过程控制工程应用实例

过程控制工程应用实例

------燃烧过程控制系统燃烧过程控制系统燃烧过程控制广泛应用于各种工业控制之中,如发电、玻璃、钢铁、造纸、制碱、化肥、建材、石化、染料等行业。燃料：燃油、燃煤、燃气

燃烧过程控制：

燃料控制、温度控制、燃烧程度控制、安全性控制、节能控制等。本节以燃油蒸汽锅炉为例说明燃烧系统中具有一定普遍性的控制问题。燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统主要由三个子系统构成:蒸汽压力控制系统燃料--空气比值控制系统炉膛负压控制系统1.蒸汽压力控制系统和燃料--空气比值控制系统维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量,而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。比值PCFC1FC2FT1KFT2PT2.炉膛负压控制系统当锅炉炉膛负压过小时,炉膛内的热烟、热气会外溢,造成热量损失、影响设备安全运行甚至危及工作人员安全；当炉膛负压太大时,会使外部大量冷空气进入炉膛,改变燃料和空气比值,增加燃料损失、热量损失和降低热效率。保证炉膛负压的措施是调节送风量和引风量的平衡。如果负压波动不大,调节引风量即可实现负压控制；当蒸汽压力波动较大时,燃料用量和送风量波动也会较大。FFC----FeedForwardControllerFFCPTPC控制系统总图比值燃烧过程控制系统Simulink仿真

1.系统辨识蒸汽压力检测变送系统:G(s)=1燃料流量检测变送系统:G(s)=1炉膛负压检测变送系统:G(s)=1空气流量检测变送系统:G(s)=1燃料流量被控对象:G(s)=2e-3s/(13s+1)燃料流量至蒸汽压力的关系:G(s)=3蒸汽压力至燃料流量的关系:G(s)=1/3燃料流量与空气流量的比值:G(s)=1/2空气流量被控对象:G(s)=3e-2s/(11s+1)引风量与负压的关系(控制通道):G(s)=10e-s/(7s+1)送风量对负压的干扰(扰动通道):G(s)=2/(3s+1)2.系统稳定性分析(1)燃料流量被控对象G(s)=2e-3s/(13s+1)sys1=tf(2,[13,1],‘outputdelay’,3);margin(sys1)开环稳定(2)空气流量被控对象G(s)=3e-2s/(11s+1)sys2=tf(3,[11,1],‘outputdelay’,2);margin(sys2)开环稳定(3)炉膛负压被控对象G(s)=10e-s/(7s+1)sys3=tf(10,[7,1],‘outputdelay’,1);margin(sys3)开环稳定3.控制系统参数整定（1）燃料流量控制系统为使系统无静差，燃料流量调节器采用PI形式Gc(s)=KP+KI/s。可用稳定边界法(等幅振荡法)整定参数KP和KI。记录此时振荡周期TK=11s和比例系数K=3.8，则KP=K/2.2=1.73，KI=K/(0.85TK)=0.18。在此基础上对KP、KI进一步整定。当KP=1.1，KI=0.1时系统约有10%超调。Wc1(s)=1.1+0.1/s（2）蒸汽压力控制系统Wc2(s)=1，Wc1(s)=1.1+0.1/s（3）空气流量控制系统（略）Wc(s)=0.08+0.05/s（4）炉膛负压控制系统（略）