汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计本科毕业(论文)设计.doc

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计
目录

引言 1
第一章第一章给水控制系统的动态特性 3
1.1锅炉给水控制系统的任务 3
1.2给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 3
1.2.1给水控制对象的动态特性 3
1.2.2各种扰动下水位的动态特性 5
第二章给水自动控制系统的基本要求和基本结构 9
2.1给水控制系统的基本要求 9
2.2给水控制系统的基本结构及分析 9
2.2.1单冲量给水控制系统 9
2.2.2前馈-反馈三冲量给水控制系统 10
2.2.3串极三冲量给水控制系统分析 16
第三章给水控制系统的无扰切换 20
3.1测量信号的自动校正 20
3.1.1水位信号的压力校正 20
3.1.2过热蒸汽气流信号的压力、温度校正 22
3.1.3给水流量信号的温度校正 23
3.2给水控制系统的切换 24
3.2.1给水流量测量装置切换系统 24
3.2.2大小给水调节阀门的切换 28
3.2.3系统的无扰切换 29
第四章系统的参数整定及MATLAB仿真 32
4.1控制系统的参数整定方法 32
4.1.1广义频率特性法 32
4.1.2工程整定法 33
4.2调节器的选取 35
4.3参数整定及MATLAB仿真 36
4.3.1单冲量调节系统的参数整定及MATLAB仿真 36
4.3.2串级三冲量调节系统的参数整定 37
4.3.3整个系统和各种扰动量下的SIMULINK结构图和仿真图 41
结论 45
参考文献 46
谢辞 47

引言

自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，在火电厂的生产过程中也采用了自动控制技术。在火电厂的生产过程中采用的热工自动控制系统，是伴随着社会对电能需求的日益增加、单机容量的日益扩大和自动控制技术在火力发电厂中应用的深度与广度与日俱增而逐步发展起来的。
电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制，在不需要操作人员干预的情况下，可以很好的完成生产过程中的给水及水位控制，大大提高了生产效率。汽包锅炉给水控制系统的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中水位保持在一定的范围内。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，汽包水位是影响整个机组安全经济运行的重要因素，所以就要有一套较好的控制方案，来实现汽包水位的控制。
从传统的控制方式来看，它们要么系统结构简单成本低，却不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象，要么能够在一定程度上控制“虚假现象”，系统却过于复杂，成本投入过大。目前工业控制急需一种系统简单，并且能够控制“虚假水位”，具有高性价比的控制系统。汽包锅炉的给水调节系统有三种基本结构：单冲量调节系统结构、单级三冲量调节系统结构、串级三冲量调节系统结构，低负荷阶段，由于疏水和锅炉排污等因素的影响，给水和蒸汽流量存在着严重的不平衡，而且流量太小时，测量误差大，故在低负荷阶段，很难采用三冲量调节方式，一般均采用单冲量调节方式。负荷达到一定值以上时，疏水和排污阀逐渐关闭，汽、水趋于平衡，流量逐渐增大，测量误差逐渐减小，这时原则上可采用三冲量调节方式。但由于单级三冲量调节系统要求蒸汽流量和给水流量信号在稳态时必须相等，否则汽包水位存在静态偏差，而且由于测量装置及变送器的误差等因素的影响，实际上现场这两个信号在稳态时，经常难以做到完全相等，而且单级三冲量调节系统一个调节器参数整定需兼顾的因素多。因此单级三冲量事实上一般也难以采用。
串级三冲量调节方式，采用主、副两个调节器。两调节器任务分工明确，整定相对容易，而且不要求稳态时给水流量信号与蒸汽流量信号完全相等，易于得到较好的调节品质，因此现场多采用此控制方式。
在串级控制系统中，参数的整定也是非常重要的，由于在系统中所设计的对象是确定的，所以只有对调节器进行整定，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，结合组成系统各环节的动态特征，通过理论计算求得调节器的动态参数设定值；而工程整定法，则是源于理论分析，结合实验、工程实际经验等一套工程上的方法，其具体方法将在本设计中体现。
本设计的目的是采用串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很好的克服系统的内外扰动，实现汽包锅炉水位控制的要求。

第一章概述

1.1自动控制技术在电厂的应用
电能由于其固有的优点而成为国民经济各领域最广泛使用的能量，从而成为人类社会生产和生活中时刻不能离开的二次能源，电力已经深入到社会生产和生活的各个领域，一个国家的电气化程度已成为国民经济现代化的一个重要标