过程控制课程设计--锅炉炉膛温度控制设计

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1、 目 录 摘要 1、温度控制系统结构及锅炉控制要求 . 1 1.1 温度控制系统结构 . 1 1.2 锅炉的控制要求 . 1 2、锅炉炉膛温度控制的理论数学模型 . 2 3、方案设计 . 3 3.1 炉膛温度控制方法的选择 . 3 3.2 系统单元元件的选择 4 3.2.1 温度检测变送器的选择 . 4 3.2.2 流量检测变送器的选择 . 5 3.2.3 主、副控制器正反作用的选择 . 7 3.2.4 主回路的 PID 调节器和副回路的 PI 调节器 8 3.2.5 控制器仪表的选择 . 8 3.2.6 控制阀的选择 11 4、控制系统的工作原理 13 5、设计心得 14 6、参考文献 15

2、 1、摘要 温度控制是控制系统中最为常见的控制类型,主要由温度传感器、温度调节仪、执行 装置、被控对象四个部分组成。 锅炉是工业生产中不可缺少的动力设备， 它多产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、 化学反应、 干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机，压缩机、泵类驱动透平的动力源。 随着石油化学工业规模的不断扩大，生产过程不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动 力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率的方向发展。为确保安全，稳定生产， 对过路设备的自动控制就显得尤为重要。 2、温度控制系统结构及控制要求 2.1 温度控制系统结构 温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分

3、组成，其系 统结构图如图 2.1 所示。 图 2.1 2.2 锅炉的控制要求 根据生产负荷的不同需要，锅炉需要提供不同规格（压力和温度）的蒸汽，同时，根 据安全性和经济性的要求，是锅炉安全运行和完全燃烧，锅炉设备的主要控制要求如下。 1、供给蒸汽量适应负荷变化需要或者保持给定负荷； 2、锅炉供给用汽设备的蒸汽压力应当保持在一定的范围内； 3 、过热蒸汽温度保持在一定范围； 4、汽包水位保持在一定范围； 5、保持锅炉燃烧的经济性和安全性； 6 、炉膛负压保持在一定的范围内。 3、锅炉炉膛温度控制的理论数学模型 由于锅炉炉膛采用的燃料为煤粉，在燃烧过程中，炉膛和汽包之间的传热过程是一个 相当复杂的

4、过程，炉膛的温度的动态特性具有一般的大滞后、时变、非线性和不对称性等 特点。在过程控制中，为了方便设计，同时又在一定的要求范围内，我们通常把锅炉炉膛 的温度的动态特性看作是一个线性的系统。可以用以下传递函数描述。 具有时滞的一阶环节 s e Ts K sG 1 )( 错误错误! ! 未找到引用源。未找到引用源。 具有时滞的二阶环节 s e sTsT K sG )1)(1( )( 21 错误错误! ! 未找到引用源。未找到引用源。 可以认为锅炉炉膛温度是一种具有大容积滞后和大纯滞后的对象。在整个炉膛的温区 内，其动态参数随锅炉的工作温度变化，在工作点附近的小温度范围内，炉膛的动态特性 近似线性的。 炉膛温度问题是比较复杂的。对炉膛温度动态特性进行分段线性化，则在每个较小的 温度区间，锅炉炉膛的燃料流量炉膛温度系统的动态特性可近似地用一个惯性环节和一 个纯滞后环节串联的简化模型来表征，即: 0 0 ( ) 1 s K e G s T s 其中 K。为过程的增益，为过程的纯滞后时间，To 为过程的等效容积滞后