(最新整理)锅炉过热蒸汽温度控制系统方案

1、(完整)锅炉过热蒸汽温度控制系统方案(完整)锅炉过热蒸汽温度控制系统方案 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)锅炉过热蒸汽温度控制系统方案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为(完整)锅炉过热蒸汽温度控制系统方案的全部内容。课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师: 工作单位:题 目： 锅

2、炉过热蒸汽温度控制系统设计初始条件：1. 课程设计辅导资料：“过程控制系统和应用、“过程控制系统与仪表”、“过程控制仪表及控制系统”、“过程控制系统”等；b5e2rgbcap2. 先修课程：仪表与过程控制系统等。3. 主要涉及的知识点：过程控制仪表、控制系统、被控过程等要求完成的主要任务: 包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 课程设计时间：2周；2. 课程设计内容：根据指导老师给定的题目，按规定选择其中1套完成;本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪

3、表，并画出控制流程图及控制系统方框图。p1eanqfdpw3. 课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式撰写,具体包括： 目录； 摘要； 生产工艺和控制原理介绍； 控制参数和被控参数选择； 控制仪表及技术参数； 控制流程图及控制系统方框图； 总结与展望；设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）； 课程设计的心得体会至少500字）； 参考文献 克服各种干扰因素，将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许的范围内，从而保持蒸气品质合格:（2 保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。本设计主要以控制减温水流量的变化来阐述对过热蒸汽温度的自动调节.2控制原理简介随着控制理论的发展，越来越多

4、的智能控制技术，如自适应控制、模型预测控制、模糊控制、神经网络等，被引入到锅炉过热蒸汽温度控制中。但这些控制技术主要是为了改善和提高控制系统的控制品质，并没有从引起过热蒸汽温度波动的源头入手。通常，烟气温度过高是引起过热蒸汽温度过高的主要原因。一般,过热蒸汽温度在烟气扰动下延迟较小，而在减温水量扰动下延迟较大,这种特性将使过热蒸汽温度的控制滞后.ueh0u1yfmh2。1控制方案选择2。1.1单回路控制方案在运行过程中。改变减温水流量，实际上是改变过热器出口蒸汽的热焙，亦改变进口蒸汽温度,如下图所示。从动态特性上看，这种调节方法是最不理想的，但由于设备简单，因此，应用得最多。iag9qlsgb

5、x减温器有表面式和喷水式两种。减温器应尽可能地安装在靠近蒸汽出口处，但一定要考虑过热器材科的安全问题,这样能够获得较好的动态特蛀。但作为控制对象的过热器，由于管壁金属的热容量比较大，使之有较大的热惯性。加上管道较长有一定的传递滞后,如果用下图所示的控制系统，调节器接受过热器出口蒸汽温度t变化后,调节器才开始动作，去控制减温水流量w 。w的变化又要经过一段时向才能影响到蒸汽温度t这样,既不能及早发现扰动,又不能及时反映控制的效果，将使蒸汽温度t发生不能允许的动态偏差.影响锅炉生产的安全和经济运行。wwghwvvhpe图2-1 改变减温水量控制蒸汽温度系统实际中过热蒸汽控制系统常采用减温水流量作为

6、操纵变量,但由于控制通道的时间常数及纯滞后均较大,组成单回路控制系统往往不能满足生产的要求.因此常采用串级控制系统,减温器出口温度为副参数,以提高对过热蒸汽温度的控制质量。asfpsfpi4k2.1。2串级控制方案过热器出口蒸汽温度串级控制系统的方框图如下图所示。采用两级调节器，这两级调节器串在一起，各有其特殊任务，调节阀直接受调节器1的控制，而调节器1的给定值受到调节器2的控制，形成了特有的双闭环系统,由副调节器调节器和减温器出口温度形成的闭环称为副环。由主调节器和主信号出口蒸汽温度，形成的闭环称为主环，可见副环是串在主环之中。ooeyyztjj1图22 过热蒸汽温度串级调节系统原理图调节器

7、2称主调节器,调节器1称为副调节器。将过热器出口蒸汽温度调节器的输出信号，不是用来控制调节阀而是用来改变调节器2的给定值，起着最后校正作用。bkeguinkxi串级系统是一个双回路系统，实质上是把两个调节器串接起来，通过它们的协调工作，使一个被控量准确地保持为给定值。通常串级系统副环的对象惯性小，工作频率高，而主环惯性大,工作频率低.为了提高系统的控制性能，希望主副环的工作频率相差三倍以上，以免频率相近时发生共振现象面破坏正常工作.串级控制系统可以看作一个闭合的副回路代替了原来的一部分对象，起了改善对象特征的作用。除了克服落在副环内的扰动外，还提高了系统的工作频率，加快过渡过程。pgdo0sr

8、lmo串级控制由于副环的存在，改善了对象的特性，使等效副对象的时间常数减小，系统的工作频率提高。同时，由于串级系统具有主、副两只控制器，使控制器的总放大倍数增大，系统的抗干扰能力增强，因此,一般来说串级控制系统的控制质量要比单回路控制系统高.3cdxwckm15在炉温过热蒸汽温度控制系统中，为了获得更好的控制精度，所以采用串级控制系统以得到良好的控制特性.2.2 串级控制方案论证串级控制是随着工业的发展，新工艺不断出现,生产过程日趋强化，对产品质量要求越来越高，简单控制系统已不能满足工艺要求的情况下产生的。h8c52wongm图2-3 串级控制系统方框图由上图可知,主控制器的输出即副控制器的给

9、定，而副控制器的输出直接送往控制阀。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。v4bdygious串级控制系统中，两个控制器串联工作，以主控制器为主导,保证主变量稳定为目的，两个控制器协调一致，互相配合。若干扰来自副环，副控制器首先进行“粗调”，主控制器再进一步进行“细调.因此控制质量优于简单控制系统。j0bm4qmpj9串级控制有以下优点 由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时；xvaua9gryp 提高了系统的工作频率，使

10、振荡周期减小,调节时间缩短，系统的快速性增强了；br9c6tjscw 对二次干扰具有很强的克服能力,对客服一次干扰的能力也有一定的提高；pn9lbddtrd 对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。dj8t7nhugt一般来说，一个设计合理的串级控制系统,当干扰从副回路进入时，其最大偏差将会较小到控制系统的，即便是干扰从主回路进入，最大偏差也会缩小到单回路控制系统的。但是，如果串级控制系统设计得不合理,其优越性就不能够充分体现。因此，串级控制系统的设计合理性十分重要。qf81d7bvua3 控制系统设计3。1 系统控制参数确定3.1。1 主变量的选择串级控制系统选择主变量时要遵循以下原则：在

11、条件许可的情况下，首先应尽量选择能直接反应控制目的的参数为主变量;其次要选择与控制目的有某种单值对应关系的间接单数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。4b7a9qfw9h综合以上原则，在本系统中选择送入负荷设备的出口蒸汽温度作为主变量。该参数可直接反应控制目的。3.1。2副变量的选择副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键.副变量的选择应遵循以下原则： 应使主要干扰和更多的干扰落入副回路； 应使主、副对象的时间常数匹配; 应考虑工艺上的合理性、可能性和经济型综合以上原则，选择减温器和过热器之间的蒸汽温度作为副变量.3。1。3操纵变量的选择工业过程的输入变量有两类：控制变量和扰动

12、变量。其中，干扰时客观存在的，它是影响系统平稳操作的因素,而操纵变量是克服干扰的影响，使控制系统重新稳定运行的因素.操纵变量的基本原则为：ix6ifa8xox 选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为操纵变量;wt6qbkcyde 在以上前提下,选择变化范围较大的输入变量作为控制变量,以便易于控制；kp5zh46zrk 在的基础上选择对被控变量作用效应较快的输入变量作为控制变量，使控制系统响应较快；yl4hdoaa61综合以上原则，选择减温水的输入量作为操纵变量。3.2 调节阀的选择在本系统中，调节阀是系统的执行机构,是按照控制器所给定的信号大小和方向，改变阀的开度,以实现调节流体流量的装

13、置。ch4pjx4bli调节阀的口径的大小，直接决定着控制介质流过它的能力.为了保证系统有较好的流通能力，需要使控制阀两端的压降在整个管线的总压降中占有较大的比例。qd3yfhxczo调节阀的开、关形式需要考虑到以下几种因素: 生产安全角度：当气源供气中断，或调节阀出故障而无输出等情况下，应该确保生产工艺设备的安全，不至发生事故；e836l11do5 保证产品质量：当发生控制阀处于无源状态而恢复到初始位置时，产品的质量不应降低；s42ehlve3m 尽可能的降低原料、产品、动力损耗; 从介质的特点考虑.综合以上各种因素，在锅炉过热蒸汽控制系统中，调节阀选择气开阀.调节阀的流量特性的选择，在实际

14、生产中常用的调节阀有线性特性、对数特性和快开特性三种,在本系统中调节阀的流量特性选择线性特性。501nnvzfis阀门定位器的选用，阀门定位器是调节阀的一种辅助装置,与调节阀配套使用，它接受控制器来的信号作为输入信号，并以其输出信号去控制调节阀,同时将调节阀的阀杆位移反馈到阀门定位器的输入端而构成一个闭环随动系统，阀门定位器可以消除阀膜头和弹簧的不稳定以及各运动部件的干摩擦，从而提高调节阀的精度和可靠性，实现准确定位；阀门定位器增大了执行机构的输出功率,减少了系统的传递滞后，加快阀杆的移动速度；阀门定位器还可以改变调节阀的流量特性。jw1viftgw93.3 控制器设计由上文论述可知，系统的控

15、制结构选择串级控制。3。3。1 控制器控制规律的选择在串级控制中，主变量直接关系到产品的质量或生产的安全,所以主变量一般要求不得有余差,而对副变量的要求一般都不很严格，允许有一定的波动和余差。从串级控制的结构上看，主环是一个定制系统，主控制器起着定值控制作用，为使其稳定，主控制器通常选用比例积分控制器，对于本系统由于控制通道容量之后较大，为克服容量滞后,选用比例积分微分控制器作为主控制器.xs0doywhlp副环是一个随动系统，它的给定值随主控制器输出的变化而变化,为了加快跟踪,副控制器一般不带积分作用。若副控制器有微分作用,一旦主控制器航五输出稍有变化，控制阀就将大幅度变化，这对控制系统很不

16、利，故副控制器只选用比例控制器。lozmkiqi0w3.3.2 控制器正、反作用选择对于串级控制系统，主、副控制器正、反作用的选择顺序应该是先副后主。副控制器的正、反作用要根据副环的具体情况决定，而与主环无关。为了使副环回路构成一个稳定的系统，副环的开环放大系数的符号必须为“负”，即副环内所有各环节放大倍数符号的乘积应为“负”。在本设计中随着调节阀的开度增加，减温水量增加,副对象即减温器后端蒸汽温度会降低，所以调节阀对副对象的作用为“负；而调节阀为气开阀，即其控制作用为“正，所以负调节器的控制作用应为负作用。zkzuqsujed主控制器的正、反作用要根据主环所包括的各个环节的情况来确定,同时可

17、将副回路视为一放大倍数为“正”的环节来看待，因为副回路是以随动系统。这样只要根据主对象与主变送器放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为“负”的要求，就可以确定主控制器的正、反作用。在本系统中，主对象的放大倍数为的符号为“正”，所以主控制器应选“负作用。dgy2mcoktt3.3.3 控制器的电路实现主控制器采用pid调节器,副控制器采用p调节器，可以使用单片机编程实现p、i、d的调节作用，也可以直接使用模拟电路搭建pid调节模块，在实际生产中，大多采用制作成型的pid模块以保证系统的正常运行。rcybswrlia4 控制仪表的选择控制仪表的主要类型大致分为电动或气动，电动i型、ii型、i

18、ii型，单元组合仪表或是基地是仪表等。常用的控制仪表有电动ii型、iii型。在串级控制系统中,选用的仪表不同，具体的实施方案也不同。fyxjoflmwh电动iii型和电动ii型仪表就其功能来说基本相同,但是其控制信号不相同，控制ii型典型信号为，而电动iii型仪表的典型信号为，此外。iii型仪表较ii型仪表操作、维护更为方便、简捷，同时iii型仪表还具有完善的跟踪、保持电路，使得手动切换非常方便,随时都可以进行切换，且保证无扰动.所以在本设计中选用电动iii型仪表。tuwruppobx由电动iii型仪表构成的串级控制系统的基本方案有如下两种：图41 用电动iii型仪表组成的串级控制系统方块图该

19、方案中采用了两台控制器,主、副变量通过一台双笔记录仪进行记录。由于副控制器输出的是,而控制阀只能接受气压信号，所以在副控制器与控制阀之间设置了一个电气转换器。7qwaq9jpqe图4-2 用电动iii型仪表组成的主控串级控制系统方块图该方案较于上一方案多设置了一个主控-串级控制切换开关，可以根据不同情况使控制系统工作于主控方式和串级控制方式下。llviwtnqfk在本设计中采用第二种方式可以是控制系统更好的工作，得到更稳定的控制输出.5 系统控制流程图系统整体控制流程图如下图：图5-1 系统控制流程图6 总结体会6。1 设计总结本设计是基于串级控制系统的锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计,对炉温过热蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。采用串级控制系统,可以极大地消除控制系统工作过程中的各种扰动，使系统工作在良好的状态下，在系统中控制仪表可进行主控、串级控制的切换，可满足系统在不同情况下的控制要求。yhuqsdgrt16.2 心得体会本设计综合运用了模拟电子技术、自动控制理论以及过程控制理论。为了更好的完成设计，我将已经被束之高阁的一些书籍重新找出，认真阅读，从中不仅查找到了设计中需要的知