热工控制系统课设汽温控制.docVIP

目录 第一章 前言 2 1.1课程研究背景意义 2 第二章 汽温控制系统原理 3 2.1汽温控制系统的扰动影响 3 2.1.1减温水流量扰动下过热汽温的动态特性 3 2.1.2蒸汽流量(负荷)扰动下过热汽温的动态特性 4 2.1.3烟气侧扰动时的汽温动态特性 6 2.1.4 过热汽温控制系统的方案 6 2.2 串级汽温控制系统的工作原理 7 2.2.1 串级汽温控制系统的组成 7 2.2.2原理结构图上信号规定 8 2.2.3串级汽温控制系统工作原理 8 第三章 串级汽温控制系统设计 9 3·1控制对象实验建模 9 3·1·1自动控制系统描述 9 3·1·2单位阶跃响应曲线 9 3.1.3控制对象传递函数求取 14 3.2控制器设计原则及选取 19 3.2.1主、副回路的设计原则 20 3.2.2主、副调节器的选型 20 3.3串级汽温控制系统的整定 20 3.3.1内、外回路的工作频率差别较大时参数整定 21 3.3.2内外回路的工作频率差别不大时参数整定 22 3.4 主、副控制器参数整定 25 3.4.1副控制器的参数整定 26 3.4.2主控制器的参数整定 28 3.4.3仿真与调试 29 结束语 32 参考文献 33 第一章 前言 1.1课程研究背景意义 汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主汽温度控制和再热蒸汽温度控制，过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度，过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以致烧坏过热器高温段，严重影响机组安全运行。一般规定过热器蒸汽温度上限不能高于其额定值5℃。如果过热器温度偏低，则会降低电厂的效率，据估计，汽温每降低5℃，热经济性下降1%，且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度上升，甚至使之带水，严重影响汽轮机机组的安全运行。因此过热蒸汽的温度控制十分重要。 由于正常生产中对蒸汽的参数有很高的要求，简单的控制系统已无法满足控制过程的快速性以及准确性。因此，汽温的控制系统一般采用串级控制。串级控制系统和简单的系统有一个显著的区别，既其在结构上有俩个闭环，内回路又叫副回路，在控制过程中起着粗调作用；外回路用来完成细调的任务，以保证被调量满足生产要求。控制系统的确立中还有一个比较重要的步骤，系数的确定。串级控制系统有内外回路构成，整定主副控制器的参数时，要区分俩种情况：一是当内回路的控制过程比外回路的快得多的时，内外回路可分别整定；二是内外回路的控制过程相差不大时，内外回路相互影响较大，需采用补偿对象法将串级系统等效为单回路系统进行整定。 2.1汽温控制系统的扰动影响 凡是影响烟气和蒸汽之间热交换的因素都是对汽温的扰动因素。蒸汽焓值的变化（主要指改变减温水流量）或蒸汽流量的变化是来自蒸汽侧的扰动因素。下面分别讨论这些扰动下汽温控制对象的动态特性。（受控对象：被控制的设备或过程）。 2.1.1减温水流量扰动下过热汽温的动态特性 设计锅炉时，为使锅炉在负荷低于额定值某个范围内汽温仍然能达到给定值，所以总是使额定负荷下过热汽温高于它的额定值（即正常给定值）。常采用在蒸汽中喷入减温水的办法来控制过热汽温（喷水减温系统的结构简图如图2-1，图上只画出一级减温）。 图2-1过热汽温喷水减温系统示意图 常用的减温方法有两种：喷水式减温和表面式减温。前者效果比后者好，动态特性曲线（如图2-2）其特点为有迟延、有惯性和有自平衡能力。减温水是经常使用的调节量。减温度的安装位置，以减小控制侧迟延考虑，应装在过热器出口，从保护过热器管考虑，应装在过热器入口。为使二者兼顾，采取了折衷办法，将减温器安装在过热器低温段和高温段之间。（图2-1）过热汽温控制对象可划分为两部分，对象导前区Wob2(s)（主要为减温器）和对象惯性区Wob1(S)（过热器高温段） 图2-2喷水量扰动下的汽温响应曲线 这两部分串联组成对象控制通道Wou(s)Wob1(s),如图2-3所示。 图2-3 过热汽温对象的控制通道 2.1.2蒸汽流量(负荷)扰动下过热汽温的动态特性 当要求锅炉蒸发量增加时，控制系统使燃料量和送风量增加，流过过热器段的烟气流量和温度都增加，是对流过热段出口汽温上升。但此时炉膛温度基本不变，过热器辐射过热段接受热量基本不变，但这时流过过热器的蒸汽量增大，故辐射过热段汽温下降。过热汽温静态特性（如图2-4）。 图2-4 过热汽温静态特性 现代高中压锅炉对流受热面约占62%，所以当锅炉蒸发量增加时，过热器厨楼汽温上升。 锅炉蒸发量阶跃扰动时，过热汽温的扰动的响应曲线（如图2-5） 图2-5 蒸汽流量扰动下的汽温响应曲线 对象动态特