过程控制课程设计--锅炉主蒸汽温度控制系统

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1、 科技学院 课程设计报告课程设计报告 ( 2012 - 2013 年度第 1 学期) 名 称：过程控制课程设计 题 目：锅炉主蒸汽温度控制系统 姓名 学号 分工 成绩 成员 仿真及参数整定 系统动态特性分析 SAMA图的绘制 日期：2013 年 1 月 11 日 过程控制课程设计过程控制课程设计 任任 务务 书书 一、一、 目的与要求目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业 过程对象控制方案的选择、 控制功能的设置、 工程图纸的绘制等基础设计和设计 说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本 技能训练。 二、二、 主要内容主

2、要内容 1根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID 图） ； 3 根据确定的自动化水平和系统功能， 选择控制仪表， 完成控制系统 SAMA 图 （包 括系统功能图和系统逻辑图） ； 4对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5编写设计说明书。 三、三、 进度计划进度计划 序号序号 设计设计( (实实验验) )内容内容 完成时间完成时间 备注备注 1 下达任务，查找资料 周一、周二 2 制定控制方案，绘制控制系统 SAMA 图 周二、周三 3 仿真试验、撰写设计说明 周三、周四 4 答辩 周

3、五 四、四、 设计（实验）成果要求设计（实验）成果要求 1 绘制所设计热工控制系统的的 SAMA 图； 2 根据已给对象，用 MATABL 进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线； 3 撰写设计报告 五、五、 考核方式考核方式 提交设计报告及答辩 学生姓名： 指导教师： 2013 年 1 月 11 日 一、课程一、课程设计设计( (综合实验综合实验) )的目的与要求的目的与要求 1、实验目的、实验目的 影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种：蒸汽流量（负荷）扰动；烟气热量扰动（燃烧器运行 方式、燃料量变化、风量变化等） ；减温水流量扰动。本次课程设计的目的就是通过控制锅 炉的减温水流量维持过热器出

4、口蒸汽温度在允许范围内， 并且保护过热器， 使管壁温度不超 过允许的工作温度。 2、实验要求、实验要求 （1）被控对象动态特性分析； （2 选择控制系统控制结构，画控制原理图； （3）选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图； （4）选择控制仪表，画 SAMA 图（标出调节器作用方向） ； （5）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，控制器参数整定； 二、设计（实验二、设计（实验）正文）正文 锅炉主蒸气控制系统的设计锅炉主蒸气控制系统的设计正文正文 1.过热蒸汽温度控制的任务过热蒸汽温度控制的任务 过热汽温是锅炉汽水通道中温度最高的地方， 过热器的材料是耐高温的合金材料， 正常 运行时过热器温度

5、一般接近于材料所允许的极限温度。 过热蒸汽温度偏高， 不仅会烧坏过热 器，同时也会使蒸汽管道，汽轮机主汽门、调节阀、汽缸、前级喷嘴和叶片等部件机械强度 降低，影响机组安全。过热蒸汽温度过低，则会降低机组热效率，同时还会使汽轮机末级蒸 汽湿度增加，加速叶片侵蚀。若过热蒸汽温度波动过大，还会使材料产生疲劳，危及机组安 全运行。 为了保证机组的安全经济运行， 过热蒸汽温度必须加以精确控制。 过热蒸汽温度控制的 任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内。 一般要求过热蒸汽温度与给定值的偏差不 超过士 5甚至更小。控制主蒸汽温度的手段都是在过热器上安装喷水减温器，将带有一定 过冷度的给水喷人，以控制主

6、蒸汽温度。 亚临界锅炉主汽温度设计值一般为 540左右，超临界锅炉主汽温度设计值为 560570左右，超超临界锅炉主汽温度设计值为 600左右。对于这样的传热对象，采用 任何控制作用都显得有较大的迟延和惯性，要达到这样小的温度偏差是很不容易的。 2.被控对象特性分析被控对象特性分析 2.1 过热汽温控制对象的静态特性过热汽温控制对象的静态特性 根据传热方式分： 过热器可分为对流式、 辐射式和半辐射式过热器三种。 对于不同的过热器， 蒸汽流量对蒸汽温度的影响图 1 所示： 图 1 图 2 2.2 过热汽温控制对象的动态特性过热汽温控制对象的动态特性 目前， 火电机组厂中广泛采用喷水减温方式来控制过热蒸汽温度。 影响汽温变化的因素 很多，但主要有蒸汽流量、烟气传热量和减温水量等。在各种扰动下，汽温控制对象是有迟 延、惯性和自平衡能力的。下面分别介绍在上述三种主要扰动作用下，过热汽温对象的动态 特性。 (l)蒸汽流量扰动下过热汽温对象的动态特性。 大型锅炉都采用复合式过热器， 当锅炉负 荷增加时，锅炉燃烧率增加，通过对流式过