1、. 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 大型电站蒸汽锅炉汽鼓给水三冲量串级控制系统 学 院： 电气工程学院自动化系 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 填写日期： 2017 年 3 月 22 日 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1、国内外研究动态: 锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可 以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给 水系统是非常复杂和比较完善的。大型电站锅炉将是国家未来的发展方向，给水系 统是其中的重要环节。随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启停过程中 需要监视的参数及控制的项目越来越
2、多，大型电站锅炉给水控制系统是机组控制系 统中的重点和难点。近些年来，研究大型电站锅炉给水的文献相应增多，火电机组 越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高1。 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自 动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或 控制器） ，使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被 控量）自动地按照预定的规律运行。目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国 防建设。生产过程自动化是保证生产稳定、降低成本、改善劳动条件、促进文明生 产、 保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段， 是 21 世纪
3、科学与技术进步的特征， 是工业现代化的标志之一。 锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用。现今火电厂大型单元机组 中，锅炉的类型有自然循环汽包炉、多次循环强制汽包炉、低循环倍率炉和强制循 环纯直流炉。300MW 以下的单元机组多采用汽包炉；300MW-600MW 亚临界压力机 组国内多采用低循环倍率炉和强制循环汽包炉；超临界压力机组均采用直流锅炉。 不论采用哪种类型的锅炉，在给水、汽温、燃烧控制的基本方案设计大同小异2。 本篇论文研究题目为大型电站蒸汽锅炉给水三冲量串级控制系统，该控制系统 相对单级单冲量控制系统而言更加安全、可靠。 2、选题依据和意义 电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂
4、生产技术的先进与否和企业现代化的重 要标志。锅炉汽包水位能够间接反映锅炉蒸汽负荷和给水量的平衡关系。维持汽包 水位正常是保证锅炉和汽轮机正常工作的必要条件。汽包水位过高，会影响汽包内 汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分含量过多，导致过热器管壁结垢而被 烧坏，也使过热蒸汽温度急剧变化，直接影响机组的稳定运行。汽包水位过低，可 能破坏锅炉水循环，导致水冷壁管被烧坏 3 。因此，对锅炉给水控制系统的研究 具有重要意义。 二、研究的基本内容，主要问题 研究内容： 设计给水控制系统。汽包锅炉给水控制系统的任务是使汽包中水位维持在一定 的范围内。它以汽包水位为被控量，以调节给水流量作为控制手段。由于
5、汽包水位 同时受锅炉侧和汽轮机侧的影响，因此，当锅炉负荷变化或者汽轮机用汽量变化时， 给水控制系统都能够实现维持水位在一定范围的功能。给水控制系统常采用三冲量 系统。三冲量指汽包出口蒸汽流量、汽包水位和给水流量这三个信号，其中给水流 量 W 和蒸汽流量 D 是影响汽包水位 H 的两种主要扰动，前者来自调节侧，称为内 扰；后者来自负荷侧，称为外扰。由于大型锅炉存在严重的“虚假水位”现象，在 设计给水自动控制系统时必须予以考虑。 常用的系统有单级三冲量给水控制系统 （前 馈-反馈控制系统）和串级三冲量给水控制系统4。 讨论分析给水调节对象的动态特性，然后对这两种控制系统的设计和整定参数 分别加以说
6、明。 拟解决主要问题： 1、分析汽包锅炉给水调节对象的动态特性； 2、掌握前馈-反馈复合控制系统的设计方法，设计单级和串级三冲量给水控制系统； 3、为上述的控制系统选择合适的控制器结构，分别采用工程方法和理论计算方法整 定控制器参数。 4、掌握采用仿真技术分析和设计控制系统的步骤及具体实现方法。 5、比较出两种控制方案的控制品质。 三、研究步骤、方法及措施 1、首先明确汽包水位被控对象的动态特性 汽包的流入量（即给水量）W 由给水调节机构调节，而其流出量（蒸汽量）D 由汽轮机进气门控制。所以汽包水位 H 不仅反映其流入量和流出量间的平衡关系， 而且还受液面下汽泡体积的影响。因为在水循环系统中充满着大量带有体积可变的 蒸汽汽泡的水，即汽包的流入量和流出量均没有变化，水位也会改变。查阅资料分 析得出蒸发量 D 和给水量 W 扰动下的水位 H 动态变化曲线5。 2、设计并对比单级和串级
