过程控制课程设计报告汽包锅炉给水控制

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1、汽包锅炉给水控制系统设计与仿真15一．基本任务和要求任务：1.维持汽包水位在一定的范围内。2.维持稳定的给水量。要求：1.了解实现给水全程控制的关键技术；2.能够进行汽包锅炉给水控制系统的设计、仿真与工程实现(画出SAMA图)。二．给水控制对象的动态特性给水量扰动下水位变化的动态特性：蒸汽流量扰动下水位的动态特性：15炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性：三．设计内容和要求1.了解实现给水全程控制的关键技术2.了解单元制锅炉给水全程控制方案某汽包锅炉，根据给水流量W做单位阶跃扰动时的汽包水位H的响应曲线可知根据蒸汽流量

2、D做单位阶跃扰动时的汽包水位H的响应曲线可知已知：给水流量测量变送器的传递函数为蒸汽流量测量变送器的传递函数为水位测量变送器的传递函数为执行器系数为：；阀门放大系数为：3.设计单级三冲量给水控制系统（其中调节器采用PI调节），叙述控制系统整定过程对系统进行仿真，分别给出在蒸汽流量D、给水流量W和汽包水位设定值阶跃扰动下汽包水位H的响应曲线。4.设计串级三冲量给水控制系统（其中主副调节器分别采用PI和P调节），叙述控制系统整定过程；对系统进行仿真，分别给出在蒸汽流量D、给水流量W和汽包水位设定值阶跃扰动下汽包水位H的响

3、应曲线；155.对比分析单级三冲量给水系统和串级三冲量给水系统。三．设计正文1.设计单级三冲量给水控制系统（其中调节器采用PI调节），叙述控制系统整定过程对系统进行仿真，分别给出在蒸汽流量D、给水流量W和汽包水位设定值阶跃扰动下汽包水位H的响应曲线。单级三冲量控制系统原理图：PID图：SAMA图附后15系统整定过程：调节器使用比例积分控制规律，其传递函数为，且给水流量反馈装置和蒸汽流量前馈装置，均为比例环节，整定、、、，得到满意曲线即可得到较为合适的PI控制器。（1）内回路的整定内回路的方框图如下：PID图：如果把调

4、节器、分压系数以外的环节看作是调节对象，那么广义调节对象：15是一个近似的比例环节，因此调节器的比例带和积分时间都可以取得很小，他们的具体值可以通过试凑法来决定，以保证内回路不振荡为目的。一般取积分时间，试探过程中，可将设为1，调节比例带的值。整定过后的参数：,,/=1/6,,整定后的阶跃响应曲线：（2）外回路的整定外回路等效方框图如下PID图：15在整定外回路时保证与比例带的比值不变，以保证内外回路的稳定性。用试凑法，得到=0.0125时，调节过程最佳，整定后响应曲线如下：当确定后，调整，使不变，保持内回路整定效果

5、；=0.014，所以=0.893，=6，=6.719前馈部分对系统稳定性没有影响，因此在整定前馈通路时可以独立考虑，一般按静态特性进行整定：，所以=0.89315对系统进行仿真，蒸汽流量D阶跃扰动下汽包水位H的响应曲线：给水流量W阶跃扰动下汽包水位H的响应曲线：汽包水位设定值阶跃扰动下汽包水位H的响应曲线：151.设计串级三冲量给水控制系统（其中主副调节器分别采用PI和P调节），叙述控制系统整定过程；对系统进行仿真，分别给出在蒸汽流量D、给水流量W和汽包水位设定值阶跃扰动下汽包水位H的响应曲线；串级三冲量给水控制系统

6、原理图：PID图：15SAMA图附后主调节器采用PI控制规律，其传递函数为；副调节器采用P调节规律，其传递函数为；给水流量反馈装置和蒸汽流量前馈装置，均为比例环节，整定、、T、、过程如下(一般取=1)：采用两步整定法，首先整定副环，主环、副环都闭合，主副调都为P调节器，主调=100%，整定副调得到和()15试凑结果为=1/8，整定后的阶跃曲线为:下一步进行主环的整定，主环副环都闭合，主副调都为P调节器，副调，整定主调得到和（）15试凑结果为=0.9,整定后的阶跃曲线:由图得，=68s查表。求主副调参数，并修正。,,，

7、,,代入PID中。根据静态补偿原理得，。仿真结果如下：蒸汽流量D阶跃扰动对汽包水位的响应曲线15给水流量W阶跃扰动对汽包水位的响应曲线汽包水位设定值阶跃扰动对汽包水位的响应曲线151.对比分析单级三冲量给水系统与串级三冲量给水控制系统。（1）整定：串级：整定回路相对独立，容易整定；单级：内外回路相互影响，兼顾内外回路。（2）在单级，串级中的作用不同；是单级中的等效比例带，在串级中可为=1（3）静态配合：单级需要需要考虑，串级不需要考虑。（4）串级可附加前馈冲量。（5）汽机甩负荷，锅炉仍要维持低负荷运行时，水位H要保持

8、给定值，串级调节时间长三．思考题1.实现给水全程控制的关键技术是什么？引入三冲量信号，即汽包水位H，蒸汽流量D，给水流量W。D信号为前馈信号，直接克服虚假水位现象，W信号为反馈信号，克服因给水阀自发扰动对H（t）影响，并保持稳定，可以增强调节过程的稳定性（使阀门动作不过调）。H信号为反馈信号，起校正作用，使汽包水位为给定值。从而保持锅炉水位保持