1、 1 汽包锅炉给水控制系统设计与仿真汽包锅炉给水控制系统设计与仿真 2 一一 基本基本任务任务和要求和要求 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)。 二二给水控制对象的动态特性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： 3 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
2、汽包水位 H 的响应曲线可知 )130( 037.0 )( )( sssW sH s W h 根据蒸汽流量 D 做单位阶跃扰动时的汽包水位 H 的响应曲线可知 sssD sH s W d 037.0 - 115 6.3 )( )( 已知：给水流量测量变送器的传递函数为 0.014 w m A t h （） 蒸汽流量测量变送器的传递函数为 0.014 D m A t h （） 水位测量变送器的传递函数为 0 . 0 3 3 H m A m m （） 执行器系数为： % K=10() z m A ；阀门放大系数为： f K=6.4 % t （） 3.设计单级三冲量给水控制系统（其中调节器采用 PI
3、 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 的响应曲线； 4 D ( ) T Ws z K H w w f K ( ) h Ws D ( ) D Ws 5.对比分析单级三冲量给水系统和串级三冲量给水系统。 四 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
4、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： 3.045s-0.037 15s +s 2 Transfer Fcn1 0.037 30s +s 2 Transfer Fcn Step2 Step1 Step Scope1 Scope PID(s) PID Controller1 6.4 Gain6 0.014 Gain5 0.893 Gain4 0.033 Gain3 0.893 Gain2 0.014 Gain1 10 Gain Add1 Add SAMA 图附后 5 系统整定过程
5、： 调节器使用比例积分控制规律，其传递函数为 sT KsW i pT 1 1，且给水流量反馈 装置和蒸汽流量前馈装置 w ， D 均为比例环节，整定 p K、 i T、 w 、 D ，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： sG c z K f K w w 6 * T = G fzGD Vs WsKK K Vs 内 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
6、间 i T10s， 试探过程中， 可将 w 设为 1，调节比例带的值。 整定过后的参数：1 w , 6Kp,/ w =1/6 , 3Ti ,2/TiKp 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： 1 ww Wh (s) H H H2 H1 7 0.037 30s +s 2 Transfer Fcn1 1 0.0125 Transfer Fcn Subtract Step Scope 0.033 Gain Add 在整定外回路时保证 w 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 ww =0.0125 时，调节过程最佳，整定后响应曲线如下： 当 w 确定后， 调整 p K， 使 ww 不变， 保持内回路整定效果； w =0.014， 所以 w =0.893， wp K=6， p K=6.719 前馈部分
