电厂锅炉水位单级三冲量控制系统设计

摘要

    电厂热   工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术先进与否和企业现代化的重要标志。汽包锅炉给水控制系统的任务是使给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内。汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素。水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而损坏叶片；水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。只有保证汽包水位的波动在允许范围内，才能实现机组安全经济运行。因此，汽包水位是整个机组安全经济运行的重要因素。本设计采用单级三冲量控制系统，特点是：整定方法容易掌握，控制系统所用设备少，给水流量调节动作平稳，结构简单，一般情况下能满足锅炉生产的控制要求。

在单级控制系统中，参数的整定也很重要，在系统中所设计的对象是确定的，即只有对调节器进行参数整定才符合条件。控制系统的参数整定有理论计算方法和工程整定方法。理论计算方法是基于一定的性能指标，由理论计算求得调节器的动态参数设定值；工程整定法，是源于理论分析，结合实验、工程实际经验等一套工程上的方法。

本设计的目的是采用单级三冲量给水控制系统控制汽包水位，使其平稳运行,并通过MATLAB仿真，证明所设计的系统可以较好的克服系统的内、外扰动，实现汽包锅炉水位控制的要求。

   关键词：汽包水位，单冲量，单级三冲量，MATLAB仿真

ABSTRACT

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  KEY WORDS: drum level , single-shot , single -stage three impulse , MATLAB simulation                                                          

目录

第一章 引言 3

1.1 课题的研究背景及意义 3

1.2 国内外控制系统的发展情况 3

1.2.1国外控制系统的发展情况 3

1.2.2国内控制系统的发展情况 4

1.3锅炉水位控制系统的设计任务要求及分析 4

1.3.1 设计的任务要求 5

1.3.2设计任务分析 5

第二章 调节器的调节规律 6

2.1 比例控制对控制性能的影响 6

2.2 积分控制对控制性能的影响 7

2.3 微分控制对控制性能的影响 10

第三章 单回路控制系统的简介 13

3.1 单回路控制系统的概述 13

3.2 单回路控制系统各组成部分的选择 13

3.2.1 被调量的选择 13

3.2.2 控制对象的选择 14

3.2.3 控制通道和扰动通道的选择 14

3.2.4 影响系统控制质量的主要因素 15

3.3.1 对象放大系数对控制过程的影响 15

3.3.2 对象时间常数对控制过程的影响 16

第四章 水位控制系统的基本结构及分析 18

4.1 锅炉给水控制系统的任务 18

4.2 给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 19

4.3 给水控制系统的基本要求 24

4.4 水位控制系统的基本结构及其分析 25

4.4.1 汽包水位单冲量给水控制系统 25

4.4.2 汽包水位双冲量给水控制系统 27

4.4.3 汽包水位三冲量给水控制系统 29

4.4.4 单级三冲量给水控制系统 29

4.5 单级三冲量给水控制系统的参数整定 33

第五章 系统的参数整定方法 37

5.1 广义频率特性法 37

5.2 工程整定法 39

第六章 MATLAB的简介及单级三冲量控制系统的参数整定与仿真 41

6.1 MATLAB的概述 41

6.2 MATLAB的特点 41

6.3 MATLAB在热工中的应用 42

6.4 单级三冲量给水控制系统的参数整定 42

6.4.1 副回路等效方框图 43

6.4.2 确定给水流量的分压系数的值 44

6.5单级三冲量给水控制系统的仿真 46

6.5.1 衰减率时的结构图及其仿真 46

6.5.2 衰减率时的结构图及其仿真 52

第七章  结论 58

7.1.文档设计任务和要求 58

7.2.文档设计完成的工作和成果 58

7.3 文档设计的成果分析与评价 59

参考文献 60

致  谢 61

文档设计小结 62