過程控制工程課程設(shè)計-鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-10 18:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 生不能允許的動態(tài)偏差。影響鍋爐生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 。 實際中過熱蒸汽控制系統(tǒng)常采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道的時間常數(shù) 7 及純滯后均較大，組成單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)的要求。因此常采用串級控制系統(tǒng)，減溫器出口溫度為副參數(shù)，以提高對過熱蒸汽溫度的控制質(zhì)量。 串級控制方案 過熱器出口蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)如下圖所示。采用兩級調(diào)節(jié)器，這兩級調(diào)節(jié)器串在一起，各有其特殊任務(wù)，調(diào)節(jié)閥直接受 控制器 TC2 的控制，而 控制器 TC2 的給定值受到 控制器 TC1 的控制，形成了特有的雙閉環(huán)系統(tǒng)，由副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器和減溫器出口溫度形成的閉環(huán)稱為副環(huán)。由主 調(diào)節(jié)器和主信號出口蒸汽溫度，形成的閉環(huán)稱為主環(huán)，可見副環(huán)是串在主環(huán)之中。 控制器 TC1 稱主調(diào)節(jié)器 ，控制器 TC2 稱為副調(diào)節(jié)器。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 控制器 TC1 的給定值，起著最后校正作用。 串級系統(tǒng)是一個雙回路系統(tǒng)，實質(zhì)上是把兩個調(diào)節(jié)器串接起來，通過它們的協(xié)調(diào)工作，使一個被控量準(zhǔn)確地保持為給定值。通常串級系統(tǒng)副環(huán)的對象慣性小，工作頻率高，而主環(huán)慣性大，工作頻率低。串級控制系統(tǒng)可以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。除了克服落在 副環(huán)內(nèi)的擾動外，還提高了系統(tǒng)的工作頻率，加快過渡過程。 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。 串級控制方案 特點(diǎn) 由 如下串級控制系統(tǒng)方框 圖可知，主控制器的輸出即副控制器的給定，而副控制器的輸 8 出直接送往控制閥。主控制器的給定值是由工藝規(guī)定的，是一個定制，因此，主環(huán)是一個定值控制系統(tǒng)；而副控制器的給定值是由主控制器的輸出提供的，它隨主控制器輸出變化而變化，因此，副環(huán)是一個隨動控制系統(tǒng) 。 串級控制系統(tǒng)方框圖 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。若干擾來自副環(huán)，副控制器首先進(jìn)行 “粗調(diào) ”，主控制器再進(jìn)一步進(jìn)行 “細(xì)調(diào) ”。因此控制質(zhì)量優(yōu)于簡單控制系統(tǒng)。 串級控制有以下優(yōu)點(diǎn) ： ① 由于副回路的存在，減小了對象的時間常數(shù)，縮短了控制通道，使控制作用更加及時； ② 提高了系統(tǒng)的工作頻率，使振蕩周期減小，調(diào)節(jié)時間縮短，系統(tǒng)的快速性增強(qiáng)了； ③ 對二次干擾具有很強(qiáng)的克服能力，對客服一次干擾的能力也有一定的提高； ④ 對負(fù)荷或操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力。 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 1001~101 ，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 51~31 。但是，如果串級控制系統(tǒng)設(shè)計得不合理，其優(yōu)越性就不能夠充分體現(xiàn)。因此，串級控制系統(tǒng)的設(shè)計合理性十分重要。 控制系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)控制參數(shù)確定 9 主變量的選擇 串級控制系統(tǒng)選擇主變量時要遵循以下原則： 在條件許可的情況下，首先應(yīng)盡量選擇能直接反應(yīng)控制目的的參數(shù)為主變量；其次要選擇與控制目的有某種單值對應(yīng)關(guān)系的間接單數(shù)作為主變量；所選的主變量必須有足夠的變化靈敏度。 綜合以上原則，在本系統(tǒng)中選擇送入負(fù)荷設(shè)備的出口蒸汽溫度作為主變量。該參數(shù)可直接反應(yīng)控制目的。 副變 量的選擇 副回路的設(shè)計質(zhì)量是保證發(fā)揮串級系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵。副變量的選擇應(yīng)遵循以下原則： ① 應(yīng)使主要干擾和更多的干擾落入副回路； ② 應(yīng)使主、副對象的時間常數(shù)匹配； ③ 應(yīng)考慮工
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