华电科院过程控制课程设计..docVIP

科技学院 课程设计报告 (2012--2013年度第1学期) 名 称： 过程控制课程设计 题 目： 给水控制 院 系： 动力工程系 专 业： 设计周数： 1周 姓名 学号 分工 成绩 成员 被控对象动态特性分析；使用matlab、visio；总结、写报告 画控制原理图；控制系统仿真实验，控制器参数整定 画SAMA图、画控制系统工艺流程图 日期： 2013 年 1 月 11 日《过程控制》课程设计 任 务 书 一、 目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。 二、 主要内容 1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）； 3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）； 4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5．编写设计说明书。 三、 进度计划 序号 设计(实验)内容 完成时间 备注 1 下达任务，查找资料 周一、周二 2 制定控制方案，绘制控制系统SAMA图 周二、周三 3 仿真试验、撰写设计说明 周三、周四 4 答辩 周五 四、 设计（实验）成果要求 绘制所设计热工控制系统的的SAMA图； 根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线； 撰写设计报告 五、 考核方式 提交设计报告及答辩 学生姓名： 指导教师：马平 2013年 1 月 11 日 一、课程设计的目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。 二、设计正文 1．基本任务和要求： 任务：1.维持汽包水位在一定的范围内。 2.维持稳定的给水量。 要求：1.了解实现给水全程控制的关键技术； 2. 能够进行汽包锅炉给水控制系统的设计、仿真与工程实现(画出SAMA图)。 2．给水控制对象的动态特性： ①给水流量扰动下汽包水位的动态特性： 原因分析： 开始阶段，给水量虽大于蒸发量，但给水温度低于汽包内饱和水的温度，给水吸收了原有饱和水中一部分热量，使得水面下汽泡容积减小，因此扰动初期水位不会立即升高，有一定的迟延。（热平衡角度） 由于给水流量大于蒸发量，进、出工质流量不平衡，因此汽包水位会逐渐上升。（物质平衡角度） 特点： 有迟延，无自平衡 ②蒸汽流量扰动下的水位的动态特性： ③燃烧率扰动下汽包水位的动态特性： （燃烧率：单位时间燃料燃烧发热量。） 总结： 蒸汽量扰动主要取决于汽轮机的运行工况，属于外部扰动，锅炉燃烧率扰动其实也是一种间接的外部扰动。很显然这两种物理量是不可能作为调节汽包水位的调节手段的，调节作用量只能选择给水量。 3．锅炉汽包水位控制系统及使用范围： 目前较为成熟的锅炉汽包水位控制方案中有单冲量水位控制系统，双冲量水位控制系统及三冲量水位控制系统。锅炉水位的控制方案应根据锅炉系统的具体情况选择。 ①单冲量水位控制系统： 单冲量水位控制系统是典型的单回路调节系统，由被控对象，测量变送单元，调节器和执行器组成，通过给水流量调节汽包液位，这里指的单冲量即汽包液位。其控制方案如图2所示。 单冲量水位控制系统 ②双冲量水位控制系统： 双冲量水位控制系统是在单冲量水位控制的基础上，将蒸汽流量作为前馈信号引入控制系统，这样就可消除“虚假现象”对调节系统的不良影响，从而改善调节特性，提高调节质量，且投资增加不多，其控制方案如图3所示 双冲量水位控制系统 该控制方案依旧存在不能及时反映给水流量对水位调节的干扰，因此双冲量水位控制适用于负荷变化较频繁的小型低压锅炉，而不适用于给水母管压力经常有波动的锅炉系统。 ③三冲量水位控制系统： 一般情况下锅炉容量越大，汽包的相对水位容量就越小，允许的水位波动越小，如果给水中断，就可能在极短的时间内发生危险水位，这就要求水位的控制必须能够及时的反映给水