鍋爐汽包水位單回路控制系統(tǒng)設計說明書(參考版)
2024-10-12 10:17本頁面
【正文】 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(shù)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， 2020 。 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。 該系統(tǒng)液位的 PID 調(diào)節(jié)控制最好的效果是用 PD 控制 ,而且系統(tǒng)比較敏感 ,PD 參數(shù)不好確定 ,在多次實驗后 ,才最終確定 PID 值 ,因為系統(tǒng)是單沖量單回路 ,沒有前饋和串級控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 體現(xiàn)到實際系統(tǒng)中表現(xiàn)為能較快調(diào)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(diào)節(jié) 與控制 效果 。通過查閱相關(guān)資料得知 ， 在實際調(diào)試中，只能先大致設定一個經(jīng)驗值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改 ， 對于液位系統(tǒng)： P（ %） 2080， I（分） 15。穩(wěn)定性是任何閉環(huán)系統(tǒng)的首要要求，比例帶的設置必須保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度。 中北大學課程設計說明書 16 仿真結(jié)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(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號與偏差信號成比例 ,比例調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)，比例調(diào)節(jié)的殘差隨著比例帶的加大而加大 。 （ 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(tǒng)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(jié)論該系統(tǒng)在 150s 左右趨于穩(wěn)定，調(diào)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(tǒng)在比例控制器的控制之下比較穩(wěn)定。但是該系統(tǒng)只用 P 控制，K取較小值時，超調(diào)量較小，但是穩(wěn)定值偏低，且 K 越小越低， K取較大值時，震蕩變大，穩(wěn)定較差；如果加入積分環(huán)節(jié) I，效果會很好，但 I 不能取很大，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(jié)果，最好控制是 PD，效果是穩(wěn)定快，超調(diào)量小， 抗干擾能力強。 因此 ,該控制方案不適用于負荷變動較大的情況。 可見，它根據(jù)當前鍋筒水位來確定給水量，是一個單 回 路控制系統(tǒng)。 圖 3 鍋爐工藝流程圖 鍋筒水位的控制方案 根據(jù)鍋筒水位特性，選取汽包液位是被控變量，蒸汽流量和給水流量是沖量信號 ， 通過控制給水量來使鍋筒水位維持在滿足負荷需求的高度 ,一旦蒸 汽流量或給水流量發(fā)生波動 ， 加法器立即改變調(diào)節(jié)閥的開度進行校正 ,提高被調(diào)參數(shù)液位的調(diào)節(jié)精度。水位測量信號經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測量值只與給定值 H。故上式可以化簡為：可以簡化為： 0() ( 1)OW KGS ST? ? 在給水量不變而蒸汽負荷變化的情況下，汽包水位的動態(tài)微分方程可以表示為： 21 2 1 wW W Wdud h d HT T T T K Ud t d t d t? ? ? 對上式進行拉普拉斯變換，可得： 21 2 1( ) ( ) ( ( ) ( ) )D D D DT T s H s T sH s T U s K U s? ? ? ? 于是，我們得到汽包水位在蒸汽流量作用下的傳遞函數(shù)： 12+K() ( 1)DDD TsGs T s T s?? ? 上式可以用兩個動態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來等效，即： 0 12()( ) = ( ) 1DDK KHsGs U s s T s? ? ? ? 式中，Ｋ Ｏ ＝Ｋ Ｄ ／Ｔ １ 為上升速度，即給水流量變化一個單位流量時水位的變化速度； Ｋ １ ＝ （Ｋ Ｄ Ｔ ２ －Ｔ Ｄ ） ／Ｔ １ 為響應曲線Ｈ ２ 的放大系數(shù)；Ｔ ２ 為響應曲線Ｈ ２ 的時間常數(shù)。 汽包水位調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性方程式，通過理論推導和化簡后可寫成 : 21 2 1 ( ) ( )w DW W W D D Ddu dud h d hT T T T K U T K Ud t d t d t d T? ? ? ? ? [2] 式中， TW：給水流量項的時間常數(shù)； TD：蒸汽流量項的時間常數(shù)； KD， KW：分別為蒸汽流量和給水流量的放大系數(shù)； UW， UD：分別是給水流量和蒸汽流量的標值；Ｔ １ ，Ｔ ２ ：水位的時間常數(shù)。過了一段時間后，當汽泡容積和負荷相適應而達到穩(wěn)定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系而下降。其原因是由于負荷增加時，在汽水循環(huán)回路中的蒸發(fā)強度也將成比例增加，水面下汽泡的容積增加得也很快，此時燃料量 M 還來不及增加，汽包中氣壓 Pb 降，汽包膨脹，使汽泡體積增大而水位上升。 水位在給水擾動下的傳遞函數(shù)可表示為：
研究報告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1