过热蒸汽温度控制系统课程设计

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1、湖南工程学院课程设计课程名称过程控制课题名称过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学号姓名指导教师2007年1月22日湖南工程学院课程设计任务书课程名称过程控制课题过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2007年1月9日任务完成日期200年1月22日设计内容与设计要求设计内容：过热蒸汽是工业生产中常用的环节之一，在生产过程中，蒸汽通过加热炉对其进行加热，工艺要求过热蒸汽温度必须维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，要求设计一个温度控制系统。设计要求：1）确定系统设计方案；2）选择相应的仪器设

2、备；3）MCGS软件组态相应的监控画面；4）完成控制算法程序设计；5）在DDC控制装置中进行调试；主要设计条件假设加热炉是普通锅炉，被加热物料是冷水，生产工艺要求热水温度应保持在400±5℃，设计控制系统满足该要求。说明书格式1.课程设计任务书2.目录3.系统总体方案选择与说明4.系统结构框图与工作原理5.各单元硬件设计说明及计算方法6.软件设计与说明（包括流程图）7.调试结果与必要的调试说明8.使用说明9.程序清单10、总结11、参考文献附录附录A系统原理图附录B程序清单进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题

3、任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、选择相应的仪器设备，进行控制算法设计星期四、控制算法编程星期五、控制算法编程第二周星期一、MCGS组态监控画面星期二、MCGS组态监控画面，在DDC装置上进行调试星期三、在DDC装置上进行调试星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参考文献目录一、控制系统设计……………………….……….1二、组态界面设计与说明………………….….…5三、PID控制程序……………………………..….10四、系统调试…………………

4、…………….…….12五、总结与体会……………………………….….14六、参考文献……………………………….……..16课程设计成绩评分表一、控制系统设计电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统的控制任务是使出口蒸汽温度维持在允许的范围内，并保护过热蒸汽不超过允许的工作温度。提供给下一工业环节。同时，应满足安全性和经济性的要求，流程图如图1-1所示。图1-1过热蒸汽温度控制系统流程图过热蒸汽温度控制要完成①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保护给定负荷；②出口的蒸汽温度保持在一定范围内；③减温器的水位保持在一定的范围；④保持过热蒸汽系统的经

5、济安全运行。（1）方案选择16单回路系统结构简单，投资少，又能满足不少生产过程的控制要求。适用于被控制过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者被控制质量不高的场合下。由于在系统结构上多了一个副回路，串级控制系统能迅速地克服进入副回路的二次干扰，从而大大减少了二次干扰对主参数的影响，改善了过程的动态特性，提高了控制作用的快速性，对负荷变化的适应性强。双冲量控制系统利用反馈控制克服其他扰动，能使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。综合上面几种控制系统，串级控制系统最适用于过热蒸汽温度的控制。但是

6、串级控制系统结构复杂，费用较高。限于实验室所能提供的条件，为了便于调试，本次设计选用单回路控制系统。①、被控量根据工艺可知，过热蒸汽控制系统的控制任务是使过热器。出口温度保持在允许范围内，并保护过热管管壁温度不超过允许温度。所以直接选取，出口的过热蒸汽温度为被控量。②、操纵量影响过热蒸汽管出口处蒸汽温度的干扰有：蒸汽流量F1（t），减温水量F2（t），这两种量均可以作为操纵量，如采用过热蒸汽流量作为操纵量，蒸汽直接进入过热器对出口蒸汽温度的校正作用最灵敏。从控制品质来讲，应该选择该方案，但过热蒸汽量是生产负荷，要为下一阶段

7、的系统提供动力，这样不可能保持在稳定的负荷点工作。限制了生产能力。一般不选用。因此采用以减温水量作为操纵量，通过调节减温水流量来实现过热蒸汽温度控制。③、控制仪表根据生产工艺要求，蒸汽温度在400±5℃，由于被控温度在600℃以下，故选择热电阻传感器作为检测元件，配DDZ--Ⅲ型过热电阻温度变送器，采用三线接发，控制方法采用计算机控制。16该系统要求稳态误差小，精度比较高，积分可以消除余差，所以首选PI调节，又考虑到蒸汽温度由减温水量来控制，系统延迟会比较大。而微分可以改善系统的动态性能。综合考虑应该选择PID控制。④、控

8、制系统方框图综上所述，所设计的系统方框图如图1－2所示，过热蒸汽二级过热蒸汽减温器电动阀调节器检测变送图1-2系统方框图该系统中，输送到电厂锅炉的蒸汽经过一级过热器被加热，再经过减温器和二级过热器对蒸汽温度进行调节，由传感变送器对出口的蒸汽温度进行检测，并把检测结果由4～20mA的电流信号通过A/D转换