锅炉汽包给水控制系统的设计与仿真.doc

摘  要


锅炉控制系统是典型的复杂控制系统，汽包水位是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，是一个非常重要的被控变量。影响汽包水位的因素主要有锅炉蒸发量、给水流量、炉膛负荷、汽包压力。给水调节的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，维持汽包水位在允许的范围内。

本文分析和设计了锅炉汽包给水调节系统的三种控制方式：单冲量给水控制系统、双冲量给水控制系统和三冲量给水控制系统，并且进行了仿真。通过对三种控制方式进行分析和比较，最终选用串级三冲量给水控制系统能达到较好的控制目的。当加入外界扰动时，它能迅速改变给水量，保持给水流量和蒸汽流量平衡。

本文设计的锅炉汽包给水控制系统，可以克服在生产过程中产生的内、外扰动，保证系统可以安全稳定运行。

关键词：汽包水位；三冲量给水控制系统


 


 


 


 


 


 


 


 


 




Abstract


Boiler control system is a typical complex control system, drum water-level is a very important component of the boiler safe operation and the system stable movement, it is a very important controlled-variable. The mainly reason of the drum water-level changed are the boiler evaporator quantity, feed-Water, hearth load and steam drum pressure, the duty of the water supply adjustment is to make the water supply quantity adapt boiler evaporator quantity and keep the level of boiler bubble’s undulation in the permissive scope which is allowed.

This paper analyzed and designed a drum water-level of boiler regulation system of three modes: single-impulse water control system, double- impulse water control system and three-impulse water control system, and simulation. Through analyze and compare the three control method, final we choose three-impulses water control system can achieve better control purposes. When adding external disturbances, it can quickly change water, keep water flow and steam flow balance.

This design boiler drum water control system, it can overcome in the production process of internal and external disturbances’ to ensure that system can maintain the safe and stable operation.

Keywords: drum water-level; three-impulse water control system


 


 


 


 

目  录


引  言 1

第一章 概述 2

1.1 锅炉概述 2

1.2 锅炉汽包水位研究的目的与意义 3

1.3 国内外研究的现状 3

第二章 给水被控对象的动态特性 5

2.1 给水控制的任务 5

2.2 给水控制对象在各种扰动下的动态特性 5

2.2.1 给水流量扰动下水位的动态特性 6

2.2.2 蒸汽流量扰动下的水位动态特性 8

第三章 锅炉汽包水位控制系统的方案分析 10

3.1 单冲量控制系统 10

3.2 双冲量控制系统 11

3.3 三冲量控制系统 13

第四章 水位控制系统数学建模及参数整定的方法 15

4.1 锅炉汽包水位控制系统数学模型的建立 15

4.1.1 给水对象的响应特性 15

4.1.2 确定被控对象的数学模型 16

4.2 系统参数整定的方法 17

4.2.1 广义频率特性法 17

4.2.2 工程整定法 19

4.3 最佳PID参数整定方法 21

第五章 锅炉汽包水位控制系统的设计与仿真 23

5.1 MATLAB仿真软件的介绍 23

5.1.1 关于Matlab/Simulink 23

5.1.2 仿真的方法和步骤 23

5.3 锅炉汽包水位控制系统仿真研究 27

5.3.1 单冲量控制系统的参数整定及仿真 27

5.3.2 双冲量给水控制系统参数整定及仿真 33

5.3.3 串级三冲量给水控制系统参数整定及仿真 35

结  论 48

参考文献 49

谢  辞 50