鍋爐汽包水位單回路控制系統設計說明書-資料下載頁
2025-09-29 10:17本頁面
【導讀】鍋爐是工廠重要的動力設備，其要求是供給合格蒸汽，使鍋爐發(fā)汽量適應負荷的需要。為此，生產過程的各個主要工藝參數必須嚴格控制。要輸入變量是負荷，鍋爐給水，燃料量，減溫水，送風和引風等。位，蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度，爐膛負壓，過剩空氣等。燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時還會影響汽包水位，過熱蒸汽。所以鍋爐設備是一個多輸入，多輸出且相互關聯的被控對象。操作不合理，管理不善，處理不當，往往會引起事故，輕則停爐影響生產，重則造成爆炸，造成人身傷亡，損壞廠房、設備，后果十分嚴重。的問題，必須引起高度重視。其中以鍋爐缺水事故比例。鍋爐正常生產運行的主要指標之一。的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產生水沖擊，引起軸封破損，葉片斷裂等事故。同時會使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過熱蒸汽品質，增加在過熱管壁上的結垢。用以進行蒸汽凈化，對下降管進行可靠供水，保
【正文】 大，用 matlab 仿真 I可以取的范圍是 之間 ,加上積分環(huán)節(jié)效果不是很好，該仿真結果，最好控制是 PD，效果是穩(wěn)定快，超調量小， 抗干擾能力強。 由之前計算過程和系統框圖 可知 ,該控制系統為單回路 ,從而在 simulink 中表現為 單回路 ,由一個 PID 調節(jié)器控制 ,通過高電平信號和階躍干擾信號共同激發(fā)傳遞函數 ,然后通過示波器示波 ,從而 建立 如下 simulink 模型，并將上述模型數 據代 入 見圖 6： 圖 6單回路控制系統 圖 SIMULINK 模型 一、 該系統采用純比例控制時，有以下處理過程： 在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然后根據調節(jié)效果修改。 （ 1） 初步令 Ti=0， TD=0，延時時間 T=1，即 Kp=1， Ti=0， TD=0， τ =1 中北大學課程設計說明書 14 （ 2） Kp=3， Ti=0， TD=0， τ =1 （ 3） Kp=， Ti=0， TD=0， τ =1 中北大學課程設計說明書 15 由圖可知， 該系統采 用純比例控制 時 ， 當 獲得 4:1 的衰減震蕩曲線時，觀察圖形 可得以下結論該系統在 150s 左右趨于穩(wěn)定，調節(jié)時間約為 120s，峰值時間約為 30s， 并且可以看出該控制系統在比例控制器的控制之下比較穩(wěn)定。 二、該系統采用 PD 控制時 經反復試湊比例度、積分時間、微分時間的大小，得出 K=60， I=0， D=95 時 響應曲線呈 4：1 衰減 ，如下圖所示 ，由圖可以看出，峰值時間約為 5s 左右，調節(jié)時間約為 40s，在 50s左右系統趨于穩(wěn)定 。 中北大學課程設計說明書 16 仿真結果分析 在本次仿真實驗中我采用了兩種控制方式，分別為比例（ P）控制和比例微分（ PD）控制，其中，比例控制仿真模擬時， 在 P調節(jié)中，調節(jié)器的輸出信號與偏差信號成比例 ,比例調節(jié)是有差調節(jié)，比例調節(jié)的殘差隨著比例帶的加大而加大 。我們 希望盡量減小比例帶，然而，減小比例帶就等于加大調節(jié)系統的開環(huán)增益，其后果是導致系統的激烈振蕩甚至不穩(wěn)定。穩(wěn)定性是任何閉環(huán)系統的首要要求，比例帶的設置必須保證系統具有一定的穩(wěn)定裕度。比例帶具有一個臨界值，此時系統處于穩(wěn)定邊界的情況，進一步減小比例帶系統就不穩(wěn)定了。通過查閱相關資料得知 ， 在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然后根據調節(jié)效果修改 ， 對于液位系統： P（ %） 2080， I（分） 15。 故而在實驗過程中選擇從 1開始取值，并最終確定 為最佳值，而比例微分控制時，通過衰減曲線法反復試湊得出當 K=60， I=0，D=95 時仿真效果較好，通過兩種調節(jié)方式的對比，我們可以明顯看出在純比例控制下雖然系統最終也能達到穩(wěn)定狀態(tài)，但是其調節(jié)時間和峰值時間都太長，且曲線不是特別光滑，而比例微分控制則能大大減少調節(jié)時間，調節(jié)過程相對比例調節(jié)比較完善，仿真曲線也更光滑，從而體現出該系統在比例微分調節(jié)下能有更好的反應速度與準確度， 總之， PID 控制器中，比例環(huán)節(jié)主要減少偏差；積分環(huán)節(jié)主 要用于消除靜差，提高系統的無差度；微分調節(jié)能加快系統的動作速度，減少調節(jié)時間。 體現到實際系統中表現為能較快調節(jié)鍋爐汽包的液位， 減小液位測試誤差 ,從而 達到理想的調節(jié) 與控制 效果 。 中北大學課程設計說明書 17 課程設計總結 通過這次課程設計，我看到了過程裝備與控制工程這門專業(yè)的精髓，我認真學習了過程控制儀表與技術這門課本，收獲了很多，并且喜歡上了這門專業(yè)書，我基本了解了鍋爐汽包水位的控制系統，差壓變送器的基本原理，調節(jié)閥的工作原理，以及整個成套設備的流程運行情況，最關鍵的是我明白了調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律， PID 的參數整定，感 覺書上說的那些經驗法和比例法等等的數據有時不可靠，需要按照實際控制系統特性，再用 matlab 仿真軟件調節(jié) PID 的數值，我學會了用 Simulik 仿真系統的穩(wěn)定性，在姚 老師的指導下，我實現了各種環(huán)節(jié)的的各種調節(jié)，清楚的認識了 PID 調節(jié)規(guī)律的特性。 該系統液位的 PID 調節(jié)控制最好的效果是用 PD 控制 ,而且系統比較敏感 ,PD 參數不好確定 ,在多次實驗后 ,才最終確定 PID 值 ,因為系統是單沖量單回路 ,沒有前饋和串級控制系統穩(wěn)定性好。 通過課程設計，我對以前書本上所學的知識有了更深的理解，也為將來知識的學習打下了堅實的基礎。 這次課程設計增長了我把知識 運用到實際的能力，加深了對課本知識的理解。另外，感謝姚竹亭和許 昕 老師的辛勤指導，讓我的課程設計得以順利地完成。 中北大學課程設計說明書 18 參考文獻 [1]戴連奎 .過程控制工程 [M]. 北京： 化學工業(yè)出版社 ， 2020 [2] 王毅 .過程 裝備 控制技術及其應用 [M].北京： 化學工業(yè)出版社 ， 2020 [3] 胡壽松 .自動控制原理 [M]. 北京：北京科學 出版社 ， 2020 [4] 王樹青 .工業(yè) 過程 控制工程 [M].北京： 化學工業(yè)出版社 ， 2020 [5] 吳勤勤 .控制儀表及裝置 （ 第 2版） [M]. 北京： 化學工業(yè)出版社 ， 2020 [6] 張志涌等 .MATLAB 與仿真（ 2020b） [M].北京： 北京航空航天大學出版社， 2020 [7] 張強 . simulik[M]實例教程 北京： 北京航空航天大學出版社 ,2020 [8] 韓光信 .先進 PID 在鍋爐水位控制的應用研究 [J].中國核心期刊《微計算機信息》 2020年第 22 卷第 121 期 P5~7 [9]侯志林 .過程控制與自動化儀表 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [10]陶永華等 .新型 PID 控制及其應用（第二版） [M].北京 ：機械工業(yè)出版社， 202
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