过程控制课程设计-主汽温控制.doc

课程设计报告 (2013—2014年度第 一 学期) 名 称： 过程控制课程设计 题 目：火电厂主汽温度控制系统设计 院 系： 自动化 班 级： 设计周数： 1 周 姓名 学号 分工 成绩 成员 查找资料，绘制系统sama图。 查找资料，仿真试验。 查找资料，撰写实验报告。 日期： 2014 年1月2日 《过程控制》课程设计 任 务 书 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 设计（实验）成果要求 绘制所设计热工控制系统的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： 年 月 日 一、课程设计目的与要求 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。 掌握汇编语言程序设计的基本方法和典型接口电路的基本设计方法。 掌握过程控制系统设计的两个阶段：设计前期工作及设计工作。 2.1设计前期工作 （1）查阅资料。对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节量； （2）确定自动化水平。包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平； （3）提出仪表选型原则。包括测量、变送、调节及执行仪表的选型。 2.2设计工作 （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。 培养学生对过程控制系统的基本设计能力。 提高学生的实践动手能力和创新能力。 二、课程设计正文 1. 被控对象动静态特性分析 1．1影响过热蒸汽温度的因素 影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种： （1）蒸汽流量（负荷）扰动； （2）烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）； （3）减温水流量扰动。 1．2过热汽温控制对象的静态特性分析 根据传热方式分：过热器可分为对流式、辐射式和半辐射式过热器三种。 对于不同的过热器，蒸汽流量对蒸汽温度的影响如下图： 图1 蒸汽流量对过热器温度的影响 1．3过热汽温控制对象的动态特性分析 （1）蒸汽流量（负荷）扰动下的动态特性 汽机负荷变化会引起蒸汽量的变化，蒸汽量的变化将改变蒸汽和烟气之间的传热条件，导致汽温的变化。如图，在时刻产生蒸汽流量扰动下过热蒸汽的响应曲线，由分析可得由于管道中沿长度方向上的点温度几乎同时变化，所以温度响应具有自平衡特性，而且惯性和迟延都比较小。 图2 蒸汽流量（负荷）扰动下的动态特性曲线 （2）烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）下的动态特性 燃料量增减，燃料种类的变化，送风量，吸风量，的改变都将引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。由于烟气传热量的改变是沿着整个过热器长度方向上同时发生的，因此汽温变化的迟延很小，一般在10~20s之间，同时体现出自平衡特性。烟气侧扰的汽温响应曲线如下图所示。 图3 烟气侧扰动的汽温响应曲线 （3）减温水流量扰动下动态特性 应用喷水来控制蒸汽温度是目前最广泛采用的一种方式，对