锅炉温度串级控制系统开题报告.doc

《锅炉温度串级控制系统》开题报告 课题的目的和意义 随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面[1]。 国内一些大容量机组已开始应用计算机控制，主要用来作数据处理、运行监督指导及局部闭环控制等。实现锅炉自动化的意义在于： 1.提高锅炉运行的安全性； 2.提高锅炉运行的经济性； 3.改善劳动条件； 4.减少运行人员，提高劳动生产率。 总之，实现锅炉自动化是促进社会主义现代化的重要措施之一。 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。过程控制的发展将会越来越迅速，并且被应运到越来越多的领域中，而我所探讨的问题是锅炉温度的串级控制[2]。串级控制，是一种复杂的过程控制系统，在提高控制质量和实现一些特殊工艺要求等方面有着显著的效果，使复杂过程控制系统达到一个新的水平，在过程控制中得到了广泛的应用[3]。我国现有中、小型锅炉100多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，采用合适的过程控制方案是一件具有深远意义的工作。由于起步较晚，国内电热锅炉的控制水平不高，只要表现在算法简单、粗糙，造成温度控制效果不佳，易产生输出控制量的震荡，系统不稳定的现象，而且自动化程度不高。最后的目的就是经过仿真实验和实际运行表明，所设计的系统能够可靠、稳定而安全地手动、自动和定时运行的功能，并且在系统出现超温等紧急情况时能报警并自动切断系统。以PID控制算法为核心的控制器能够很好地满足系统的稳定性和精度要求，通过辅助以友好的操作界面，能够简单、便利而又切实有效地应用于实际[4]。 通过实时检测装置把锅炉系统的运行状态和运行参数随时报告给人和控制系统，由自动调节装置对系统的运行状态进行调节；自动控制装置能简化操作步骤和减少操作数量，避免误操作；保护装置能使系统运行中周边设备发生异常、运行参数偏离允许值提供声光报警或自动停炉等应急自动处理[5]。并且还可以很好的提高锅炉运行的经济性，工业锅炉在燃烧过程中，各项技术指标都要求限定在一定范围内。为了确保燃烧过程的稳定、可靠和经济运行，设计采用先进的A/D转换技术和PID计算技术，锅炉燃烧过程控制装置通过检测出口温度、炉膛温度等运行物理量，通过PLC控制器及调节器，改变电阻丝两端电压，使炉膛温度控制在预定范围内，保证锅炉在最佳的温度下加热，在最节能条件下运行[6]。锅炉串级控制装置，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能，保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。 文献综述 关于锅炉温度的自动化控制，先后被很多的学者所关注。 在2003年第02期的《微计算机信息》中，王丽娟发表了一篇题为“单片机在锅炉温度控制系统中的应用”， 本文介绍了单片机在锅炉温度控制上的应用,主要是以87C51单片机作为控制器核心，结合温度传感变送器、A/D转换器、LED显示器、D/A转换器,模拟多路开关等，组成一个八通道的锅炉温度控制系统。该系统能根据现场检测的温度状态做出实时精确的自动控制、实现温度的监控，具有事件与参数记录、数码管显示、报警、系统参数设置、手自动切换控制及与网络、打印机通信的功能、能够快速、稳定、安全、可靠地对工业锅炉进行控制。 在2004年01期的《信息技术》中，来自黑龙间工程学院电子工程系的张培明、邵国平教授发表了一篇“模糊控制在燃煤锅炉床层温度控制中的应用”，文中针对燃煤锅炉燃烧过程十分复杂，难用准确的数学模型来描述以及常规方法的控制效果不是十分理想等问题，在分析常规的模糊控制器的基础上，结合模糊逻辑控制理论，设计了一个带有自调整因子的模糊控制器并进行了仿真研究。仿真结果表明，该控制器对燃煤锅炉床层温度的控制，具有良好的控制性能。 在2007年03月01日第20卷2期的《万方数据》中，来自华中科技大学电子信息与自动化学院的王石教授发表了一篇“模糊PID在热水锅炉温度控制系统中的应用”，针对热水锅炉温度控制的特点，采用模糊PID控制策略。将SMUUNK与FUZZY TOOL BOX有机地结合设计模糊自整定PID控制器。系统的仿真结果表明该控制方法提高了对非线性、滞后系统的控制效果。经过在丹东燃煤热水锅炉供暖工程的实际运行，证明系统的控制效果良好。 2002年，由华北电力大学硕士生叶虹发表的一篇“