【正文】 度變 送 器設 定 值副 溫 度變 送 器副 調 節(jié)器過 熱 器 圖 串級控制系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)中以減溫器的噴水作為控制手段，通過減溫水的控制達到控制蒸汽溫度的效果。 串級控制系統(tǒng) 由圖 可以看出，鍋爐蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)采用兩級調節(jié)器串在一起的；兩級調節(jié)器各有其特殊的任務，調節(jié)器 1 直接控制調節(jié)閥的動作，同時調節(jié)器 2 控制著調節(jié)器 1的設定值，從而形成了特殊的雙閉環(huán)系統(tǒng)，其中副 環(huán)由調節(jié)器 1 和減溫水出口溫度組成，調節(jié)器 2 和出口蒸汽溫度形成的閉環(huán)為主環(huán)。減溫水源為自制冷凝水。而且改變任何一個輸入參數（擾動），其他的輸入參數都可能直接或間接的影響出口蒸汽溫度，這使得控制對象的動態(tài)過程十分復雜。 圖 21 在擾動下溫度的變化曲線 煙氣側熱量擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 當燃料量、送風量或煤種等發(fā)生變化時，都會引起煙氣流速和煙氣溫度的變化，從而改變了傳熱情況，導致過熱器出口溫度的變化。在各種擾動下，汽溫控制對象是有煙池、慣性和自平衡能力的。 過?？諝庀禂蹬c過熱汽溫的靜態(tài)關系 過?？諝饬扛淖儠r，燃燒生成的煙氣量改變，因而所有對流受熱面吸熱隨之改變，而且對離爐膛出口較遠的受熱面影響顯著。如果過熱蒸汽溫度過高，容易損壞過熱器 ，也會使蒸汽管道、汽輪機內某些零部件產生過大的熱膨脹而毀壞，影響機組的安全運行。超高壓機組采用中間再熱時，理論上可使循環(huán)經濟性相對提高6%~8%，在實際設備中，由于有壓降損失，熱經濟性的提高比理論值稍低。按照這些控制要求，鍋爐設備將有如下主要的控制系統(tǒng)： ⑴鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)：主要是保持汽包內部的水位平衡，使積水量適應鍋爐的蒸汽汽量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內； ⑵鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制：其控制方案要滿足燃燒所產生的熱量，適應蒸汽負荷的需要，使燃料與空氣量保持一定的比值，保證燃燒的經濟性和鍋爐的安全運行，使引風量與送風量相適應，保持爐膛負壓在一定范圍內； ⑶過熱蒸汽系統(tǒng)控制：主要使過熱器出口溫度保持在允許范 圍內，并保證管壁溫度不超過工藝允許范圍； ⑷鍋爐水處理過程：主要使鍋爐給水的水性能指標達到工藝要求。 一． 生產工藝概述 鍋爐是過程工業(yè)中必不可少的動力設備。 5℃ 【 1】 。蒸汽過熱系統(tǒng)包括一級過熱器、減溫器、二級過熱器。 本次課程設計的主要 目的是 鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)的設計。 10℃，長期偏差不超過177。 （ 3）汽溫對象在各種擾動作用下（如負荷、工況變化等）反映出非線性、時變等特性，使其控制的難度加大。 鍋爐設 備的控制任務：根據生產負荷的要求，供應一定壓力或溫度的蒸汽，同時要使鍋爐在安全、經濟的條件下運行。但蒸汽溫度的增高要受到過熱器鋼材高濕強度性能的限制，因而采用了中間再熱，即高壓高溫蒸汽在汽輪機內膨脹至某一中間壓力后，引到布置在鍋爐煙道內的再熱器，再一次加熱升溫，然后又回到汽輪機的中、低壓缸， 繼續(xù)膨脹至凝汽器壓力，這樣蒸汽膨脹終了的濕度可控制在允許范圍內。過熱器采用的是耐高溫高壓的合金剛材料，過熱器正常運行的溫度已接近材料所允許的最高溫度。如果兩種過熱器串聯配合，可以取得較平坦的汽溫特性，但一 般在采用這兩種過熱器串聯的鍋爐中，過熱器出口蒸汽溫度在某個負荷范圍內，仍隨鍋爐負荷的增加有所升高。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。 蒸汽流量擾動時，沿過熱器長度上各點的溫度幾乎是同時變化的，延遲時間較小，約為 15s 左右。 綜上所述 ，可歸納出以下幾點： （ 1）過熱器出口蒸汽溫度對象不管在哪一種擾動下都有延遲和慣性，有自平衡能力。減溫器共有四只，每級安裝兩只，每只噴水量為每級噴水量的一半。這樣的控制方案會影響到鍋爐生產的安全，而且還不夠經濟。而副回路的給定值是由主調節(jié)器的輸出給定的，所以它隨主調節(jié)器輸出的變化而變化，為一個隨動控制系統(tǒng)。 綜上所述，串級控制系統(tǒng)更適應鍋爐蒸汽溫度的控制。 操縱變量的選擇 控制變量和擾動變量是工業(yè)過程的 兩大輸入變量。 此設計中 的串級控制系統(tǒng)主要是通過換熱來達到控制的目的，過熱蒸汽在過熱器內與減溫水進行熱交換被冷卻，調節(jié)閥安裝在減溫水的管道上，用換熱后的蒸汽溫度來控制減溫水的水量，在氣源中斷時，調節(jié)閥應處于開啟位置更安全些，宜選用氣關式調節(jié)閥。在本設計中，最好選用熱電偶溫度傳感器。補償導線的作用如圖 所示。 ⑵ K 型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性 較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性惰性氣氛中。 副回路的正、反作用的選擇：副回路的具體情況決定了副控制器的正、反作用，而與主回路無關。 五． MATLAB simulink 仿真 以某 300MW 機組過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)為例，由資料 【 7】 可得出過熱蒸汽溫度控制對象的的傳遞函數為： 其中減溫 器與過熱器之間的控制對象的傳遞函數為： 過熱蒸汽出口控制對象的傳遞函數為： 則采用串級控制時的系統(tǒng)框圖建立與仿真結果 當階躍輸入為 1 時，過熱器與減溫器之間的溫度輸出曲線為： 當階躍輸入為 1 時，過熱蒸汽出口溫度輸出曲線為： 由兩曲線課看出，輸出的穩(wěn)態(tài)誤差較大，并且調節(jié)時間較長，不能達到理想的控制效果。 并且在自己建立仿真圖時，平時用 PID 控制器調節(jié)時，基本每次都能調節(jié)到自己預期的理想效果，但在本次鍋爐過熱蒸汽的控制系統(tǒng)設計時，盡管嘗試好多次來調節(jié) pid參數，但由于系統(tǒng)復雜還是未能調節(jié)到自己預期的理想效果。 7 主副回路處 調節(jié)器 XMTG8038C2 2 控制室 抗震性強、可靠性好、安裝方便、讀數清晰、無視差、可遠距離觀察等獨特優(yōu)點 儀表內置 PID功能與位式控制功能