火電廠(chǎng)給水系統(tǒng)仿真講解

1、金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 目 錄摘 要IIIAbstractIV第一章 緒 論11.1 課題的研究背景及意義11.2 我國(guó)火力發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)展方向11.3本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容2第二章 給水控制系統(tǒng)原理32.1 給水控制系統(tǒng)的任務(wù)32.2水位控制系統(tǒng)的構(gòu)成32.2.1 測(cè)量部分32.2.2 調(diào)節(jié)器部分42.2.3 執(zhí)行器部分42.2.4 常規(guī)的汽包水位控制系統(tǒng)4第三章 給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及策略研究53.1 給水調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性53.2 汽包水位的測(cè)量63.2.1 汽包水位信號(hào)的測(cè)量與補(bǔ)償63.2.2 給水流量信號(hào)的補(bǔ)償63.2.3 蒸汽流量的測(cè)量63.3系統(tǒng)擾動(dòng)分析73.3.1 給水流量擾動(dòng)7

2、3.3.2 蒸汽流量擾動(dòng)83.3.3 燃料量擾動(dòng)103.3.4其他擾動(dòng)10第四章 給水三沖量系統(tǒng)的整定114.1 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的參數(shù)整定114.1.1主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定114.1.2 前饋通路的參數(shù)整定124.2 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的參數(shù)整定134.2.1 主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定134.2.2 前饋通路的設(shè)計(jì)15第五章 給水三沖量系統(tǒng)的仿真175.1 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的MATLAB仿真175.1.1主、副回路的仿真175.1.2前饋通路的仿真195.2 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的MATLAB仿真225.2.1 副回路的仿真225.2.2 主回路的仿真235.2.3 前饋通

3、路的仿真245.3 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)與串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)比較28參考文獻(xiàn)31致 謝33IV火電廠(chǎng)給水控制系統(tǒng)仿真摘 要雖然現(xiàn)在新能源發(fā)電領(lǐng)域比較火爆，但至今火力發(fā)電廠(chǎng)依然在我的的發(fā)電領(lǐng)域中擁有很重要的地位。我國(guó)雖然還是發(fā)展中國(guó)家，但是近年來(lái)GDP的增長(zhǎng)已經(jīng)處于世界的前列，當(dāng)然對(duì)于電力的需求也越來(lái)越高，而且我國(guó)近年來(lái)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和資源的利用也更加重視，所以隨之我國(guó)的發(fā)電廠(chǎng)的建設(shè)開(kāi)始向大容量、高參數(shù)的大型機(jī)組靠近。鍋爐給水控制系統(tǒng)是火力發(fā)電廠(chǎng)中極其重要的控制系統(tǒng)之一。其中，我們一般都重點(diǎn)來(lái)研究鍋爐的汽包水位，由此我們也能夠了解鍋爐是否處在平衡的狀態(tài)。因此，電力工程師和研究者都把目光放在給

4、水控制系統(tǒng)的上面，經(jīng)過(guò)好幾次的更新優(yōu)化，同時(shí)這還是火電廠(chǎng)發(fā)展一直以來(lái)需要優(yōu)化的方面。首先先分析了控制原理和基本的機(jī)構(gòu)，然后分析汽包水位，主要研究三沖量，將單級(jí)三沖量與串級(jí)三沖量進(jìn)行了比較，最后通過(guò)仿真確定使用串級(jí)三沖量更優(yōu)。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠(chǎng);給水控制系統(tǒng);汽包水位金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Abstract Simulation of water supply control system in thermal power plantAbstractAlthough the new energy field is hot, but the thermal pow

5、er plant is still in power in my field has a very important position. Although China is still a developing country, but in recent years, the growth of GDP has been at the forefront of the world, of course, demand for electricity is also more and more high, and the use of China in recent years, the p

6、rotection of the environment and resources is becoming more and more attention, so will Chinas power plant construction began to large capacity, high parameter large near the unit.Boiler feedwater control system is one of the most important control system in thermal power plant. Among them, the drum

7、 water level we usually focus on the boiler, thus we can know whether the boiler being in balance. Therefore, power engineers and researchers have focused on water supply control system, after several times of updating, it is also the development of the thermal power plant has been the need to optim

8、ize the.First analysis the control principle and the basic mechanism, and then analyzes the three impulse, will single stage three impulse and on three impulses are compared, finally determined by simulation using cascade three impulse is better.Key words：Thermal power plant; water control system; w

9、ater level金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第1章緒論 第1章 緒 論1.1 課題的研究背景及意義雖然現(xiàn)在新能源發(fā)電領(lǐng)域比較火爆，但至今火力發(fā)電廠(chǎng)依然在我的的發(fā)電領(lǐng)域中擁有很重要的地位。我國(guó)雖然還是發(fā)展中國(guó)家，但是近年來(lái)GDP的增長(zhǎng)已經(jīng)處于世界的前列，當(dāng)然對(duì)于電力的需求也越來(lái)越高，而且我國(guó)近年來(lái)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和資源的利用也更加重視，所以隨之我國(guó)的發(fā)電廠(chǎng)的建設(shè)開(kāi)始向大容量、高參數(shù)的大型機(jī)組靠近。鍋爐給水控制系統(tǒng)是火力發(fā)電廠(chǎng)中極其重要的控制系統(tǒng)之一。其中，我們一般都重點(diǎn)來(lái)研究鍋爐的汽包水位，由此我們也能夠了解鍋爐是否處在平衡的狀態(tài)。因此，電力工程師和研究者都把目光放在給水控制系統(tǒng)的上面，經(jīng)過(guò)好幾次

10、的更新優(yōu)化，同時(shí)這還是火電廠(chǎng)發(fā)展一直以來(lái)需要優(yōu)化的方面。1.2 我國(guó)火力發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)展方向 大約在1980年左右，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了第一個(gè)火電機(jī)組（亞臨界火電機(jī)組）。我國(guó)也對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，使得國(guó)華寧海火電廠(chǎng)也進(jìn)入世界火電廠(chǎng)的前列，但引進(jìn)的亞臨界火電機(jī)組存在嚴(yán)重的問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅僅在于火電廠(chǎng)的效率上，而且也限制了我國(guó)火電廠(chǎng)的進(jìn)一步的發(fā)展和進(jìn)步。通過(guò)借鑒國(guó)際上的經(jīng)驗(yàn)發(fā)展的超臨界火電機(jī)組也存在一些問(wèn)題。因此，我國(guó)應(yīng)該大規(guī)模的發(fā)展超超臨界火電機(jī)組。以下為各個(gè)類(lèi)型的火電機(jī)組的參數(shù)和效率，亞臨界的參數(shù)為16.7兆帕/538攝氏度/538攝氏度，供電熱效率約為百分之三十八，超臨界的參數(shù)為24.1兆帕/5

11、38攝氏度/538攝氏度，供電熱效率約為百分之四十一，而超超臨界的參數(shù)為27.5兆帕/580攝氏度/580攝氏度，其供電熱效率約為百分之四十三。通過(guò)三者的比較，我們可以看出超超臨界機(jī)組的效率是最高的。超超臨界的煤電機(jī)組發(fā)電效率可以達(dá)到40%-43%，目前，我國(guó)的燃煤電廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始大范圍使用超超臨界技術(shù)，處于世界領(lǐng)先水平。開(kāi)展超700超超臨界發(fā)電機(jī)組的鍋爐、汽機(jī)、輔機(jī)以及高溫材料等關(guān)鍵技術(shù)研究，為“十三五”期間實(shí)現(xiàn)工程示范打下基礎(chǔ)，主要技術(shù)指標(biāo)：壓力30MPa，蒸汽溫度700，機(jī)組容量600MW；鍋爐效率94%；發(fā)電機(jī)額定功率600MW；汽輪機(jī)熱耗6950Kj/KWH，機(jī)組循環(huán)效率48.37；發(fā)電

12、機(jī)效率99。當(dāng)然，除了超超臨界技術(shù)外還有高超臨界，但需要材料、鍋爐等方面的技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)，但是還有一些技術(shù)沒(méi)有解決。35金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第1章緒論 1.3本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要介紹火力發(fā)電廠(chǎng)給水控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，及其如何安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文重點(diǎn)分析了三沖量系統(tǒng)，并結(jié)合MATLAB仿真來(lái)比較單級(jí)三沖量系統(tǒng)和串級(jí)三沖量的系統(tǒng)的差別，最后總結(jié)出一個(gè)更好的方案。結(jié)合火力發(fā)電廠(chǎng)單機(jī)組的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出給水控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。主要分析內(nèi)擾和外擾，在串級(jí)控制中，其中內(nèi)回路主要是采用P控制來(lái)控制給水?dāng)_動(dòng)，而外回路我們一般會(huì)采取非線(xiàn)性PID控制的方法使得汽包水位保持在我們的給定值，該控制策略結(jié)構(gòu)和算法

13、簡(jiǎn)單，但能夠有效的克服蒸汽流量的擾動(dòng)，且通過(guò)仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這樣的一種方法與一般的串級(jí)控制方法相比較，其穩(wěn)定性更好，而且在一些參數(shù)的影響下能夠保持一些特性不變，即能夠特別成功地克服內(nèi)擾和外擾。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第2章 給水控制系統(tǒng)原理 第2章 給水控制系統(tǒng)原理2.1 給水控制系統(tǒng)的任務(wù)火力發(fā)電廠(chǎng)系統(tǒng)中一個(gè)極其重要的一個(gè)組成的部分是給水控制系統(tǒng)，這就造成了一種不管在什么情況下，給水控制系統(tǒng)都要不停的往鍋爐中輸入水。在這其中，給水泵擔(dān)任的角色是一個(gè)給水系統(tǒng)的心臟作用。傳統(tǒng)的小一點(diǎn)容量的機(jī)組在正常的情況下采用的是定速水泵再加上一個(gè)給水操作平臺(tái)的工作方式，但是如果機(jī)組的容量變大的話(huà)，操作

14、平臺(tái)里面的調(diào)節(jié)閥承受的壓力會(huì)隨著機(jī)組容量的變大而將壓力差變大，但是這樣會(huì)造成一個(gè)節(jié)流損失的加重，這樣安全性和經(jīng)濟(jì)性就不能得到了充分的保證。正是因?yàn)樯鲜龅脑颍袁F(xiàn)在很多的大容量或點(diǎn)擊組就改變了給水方式，由以前的定速給水方式變成了現(xiàn)在的變速給水方式，正常情況下。運(yùn)行泵的作用是由汽動(dòng)給水泵來(lái)?yè)?dān)任的，與此同時(shí)也可以分情況使用，在有事故的時(shí)候或者在啟動(dòng)階段的時(shí)候可以使用電動(dòng)給水泵，但是在平時(shí)的時(shí)候就可以將它作為備用泵使用。一個(gè)鍋爐中，是由一系列的系統(tǒng)組成的，這些系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)，汽溫控制系統(tǒng)還有給水控制系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)是衡量一個(gè)鍋爐是否正常運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)，鍋爐能安全運(yùn)行的重要標(biāo)準(zhǔn)是一定

15、要將水位保持在一個(gè)指定的范圍內(nèi)，鍋爐的安全運(yùn)行時(shí)不能允許水位的幅度波動(dòng)的，這樣會(huì)給鍋爐的運(yùn)行帶來(lái)不好的影響。如果水位是過(guò)于高的話(huà)，這樣汽包的水汽就會(huì)迅速分離，這樣的后果就是水蒸氣帶水太多，會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行造成安全影響，可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生，過(guò)高時(shí)不好的，那么過(guò)低的話(huà)，就會(huì)因?yàn)槠鼉?nèi)的水量小，造成鍋爐的負(fù)荷超載，這樣會(huì)使水的氣化速度變快，誰(shuí)的氣化速度變快的話(huà)就會(huì)使汽包內(nèi)的水量變化速度加快，在沒(méi)有外界控制環(huán)節(jié)的加入時(shí)，這樣就會(huì)到時(shí)汽包內(nèi)的水變得化。 所以我們可以知道，給水控制系統(tǒng)其實(shí)就是為了將汽包水位維持在一個(gè)特定的正常范圍值內(nèi)的。給水控制對(duì)象的被控量是汽包水位H。水位的變化水手很多的因素干擾的，

16、有有鍋爐給水量w、蒸發(fā)量D、汽包壓力等。2.2水位控制系統(tǒng)的構(gòu)成水位控制系統(tǒng)一般都是由測(cè)量部分、調(diào)節(jié)器部分、執(zhí)行器部分和調(diào)節(jié)閥部分等方面組成，下面我們對(duì)其分別加以分析。2.2.1 測(cè)量部分大部分的水位控制系統(tǒng)的測(cè)量通常是采用雙室平衡容器接差壓變送器的方式，如圖2-1所示。圖2-1 常用汽包水位測(cè)量原理2.2.2 調(diào)節(jié)器部分調(diào)節(jié)器部分在一般情況下可以由兩種方式來(lái)完成，分別為單元組合式儀表和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)兩種方式。這兩種方式都是把測(cè)量到的信號(hào)與我們的給定值加以比較和計(jì)算從而得到一個(gè)偏差值，接著我們將其進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，之后就把運(yùn)算到的結(jié)果發(fā)送給執(zhí)行器。2.2.3 執(zhí)行器部分執(zhí)行器部分，一般情況下我們會(huì)

17、采用電動(dòng)式的執(zhí)行器再加上調(diào)節(jié)閥。其作用是將發(fā)送過(guò)來(lái)的偏差信號(hào)和位置發(fā)送器的反饋信號(hào)相比較，在運(yùn)用放大器來(lái)放大信號(hào)，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，來(lái)帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到改變水流量的目的。2.2.4 常規(guī)的汽包水位控制系統(tǒng)水位控制系統(tǒng)一般情況下是由四個(gè)方面組成的，分別為調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥和變送器。測(cè)量部分得到的汽包水位的數(shù)值與一開(kāi)始給定的數(shù)值通過(guò)調(diào)解器進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)兩者不相等的時(shí)候，則會(huì)產(chǎn)生偏差值。而后調(diào)節(jié)器會(huì)接收到這樣的偏差信號(hào)，隨之按照確定的運(yùn)算規(guī)律運(yùn)算后輸出控制信號(hào)，然后再輸送給執(zhí)行器，執(zhí)行器再經(jīng)過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)，隨之調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度也得到了改變，從而使得供給汽包的水流量發(fā)生改變，從而使被控參數(shù)（汽包水位H）回

18、到給定值上來(lái)。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第3章 給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及策略研究 第3章 給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及策略研究3.1 給水調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性汽包水位是火電廠(chǎng)給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最關(guān)鍵的指標(biāo)，保持汽包水位在特定的范圍內(nèi)是確保鍋爐和汽輪機(jī)節(jié)能安全運(yùn)行的首要條件。給水控制系統(tǒng)的目標(biāo)是使汽包的給水量與蒸發(fā)量相同，使得汽包水位在特定的范圍內(nèi)。當(dāng)中主要有兩種擾動(dòng)，分別為給水流量擾動(dòng)和蒸汽流量擾動(dòng)。其中，給水流量擾動(dòng)被稱(chēng)為內(nèi)擾，在調(diào)節(jié)器中發(fā)生。而蒸汽流量擾動(dòng)被稱(chēng)為外擾，在負(fù)荷側(cè)產(chǎn)生。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖3-1。 汽包爐給水控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。影響鍋爐水位的要素有很多，其中最主要的有給水量（G）和蒸發(fā)量（

19、D），還包括汽包壓力（P）等?？刂葡到y(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為： （3-1） 經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)變換可得： （3-2）令，（3-2）式可變換為： (3-3)式中字母的意義如下：汽包水位 ：給水量 ：蒸發(fā)量 ：汽水分離面積 ：容量系數(shù) ：水的密度 ：蒸汽密度 其中（3-3）中的容量系數(shù)C是用來(lái)表征結(jié)構(gòu)系數(shù)的，而其動(dòng)態(tài)特性則是用速度和時(shí)間來(lái)表示的。 圖3-1 給水調(diào)節(jié)對(duì)象鍋爐給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性有以下特點(diǎn)：（1）鍋爐給水系統(tǒng)中給水流量擾動(dòng)存在延遲，所以我們一般不用單級(jí)控制，而采用串級(jí)控制。本文的仿真會(huì)將單級(jí)很串級(jí)進(jìn)行比較。（2）鍋爐給水系統(tǒng)在蒸汽流量的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)虛假水位，所以在考慮蒸汽流量擾動(dòng)的時(shí)候要加入前

20、饋信號(hào)來(lái)提高其控制水平和效率。其后的仿真也考慮到了這一點(diǎn)。3.2 汽包水位的測(cè)量3.2.1 汽包水位信號(hào)的測(cè)量與補(bǔ)償由上文可知，測(cè)量水位采用雙室平衡容器接差壓變送器的方式。因?yàn)殄仩t從開(kāi)始到產(chǎn)生負(fù)荷的過(guò)程中汽包壓力P產(chǎn)生了很大的波動(dòng)，所以只能采取差壓的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，而不是采取整壓的方式。3.2.2 給水流量信號(hào)的補(bǔ)償采取差壓的方式進(jìn)行補(bǔ)償，由于水的密度有很大的波動(dòng)，所以根據(jù)其變化的快慢程度來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。我們一般會(huì)采用差壓式流量計(jì)，該設(shè)備由兩方面構(gòu)成。第一個(gè)方面是測(cè)量的方面，安裝在管道中，與給水流量產(chǎn)生流量差。而另一方面是顯示方面，主要是接收第一方面的產(chǎn)生的信號(hào)。3.2.3 蒸汽流量的測(cè)量蒸汽流量

21、的測(cè)量，是采用在過(guò)熱器出口上的溫度補(bǔ)償?shù)姆绞降玫狡鋲毫χ祦?lái)測(cè)量的，由于孔板容易損壞，而且維修起來(lái)還是比較困難的，所以舍棄了用孔板測(cè)量的方法。汽包鍋爐一般都配有兩套就地水位計(jì)和三套遠(yuǎn)傳式水位計(jì)，而鍋爐汽包水位的監(jiān)視、自動(dòng)控制、越限報(bào)警和跳閘保護(hù)則完全依靠這三套遠(yuǎn)傳式(差壓式)水位計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)如下圖3-21-正壓一次門(mén) 2-単室平衡容器 3-負(fù)壓一次門(mén) 4-汽包圖3-2 配單室平衡容器的差壓式水位測(cè)量示意圖考慮到汽包壓力和飽和蒸汽溫度對(duì)飽和蒸汽重度的影響，汽包水位變送器的測(cè)量差壓值經(jīng)過(guò)壓力補(bǔ)償計(jì)算后得到結(jié)果就是準(zhǔn)確的汽包水位值，其計(jì)算公式為： （3-4） 式中字母表示的意義如下：水位變送器實(shí)際的壓力差

22、 I、L：平衡容器內(nèi)的結(jié)構(gòu)尺寸； ：室溫下水與飽和水重度之差； ：汽包壓力下飽和水與飽和蒸汽重度之差。其中水位變送器實(shí)際測(cè)量出來(lái)的壓力差通過(guò)一系列的數(shù)學(xué)計(jì)算分析最后就可以得到鍋爐汽包的實(shí)際水位。3.3系統(tǒng)擾動(dòng)分析3.3.1 給水流量擾動(dòng)給水流量擾動(dòng)是系統(tǒng)的主要擾動(dòng)之一，會(huì)進(jìn)行主要的分析。其中，給水流量是輸入量，為內(nèi)擾。如果其中的外擾蒸汽負(fù)荷保持不變的話(huà)，給水流量變化時(shí)，其方程式如下所示： （3-5）經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)分析可以得到傳遞函數(shù)如下： （3-6） 對(duì)于中壓鍋爐，上式中Tw的數(shù)值很小，常常可以忽略不計(jì)，因此可以進(jìn)一步改寫(xiě)為： （3-7）在給水流量擾動(dòng)時(shí)情況下的水位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖3-3所示

23、：（a） 沸騰式 （b） 非沸騰式圖3-3 給水量擾動(dòng)時(shí)水位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖3.5中的給水?dāng)_動(dòng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)中的圖（a）為沸騰式省煤器的情況下的水動(dòng)態(tài)特性，圖（b）則為非沸騰式的特性。如圖3.5中的階躍響應(yīng)可以看到，伴隨著給水流量的增大，其鍋爐汽包水位沒(méi)有一下持續(xù)提升，而是像先下降了一段時(shí)間，然后再上升的，如圖（b）可以看出來(lái)，而不是和我們平時(shí)的常識(shí)一樣，增大給水流量，然后汽包水位就根據(jù)其線(xiàn)性變化。這是由于給水的溫度和省煤器當(dāng)中的溫度還有很大的差距，因此這一溫度差使得省煤器中的蒸汽冷凝成水，降低省煤器中的溫度，從而降低了省煤器中的水位，所以剛給的水用于補(bǔ)償省煤器中的水位，之后的水才能流到汽包當(dāng)中

24、，從而慢慢提高汽包中的水位。而且當(dāng)剛給的水在補(bǔ)償省煤器的水位的時(shí)候，由于其中的負(fù)荷還沒(méi)有發(fā)生變化，汽包中的水還在蒸發(fā)，從而也導(dǎo)致汽包水位下降了一點(diǎn)。3.3.2 蒸汽流量擾動(dòng)除了上文中的給水流量擾動(dòng)外，其蒸汽流量擾動(dòng)也是系統(tǒng)的主要擾動(dòng)之一，也是本文具體分析的方面。下面的方程式是在控制給水流量不發(fā)生變化的情況下，蒸汽流量擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性方程。 （3-8） 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)分析可以得到傳遞函數(shù)如下： （3-9） 將上面的傳遞函數(shù)經(jīng)過(guò)并聯(lián)變換如下： （3-10）式中： 。在蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)情況下的水位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖3-4所示：（a） 沸騰式 （b） 非沸騰式圖3-4 蒸汽量D擾動(dòng)下的水位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)從上

25、圖3.6中擾動(dòng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)可以看出，隨著蒸汽流量的增大，圖（b）可以看出汽包水位沒(méi)有一下隨蒸汽流量的變化而發(fā)生線(xiàn)性變化，而是先上升再持續(xù)下降的。而不像我們的常識(shí)那樣，蒸發(fā)越多汽包水位隨之下降也越多。這樣的一種反常識(shí)的現(xiàn)象用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)叫做“虛假水位”，而產(chǎn)生“虛假水位”的原因是由于負(fù)荷的增大，蒸發(fā)也越多，而燃料沒(méi)有及時(shí)得到增加使得氣壓下降，同時(shí)使得汽包膨脹和水下面的氣泡的體積也變大，所以汽包水位也及因?yàn)樗旅娴臍馀莸捏w積的變大而升高。但是見(jiàn)過(guò)一段時(shí)間，鍋爐適應(yīng)了這樣的負(fù)荷，調(diào)整過(guò)來(lái)，水位也就隨之下降了。所以水位的變化H(t)應(yīng)該是H1(t)和H2(t)之和，即： （3-11）3.3.3 燃料量擾

26、動(dòng)在燃料量擾動(dòng)時(shí)情況下的水位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如下圖3-5所示： （a） 沸騰式 （b） 非沸騰式 圖3-5 燃料量擾動(dòng)下水位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)當(dāng)燃料量增大的時(shí)候，鍋爐的溫度也隨之增大，使得蒸發(fā)量也隨之增大，高于給水量，但由于此時(shí)也會(huì)出現(xiàn)和蒸汽流量擾動(dòng)下的“虛假水位”，所以水位也會(huì)先提高一點(diǎn)，然后再下降。但是燃料量擾動(dòng)中的“虛假水位”同蒸汽流量擾動(dòng)下的“虛假水位”有所不同，稍微比蒸汽流量擾動(dòng)下的小一些，但是它延續(xù)的時(shí)間會(huì)比前者長(zhǎng)一點(diǎn)。 3.3.4其他擾動(dòng)給水流量擾動(dòng)、蒸汽流量擾動(dòng)和燃料量擾動(dòng)是系統(tǒng)擾動(dòng)主要的三個(gè)擾動(dòng)。其中給水?dāng)_動(dòng)為內(nèi)擾。而蒸汽流量擾動(dòng)和燃料量擾動(dòng)為外擾，而外擾只是影響水位波動(dòng)的幅度而已。所

27、以在研究參數(shù)整定外，還會(huì)經(jīng)常研究在外擾情況下的是否有前饋信號(hào)的情況，而這些在之后的仿真中都會(huì)提及。當(dāng)然除了以上所說(shuō)的三個(gè)常見(jiàn)的擾動(dòng)外，還有汽包壓力P、調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度等其他因素，但是這些其他因素都可以通過(guò)以上三個(gè)主要的擾動(dòng)反應(yīng)出來(lái)。與此同時(shí)，我們要保持鍋爐汽包內(nèi)的壓力穩(wěn)定，要時(shí)刻保持蒸汽流量和燃料量的平衡，這兩者往往一起變化。只是一個(gè)變化快一個(gè)變化慢而已。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章給水三沖量系統(tǒng)的整定 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第4章 給水三沖量系統(tǒng)的整定 第4章 給水三沖量系統(tǒng)的整定4.1 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的參數(shù)整定4.1.1主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定 本小節(jié)所研究三級(jí)三沖量，主要從副回

28、路、主回路和前饋通路的的參數(shù)整定研究。其中可以?xún)?nèi)回路當(dāng)做一個(gè)簡(jiǎn)單的單回路，然后進(jìn)行分析。而把副回路可以當(dāng)做一個(gè)快速跟隨主回路的一個(gè)系統(tǒng)，其作用是用來(lái)消除給水?dāng)_動(dòng)，同時(shí)還能監(jiān)控外擾蒸汽擾動(dòng)。如下圖4-1為副回路的等效圖。圖4-1 副回路等效圖將一個(gè)值g作為其的基礎(chǔ)值，再加上要考慮其中的增量的情況，所以在這個(gè)時(shí)候就能夠?qū)⑦@個(gè)副回路當(dāng)做一個(gè)單回路來(lái)看了。對(duì)此，我們經(jīng)常把除了調(diào)節(jié)器和分壓系數(shù)之外的所有環(huán)節(jié)都看做是可以調(diào)節(jié)的目標(biāo)，所以在廣義上來(lái)說(shuō)，其對(duì)象 （4-1）其實(shí)就是上文所說(shuō)的近似比例環(huán)節(jié)，由于其中調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時(shí)間理論上都可以取非常小的值，所以我們經(jīng)常通過(guò)試探法來(lái)得到他們的準(zhǔn)確的值。同時(shí)為

29、了保證該回路的穩(wěn)定，一般情況下其積分時(shí)間。我們?cè)谟迷囂椒ㄔ囂降倪^(guò)程中，我們可以隨意地設(shè)置的值，以便得到一個(gè)比較完美的比例帶的值。當(dāng)再一次變換的時(shí)候，我們必須要使得的值不發(fā)生任何的變化，其目的也就是為了保證該回路的開(kāi)環(huán)的放大倍數(shù)不變。我們?cè)谑褂迷囂椒ǖ臅r(shí)候，通常情況下是將主回路設(shè)置為開(kāi)路的狀態(tài)，使其失去水位的信號(hào)，其g為零，同時(shí)設(shè)置調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間和的值。我們先手動(dòng)操作進(jìn)水的閥門(mén)，等到出現(xiàn)第一個(gè)階躍信號(hào)之后就將其切換為自動(dòng)擋，同時(shí)觀察曲線(xiàn)狀態(tài)，如果其能夠非常迅速地達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)的話(huà)就可以了。下圖4-2為主回路的等效圖。圖4-2主回路等效圖可以從上圖4-2中看出來(lái)，其為副回路的等效環(huán)節(jié)，把和看作一

30、個(gè)等效調(diào)節(jié)器所控制的對(duì)象，則 （4-2）而則是一個(gè)常數(shù)，這是一個(gè)等效比例調(diào)節(jié)器，其比例帶。除此之外，可以使用實(shí)驗(yàn)法來(lái)獲得它的對(duì)象特性，其實(shí)就是在給水流量擾動(dòng)下，鍋爐汽包水位的變化曲線(xiàn)，根據(jù)這樣的曲線(xiàn)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得到飛升速度和遲延時(shí)間。其中當(dāng)比較大的話(huà)，就可以按照下面的公式進(jìn)行整定 （4-3）同時(shí)又因?yàn)?，所?（4-4）由上文我們通過(guò)對(duì)面兩者的比例帶，我們不難發(fā)現(xiàn)對(duì)內(nèi)外回路的影響剛好是相反的。 若減小的話(huà)，副回路的穩(wěn)定性則加強(qiáng)了，而主回復(fù)的穩(wěn)定性就相應(yīng)地減弱了。若增強(qiáng)的話(huà)則相反。所以我們?cè)诟淖兊耐瑫r(shí)需要改變，使不變，來(lái)保持穩(wěn)定性。4.1.2 前饋通路的參數(shù)整定下面我們考慮前饋通路的方面，其

31、對(duì)穩(wěn)定性沒(méi)有影響，所以我們可以單獨(dú)地來(lái)考慮，下圖4-3為前饋通路的等效圖。圖4-3 前饋通路按照上圖4-3我們可以求出其補(bǔ)償條件，計(jì)算方法如下：令，而，所以其完全補(bǔ)償條件為： （4-5）把和的值代入得： (4-6)在式（4-4）中，其中的負(fù)號(hào)是由于前饋裝置極性開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的，而、的值是變送器的斜率，在一般情況下斜率的值是給好的。實(shí)際上其整定只是要確定（分壓系數(shù)），但是沒(méi)有上文中的整定那么簡(jiǎn)單，而是一個(gè)很復(fù)雜的環(huán)節(jié)，我們需要在靜態(tài)特性下進(jìn)行整定，條件如下： （4-7） 通常有，所以：。根據(jù)上文我們基本上可以分析出其的整定方法：（1）使用試探法確定和的值，同時(shí)保證不發(fā)生變化，其目的是為了快速地消除給水

32、流量擾動(dòng)來(lái)使系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）由于的整定比較復(fù)雜，我們一般使。4.2 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的參數(shù)整定4.2.1 主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定在串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)中，副回路的參數(shù)整定方法同單級(jí)三沖量差不多，一般也是用試探法整定副回路的和。主回路參數(shù)整定是把副回路等效成一個(gè)比例環(huán)節(jié)，然后用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行整定；前饋通路的選擇是基于“虛假水位”而定的。它主要是為了補(bǔ)償“虛假水位”現(xiàn)象。下面分別對(duì)它們進(jìn)行參數(shù)整定。和單級(jí)三沖量一樣，串級(jí)三沖量的副回路也可看作是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，如下圖4-4所示。圖4-4 副回路等效圖同時(shí)我還是會(huì)把調(diào)節(jié)閥和普通管道系統(tǒng)作為被調(diào)對(duì)象，則作為以外的環(huán)節(jié)都作為等效調(diào)節(jié)器。 (4-8)若

33、采用型如的調(diào)節(jié)規(guī)律，則 （4-9）式中副調(diào)節(jié)器比例帶；副調(diào)節(jié)器積分時(shí)間。一般情況下和 都會(huì)取很小的值，其中、的兩個(gè)值一般都取1。如果出現(xiàn)的“虛假水位”現(xiàn)象比較嚴(yán)重的話(huà)，我們一般會(huì)使蒸汽流量信號(hào)增強(qiáng)，來(lái)時(shí)其過(guò)程更穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)候可以使1，同時(shí)需要使用試驗(yàn)下來(lái)減小。同時(shí)我們一般會(huì)使/的值為一個(gè)整值，一般情況下取2。其中我們可以知道內(nèi)回路是快速隨動(dòng)的，所以我們會(huì)使用純比例型調(diào)節(jié)器。我們可以根據(jù)式（4-5）可以看出來(lái)，副回路的等效調(diào)節(jié)器也可看作一個(gè)PI規(guī)律的調(diào)節(jié)器。 （4-10）副回路的對(duì)象為，可近似為比例環(huán)節(jié)，所以調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時(shí)間都可以整定得很小，實(shí)際應(yīng)用中，、可通過(guò)試驗(yàn)獲得；因此副回路也是整

34、定和的問(wèn)題，一般也用試探法求得。主回路的整定是建立在副回路可以等效為一個(gè)快速比例環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上的。它的示意圖如圖4-5所示，其中為等效副回路。圖4-5 主回路等效圖把看成是被控對(duì)象，其余的環(huán)節(jié)可看成是等效調(diào)節(jié)器。 (4-11)若： (4-12) (4-13）和為已知，所以回路只要整定、和的問(wèn)題，用以下經(jīng)驗(yàn)公式整定： (4-14)所以 (4-15)由式（4-6）和式（4-7）兩式可知： (4-16)即當(dāng)增加時(shí)，內(nèi)回路穩(wěn)定性降低，外回路穩(wěn)定性增強(qiáng)，反之相反。一般取=1，則只需整定、和。則有 (4-17) (4-18)4.2.2 前饋通路的設(shè)計(jì)下圖4-6為前饋通路簡(jiǎn)化的圖形，其中是根據(jù)“虛假水位”而確定

35、的。前饋通路中完全補(bǔ)償條件為： (4-19) (4-20) 圖4-6 前饋通路等效圖如果前饋通路的設(shè)計(jì)只考慮靜態(tài)補(bǔ)償，且與的靜態(tài)比值為一個(gè)常數(shù)，則有下式： 一般情況下使蒸汽流量信號(hào)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給水流量信號(hào)，即令。這時(shí)有： 若，則： 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第5章 給水三沖量系統(tǒng)的仿真 第5章 給水三沖量系統(tǒng)的仿真5.1 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的MATLAB仿真5.1.1主、副回路的仿真電廠(chǎng)水位對(duì)象研究中給水流量傳函和蒸汽流量傳函為： WD1(S)= = WD2(S)= =水位測(cè)量變送器傳遞系數(shù)：=0.033，給水變送器斜率：=2，給水流量與蒸汽流量測(cè)量變送器傳遞系數(shù)：=0.083。下面分別對(duì)主

36、、副回路進(jìn)行整定，由上文可以看出來(lái)，此處不再給出。初始試驗(yàn)的整定值：根據(jù)圖3-2所示的主回路的等效方框圖可列出主回路的特征方程式為：1+=0帶入具體數(shù)值得：1+=0整理得：設(shè)為相應(yīng)的阻尼系數(shù)，則：取整定指標(biāo)，則0.21一般情況下，將、取的很小，一般情況下積分時(shí)間，在一開(kāi)始的試探的過(guò)程中，我們將值確定為0.21，目的上文有提出，是為可保持內(nèi)回路的穩(wěn)定。其中。單級(jí)三沖量副回路SIMULINK結(jié)構(gòu)圖及仿真圖見(jiàn)圖和圖，上文將內(nèi)回路進(jìn)行了整定，和都取很小的值，因此它可以很迅速地動(dòng)作。所以其副回路就可以看成具有近似比例特性的快速隨動(dòng)系統(tǒng)。圖5-1 單級(jí)三沖量副回路的SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-2 單級(jí)三沖

37、量副回路的仿真圖根據(jù)上文對(duì)副回路的整定的結(jié)果可以得到主回路的各個(gè)值，如下：， 接下來(lái)研究單級(jí)三沖量的主回路，根據(jù)上文中的主回路的等效圖，再加上各個(gè)參數(shù)值，得到如下圖5-3和5-4所示的主回路的SIMULINK結(jié)構(gòu)圖及仿真圖。其中的與要求差不多一樣。圖5-3 單級(jí)三沖量主回路的等效SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-4 單級(jí)三沖量主回路的等效仿真圖5.1.2前饋通路的仿真由上文我們可以得知蒸汽流量擾動(dòng)所使用的前饋并不在其反饋之中，所以它也并不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此我們?cè)诖_定其各個(gè)參數(shù)的時(shí)候可以根據(jù)鍋爐汽包水位在外擾下不變化的原則來(lái)。所以的整定如下：下圖5-5為克服了給水?dāng)_動(dòng)和蒸汽擾動(dòng)下的SIMULINK

38、圖。因?yàn)榻o定值定位3.3了，可以得出其傳遞系數(shù)為0.033，所以最后在輸出端的示波器的波形穩(wěn)定在100mm。且在600s的時(shí)候加入了內(nèi)擾，在800s的時(shí)候加入外擾（蒸汽）。如此我們可以在仿真圖5-6中可以很清晰的看到效果，很好地展示了其穩(wěn)定性。下文則來(lái)具體分析內(nèi)擾和外擾（蒸汽）。圖5-5單級(jí)三沖量的SINMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-6 單級(jí)三沖量的仿真圖1、首先我們分析內(nèi)擾（給水流量擾動(dòng)），下面的圖5-7為SIMULINK結(jié)構(gòu)圖，圖5-8則是仿真圖。我們可以在圖5-8中看出來(lái)，一開(kāi)始的內(nèi)擾使得波形（即汽包水位）有一些的波動(dòng)，但是在最后達(dá)到平衡，可見(jiàn)內(nèi)回路很好地克服了內(nèi)擾。圖5-7 單級(jí)三沖量給水流

39、量擾動(dòng)下SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-8 單級(jí)三沖量給水流量擾動(dòng)下仿真圖2、這一部分我們分析蒸汽流量擾動(dòng)，從有無(wú)前饋裝置分析。下面的圖5-9和5-11分別有前饋裝置的蒸汽流量擾動(dòng)下的SIMULINK圖和仿真，而圖5-10和5-12為無(wú)反饋裝置的蒸汽流量擾動(dòng)下的SIMULINK圖和仿真。通過(guò)兩個(gè)仿真圖的對(duì)比可知，在有反饋裝置的情況下是能夠克服擾動(dòng)的，5-11中的曲線(xiàn)最后達(dá)到穩(wěn)定的0。但是在沒(méi)有反饋裝置的情況下，如圖5-12中最后沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定的0 存在一定的靜態(tài)偏差。同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)比，無(wú)前饋裝置的系統(tǒng)可以減少一點(diǎn)我們?cè)谏衔奶岬降摹疤摷偎弧爆F(xiàn)象。圖5-9有前饋裝置的單級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下SIMULIN

40、K結(jié)構(gòu)圖圖5-10 無(wú)前饋裝置的單級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下SINMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-11 有前饋裝置的單級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下仿真圖圖5-12 無(wú)前饋裝置的單級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下仿真圖5.2 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的MATLAB仿真5.2.1 副回路的仿真一般情況下和 都會(huì)取很小的值，其中、的兩個(gè)值一般都取1。如果出現(xiàn)的“虛假水位”現(xiàn)象比較嚴(yán)重的話(huà)，我們一般會(huì)使蒸汽流量信號(hào)增強(qiáng)，來(lái)時(shí)其過(guò)程更穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)候可以使1，同時(shí)需要使用試驗(yàn)下來(lái)減小。同時(shí)我們一般會(huì)使/的值為一個(gè)整值，一般情況下取2。因此我們經(jīng)常將副回路可看成一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)我們以往的經(jīng)驗(yàn)，和的值都很小， ，運(yùn)用試探法設(shè)置，從而可以

41、得到一個(gè)完美的值：=下面就開(kāi)始副回路的仿真，圖5-13和圖5-14分別為SIMULINK圖和仿真圖。其中，s。由圖5-14的仿真我們可以很清楚的看出來(lái)副回路已經(jīng)整定為了快速隨動(dòng)系統(tǒng)。圖5-13 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)副回路的SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-14 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)副回路的仿真圖5.2.2 主回路的仿真其實(shí)我們從上文已經(jīng)得知主回路其實(shí)是建立在副回路的基礎(chǔ)上的，下圖5-15為主回路的等效圖，其中的部分則是其等效的副回路的部分。圖5-15 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)主回路等效圖首先我們可以得知，由此我們可以得出和，計(jì)算方法如下: 下面的圖5-16和5-17分別為主回路的SIMULINK圖

42、和仿真，我們可以在仿真圖中可以清晰地看出來(lái)曲線(xiàn)最后達(dá)到穩(wěn)定的100mm。其實(shí)我們還可以通過(guò)動(dòng)態(tài)性能分析出其超調(diào)51%，而其中Ts為280s。圖5-16 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)主回路的SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-17 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)主回路的仿真圖從主回路SIMULINK仿真圖可以看出，曲線(xiàn)最終能達(dá)到穩(wěn)定值100mm，主回路仿真曲線(xiàn)是一波半，但是動(dòng)態(tài)性能分析，超調(diào)為51%，Ts為280s。5.2.3 前饋通路的仿真前饋裝置的傳遞函數(shù)一般是根據(jù)“虛假水位”的嚴(yán)重程度來(lái)確定的，這樣的做法可以很好地使保證其控制過(guò)程的質(zhì)量。當(dāng)負(fù)荷開(kāi)始發(fā)生變化的時(shí)候，為了更好地消除“虛假水位”現(xiàn)象，我們常使蒸汽流量

43、信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給水流量信號(hào)，其中使K=2。因此我們可以進(jìn)行仿真，下圖5-18和5-19分別為前饋通道的SIMULINK圖和仿真。和單級(jí)的一樣，給定值為3.3，傳遞系數(shù)為0.033，所以我們可以在圖5-19中清晰地看到其曲線(xiàn)最后穩(wěn)定在100mm。而在600s是加入內(nèi)擾，在800s時(shí)加入外擾（蒸汽），我們也可以在仿真圖中清晰地看出來(lái)。同時(shí)我們可以得到其超調(diào)51%，Ts為280s。圖5-18 串級(jí)三沖量前饋通道SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-19 串級(jí)三沖量前饋通道仿真圖由上文可知其的超調(diào)量為51%，顯然有點(diǎn)偏大，所以對(duì)改系統(tǒng)進(jìn)行了一些微調(diào)。微調(diào)后的SIMULINK圖為下圖5-20，仿真圖為圖5-21。這

44、樣超調(diào)量就變?yōu)?5%，而Ts為450s，很顯然的是這樣使得性能變得更優(yōu)。圖5-20 微調(diào)后的串級(jí)三沖量SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-21 微調(diào)后的串級(jí)三沖量仿真圖上面微調(diào)的系統(tǒng)可以看出來(lái)具有很好的穩(wěn)定性，接下來(lái)就分析內(nèi)擾和外擾（蒸汽），其中蒸汽流量擾動(dòng)從是否有前饋裝置兩方面來(lái)研究。1、下圖5-22和5-23分別為內(nèi)擾情況下的SIMULINK圖和仿真，從仿真圖中可以看出來(lái)，在給水流量的擾動(dòng)下，汽包水位有波動(dòng)但是不大，最后達(dá)到穩(wěn)定，可以看出來(lái)內(nèi)回路消除了內(nèi)擾。圖5-22 串級(jí)三沖量給水流量擾動(dòng)下SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-23 串級(jí)三沖量給水流量擾動(dòng)下仿真圖2、接下來(lái)則是研究蒸汽流量擾動(dòng)了，下圖5-

45、24和5-26為有前饋裝置的擾動(dòng)的SIMULINK圖和仿真，而圖5-25和5-27為無(wú)反饋裝置的SIMULINK圖和仿真。通過(guò)兩者的比較可以看出來(lái)，有前饋裝置的系統(tǒng)的仿真曲線(xiàn)最后穩(wěn)定為0，而不同的是無(wú)前饋裝置的系統(tǒng)最后也穩(wěn)定為0，即兩者都能抵抗蒸汽流量擾動(dòng)。這是因?yàn)榇?jí)三沖量與單級(jí)三沖量有所不同，它的水位的偏差都是由主調(diào)節(jié)器校正的，可以使水位保持穩(wěn)定。但是從曲線(xiàn)的波動(dòng)情況可以看出來(lái)，有前饋裝置的系統(tǒng)顯的更加穩(wěn)定。同時(shí)仿真曲線(xiàn)顯上升再下降，也是上文研究過(guò)的“虛假水位”的現(xiàn)象，該處不做詳述。圖5-24 有前饋裝置的串級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-25 無(wú)前饋裝置的串級(jí)三沖量蒸汽

46、流量擾動(dòng)下SIMULINK結(jié)構(gòu)圖圖5-26 有前饋裝置的串級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下仿真圖圖5-27 無(wú)前饋裝置的串級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下仿真圖5.3 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)與串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)比較我們可以見(jiàn)下面兩張仿真圖的對(duì)比，為給水流量擾動(dòng)，其中單級(jí)三沖量的內(nèi)擾的最大擾動(dòng)為0.018mm左右，而串級(jí)三沖量的最大擾動(dòng)卻只有mm左右，所以串級(jí)三沖量在給水流量擾動(dòng)下更優(yōu)。在串級(jí)三沖量中的主調(diào)節(jié)器作用是校正水位的，這和單級(jí)相比有很大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)內(nèi)擾發(fā)生時(shí)，汽包中的水位發(fā)生變化，此時(shí)會(huì)有水位變送器將信號(hào)傳送給主調(diào)節(jié)器，然后主調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣會(huì)使沒(méi)有進(jìn)入副回路的擾動(dòng)消除，所以串級(jí)三沖量的最大擾動(dòng)較小

47、。（a）單級(jí)三沖量給水流量擾動(dòng)下仿真圖（b）串級(jí)三沖量給水流量擾動(dòng)下仿真圖圖5-28 給水流量擾動(dòng)下仿真曲線(xiàn)對(duì)比圖下面分析蒸汽流量擾動(dòng)，其對(duì)比如圖5-30和5-31，也可以看出來(lái)與給水?dāng)_動(dòng)一樣的特點(diǎn)就是串級(jí)三沖量的最大擾動(dòng)較小，系統(tǒng)也更加穩(wěn)定。 當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生外擾的時(shí)候，其產(chǎn)生的蒸汽流量信號(hào)就會(huì)使得調(diào)節(jié)閥向正方向運(yùn)動(dòng)，讓進(jìn)水量與蒸汽流量相同。當(dāng)蒸汽流量開(kāi)始增大的時(shí)候，這樣就會(huì)使調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度增大，從而可以減小“虛假水位”帶來(lái)的影響，從這一點(diǎn)來(lái)看，串級(jí)也比單級(jí)的更優(yōu)。（a）有前饋裝置的串級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下仿真圖（b）有前饋裝置的串級(jí)三沖量蒸汽流量擾動(dòng)下仿真圖圖5-30 蒸汽流量擾動(dòng)下仿真曲線(xiàn)對(duì)

48、比圖金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章給水三沖量系統(tǒng)的仿真 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)1 王進(jìn).汽包水位控制J.東方鍋爐,2009:113-1342 胡武奇.600MW超臨界鍋爐給水控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用D,20083 林文孚.600MW超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)及其仿真研究J.湖北電力,2007:98-374 馮磊華.600MW火電機(jī)組給水控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿J.仿真技術(shù)，2008:132-1145 張子才.鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真J.新技術(shù)新工藝，2010:102-986 黎國(guó)強(qiáng).火電廠(chǎng)全程給水控制優(yōu)化研究D,20047 喬金宇.基于MATLAB/SIMULIN的鍋爐汽包水

49、位控制策略及仿真分析D,20128 燕莎.基于MATLAB鍋爐給水控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)J.山西電子技術(shù)，2012:112-1349 劉麗麗.石化企業(yè)穩(wěn)高壓消防給水控制系統(tǒng)D,200810 翟永杰.火電廠(chǎng)分散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用M.200411 徐春梅,張浩,楊平.汽包水位串級(jí)三沖量非線(xiàn)性PID控制系統(tǒng)J.華東電力,2009:121-11312 吳小亮,代芳.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鍋爐汽包水位控制器的設(shè)計(jì)J.南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào),2009:156-3413 朱少華,李智.基于模糊自整定PID的鍋爐汽包水位控制研究J.沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào),2010:132-11214 陳建國(guó).300MW機(jī)組給水系統(tǒng)優(yōu)化改造的實(shí)踐與思