电厂锅炉蒸汽温度导前微分控制系统设计

摘要

本文是针对锅炉蒸汽温度控制系统进行的分析和设计，而对锅炉蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提，只有当串级控制系统选用PID控制器时，其系能才优于导前微分控制系统，所以本次设计的内容是导前微分系统的研究和设计。火电厂锅炉过热汽温控制系统是火电厂热工控制的主要组成部分,过热器的主要任务是保证锅炉所产生的蒸汽维持在一定温度范围之内，同时在锅炉允许的负荷波动变化范围内以及工况变化时保持过热蒸汽温度正常，其波动保持在规定范围以内。

对于过热蒸汽温的控制通常采用传统的PID控制如串级控制和导前微分控制，这两种控制方法对于具有非线性、大滞后、大惯性和不确定性的汽温对象，都能得到令人满意的控制效果。主要考虑的部分是锅炉温度蒸汽控制系统设计，蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器，锅炉气温控制系统主要包括过热器和再热蒸汽温度的调节。主要蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。

本文设计了火力发电厂单元机组过热汽温的控制系统。通过介绍过热器的工作原理和结构特点，然后分析影响过热汽温的各种因素，最后本人应用的是导前微分控制等效为串级控制系统进行的参数整定和仿真。仿真结果表明：统具有很强的抗干扰能力，当有扰动进入系统中时，系统能够快速的做出反应，消除干扰，保证系统的主蒸汽温度稳定，使得系统安全、高效。 

关键词：过热汽温；串级控制；导前微分控制；PID控制

ABSTRACT 

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Key words: the superheated steam temperature; Cascade control; Lead differential control; PID control

目录

第一章 前言 7

1.1选题的意义 7

1.2  文档设计的任务分析 7

1.2.1 文档设计的要求 7

1.2.2 主要技术指标 8

第二章 概述 9

2.1过程控制 9

2.2 MATLAB软件 11

2.3锅炉温度控制技术国内外现状分析 12

2.3.1研究背景 12

2.3.2 定值开关温度控制法 12

2.4 PID线性温度控制法 13

2.5 智能温度控制法 14

2.6 国内外实例 15

第三章 汽包锅炉蒸汽温度控制系统方案 17

3.1 过热气温的调节方法 17

3.2过热汽温控制的难点及设计原则 17

3.3 导前微分控制系统 18

3.4串级控制系统的特点 19

3.5过热气温控制系统方案基本方案 20

第四章 PID控制器原理 21

4.1 PID控制器简介 21

4.1.1比例（P）调节 21

4.1.2积分（I）调节 21

4.1.3 微分（D）调节 21

4.2 PID控制系统 22

4.3 PID控制参数的整定及方法 23

4.4 PID控制参数整定方法 23

第五章 系统建模 27

5.1 被控对象建模 27

5.2执行器的选择 28

5.3控制仪表的选择   29

5.3.1温度变送器的选择 29

5.3.2温度传感器的选择 29

5.4 主、副控制器控制规律的选择 29

5.4.1 控制器正反作用的选择 31

5.4.2  导前微分控制系统的分析 32

5.5  导前微分控制系统的参数整定 34

5.6 两种汽温自动控制系统的比较 37

5.7系统控制参数的确定 38

5.7.1主变量的选择 38

5.7.2副变量的选择 38

5.7.3操纵变量的选择 38

第六章 控制器的设计及仿真 39

6.1 设计控制系统框图 39

6.2 Simulink控制系统仿真 40

6.2.1 等效为串级控制系统 40

6.2.2主调节器参数调整后的Simulink图和仿真图 41

6.3主调节器加扰动的Simulink图和仿真图 42

第七章 结论 44

致 谢 46

参考文献 47

文档设计小结 49