汽包锅炉液位控制系统的仿真分析.doc

文献综述——汽包锅炉液位控制系统的仿真分析2011-01-1621:26:44|分类：HYPERLINK"http://blog.163.com/shijuflyhigh@126/blog/"\l"m=0&t=1&c=fks_087067081094088069085094095095092085089065080081082071"\o"默认分类"默认分类|标签：|字号大中小订阅文献综述——汽包锅炉液位控制系统的仿真分析第一部分前言1.1研究背景在科学研究和实际工程应用中，工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备，锅炉汽包液位控制是通过燃气调整和水量调节来控制主蒸汽温度。它是锅炉正常运行的主要指标，它间接反映了锅炉蒸汽负荷与进水量之间的平衡关系。液位过高会影响汽水分离。产生蒸汽带液现象；水位过低会影响汽水循环。维持正常汽包液位是保证锅炉安全运行的必要条件。如不及时调节，可能导致锅炉事故。工业锅炉汽包液位控制的任务是跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位在工艺允许的范围内。维持锅炉汽包水位在规定的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件．也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。因此，锅炉控制要求水位波动尽可能小，同时要求控制信号尽量平稳。1.2发展现状汽包锅炉液位控制在现代工业生产及科学研究中的重要地位日益突出，并且对锅炉汽包液位的合理控制要求也不断提高。锅炉是典型的复杂热工系统。对蒸汽锅炉而言，维持汽包水位在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。锅炉汽包水位是锅炉正常运行的重要指标之一，要实现锅炉的生产自动化就要从汽包的给水自动调节开始着手，以保证其它自动控制系统的正常运行。基于经典控制或现代控制理论的锅炉汽包水位自动控制系统的实际控制效果并不是都很理想。其原因在于：运用常规控制手段对汽包水位进行控制时，需要知道其精确的数学模型。而汽包水位的变化涉及到多个变量的变化，这些变量之间又不同程度地具有耦合，另外，水位对象也是一个非线性的、大延迟的对象，故要得到其精确的数学模型是不太现实的，就算能得到精确模型，那么其复杂程度已经远远超出了常规控制的范围。因此，在工程实际中，汽包水位控制效果往往不能令人满意。这使得我们必须选择非常规控制手段锅炉。随着科技不断发展，采用基于PID思想下的PLC智能控制是能够快速、实时、准确地检测到液位汽包的合理范围，这对于保证锅炉正常生产运行起着重要作用。检测液位汽包是否满足生产安全运行通常采用单冲量控制系统、双冲量控制系统以及三冲量控制系统设计方案，通过程序控制不断调节调节阀开度，，解决锅炉汽包液位控制中的“虚假液位”问题，维持汽包内水位在允许的范围内变化，从而满足工业生产安全要求、1.3研究意义随着科学研究和现代工业的高速发展，工业生产中对汽包锅炉液位控制精度要求也越来越高了。由于传统的单回路PID控制并不能解决负荷变化时引起的“虚假液位”问题。如果在传统单回路PID控制的基础上再引起前馈控制环节，构成汽包水位前馈-反馈控制系统，不仅有效解决了“虚假液位”问题，而且增加了液位控制对象的灵敏度，减少了给水量与液位波动，缩短了调节时间。从而有效的改善调节系统的静特性，提高调节质量，满足工业生产安全要求。第二部汽包锅炉液位控制系统的仿真分析方案2.1调解对象的分析工业锅炉是一个复杂的调节对象,有许多个调节参数和被调参数,还存在着错综复杂的扰动参数,它是一个多输入、多输出、多回路、非线性的相互关联的对象,调节参数与被调参数之间存在着许多交叉的影响。影响汽包水位有四个因素,除水量W和输出蒸汽量D外,汽包压力和燃料的变化也会对汽包水位产生影响。由于汽包水位变化的时间常数与汽包压力变化的时间常数数值相差很大,大致相差一个数量级,使得这两个量的变化速度也相差很大。因此,汽包水位和压力调节可分为两个独立的调节系统,本次设计主要针对对汽包水位来讨论2.2汽包水位的特性在设计汽包水位控制系统时,可不考虑燃料扰动和汽包压力扰动对水位的影响,而只需考虑给水量扰动和蒸汽负荷扰动对水位的影响,特别是虚假水位的影因此系统中存在两个难点:①蒸汽负荷变化造成的虚假水位现象——当给水量较稳定时,蒸汽量阶跃增大,汽包水位应该下降,但是由于汽包内蒸汽处于饱和状态,一旦流量突变,压力也变化,水的沸点也随之变化,造成汽包内汽水混合物体积改变,因此水位不仅没有下降,反而有所上升,这就是“虚假水位”。②由于炉体内影响汽水变化的对流管束的物理特性变化,所以,水位系统是一个慢时变系统。根据锅炉汽包容量大小,阀位变化到水位变化需要一定时间。因此,系统具有延时,而且系统存在着较大的干扰。因此,汽包水位系统是一个具有大的扰动和非线性特性的滞后系统。2.3汽包水位设计方案的基本思想系统为了解决上述两个问题,有针对性地提出了如下方案:：(1)在输入端引入蒸