本科毕业论文---锅炉过热蒸汽的温度控制.doc
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编号
本科生毕业设计
锅炉过热蒸汽的温度控制
TemperatureControlofSuperheatedBoilerSteam
学生姓名.
专业自动化.
学号110431208.
指导教师.
学院电子信息工程.
二〇一五年六月
学习好帮手
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毕业设计原创承诺书
1.本人承诺:
所呈交的毕业设计《锅炉过热蒸汽的温度控制》,是认真学习理解学校的《长春理工大学本科毕业设计工作条例》后,在教师的指导下,保质保量独立地完成了任务书中规定的内容,不弄虚作假,不抄袭别人的工作内容。
2.本人在毕业设计中引用他人的观点和研究成果,均在文中加以注释或以参考文献形式列出,对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。
3.在毕业设计中对侵犯任何方面知识产权的行为,由本人承担相应的法律责任。
4.本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计的规定,即:
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以上承诺的法律结果将完全由本人承担!
作者签名:
年月日
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摘要
过热蒸汽温度控制系统是单元机组不可缺少的重要组成部分,其性能和可靠性已成为保证单元机组安全性和经济性的重要因素。
过热蒸汽温度较高时,机组热效率则相对较高,但过高时,汽机的金属材料又无法承受,气温过低则影响机组效率。
过热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行非常重要,所以对其控制有较高的要求。
但是由于过热蒸汽温度是一个典型的大迟延、大惯性、非线性和时变性的复杂系统,本次设计采用串级控制以提高系统的控制性能,在系统中采用了主控-串级控制的切换装置,使系统可以适用于不同的工作环境。
通过使用该系统,可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化,并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。
关键词:
过热蒸汽温度串级控制系统Smith预估器MATLAB仿真
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Abstract
Thesuperheatedsteamtemperaturecontrolsystemisanimportantandindispensableunitaircrewpart,itsperformanceandreliabilityhasbecomeensuresafetyandeconomicbehavioroftheunitaircrewimportantfactors.Thesuperheatedsteamtemperatureishigher,thethermalefficiencyisrelativelyhigh,butishigh,themetalmaterialsandtheturbineunabletobear,thetemperatureistoolowwillinfluencetheunitefficiency.Thesuperheatedsteamtemperaturestabilityoftheunitsafeandeconomicoperationisveryimportant,soforthecontrolhavehigherrequirements.Butbecausethesuperheatedsteamtemperatureisatypicaltime-delayed,largeinertia,nonlinearandchangeablecomplexsystem,thisdesignUSESthecascadecontrolinordertoimprovethecontrolperformanceofthesystem,inthesystembythemaster-cascadecontrolofswitchingdevice,makethesystemcanbeusedindifferentworkingenvironment.Byusingthissystem,canmaketheboileroverheatingexportsteamtemperatureinallowedwithinthescopeofthechange,andtheprotectionofsuperheaterwalltemperaturenotmorethanallowthecampofworkingtemperature.
Keywords:
thesuperheatedsteamtemperature;cascadecontrolsystem;
Smithpredictor;MATLABsimulation
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目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
1.1选题的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本次设计的目的 2
1.4本次设计的内容 2
第2章过热蒸汽温度控制系统的组成与对象特性 3
2.1过热器的分类及基本结构 3
2.1.1过热器的分类 3
2.1.2过热器的基本结构 4
2.2锅炉过热蒸汽温度控制系统的基本结构与工作原理 5
2.2.1过热器一级减温控制系统 5
2.2.2过热器二级减温控制系统 6
2.3过热蒸汽温度控制对象的动静态特性 7
2.3.1静态特性 7
2.3.2动态特性 8
2.4过热蒸汽温度调节的概念和方法 10
2.4.1从蒸汽侧调节汽温 11
2.4.2烟气侧调节汽温 11
第3章过热蒸汽温度控制系统的基本方案 13
3.1PID控制器 13
3.1.1比例积分微分(PID)调节器 13
3.1.2PID参数整定方法 14
3.2串级温度控制系统 15
3.2.1串级温度控制系统的基本结构及原理 15
3.2.2串级温度控制系统的设计 16
3.2.3串级温度控制系统的整定 18
3.2.4串级温度控制系统的仿真 21
3.3导前微分控制系统 22
3.3.1导前微分控制系统的组成及原理 22
3.3.2导前微分控制系统的分析 23
3.3.3导前微分控制系统的整定 24
3.3.4导前微分控制系统的仿真 26
3.4两种自动控制系统的比较及控制方案选择 27
第4章主蒸汽温度控制系统的改进与仿真 29
4.1Smith预估补偿器 29
4.2改进型史密斯预估器 32
4.3带有改进型Smith预估器的主蒸汽温度控制系统设计与仿真 34
第5章结论 37
参考文献 38
致谢 39
附录 40
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第1章绪论
1.1选题的背景及意义
锅炉的过热蒸汽温度是工业蒸汽锅炉安全,稳定运行的重要指标之一。
温度过高,会使蒸汽带水过多,汽水分离差,使后续的过热管壁结垢,传热效率下降,过热蒸汽温度下降,影响生产和安全;温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环还不能满足工艺要求,严重时会引起爆炸。
因此,在锅炉运行中,保证过热蒸汽的温度达标是非常重要的[1]。
过热蒸汽的温度一般可以看作是多容分布参数的受控对象,其动态特性描述可用多容惯性环节表示,该对象具有明显的滞后特性。
在锅炉运行中,影响过热器出口蒸汽温度的因素很多,有蒸汽流量、锅炉给水温度、烟气温度、流量、流速等。
在这些因素的共同作用下,过热汽温对象除了具有多容、大惯性、大延迟的特性之外,往往还表现出一定的非线性和时变特性,因此,过热蒸汽温度控制系统是锅炉各项控制系统中较为复杂的控制系统之一。
所以针对上述情况设计的控制系统,既要求对烟气侧扰动及负荷扰动等较大外扰具有足够快的校正速度,同时又要求能够对减温水的内扰有较强的抑制能力,从而使系统具有足够的稳定性和良好的控制品质,并能保证系统运行的安全性。
1.2国内外研究现状
随着自动化技术与电子技术的发展,微型计算机、工业专用控制计算机的出现以及广泛的应用,为锅炉控制领域开辟了一片广阔的天地。
运用计算机技术的高效率、高可靠性、全自动的微机工业测控系统开始日益得到重视。
80年代后期至今,国内外已经陆续出现了各种各样的锅炉微机测控系统,明显的改善了锅炉的运行状况,但还不够完善。
随着控制理论的发展,PID控制已经广泛应用到了锅炉的过热蒸汽温度控制中。
国内外广大专家学者和现场工作人员主要关注的热点问题是:
面对具有大延迟、工况参数对模型参数有较大影响的过热汽温,如何稳定、准确、快速地对其进行有效的控制。
过热汽温对象具有时变性、不确定性、非线性等特点,并且会有一些随机的扰动产生,工艺流程复杂,使其难以建立精确的数学模型。
同时还具有延迟和惯性较大等特性。
所以常规PID控制方法更难以取得满意的控制效果。
因此,许多火电厂都希望能有一种理想的控制策略实现对过热汽温的有效控制。
随着控制理论的不断发展,控制领域出现了许多新的控制方法,如预测控制方法、自适应控制方法、各种智能控制方法(包括模糊控制、神经网络、遗传算法等等)。
除此之外还有综合了几种控制形式的混合式智能控制器等多种形式,如以模糊控制为基础的专家模糊控制系统,最常见的是以常规PID数字控制为基础,通过专家系统在线实时整定PID控制参数,即智能自适应PID控制器[2]。
一直以来,国内外许多专家学者都在积极研究将这些新的控制算法应用到过热蒸汽温度的控制上。
目前比较有效的是模糊--PID复合串级控制系统,较好实现对过热蒸汽温度的控制。
1.3本次设计的目的
本文的设计目的,就是针对过热蒸汽温度的特点,在深入分析过热蒸汽温度调节的过程,过热蒸汽温度调节对象的静态特性、动态特性以及过热蒸汽温度控制的设计难的基础上,确定在过热蒸汽温度控制系统中应用串级控制的可行性,并考虑根据蒸汽温度偏差和偏差的变化情况调整控制器的各个参数,实现控制过热蒸汽温度。
并且通过仿真验证来控制效果。
1.4本次设计的内
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 本科毕业 论文 锅炉 过热 蒸汽 温度 控制
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