風量與爐膛壓力控制系統(tǒng)設計

1、科技學院課程設計報告(2015-2016年度第1學期)名 稱： 過程控制課程設計 題 目： 風量與爐膛壓力控制系統(tǒng)設計 院 系： 動力工程系 專 業(yè)： 自動化 設計周數： 1周 姓名學號分工成績成員 日期： 2016年 1 月 14 日過程控制課程設計 任 務 書一、 目的與要求“過程控制課程設計”是“過程控制”課程的一個重要組成部分。通過實際工業(yè)過程對象控制方案的選擇、控制功能的設置、工程圖紙的繪制等基礎設計和設計說明的撰寫，培養(yǎng)學生基本控制系統(tǒng)工程設計能力、創(chuàng)新意識，完成工程師基本技能訓練。二、 主要內容1根據對被控對象進行的分析，確定系統(tǒng)自動控制結構，給出控制系統(tǒng)原理圖；2根據確定控制設

2、備和測量取樣點和調節(jié)機構，繪制控制系統(tǒng)工藝流程圖（PID圖）；3根據確定的自動化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成控制系統(tǒng)SAMA圖（包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；4對所設計的系統(tǒng)進行仿真試驗并進行系統(tǒng)整定；5編寫設計說明書。三、 進度計劃序號設計(實驗)內容完成時間備注1下達任務，查找資料周一、周二2制定控制方案，繪制控制系統(tǒng)SAMA圖周二、周三3仿真試驗、撰寫設計說明周三、周四4答辯周五四、 設計（實驗）成果要求1 繪制所設計熱工控制系統(tǒng)的的SAMA圖；2 根據已給對象，用MATABL進行控制系統(tǒng)仿真整定，并打印整定效果曲線；3 撰寫設計報告五、 考核方式提交設計報告及答辯學生姓名：指導教

3、師： 年 月 日一、課程設計的目的與要求“過程控制課程設計”是“過程控制”課程的一個重要組成部分。通過實際工業(yè)過程對象控制方案的選擇、控制功能的設置、工程圖紙的繪制等基礎設計和設計說明的撰寫，培養(yǎng)學生基本控制系統(tǒng)工程設計能力、創(chuàng)新意識，完成工程師基本技能訓練。 二、設計正文1基本任務和要求：任務：1.保持煙氣中的含氧量最佳值。 2.維持爐膛負壓一定。要求：1.了解實現(xiàn)風量與爐膛壓力控制的關鍵技術； 2. 能夠進行風量與爐膛壓力控制系統(tǒng)的設計、仿真與工程實現(xiàn)(畫出SAMA圖)。2風量與爐膛壓力控制系統(tǒng)對象的動態(tài)特性：送風控制系統(tǒng)的動態(tài)特性：送風量O2/ 1.送風控制系統(tǒng)動態(tài)特性分析：鍋爐燃燒控制

4、系統(tǒng)是火力發(fā)電機組主要的控制系統(tǒng)之一，而送風調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)作用是這一系統(tǒng)能順利工作的前提。送風調節(jié)系統(tǒng)的任務是通過調節(jié)送風機入口擋板，使煙氣中的含氧量保持最佳值，從而保證鍋爐燃燒系統(tǒng)配置最佳定燃比，使鍋爐達到最高熱效率。恰使燃料完全燃燒所需的空氣量標為理論空氣量，實際上按理論空氣量無法達到完全燃燒的目的，一般總要使送風量比理論空氣量多一些。為了使鍋爐適應負荷的變化，必須同時改變送風量和燃料量，送風系統(tǒng)的被控對象為爐膛，它是慣性和遲延都比較小的自衡對象。當空氣量不變，燃料量增加時，使空氣量與燃料量比值下降，煙氣中的含氧量降低，當燃料量不變，空氣量增加時，煙氣中的含氧量增加，控制系統(tǒng)應使送風量與燃

5、料量協(xié)調變化，以保證其經濟性。 引風控制系統(tǒng)的動態(tài)特性：引風機擋板開度/爐膛負壓/kpa 1.引風控制系統(tǒng)動態(tài)特性分析： 引風控制系統(tǒng)即爐膛壓力控制系統(tǒng)的任務在于調節(jié)煙道吸風機導葉開度以改變引風量，維持爐膛負壓一定。爐膛壓力直接影響爐膛內燃料的燃燒質量和鍋爐的安全性，是引起鍋爐滅火最直接的因素。鍋爐煙道對象慣性很小，調節(jié)通道和擾動通道的特性都可以近似地認為是一個比例環(huán)節(jié)。這是一類特殊的被控對象，簡單的單回路控制系統(tǒng)并不能保證被控質量，因為被調量的反應太靈敏以致會激烈跳動。由于送風量的變化是引起負壓波動的主要原因,為了能使引風量快速地跟蹤送風量,以保持二者的比例,可將送風量作為前饋引入引風調節(jié)器

6、。這樣當送風控制系統(tǒng)動作時,引風控制系統(tǒng)立即跟著動作,而不是等爐膛負壓偏離給定值后再動作,從而能使爐膛負壓基本不變。所以引風控制系統(tǒng)引入送風量前饋信號以后,將有利于提高引風控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和爐膛負壓的動態(tài)偏差。 3 設計控制方案由對象特性分析可知，在燃料量變化的同時，送風量和引風量要按比例協(xié)調動作，送風量引起煙氣含氧量變化，送風控制系統(tǒng)以煙氣中含氧量作為被調量，其內環(huán)要保證最佳風煤比，送風控制系統(tǒng)為氧量風煤比串級系統(tǒng)；引風系統(tǒng)為一單回路控制系統(tǒng)，被調量為鍋爐負壓，它反映引風量與送風量之間的平衡關系，所以輔以前饋控制，即在送風量改變的同時也改變引風量。3.1.送引風控制系統(tǒng)結構原理方框圖 圖1

7、送引風控制系統(tǒng)原理方框圖3.2送風控制系統(tǒng)采用串級控制系統(tǒng) 送風控制系統(tǒng)采用氧量信號作為校正信號，如方框圖所示。它是一個串級比值控制系統(tǒng)，主調節(jié)器（氧量校正調節(jié)器）接受氧量定值信號。副調節(jié)器接受燃料信號B，反饋信號V及氧量校正調節(jié)器的輸出，副回路用以保證風煤的基本比例，起粗調作用。主回路用來校正氧量，起細調作用。當煙氣中的含氧量高于給定值時，氧量校正器發(fā)出校正信號，修正送風控制系統(tǒng)的給定值，使送風調節(jié)器減少送風量。經過校正后的送風量將保證煙氣中的含氧量等 圖2 送風控制系統(tǒng)原理圖 圖3 送風控制系統(tǒng)結構圖 3.3引風控制系統(tǒng)采用前饋-反饋單回路控制引風控制系統(tǒng)為一單回路控制系統(tǒng)，被調量為鍋爐負

8、壓，它反映吸風量與送風量之間的平衡關系，所以輔以前饋控制，即在送風量改變的同時也改變引風量。考慮到系統(tǒng)的被調量（爐膛負壓）反應了引風和送風之間的平衡關系，明顯的改進措施是輔以前饋控制，即在送風量改變的同時也改變引風量。 圖4 引風機控制系統(tǒng)原理圖 圖5引風機控制系統(tǒng)結構圖3.4分析調節(jié)器正反作用送風系統(tǒng)： 內回路調節(jié)器K為正,為反作用;外回路根據六邊形法判斷:若輸出含氧量增加,偏差E減小;主對象K為正,所以要求閥門輸出減小,則副調節(jié)器輸出減小,副調節(jié)器輸入減小,主調節(jié)器輸出U減小,所以主調節(jié)器為反作用。引風系統(tǒng)：根據原理方框圖,調節(jié)器的增益K為正,為反作用。3.5 工藝流程圖4.送風引風控制系

9、統(tǒng)SAMA圖4.1送風系統(tǒng)4.2引風系統(tǒng) 三送風引風控制系統(tǒng)仿真1.送引風對象特性1.1副調節(jié)器參數整定斷開主回路，輸入單位階躍信號，內回路PID調節(jié)器比例項（以下簡稱P）置10，積分項（I項）及微分項（D項）均置零開始仿真，觀察相應曲線，根據衰減率在7590間的要求不斷調整P項參數，最后得到內回路整定曲線。1. 仿真框圖：副回路響應曲線(Kp2=2.98，Ki=0.4)2. 仿真曲線1.2 主副調節(jié)器參數整定連接外回路，把剛整定好的副環(huán)作為主環(huán)的一個環(huán)節(jié)，整定主環(huán)參數。為更好地達到品質要求，最后再調節(jié)副環(huán)參數。1.仿真框圖：反復調節(jié)參數,直至曲線滿足衰減率為0.750.9之間,記錄參數。響應

10、曲線：（Kp1=1,Ki1=0，Kp2=2.98，Ki2=0.4）2. 仿真曲線2 引風控制系統(tǒng)整定引風系統(tǒng)的對象為一階慣性環(huán)節(jié),為單回路比例調節(jié).斷開送風系統(tǒng)與引風系統(tǒng)的聯(lián)系，根據經驗輸入參數，整定得出曲線。 1.仿真框圖： 響應曲線（Kp=0.4，Ki=0.011）： 2.仿真曲線：3.送風引風系統(tǒng)整定1.仿真框圖500s時加入一個階躍擾動step1得到響應曲線：五課程設計總結 燃燒控制系統(tǒng)是由燃料量控制，送風控制和引風控制三個相互匹配，密切聯(lián)系的三個子系統(tǒng)組成。 其中燃料量控制回路使鍋爐跟蹤外界負荷，送風控制回路維持鍋爐最高的熱效率，引風控制回路保持負壓穩(wěn)定，這三個控制子回路組成了不可分割的一個整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒系統(tǒng)，共同保證鍋爐運行的機動性，經濟性，安全性。通過這次過程控制課程設計，練習了對實際工業(yè)過程對象控制方案的選擇、控制功能的設置、工程圖的繪制等基礎設計和設計說明的