得較平坦的汽溫特性。 副回路的被控量為二級減溫器出口蒸汽溫度，其溫度的測量值送入副回路與其給定值比較，形成二級減溫器出口蒸汽溫度的偏差信號。 副回路的被控量為一級減溫器出口的蒸汽溫度。 本機組鍋爐過熱器一、二級噴水減溫器的控制目標就是在機組不同負荷下維持鍋爐二級減溫器入口和二級減溫器出口的蒸汽溫度 為設定值。 1汽包； 2前屏過熱器； 3后屏過熱器； 4頂棚過熱器； 5側(cè)墻包覆過熱器； 6后墻包覆過熱器； 7低溫對流過熱器； 8第一級減溫器； 9第二級減溫器； 10高 溫對流過熱器 圖 22 300MW 機組過熱器系統(tǒng)圖 長春理工大 學 本科 畢業(yè) 設計 5 采用兩級噴水減溫，一是為了使汽溫調(diào)節(jié)更靈敏，減小熱慣性，二是為了保護過熱器。由于屏式過熱器具有過熱汽溫平穩(wěn)的特點，在現(xiàn)代大型鍋爐上廣泛地采用了這種過熱器。在做墻式布置時輻射過熱器的管子可以布置在燃燒室四壁的任一面墻上，可以僅布置在燃燒室上部，也可以沿燃燒室高度全部布置；它可以集中布置在某一區(qū)域，也可以與蒸發(fā)受熱面管子間隔布置。 長春理工大 學 本科 畢業(yè) 設計 3 第 2 章 過熱 蒸 汽溫 度 控制系統(tǒng)的組成與對象 特性 這里主要是針對 300MW 的單元機組鍋爐，通過了解其高溫、亞臨界壓力、自然循環(huán)、單爐膛前后對沖燃燒、燃煤粉汽包爐，且汽輪機為單軸、三缸、 兩排汽、再熱、凝汽沖動式，說明過熱器與再熱器在鍋爐中的位置及布置情況，從而全面掌握研究對象的生產(chǎn)過程，并熟悉其動靜態(tài)特性及分析影響汽溫變化的各種因素。 、大慣性的特點，尤其隨著機組容量和參數(shù)的增加，蒸汽的過熱受熱面的比 例加大，使其延遲和慣性更大，使其控制難度加大。 因此，許多火電廠都希望能有一種理想的控制策略實現(xiàn)對過熱汽溫的有效控制。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著自動化技術(shù)與電子技術(shù)的發(fā)展，微型計算機 、工業(yè)專用控制計算機的出現(xiàn)以及廣泛的應用，為鍋爐控制領(lǐng)域開辟了一片廣闊的天地。 Smith predictor。 4． 本人完全了解學校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設計的規(guī)定，即：按照學校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學校保留畢業(yè)設計的復印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學校可以采用影印、縮印或其他復制手段保存畢業(yè)設計，可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。 以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔！ 作 者 簽 名： 年 月 日長春理工大學本科畢業(yè)設計 Ⅰ 摘 要 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)是單元機組不可缺少的重要組成部分，其性能和可靠性已 成為保證單元機組安全性和經(jīng)濟性的重要因素。MATLAB simulation長春理工大學 本科 畢業(yè) 設計 目錄 摘 要 ............................................................... I Abstract........................................................... II 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 選題的背景及意義 .............................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................ 1 本次設計的目的 ................................................ 2 本次設計的內(nèi)容 ................................................ 2 第 2 章 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的組成與對象特性 ......................... 3 過熱器的分類及基本結(jié)構(gòu) ........................................ 3 過熱器的分類 .............................................. 3 過熱器的基本結(jié)構(gòu) .......................................... 4 鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 ................. 5 過熱器一級減溫控制系統(tǒng) .................................... 5 過熱器二級減溫控制系統(tǒng) .................................... 6 過熱蒸汽溫度控制對象的動靜態(tài)特性 ............................. 7 靜態(tài)特性 .................................................. 7 動態(tài)特性 .................................................. 8 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)的概念和方法 ................................ 10 從蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽溫 ......................................... 11 煙氣側(cè)調(diào)節(jié)汽溫 ........................................... 11 第 3 章 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的基本方案 .....................