鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)班級：自動化1002學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師（簽名）：一、課程設(shè)計（論文）題目鍋爐汽包液位控制二、本次課程設(shè)計（論文）應(yīng)達到的目的本次課程設(shè)計是自動化專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)了《計算機控制技術(shù)與系統(tǒng)》和《過程控制及儀表》兩門專業(yè)必修課程及《單片機原理與應(yīng)用》、《可編程控制器》等相關(guān)專業(yè)選修課程之后進行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其主要目的是加深學(xué)生對計算機控制技術(shù)相關(guān)理論和知識的理解，進一步熟悉計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計的基本理論、方法和技能；掌握工程應(yīng)用的基

2、本內(nèi)容和要求，整合各專業(yè)課程的理論知識和方法，做到理論聯(lián)系實際；培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和獨立完成系統(tǒng)設(shè)計的能力，并按要求編寫相關(guān)的設(shè)計說明書、技術(shù)文檔和總結(jié)報告等。三、本次課程設(shè)計（論文）任務(wù)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求等）鍋爐汽包液位的階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)如下表所示，控制量階躍變化。試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)設(shè)計一個超調(diào)量的無差控制系統(tǒng)。時間/min0510152025被控量0.6500.6510.6520.6680.7350.817時間/min303540455055被控量0.8810.

3、9791.0751.1511.2131.239時間/min606570758085被控量1.2621.3111.3291.3381.3501.351具體要求如下：（1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)選擇一定的辨識方法建立對象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識結(jié)果設(shè)計符合要求的控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等）；（3）根據(jù)設(shè)計方案選擇相應(yīng)的控制儀表；對設(shè)計的控制系統(tǒng)進行仿真，整定運行參數(shù)。（4）撰寫課程設(shè)計報告一份，要求字數(shù)3000～5000字。四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻：1．王再英等.過程控制系統(tǒng)與儀表.機械工業(yè)出版社,

4、20062．潘新民,王燕芳.微型計算機控制技術(shù).高等教育出版社,20013．王錦標(biāo).計算機控制系統(tǒng).清華大學(xué)出版社,2008五、審核批準意見教研室主任（簽字）西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）摘要鍋爐是典型的復(fù)雜熱工系統(tǒng)，目前，中國各種類型的鍋爐有幾十萬臺，由于設(shè)備分散、管理不善或技術(shù)原因，使多數(shù)鍋爐難以處于良好工況，增加了鍋爐的燃料消耗，降低了效率。鍋爐的建模與控制問題一直是人們關(guān)注的焦點，而汽包水位是工鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要指標(biāo)，保證水位控制在給定范圍內(nèi)，對于高蒸汽品質(zhì)、減少設(shè)備損耗和運行損耗、確保整個

5、網(wǎng)絡(luò)安全運行具有要意義。鍋爐汽包水位高度，是確保安全生產(chǎn)和提供優(yōu)質(zhì)蒸汽的重要參數(shù)，對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)來說尤其是這樣。因為現(xiàn)代鍋爐的特點之一就是蒸發(fā)量顯著提高，汽包容積相對變小，水位變化速度很快，稍不注意就容易造成汽包滿水或者燒成干鍋。在現(xiàn)代鍋爐操作中，即使是缺水事故，也是非常危險的，這是因為水位過低，就會影響自然循環(huán)的正常進行，嚴重時會使個別上水管形成自由水面，產(chǎn)生流動停滯，致使金屬管壁局部過熱而爆管。無論滿水或缺水都會造成事故，因此，必須嚴格控制水位在規(guī)定范圍之內(nèi)。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋護和汽輪機安

6、全運行的必要條件，也是鍋爐正常運行的主要指標(biāo)之一。水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產(chǎn)生水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。同時會使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過熱蒸汽品質(zhì)，增加在過熱器管壁和汽輪機葉片上的結(jié)垢。水位過低，則可能破壞自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中某些薄弱環(huán)節(jié)，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴重時會造成爆炸事故。這些后果都是十分嚴重的。隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度愈來愈快，人工操作愈來愈繁重，因此對汽包水位實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)提出了迫切的要求。汽包水位的控制

7、是鍋爐控制的一個難點，目前，對汽包水位控制大多采用常規(guī)PID控制方式，傳統(tǒng)的常規(guī)PID控制方式是根據(jù)控制對象的數(shù)學(xué)模型建立，由于鍋爐水位系統(tǒng)存在非線性、不確定性時滯和負荷干擾、非最小相位特征等，其精確的數(shù)學(xué)模型往往無法獲得而且常規(guī)PID控制的參數(shù)是固定不變的，難以適應(yīng)各種擾動及對象變化，其控制效果往往難以滿足要求，控制效果不理想。關(guān)鍵詞：沖量，汽包水位控制，PID控制，仿真西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計（論文）目錄1．緒論11.1鍋爐的工作過程簡介11.2鍋爐汽包水位自動控制的意義21.3鍋爐液位控制的難點22.

8、汽包鍋爐水位控制系統(tǒng)的設(shè)計32.1概述32.2單沖量控制系統(tǒng)32.3雙沖量控制系統(tǒng)42.4三沖量控制系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.4.1單級三沖量控制系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.4.2串級三沖量控制系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6