华北电力大学《分散控制系统》课程设计炉膛负压系统.docx

实验报告院系：控制与计算机工程学院实验名称：《分散控制系统》课程设计——炉膛负压系统指导教师：李新利、梁庚、黄从智学生姓名：苏晴同组人：孙建建学号：1111190215班级：创新自1101班日期：2015年3月25日《分散控制系统》课程设计一、目的与要求本课程设计目的是使学生掌握DCS的设计思想，知道如何安装和使用DCS，如何评价和选择DCS，以及如何在工程设计中合理地应用DCS。按照被控系统的不同，将学生分成若干个设计小组，原则上每个小组的设计题目不能相同。每个小组由两名学生组成，分别进行系统结构设计和硬件配置设计、控制策略或控制逻辑设计、系统组态设计、以及系统人机界面设计。要求分工协作，相互配合，形成一个完整的设计方案。二、主要内容本课程设计的具体名称如下：炉膛负压自动调节系统。三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1系统结构与硬件配置设计2控制策略或控制逻辑设计3系统组态设计4系统人机界面设计5答辩四、设计（实验）成果（一）系统结构与硬件配置设计在锅炉燃烧控制过程中，为了适应负荷变化一定要控制燃烧量B，而为了保证燃料的充分燃烧，就需要足够的助燃空气量。这就要求在控制锅炉的燃料量的同时还要控制锅炉的送风量AF，得到最高的燃烧效率。与此同时，锅炉的引风量EG也要加以控制，使炉膛的负压保持在一定的范围内。如负压太小甚至变为正压，则炉膛内的火焰或者延期就有可能从炉壁缝隙或测点孔洞外逸，影像设备和运行人员的安全；如果路膛负压太大，又会使大量的冷空气进入炉内，这将增大引风机的负荷和排烟带走的热损失。一般负压应控制在-20Pa左右。如前所述，负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引风量，维持炉膛负压一定。炉膛烟道的对象惯性很小，调节通道和扰动通道的特性都可以近似的认为是一个比例环节。这是一类特殊的被控对象，简单的单回路系统并不能保证被控质量，因为被调量的反应太灵敏以致会激烈跳动。考虑到该系统的被调量（炉膛负压）反映了吸风量与送风量之间的平衡关系，明显的改进措施是辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变吸风量。下图是系统的结构示意图:下图是电厂的常见的炉膛负压控制系统的方框图。这里需要做几点说明：①由于负压测量值的剧烈波动，在引入调节器前必须经过处理，例如采用低通滤波器的措施加以平滑化。②锅炉一般有多台引风机，因此炉膛负压调节器的信号将同时送到四个控制子回路，分别控制四台引风机的导向叶片。③系统中有一个增益补偿回路。由于引风机投入运行的台数要视锅炉负荷负荷耳钉，因而控制系统开环总增益随投入运行的引风机的数量不同而改变。+—送风量AF负压设定值SP负压Pv炉膛负压控制系统的方框图综上所述，燃烧控制系统是由燃料量，送风量和引风量三个相互匹配、密切联系的控制子系统组成。其中燃料量控制回路使锅炉跟踪外界负荷，送风量控制回路维持锅炉含氧量，最高的热效率，引风机控制回路保持负压稳定，这三个子系统组成了一个不可分割的整体，统称为锅炉燃烧控制系统，共同保证锅炉运行的机动性，经济型和安全性。本报告就是关于引风机控制回路部分的DCS的设计工作。(二)控制策略或控制逻辑设计由第一部分分析可知，该系统为单回路控制系统，又由于炉膛烟道的对象惯性很小，调节通道和扰动通道的特性都可以近似的认为是一个比例环节，所以加入前馈环节。SAMA图如下所示：PT为压力传感器，为了防止误差及设备损坏引起的测量误差，采用三重量冗余，三个压力信号均与中值比较，差值分别接到高低限报警装置上，这是报警装置。之后中值信号采样的压力信号进入控制器，这就是炉膛负压的回路信号，与设定值信号比较进入PI环节，经过限幅输出，和前馈补偿信号叠加，最后经V/I模块后送至执行机构，对于本系统而言，执行机构就是控制引风机导叶开度的电动机，被控对象引风机导叶，被控量就是引风机导叶开度。加入手操器。在自动时，手操器的输出跟踪控制器的输出。在手动操作时，设定值跟踪反馈值，控制器不工作，前馈信号置零，手操器直接控制引风机导叶开度。(三)系统组态设计1、项目树：2、控制系统组态图3、硬件组态(四)系统人机界面设计