过热气温对象控制的设计{完成}Word下载.doc
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教研室主任2011年12月30日批准
以下内容根据各专业特点自行确定（如条件、资料、内容、任务、进度安排及要求等）：
1.设计主要内容及要求；
a.熟悉过热气温控制的原理和控制方式，SAMA图设计。
b.掌握常用功能块的用途。
设计出过热气温控制的功能块组态图。
2.对设计说明书、论文撰写内容、格式、字数的要求；
（1）.课程设计说明书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。
（2）.学生应撰写的内容为：
中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。
课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。
应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。
（3）.说明书（论文）手写或打印均可。
手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；
打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。
（4）.课程设计说明书（论文）装订顺序为：
封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。
3.时间进度安排；
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
1
周1
查资料
2
周2
熟悉过热气温控制的原理，SAMA图设计
3
周3
SAMA图设计
4
周4
设计功能块组态图
5
周5
6
周一
上机画图，修改
7
周二
8
分析
9
总结，写报告
10
沈阳工程学院
《计算机控制系统》课程设计成绩评定表
系（部）：
自控系班级：
自动化091学生姓名：
黄国建
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；
能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
0.2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指导教师签名：
年月日
评阅教师评审意见
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；
有综合归纳资料的能力
工作量饱满，难度适中。
0.3
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
评阅教师签名：
课程设计总评成绩
过热汽温控制系统组态设计
摘要
本文主要是串级控制系统对过热汽温进行控制的设计，在进行设计的同时应该先了解过热汽温的特性，利用串级控制系统对过热汽温控制，选择合适的调节器。
通过对串级控制系统的调节器参数进行整定，在参数整定时主要采用补偿法和等效成串级控制系统所应用的“先内后外”的方法，并采用衰减曲线法进行验证。
采用计算机仿真对过热汽温导前微分控制系统进行辅助设计，得出系统在内扰和外扰影响下的响应曲线，利用仿真曲线对串级控制系统性能分析。
关键字过热温度,自动控制，过热器
目录
摘要 I
目录 II
1引言 1
1.1课题背景及其选题意义 1
2过热汽温控制对象的特性分析 2
2.1蒸汽流量扰动下的蒸汽温度对象的动态特性 2
2.2烟气侧热量扰动下蒸汽温度对象的动态特性 2
2.3蒸汽温度在减温水量扰动下的动态特性 3
3气温控制系统方案的设计 4
3.1串级汽温系统控制的基本结构原理 4
3.2主、副回路的设计原则 5
3.3主、副调节器的选型 6
3.4主、副回路调节器调节规律的选择原则 6
4串级气温控制系统的整定 7
4.1两部整定法 7
4.2逐次逼近法 9
4.3补偿法 9
5单元机组过热气温控制系统组态图分析 11
5．1功能块清单 11
5.2组态图分析 18
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录A1AI减付调SP计算图 22
附录A2AI减主调图 22
附录A3AI减付调及操作站图 22
21
1引言
1.1课题背景及其选题意义
随着火电厂机组容量的不断扩大，参数不断提高，如何保护单元机组的安全、经济运行，减少事故，提高设备的可靠性和运行的经济性，是十分重要的问题。
大量事实证明，采用先进的热工自动化技术是提高机组安全、经济运行水平的行之有效的措施。
自动控制装置在机组启动时，根据启动要求进行控制，启动后按较高的热效率、较低的煤耗和厂用电进行运行。
当运行出现异常时，自动控制装置能迅速按照预先规定的顺序进行处理，以尽快恢复正常运行，当故障发展到可能危及设备和人身安全时，采取停炉、停机等保护措施，避免事故进一步扩大。
进而完成对整个控制系统的设计。
2过热汽温控制对象的特性分析
目前，火电机组厂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、惯性和有自平衡能力的。
2.1蒸汽流量扰动下的蒸汽温度对象的动态特性
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，通过对流式过热器的烟气量增加，而且烟气温度也随负荷的增大而升高。
这两个因素都使对流式过热器的气温升高。
然而，当负荷增加时，炉膛温度升高的并不明显，由炉膛辐射传给过热器的热量比锅炉蒸汽量增加所需热量少，因此使辐射式过热器出口温度下降。
可见，这两种型式的过热器对蒸汽流量的扰动的反映恰好相反，只要设计上配合得当，就能使过热其出口汽温随蒸汽流量变化的影响减小。
因此在生产实践中，通常把对流式过热器与辐射式过热器结合使用，还增设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式下吸收的热量多，综合而言，过热器出口汽温是随流量D的增加而升高的。
动态特性曲线如图1.3所示。
蒸汽流量扰动时，沿过热器长度上各点的温度几乎是同时变化的，延迟时间较小，约为15s左右。
a）蒸汽量D或烟气传热量Q扰动b）减温水Ws扰动
图1.3在蒸汽流量扰动下蒸汽温度的变化曲线
2.2烟气侧热量扰动下蒸汽温度对象的动态特性
当燃料量、送风量或煤种等发生变化时，都会引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。
由于烟气传热量的改变是沿着整个过热器长度方向上同时发生的，因此汽温变化的迟延很小，一般在15-25s之间。
烟气侧扰动的汽温响应曲线如图1.3所示。
它与蒸汽量扰动下的情况类似。
2.3蒸汽温度在减温水量扰动下的动态特性
当减温水量发生扰动时，虽然减温器出口处汽温已发生变化，但要经过较长的过热器管道才能使出口汽温发生变化，其扰动地点（过热器入口）与测量蒸汽温度的地点（过热器出口）之间有着较大的距离，此时过热器是一个有纯滞后的多容对象。
.动态曲线图如图1.3所示。
当扰动发生后，要隔较长时间才能是蒸汽温度发生变化，滞后时间比较大，滞后时间约为30-60s。
3气温控制系统方案的设计
单回路控制系统是各种复杂控制系统的基础，由于其控制简单而得到广泛应用。
但随着工业技术的不断更新，生产不断强化，工业生产过程对工业参数提出了越来越严格的要求，并且由于生产过程中各参数间的关系复杂化及控制对象迟延和惯性的增大，都使得单回路控制系统显得无能为力，因而产生了许多新的、较复杂的控制系统，如串级控制、导前微分控制、复合控制、分段控制、多变量控制等。
串级控制系统对改善控制品质有独到之处，本节将对其组成、特点及整定进行讨论
3.1串级汽温系统控制的基本结构原理
图3.1串级汽温系统控制原理图
如图所示，该汽温串级控制系统中，有主、副两个调节器。
由于汽温对象具有较大的延迟和惯性，主调节器多采用PID控制规律，其输入偏差信号为-，输出信号为，副调节器采用PI或P控制规律，接受导前汽温信号和主调节器输出信号I，输出为。
当过热汽温升高时，增加，主调节器输出减小，副调节器输出增加，减温水量增加，过热汽温下降。
在主、副调节器均具有PI控制规律的情况下，当系统达到稳定时，主、副调节器的输入偏差均为零。
由此也可以认为主调节器的输出是导前汽温的给定值。
过热汽温串级控制系统的原理方框图如图3.2所示，具有内外两个回路。
内回路由导前汽温变送器、副调节器、执行器、减温水调节阀及减温器组成；
外回路由主汽温对象、汽温变送器、主调节器及整个内回路组成。
系统中以减温器的喷水作为控制手段，因为减温器离过热器出口较远，且过热器管壁热容较大，主汽温对象的滞后和惯性较大。
若采用单回路控制主汽温（即将作为主信号反馈到调节器PI1,PI1直接去控阀门开度）无法取得满意的控制品质。
为此再取一个对减温水量变化反映快的中间温度信号作为导前信号，增加一个调节器PI2组成如图3.2所示的串级控制系统。
调节器PI2根据信号控制减温水阀，如果有某种扰动使汽温比提早反映（例如：
内扰为喷水量W的自发性变化），那么由于PI2的提前动作，扰动引起的波动很快消除，从而使主汽温基本不受影响。
另外，PI2的给定值受调节器PI1的影响，后者根据改变的给定值，从而保证负荷扰动时，仍能保持X满足要求。
可见，串级系统中采用了两级调节器，各有其特殊任务
图3.2过热汽温串级控制系统的原理方框图
基于以上的理论，本章给与简明扼要系统设计。
为充分发挥串级控制系统的优点，在设计实施控制系统时，应适当合理的设计主、副回路及选择主、副调节器的控制规律。
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