工业锅炉过程控制系统仿真研究

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1、吉林工程技术师范学院毕业论文第1章绪论1.1锅炉控制的研究现状及发展1.1.1锅炉控制的研究现状工业锅炉是重要的热能动力设备，我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。中国锅炉制造业是在新中国成立后建立和发展起来的。特别是改革开放以来，随着国民经济的蓬勃发展，全国有千余家持有各级锅炉制造许可证的企业，可以生产各种不同等级的锅炉。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。在未来相当长的一段时间内，燃煤工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品，且以中大容量单台蒸发量≥10t/h居多。但燃煤锅炉会

2、产生严重的环境污染，随着能源供应结构的变化和节能环保要求日益严格天然气开发应用将进入高速发展时期。小型燃煤工业锅炉将退出中心城区。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势。1.1.2控制技术的发展趋势现代过程工业向着大型化和连续化的方向发展，生产过程也随之日趋复杂，对生态环境的影响也日益突出，这些都对控制提出了越来越高的要求。不仅如此，生产的安全性和可靠性，生产企业的经济效益都成为衡量当今自动控制水平的重要指标。因此，仅用常规仪表不能满足现代化企业的控制要求。由于计算机具有运算速度快、

3、精度高、存储量大、编程灵活以及有很强的通信能力等特点，已在过程控制中得到十分广泛的应用。过路作为一种典型的的生产过程，其自动控制水平已随着过程计算机系统的的发展。41吉林工程技术师范学院毕业论文从目前的趋势看，在大型企业中，过程控制计算机正成为一种把控制的管理融为一体的综合自动化系统。他是在自动化技术，系新技术和各种工业声场技术的基础上，通过计算机和网络系统将整个单位全部生产活动所需的信息和各种分散的自动化系统有机的集合起来，形成一个能适应生产环境不确定和市场需求多变性总体最优的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统，现已

4、成为当前控制领域的一个重要研究方向。1.2本课题研究的意义及主要内容1.2.1课题研究的意义锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。锅炉是现代工业中的重要动力设备，做好锅炉控制具有极其重要的经济价值。由于设备本身及操作管理

5、等方面的原因，国内锅炉的性能指标与发达国家相比有较大差距，主要表现在燃料消耗高或热效率低。锅炉系统是一个多输入多输出的复杂控制对象，其燃烧过程因多变量、大时滞、强关联的复杂特性，控制起来相当困难。因此，学习并掌握工业锅炉过程控制系统的设计内容、设计方法及设计过程，培养其理论联系实际能力和和仿真应用能力，为今后从事过程控制领域工作奠定一定基础。MATLAB语言是目前国际上流行的一种仿真工具语言。它具有强大的矩阵分析和运算功能建模仿真可视化功能。SIMULINK是MATLAB五大通用功能之一它是基于MATLAB语言环境下实现

6、动态系统建模、仿真的一个集成环境具有模块化、可重载、图形化编程、可视化及可封装等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性。SIMULINK提供了丰富的模型库供系统仿真使用，另外用户也可根据自己的需要开发所需的模型并通过到装扩充现有的模型库。本文通过分析锅炉燃烧过程用MATLAB软件仿真分析、计算锅炉燃烧过程。并通过实例仿真验证仿真模型的正确性。1.2.2课题研究的主要内容1.主要内容41吉林工程技术师范学院毕业论文针对工业生产中，锅炉过程控制的相关问题，确定控制方案，并建立系统的仿真模型，进行锅炉过程控制仿真分析，具体如下

7、：(1)了解工业锅炉控制系统的应用领域、工艺流程；(2)锅炉控制的主要内容：锅炉汽包水位控制、锅炉蒸汽温度控制和锅炉燃料燃烧过程控制；(3)确定汽包水位控制、蒸汽温度控制和燃料燃烧过程控制系统的对象特性、控制方案及控制性能；(4)建立仿真模型，分析系统基本性能；(5)进行系统的鲁棒性分析；(6)根据仿真分析结果，给出相应结论。2.关键问题(1)如何建立各子系统和整个系统仿真模型，对仿真结果进行分析，并确定系统性能；(2)如何进行控制器选择及参数整定；(3)如何以被控对象延时常数的变化分析系统的鲁棒性；3.研究的方法及手段

8、火电厂中锅炉的主要任务是根据负荷设备（汽轮机或蒸汽用户）的需要，供应一定规格（压力、温度和纯度）的蒸汽。火电厂中锅炉的控制主要有三个方面分别为锅炉汽包水位控制系统，锅炉蒸汽温度控制系统，锅炉燃烧过程控制系统。(1)锅炉汽包水位控制系统:主要是为了给水量和锅炉蒸发量相平衡，使锅炉气泡水位维持在工艺规定的范围之内。通过电