模拟锅炉液位串级控制方案

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1、木次课标题：模块模拟锅炉液位串级控制方案授课班级上课时间周月日第节上课地占过程控制实验室周月日第节教学H的能根据工艺特点组成合理的串级控制系统教学目标能力（技能）kl标知识H标1、能正确分析串级控制系统。2、能绘制规范的控制系统结构图和方框图。1、明确双容对象的控制特点2、掌握串级控制系统的结构和组成原理。重点难占八、、及解决方法重点：临界比例度法的控制器参数整定。难点：控制器参数整定。解决办法：理论分析教师示范操作——学生动手实践——总结提高。参考资料fl］高志宏主编，《过程控制与自动化仪表》，浙江大学出版社，2006年［

2、2］厉玉鸣主编，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2004年.［3］王森等主编，《仪表工试题集》，化学工业出版社，2003年第二版.［4］解怀仁、杨彬彦主编，《石汕化工仪表控制系统选用手册》，北京，中国石化出版，2004年［5］吴勤勤主编，《控制仪表及装置》，化学工业出版社，2002年第二版.课前准备：多媒体课件制作、演示实验设备调试、以4人/小组进行分组。一、课程导引一一实验系统与工业系统的差别通过前一阶段的学习，人家对单回路的液位控制技术有了较全面的认识，较好地掌握了常用控制仪衣的使用技术，并能対控制系统实施合理地集

3、成与调试，这是一个很了不起的成绩。结合总的控制任务——电加热锅炉恒温供水控制系统开发与实施，我们已基木解决了液a）实际锅炉工艺流程及控制系统b）实验装置工艺流和及控制系统图1二种工艺流程和控制系统图但是应注意到二个问题：1）实验屮的液位控制系统其工艺流程不同于实际（见图1所示），导致了自动控制装置的作用方式相反。实验中的工艺要求是液位增高时，应开大出水量；而实际锅炉的工艺要求则是液位增高时，应减小进水量。在具体实施时，人家对此一定要注意。2）实际锅炉运行的工艺条件不同于实验装置，有不少干扰：首先是进水管路较长,进水量大大的小

4、于锅炉的贮藏容积，造成控制滞后、对彖的时间常数增大、调节时间加长;其次是进水量经常波动，导致液位较大輛度变化，控制粕度不窩。为了在实验中尽量模仿实际工艺条件，突出问题的木质，我们在本项目学习中采用了双容的液位控制，以进一步增强技术应用能力。我们首先通过实践操作來发现问题，并希望通过人家自己的努力，积极探索解决问题的方法。二、实践体验——单回路控制系统的不足（45分钟）1、实验任务（1）以中水箱的液位控制为目标，组成如下图1所示的单回路控制系统。工艺流程为:水泵打水先进入上水箱，经上水箱的出水阀流入中水箱（由于操纵变量水需经过

5、二个水箱才对中水箱的液位进行调节，也称双容控制系统）。按照单回路参数整定方法对控制器的参数进行整定，并止确地投入运行。图1双容液位定值控制系统（2）当系统投入正常运行后，对电动调节阀的进水量加10%左右的干扰，仔细观察系统调试过程与结果。重复3次（注意干扰施加时应正、负相间），记录下过渡过程曲线。2、实验要求（1）対比控制系统未加干扰为加流量干扰时的最大动态偏差和静态偏差大小，得出哪个系统的品质指标NJ?（2）有何方法解决单回路控制系统因流量干扰而带来的控制吊质下降？试着做一做。注意事项：应认真调节好二个水箱的进、出水阀的开

6、度，以使中水箱的液位能稳定在某一确定值上。否则，实验无法正常开展。三、集中讨论——克服流量干扰引起的液位波动⑴分钟）1、典型小组汇报选择一个较典型的实验小组，向大家汇报实验结果和对问题的处理方法，其他同学可以自由提问，发表见解。2、教师引导教师应控制好过程，积极鼓励学生的参与，并着重就流量干扰问题展开讨论，努力提高学牛-发现问题、分析问题与解决问题的能力。K知识学习——串级控制系统（25分钟）（一）问题分析——双容水箱的液位频繁波动成因这是一个双容的液位控制问题，若采用简单液位控制（图1）,当中水箱的出水量发生变化时，rh液

7、位变送器、调节器和调节阀组成一个单回路控制系统，去克服市于出水量变化而引起的水箱液位的波动，以保持中水箱的液位在设定值上。对比单容水箱和双容水箱的过渡过程曲线，我们可以得知，双容水箱的液位控制调节时间要长，动态偏差也较人。这是因为双容水箱的对象时间常数大，中水箱的液位滞后要大于单水箱，因此，造成调节作用不能及时地作用到中水箱，故而偏差会增大。但经过控制系统一定时间的调节作用，被控参数还是能稳定而满足工艺要求。但是，当总管进水流暈波动大口频繁时，由于中水箱较大的滞后性，使得进水量的变化要经屮水箱的液位变化后，调节器才能开始动作

8、，去控制进水流量。而进水流量改变后，乂要经过一段吋间，才能影响中水箱液位。这样，既不能及早发现进水流量的扰动，乂不能及时反映调节效果，将引起中水箱液位的鮫大幅度波动。这一现彖同学们在实验中都已发现。如何解决呢？（-）解决方法——稳定进水流量由于是进水流量的干扰而引起的液位波动，因此，解决的