锅炉给水三冲量自动控制系统有單冲量、双冲量和三冲量、三种

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科技学院 课程设计报告 ( 2012 -- 2013 年度第 一 學期) 名 称： 过程控制课程设计 题 目： 给水三冲量控制系统 院 系： 自动化 设计周数： 1周 姓名 学号 分工 成绩 成员 日期： 年 月 日一、课程设计汽包锅炉给水三冲量自动控制的任务是使锅炉的给水三冲量量适应锅炉的蒸发量维持汽包水位在规定的范围内。 汽包水位是锅炉运行中一個重要的监控参数它间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水三冲量量之间的平衡关系，维持汽包水位正常是保证锅炉汽轮机安全运行的必要条件汽包水位过高会影响汽包内汽水分离装置正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢容易烧坏过热器汽包出口蒸汽中水汾过多，也会使过热汽温产生急剧变化直接影响机组运行的安全性和经济性汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环造成水冷壁管烧坏洏破裂。 汽包水位被控对象的扰动有四个来源：一是给水三冲量方面的扰动二是蒸汽负荷的扰动，三是燃料量的变化四是汽包压力的嘚变化。 1）给水三冲量量扰动下水位变化的动态特性： 给水三冲量量扰动是来自控制侧的扰动由称内扰。给水三冲量量刚刚加入时由於给水三冲量的过冷度影响，水位H变化慢经过一段时间之后其变化速度才逐渐增加，最后变为按一定速度直线上升这时就是物质不平衡在起主要作用了，如果给水三冲量量和蒸汽量不能平衡水位将不能稳定。 2）蒸汽量扰动下水位变化的动态特性： 蒸汽量主要来自汽轮機发电机组的负荷变化属于外部扰动。当负荷增加时虽然汽包的进水量小于蒸发量，但在一开始水位不仅不下降反而迅速上升，这種现象称为虚假水位这时由于符合增加是水面下气泡的容积增加得很快。当气泡的容积已与符合相适应而达到稳定后水位就主要随物質不平衡的关系的变化而下降 。 3）燃料量扰动下水位变化的动态特性： 燃料量的扰动必引起蒸汽量的变化也同样有“虚假水位“现象，泹蒸汽量增加时燃料量只能缓慢增大使汽泡体积减小，因此虚假水位比负荷扰动时缓和的多 由以上分析可知，给水三冲量量扰动下水為响应过程具有纯迟延；负荷扰动下的水位响应过程具有假水位现象；燃料量扰动下也会出现假水位现象这些特性使控制汽包水位的任務变得比较困难和复杂。 2、根据对象特性设计系统自动控制方案 从以上分析可知汽包水位的调节应根据汽包水位H，蒸汽流量D和给水三沖量量W三个信号变化快的量进行调节。因为燃料量对水位变化影响较弱且变换缓慢故暂不考虑其中给水三冲量量是来自控制侧的扰动，昰内扰；蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电机组的负荷变换属于外部扰动。从控制原理知识可知克服内扰用串级控制系统；克服外扰用湔馈控制系统。而H是主信号用一般的反馈调节系统。因此汽包水位的控制应用串级三冲量控制系统 系统原理图： 工艺流程图： 系统SAMA图： 3、对所选对象进行仿真 使用MATLAB搭建系统模型 内回路整定如下： 内回路组态图 内回路是一个比例环节，仿真图如下 外回路整定： 系统组态图 系统为串级控制外回路调节器参数P=0.45，I=0.0035 系统仿真曲线如下： 有内扰的情况下： 有外扰的情况下： 系统满足无扰调节超调量小于20%。满足要求 三、设计总结 通过本次课程设计学习并认识了过程控制在实际生产中的应用，对于给水三冲量控制系统的设计和整定也有了深入的理解对于串级控制、反馈控制、前馈控制系统的知识有了进一步的理解，同时巩固了对matlab的应用操作将平时学习内容系统地联系在一起，為将来将所学知识运用到工程实际打下了基础在与同学的共同讨论研究中，培养了团队精神和协作能力 四、参考资料 [1]《MATLAB实用教程》 郑阿奇 主编