过程控制与自动化仪表 课程设计--锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计.doc

2017-2018学年（）与自动化仪表 题目 锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 学期 2017-2018学年第2学期 姓名 专业 班级 课程名称 过程控制与自动化仪表课程设计 锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计 成绩 评分项目 合格 评定 不合格 评定 设计表现 1.独立工作能力 独立完成设计 不能独立完成设计 2.上交设计时间 按时 迟交 设计说明书 3.设计内容 设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确 设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，内容不完整，有明显错误 4.设计书写、字体、排版 规范、整洁、有条理，排版很好 不规范、不整洁、无条理，排版问题很大 图表 5.绘图效果 满足要求 很差 6.布局 合理 布局混乱 仿真 7.仿真模型 不正确 答辩 8.回答问题 基本正确或正确 不正确 9.知识点掌握 或较好 或差 评定： 日期： 摘要 本设计以锅炉蒸汽压力控制部分为研究对象，应用所学串级控制知识设计系统。锅炉主要任务是加热蒸汽，蒸汽可直接进入生产系统或者进入汽轮机发电。蒸汽压力是衡量锅炉的蒸汽生产量与负荷设备的蒸汽消耗量是否平衡的重要指标，是蒸汽的重要工艺参数。蒸汽压力过低或过高，对于金属导管和负荷设备都是不利的。压力过高，会导致锅炉受损；压力过低，就不可能提供给负荷设备负荷质量的蒸汽；因此，控制蒸汽压力是安全生产的需要，也是保证燃烧经济性的需要。 关键词：锅炉；蒸汽压力；串级控制；PID 目录 1 绪论 1 2 控制方案设计 2 2.1 设计任务要求 2 2.2 串级控制系统结构 2 2.3 串级控制系统控制方案 2 2.4 控制系统工艺流程图 3 3 系统仪表的选型 4 3.1 蒸汽压力变送器选择 4 3.2 燃料流量变送器的选择 4 3.3 控制器的选择 5 3.4 控制阀的选择 6 4 系统建模 7 4.1 蒸汽压力调节对象的特性 7 4.2 燃料流量的传递函数 8 4.3 调节阀与变送器传递函数 8 5 系统仿真 9 5.1 simulink仿真程序图 9 5.1 副回路参数整定 9 5.2 主回路参数整定 10 5.3 加入扰动 12 6 结论 13 参考文献 14 1 绪论 近年来，我国经济的发展对电力需求快速增加，尽管以风电为代表的可再生能源发电方式迅猛发展，但是可再生能源和其它新能源尚无法替代煤电，未来相当长一段时间内燃煤发电仍将是我国的主要发电方式，由于受资源、环境以及气候变化影响的制约，发电效率高、经济性和可靠性高、更具环保性的大型高参数机组是未来一段时间煤电技术发展的主流方向。 燃烧系统的主要任务就是维持主蒸汽压力的稳定，主蒸汽压力是表征生产过程中的一个极为重要的参数，同时也是保证锅炉安全运行的必要条件之一。蒸汽压力过高，会导致锅炉受损；压力过低，就不可能提供给负荷设备负荷质量的蒸汽；所以，控制蒸汽压力是安全生产的需要，也是保证燃烧经济性的需要。 在正常运行工况下，影响主汽压波动的主要因素就是燃料量的变化，这个扰动对主汽压的影响最大; 蒸汽侧的波动也会对主汽压也有一定的影响，这个可以看做外扰。为了维持机组适当的主蒸汽压力，就必须保证锅炉煤粉燃烧产生的热量能够跟随蒸汽侧波动热量的变化，以尽量保证机组热量变化平衡。 火电机组通常采用调节燃料量和送风量的方式来完成对机组锅炉主蒸汽压力的调节，但是从燃料量到主蒸汽压力的传递通道是一个大滞后、大惯性时间常数的对象。针对电厂主蒸汽压力这样一个大迟延、大惯性时间常数的调节对象，通常采用串级系统对生产流程加以控制。 2 控制方案设计 2.1 设计任务要求 本次任务的要求是设计锅炉出口蒸汽压力串级控制系统。本次设计所用锅炉为中压锅炉，要求使用串级控制对燃料流量进行控制，最终达到使锅炉出口蒸汽压力控制在3.9Mpa左右。 2.2 串级控制系统结构 串级控制系统是纵向分层、横向串级的大型综合控制系统。它以多层计算机网络为依托，将串级在全厂范围内的各种控制、管理及决策功能。一个串级控制系统中所有设备按功能可划分为网络通信子系统、过程控制子系统和人机接口子系统。 2.3 串级控制系统控制方案 由如下串级控制系统方框图可知，主控制器的输出即副控制器的给定，而副控制器的输出直送往控制阀。主控制器的给定值是由工艺规定的，是一个定制，因此，主环是一个定值控制系统；而副控制器的给定值是由主控制器的输出提供的，它随主控制器输出变化而变化，因此，副环是一个随动控制系统。 串级控制系统中