熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計70359

1、熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計題目燃燒控制系統(tǒng)目錄第一部分 多容對象動態(tài)特性的求取 .11.1、導(dǎo)前區(qū) .11.2、惰性區(qū) .2第二部分 單回路系統(tǒng)參數(shù)整定 .32.1、確定主調(diào)節(jié)器參數(shù)并利用 matlab 仿真分析 .3 2.2、分析不同主調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)過程的影響 .5第三部分 串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定 .93.1、主蒸汽壓力串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定 .93.2、分析不同負(fù)荷變化對控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響 .12第四部分 四川萬盛電廠燃燒控制系統(tǒng) sama 圖分析 .134.1、送風(fēng)控制系統(tǒng) sama 圖簡化 .134.2、燃料控制系統(tǒng) sama 圖簡化 .144.3、引風(fēng)控制系統(tǒng) sama 圖簡化 .15第

2、五部分 設(shè)計總結(jié) .16第一部分 多容對象動態(tài)特性的求取某主汽溫對象不同負(fù)荷下導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)對象動態(tài)如下：導(dǎo)前區(qū)：惰性區(qū)：-0.815324 s 2 +36 s +11.27638806720 s 6 +12654365 s 5 +1719343 s 4 +124590 s 3 +5078 s 2 +110 s +1對于上述特定負(fù)荷下主汽溫導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)對象傳遞函數(shù)，可以用兩點法求上述主汽溫對象的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)形式為 w(s)=k(ts +1)n,再利用 matlab 求取階躍響應(yīng)曲線，然后利用兩點法確定對象傳遞函 數(shù)。1.1 導(dǎo)前區(qū)利用 matlab 搭建對象傳遞函數(shù)模型如圖所示：1曲線

3、放大系數(shù) k=0.815y(t1)=0.4*0.815=0.326；y(t2)=0.8*0.815=0.652；t1=25.885;t2=55.000;1.075t1 t1+t2則：n=( +0.5) 2=2.11922 t= 18.723t2-t1 2.16n則有：w(s) =0.815(18.723s +1)21.2 惰性區(qū)利用 matlab 搭建對象傳遞函數(shù)模型如圖所示：曲線放大系數(shù) k=1.276y(t1)=0.4*1.276=0.51；t1=94.66;2100y(t2)=0.8*1.276=1.02；t2=146.10;1.075t1 t1+t2則：n=( +0.5) 2=6.11

4、6 t= 18.4t2-t1 2.16n則有：w(s) =1.276(18.4s +1)62、單回路系統(tǒng)參數(shù)整定2.1、確定主調(diào)節(jié)器參數(shù)并利用 matlab 仿真分析根據(jù) w =pt ( m +ctg )n1k =p p p k ( m sin +cos )n nn采用等幅振蕩法確定調(diào)節(jié)器參數(shù)時相當(dāng)于 m =00（1）w(s)=1.276 (18.4s +1)6為對象進行參數(shù)整定k =p1p1.5(cos )66=1.856在 matlab 中進行仿真分析，過程如下：其中 in1ou1 模塊如下圖：3仿真后系統(tǒng)輸出為：根據(jù)等幅振蕩是比例增益（ kpk=1.856）和系統(tǒng)輸出輸出曲線確定的等幅振

5、蕩周期（ tk=200）,可以查表確定當(dāng)系統(tǒng)衰減率 =0.75 時調(diào)節(jié)器參數(shù) k =1.1114 pk =0.011114 k =27.785。 i d投入閉環(huán)運行，觀察運行效果。代入上述圖中在 matlab 中進行仿真分析，實際系統(tǒng)效果 圖形為：42.2分析不同主調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)過程的影響（1）增大比例增益 kp 為原參數(shù)二倍1、增大和減少 kp 對調(diào)節(jié)過程的影響kp 增大時，當(dāng) kp=1.444 時，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖：kp 減小時，當(dāng) kp=0.8 時，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖：52、增大和減少 k 對調(diào)節(jié)過程的影響ik 增大時，當(dāng) k =0.0122 時，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： i

6、 ik 減小時，當(dāng) k =0.01 時，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： i i63、增大和減少 k 對調(diào)節(jié)過程的影響dk 增大時，當(dāng) k =30 時，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： d dk 減小時，當(dāng) k =25 時，系統(tǒng)階躍相應(yīng)曲線如下圖： d d7id4、同時改變kpkikd對調(diào)節(jié)過程的影響，系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的輸出如下：如 k =1.2 k =0.02 k =30時 p：通過改變 k , k , k 的大小，觀察階躍響應(yīng)曲線，可知比例作用可使 p i d調(diào)節(jié)過程趨于穩(wěn)定，但在單獨使用時，使被調(diào)量產(chǎn)生靜態(tài)偏差；積分作用能使被調(diào)量無靜態(tài)偏差，但單獨使用時，會使調(diào)節(jié)過程變成振蕩甚至不穩(wěn)定；微分作用能有效地

7、減少動態(tài)偏差，但不能單獨使用。8t t223 串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定3.1、主蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定在 matlab 軟件的 simulink 工具箱中，打開一個 simulink 控制系統(tǒng)仿真界面，根據(jù)圖示的過熱汽溫串級控制系統(tǒng)方框圖建立仿真組態(tài)圖如下，其中主汽溫對象選取 100負(fù)荷下的導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)對象傳遞 函數(shù)。其中 in1ou1 模塊為：1、首先整定內(nèi)回路，即副調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定將中主回路反饋系數(shù)r1設(shè)為 0，同時令主調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)k =1p1，積分系數(shù)k =0i1，微分系數(shù)k =0d 1。將階躍信號輸出模塊（step）的終值（final value）設(shè)為過熱蒸汽溫度的穩(wěn)態(tài)值 53

8、5，仿真時間設(shè)為 1000s，逐漸增加副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp 2，在響應(yīng)曲線顯示器 scope1 中觀察溫度 的變化，使溫度 盡快達到穩(wěn)定，并盡量接近穩(wěn)態(tài)值419.28oc，此時的比例系數(shù) k 即為副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。p 2調(diào)節(jié)完成后得：kp 2=4.5,仿真運行效果如下圖：9 1 k2、整定外回路，即主調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定圖中主回路反饋系數(shù) r 改為 1，副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) k 保持上一步1 p 2的整定參數(shù)不變，仿真時間設(shè) 1000s，逐漸增加主調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp1，在響應(yīng)曲線顯示器 scope中觀察溫度t1的變化，直至響應(yīng)曲線出現(xiàn)等幅振蕩，記下此時的比例系數(shù)kp1d = 同時通過響應(yīng)曲 k

9、 p1 線可以確定振蕩周期tk，查表即可確定調(diào)節(jié)器參數(shù)值調(diào)節(jié)完成后由圖得：kp1=2.02t =220k其仿真運行圖如下：10計算主調(diào)節(jié)器的各參數(shù)： dk=1 1= =0.495kp1 2.02查表確定參數(shù)為：kp1=11.67dk=11.67 0.495=1.2097k =i11.67dk1 1= =0.0110 0.5t 1.67 0.495 0.5 220kkd 1=0.25 0.5t 0.25 0.5 220k =1.67d 1.67 0.495 k=33.267整定結(jié)果t1的變化如圖所示：3、完成參數(shù)整定后，在 500s 時加入減溫水?dāng)_動，即將階躍信號輸出模塊（step1）的相應(yīng)時間

10、（step time）設(shè)為 500，終值（fianl value）設(shè)為 1000 ，仿真后在相應(yīng)曲線顯示器上觀察減溫水增加后對過熱氣 溫 t1 的影響。相應(yīng)曲線為：113.2、分析不同負(fù)荷變化對控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響將過熱汽溫串級控制系統(tǒng)仿真組態(tài)圖中導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù)和惰性區(qū)傳遞 函 數(shù) 改 為 75% 負(fù) 荷 下 主 汽 溫 的 函 數(shù) ( 可 求 得 導(dǎo) 前 區(qū) 函 數(shù) 為-1.657(20.25s +1)2，惰性區(qū)函數(shù)為1.202 (27.05s +1)7) 并保持主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)不變，t1 仿真曲線為：所以可以看出當(dāng)負(fù)荷升高為 100%是時，系統(tǒng)的動態(tài)偏差變小，并且 達到平衡的時間變短了。

11、12第四部分四川萬盛電廠熱工系統(tǒng) sama 圖分析燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要，并確保燃燒過程在安全經(jīng)濟工況下進行。由燃料量控制、送 風(fēng)量控制和引風(fēng)量控制等子系統(tǒng)組成。4.1、送風(fēng)控制系統(tǒng)總風(fēng)量lag風(fēng)量指令 ba+ +- nn-kf(x) y-ty+tabh l h lia+ni iyt+i a t i i a taynth lnaynth lnnayt aytl hh lzt送風(fēng)機 a 動葉控制指令zt送風(fēng)機 b 動葉控制指令送風(fēng)控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機的動葉位置，控制送風(fēng)量。兩側(cè)風(fēng)量分別經(jīng)溫度修正，與磨煤機、排粉風(fēng)機熱風(fēng)、排粉機冷風(fēng)之和作為總風(fēng)量；調(diào)節(jié)器

12、總風(fēng)量設(shè)定值由空氣 - 燃料指令回路產(chǎn)生。送風(fēng)調(diào)節(jié)器接受風(fēng)量指令信號，與總送風(fēng)量信號進行比較，調(diào)節(jié)器對其偏差進行比例積分運算，輸出送往送風(fēng)機 a,b 控制回路，調(diào)節(jié)送風(fēng)機擋板 的開度。風(fēng)量指令經(jīng)函數(shù) f（x）后作為前饋信號。134.2、燃料控制系統(tǒng)pi piaaf(x)kkddth li a tta b c d e l h總?cè)剂狭啃盘栍赏度脒\行的給粉機轉(zhuǎn)速之和和燃油流量相加產(chǎn)生，根據(jù)設(shè)計煤種的低位發(fā)熱量和燃油的發(fā)熱量換算出油煤折算系數(shù)。鍋爐主控輸出與修正后的實際風(fēng)量經(jīng)低選形成燃料指令，燃料 -空氣交叉限制實現(xiàn)在負(fù)荷表動過程中保證煤能夠充分燃燒。燃燒調(diào)節(jié)器接受燃料指令信號，并將其與實際燃料量信號

13、比較，然后對二者的偏差進行比例積分運算，其輸出經(jīng)多輸出接口組件分配 給各層給粉機轉(zhuǎn)速控 制回路，調(diào)節(jié)各層給粉機轉(zhuǎn)速。144.3、引風(fēng)量控制爐膛壓力 pi pi pi送風(fēng)量 baab-+ hlf(x)pksddthhlntyty-nty+ti a i i a i a ti i a tnytntaynta tlayyntntta tyttnyntytnlh lhzt引風(fēng)機a靜葉調(diào)節(jié)zt引風(fēng)機b靜葉調(diào)節(jié)引風(fēng)控制系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機的靜葉位置。選三個爐膛壓力測量信號中的中間值作為爐膛壓力信號，與給定值進行比較，其偏差經(jīng)引風(fēng)調(diào)節(jié)器進行比例積分運算后，輸出送至各引風(fēng)機控制回路去調(diào)節(jié)引風(fēng)機擋板的開度。由于爐膛壓力測量信號波動大，為防止執(zhí)行器不必要的頻繁動作，在調(diào)節(jié)器中引入非濾波作用。送風(fēng)指令經(jīng)滯后環(huán)節(jié)作為前饋信號，以保證負(fù)荷變化時，引風(fēng)與送風(fēng)協(xié)調(diào)動作。15第五部分設(shè)計總結(jié)接近兩周的熱工控制課程設(shè)計終于做完了，感覺受益匪淺。雖然中途遇到了很多困難以及迷惑，但是通過查看書籍以及向同學(xué)求教最終能夠把課程設(shè)計完成。同時也掌握了 matlab 軟件的用法，最后一部分也鞏固了之前單元機組運行原理課程設(shè)計學(xué)習(xí)的軟件 visio 的 用法。課程設(shè)計是將在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識靈活運用融會貫通，很