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自動化畢業(yè)論文畢業(yè)設計學位論文范文模板參考資料—300mw機組汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的應用設計-資料下載頁

2024-12-03 17:17本頁面

【導讀】本文應用自動控制理論對單元機組給水的要求和特點進行了全面的分析,使單元機組。統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差小,控制精度高,超調量小。此外還提出了在系統(tǒng)設計時應注意的幾個關鍵問。題,這對單元機組給水全程控制系統(tǒng)的設計和調試均具有一定的參考價值。但是,火電機組越大,其設備結構就越復雜,自動化程度要求也越高。。維持汽包水位在一定允許范圍內,是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件。過高會影響汽水分離器的正常運行,蒸汽品質變壞,使過熱器管壁和氣輪機葉片結垢。重時,會導致蒸汽帶水,造成汽輪機水沖擊而損壞設備。水位過低則會破壞水循環(huán),嚴重。時將引起水冷壁管道破裂。因而對火電廠熱工自動化系統(tǒng)進行技術改造已成為必然。全程調節(jié)已完全成為可能??刂破?,大旁路調節(jié)閥維持給水壓力,采用三沖量的控制方式。量變送器故障時為單沖量。順利投入的基本要求。給水流量是調節(jié)機構所改變的控制量,給水流量擾動是來自控制側的擾動,又稱內擾。

  

【正文】 通控制信號。 邏輯信號 10: A 泵轉速信號反饋值與給定值偏差太大時報警。 邏輯信號 12: B 泵雙回路跟蹤時,接通 B 泵轉速反饋值;否則,接通手動給定值。 邏輯信號 13: B 泵手動時,接通轉速反饋值或者手動給定值;否則,接通控制信號。 邏輯信號 14: A 泵轉速信號反饋值與給定值偏差太大時報警。 控制系統(tǒng)的跟蹤與切換 當負荷小于 30%時,采用單回路輸出信號來控制閥門開度,此時三沖量主調節(jié) 器 PID1跟蹤總給水流量與主蒸汽流量 SW 之差,三沖量副調節(jié)器 PID2 的輸入信號即為 0, PID2輸出跟蹤單回路控制器 PID3 的輸出,并產(chǎn)生控制信號去控制閥門和電泵。 當負荷增加到 30%后,采用三沖量進行控制此時, PID1 停止跟蹤,該將水位給定值 H和測量值進行偏差運算并進行調節(jié),其結果經(jīng)過高低限幅運算與主蒸汽流量一同送入副調節(jié)器 PID2,此時 PID2 也停止跟蹤,進行調節(jié)工作,輸出控制信號。由于在負荷〈 30%時,PID2 的輸出是跟蹤 PID3 的,所以切換是無擾動的 。 PID3 這時轉為跟蹤 PID2 輸出的控制信號,以實現(xiàn) 由三沖量向單沖量的切換也能無擾進行。 泵和閥門的運行 從 3PI 輸出的控制信號經(jīng)過 f1(x)運算后,轉化為使旁閥開度在 0~100%時,符合可以從 0~30%變化的信號。并由位置變送器 ZT 將旁閥位置反饋回來,如果反饋值和位置信號相差過大,則出現(xiàn)旁閥閥位偏差報警。 3PI 的輸出經(jīng)過 f2(x)運算后變?yōu)榭梢栽?0~100%負荷調節(jié)給水量的信號去控制 A 泵轉速。該信號經(jīng)過一個低限幅模塊后,在符合小于 30%時,不動作,電泵維持在最低轉速。只有當負荷升高到一定程度,控制信號經(jīng) f2(x)運算后大于給定值時,才能作為泵的轉速給 定值 去控制泵的給水流量。同時,轉速測量裝置會將泵的轉速反饋回來,若和給定值偏差過大,則會出現(xiàn) A 泵轉速偏差報警。 B 泵同理。 手 /自動切換問題 當給水手動控制時,也存在跟蹤問題。 PID3 在手動并且旁閥開度大于 30%時,會跟蹤A 泵和 B 泵轉速信號中的較大值,在手動并且旁閥開度小于 30%時,會跟蹤旁閥位置信號。此時, PID2 跟蹤 PID3 的輸出信號。 PID1 跟蹤給水流量與蒸汽流量 SW之差,當旁閥硬手操時,則處于雙回路跟蹤狀態(tài),這時控制信號直接跟蹤旁閥位置變送器的輸出值。如果旁閥處于手動,則跟蹤手動給定值。 A 泵和 B 泵同理。由 于這些跟蹤,使得在手 /自動切換時得以無擾進行。 6 仿真及整定 采用的仿真軟件為 MATLAB,在其 Simulink 工具箱中搭建仿真框圖進行仿真。 子系統(tǒng)仿真 搭建單回路仿真框圖如圖 : 圖 其中, 1 2 1() 58wGs ss? ? 為給水流量在低負荷時對汽包水位的傳遞函數(shù)。 經(jīng)整定得 P= 5 , I= 系統(tǒng)在給定值擾動下的階躍響應曲線如圖 : 圖 單回路系統(tǒng)在給定值單位階躍擾動下的響應曲線 指 標 超調量 衰減率 調節(jié)時間 穩(wěn)態(tài)誤差 結果 30% 90% 103s 0 搭建串級三沖量控制系統(tǒng)仿真框圖如圖 : 圖 串級三沖量仿真框圖 其中, 332 12 ??? ssG w 為給水流量在高負荷時對汽包水位的傳遞函數(shù); ssG D 410 ?? 為蒸汽流量擾動在高負荷時對汽包水位的傳遞函數(shù); 經(jīng)整定得 P=, I=; P1=4, I1= 串級三沖量系統(tǒng)在給定值階躍擾動下的響應曲線如圖 : 圖 三沖量系統(tǒng)在給定值單位階躍擾動 下的響應曲線 指標 超調量 衰減率 調節(jié)時間 穩(wěn)態(tài)誤差 結果 49% 77% 370s 0 串級三沖量系統(tǒng)在蒸汽階躍擾動下的響應曲線如圖 : 圖 串級三沖量系統(tǒng)在蒸汽單位階躍擾動下的響應曲線 串級三沖量系統(tǒng)在給水流量單位階躍擾動下的響應曲線如圖 : 圖 全程給水系統(tǒng)仿真 通過全程給水仿真使單回路和三沖量兩個子系統(tǒng)結合起來,仿真中選擇在 200s 時使系統(tǒng)從單回路切換到三沖量控制,測試其控制品質。 仿真框圖如 圖 : 圖 全程給水控制仿真框圖 在 0 秒加入給定階躍擾動 ,該仿真試驗在 300s 時由單回路切換到三沖量,在 600s 時加入了蒸汽流量的階躍擾動。 900 秒加入給水節(jié)約擾動 ,響應曲線如圖 : 圖 全程仿真圖 執(zhí)行器輸出如圖 : 圖 執(zhí)行器輸出曲線 測試結果表明,系統(tǒng)調節(jié)性能良好,在切換過程中沒有出現(xiàn)劇烈抖動,執(zhí)行器輸出也無急劇變化的情況發(fā)生。 魯棒性測試 將各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)做以下調整 : 低負荷時給水力量擾動對汽包水位的傳遞函數(shù)由 1 21() 68wGs ss? ? ;高負荷時改為2 () 11 4wGs ss? ?蒸汽流量擾動改為 2 1() 3 3 3DGs ss? ?? 重復以上實驗步驟,得到以下一組仿真曲線如圖 : 圖 執(zhí)行器輸出如圖 : 圖 執(zhí)行器輸出曲線 經(jīng)測試,系統(tǒng)魯棒性能良好 全文總結 汽包水位是鍋爐運行中一個重要的參數(shù)。他間接反映了鍋爐蒸汽負荷與給水量之間的平衡關系,維持汽包水位正常是保證鍋爐和氣輪機安全運行的必要條件。因此,給水系統(tǒng)的自動化問題也是人們 關注的重點。 由于鍋爐水位有其自身的動態(tài)特性,比如非自衡,虛假水位等,這就給鍋爐給水自動控制帶來了困難。為了解決這一問題,我們在虛假水位較嚴重的高負荷采取了三沖量控制,即不僅僅由汽包水位這一反饋值來來調節(jié)給水流量,同時又增加了內回路來消除給水側的擾動,增加了蒸汽流量作為前饋來克服虛假水位現(xiàn)象給控制造成的困難。 同時,在設計中還存在一些問題,比如:信號的測量。對水位信號的測量我們采取了壓力補償?shù)姆椒▉硖岣邷y量的精確度,流量的測量采取了溫度補償?shù)姆椒?,蒸汽流量的采取了調速及壓力補償?shù)姆椒?;同時,還存在各個調節(jié)閥 門之間的切換問題,以及手自動切換問題,解決這一問題基本的原則就是保持信號間的互相跟蹤。 參考文獻 [1] 于希寧 , 劉紅軍 . 自動控制原理(第二版) . 中國電力出版社 , 20211. [2] 張蓮 .現(xiàn)代控制理論 . 清華大學出版社 , 20211. [3] 金以慧 .過程控制 . 清華大學出版社 , 20216. [4] 劉玲 . 汽包鍋爐給 水調節(jié)統(tǒng)中單/三沖量切換方案 . 煤炭技術 . 2021,12 系 [5] 蔡勇承 , 徐進 , 齊全 , 屠勤 , 徐耀良 . 300MW 機組全程給水控制系統(tǒng)的設計 . 華東電力 , 202112:8082. [6] 魏小兵 .全程給水控制在 2 600MW 機組的應用 .電力學報 ,20216:191193. [7] 張麗香 , 田丹 . 陽城 6 350 MW 機組給水全程控制系統(tǒng)分析 . 電力學報 , 2021151: 14. [8] 梁福余 , 莊建華 . 國產(chǎn) 600MW 超臨界機組全程給水控制策略 . 華電技術 , 20217:6467. [9] 康澄杰 , 曹泉 . 陽 邏電廠 4 號機組給水全程控制改造 .湖北電力 , 20214 :3638. [10] 鄭阿奇 . MATLAB 使用教程第 1 版 . 電子工業(yè)出版社 . 2021,5. [11] 劉艷文 , 丁滿堂 , 苗永旗 . 陽泉二電廠 2 號機組全程給水控制系統(tǒng)的研究改進 .山西電力技術 , 19992:2325. [12] 林蕾 . 全程給水控制系統(tǒng)在臺山電廠的應用 . 福建電力與電工 , 202112 :5254. [13] 呂玉坤 , 張健 , 王建 , 劉玉波 , 康樂嘉 .單元制機組給水全程控制系統(tǒng)的分析與設計 . 電站系統(tǒng)工程 . 20217: 6264. [14] 林文孚 . 胡燕 . 單元機組自動控制技術 . 中國電力出版社(第二版) , 2021年 1 月 . [15] 陳劍平 , 馬吉強 . 給水全程控制應用與分析 . 和利時應用技術篇 .2729. [16] 潘維加 , 嚴俊峰 . 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng)分析的幾個關鍵問題 . 長沙理工大學學報 . 20216: 4447. [17] 厲偉 , 吳靈 , 董文忠 . 火力發(fā)電廠單元機組給水全程控制系統(tǒng)淺析 . 沈陽工業(yè)大學學報 . 202110: 551553 [18] 李遵基 . 電力控制理論及其應用第 1 版 . 中國電力出版社 . 2021,7
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