串级三冲量全程给水控制系统的设计及仿真研究.doc

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 PAGE PAGE 35 引 言 汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。锅炉汽包水位过高，影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽中水分过多，结果使过热气温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低，则可能使锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。 随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高的要求，其主要原因有： (1) 汽包的个数和体积减少，使汽包的蓄水量和蒸发面积减少，从而加快了汽包水位的变化速度； (2) 锅炉容量的增大，显著地提高了锅炉蒸发受热面的热负荷，使锅炉负荷变化对水位的影响加剧了； (3) 提高了锅炉的工作压力，使给水调节阀和给水管道系统相应复杂，调节阀的流量特性更不易满足控制系统的要求。 由此可见，随着锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制是必不可少的，它可以大大减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水控制系统将是非常复杂而完善的。本次设计主要是用串级三冲量全程控制保证给水控制系统的一些要求。 第一章 绪 论 1.1 热工自动化技术的发展 1.1.1 前言 任何一门学科的发展都不能脱离社会生产的需要，热工自动控制系统也是随着社会生产力和科学技术的发展而逐渐发展起来的。早期的热工自动控制系统是非常简单的，因为当时热力发电机组的单机容量都很小，对控制系统购要求也不高，只要求对给水、汽温、汽压和汽机的转速作简单的控制，这些控制系统大多分散在锅炉和汽机车间就地安装，整个电厂的机、炉、电也是分散控制的。 随着现代科学技术的发展，发电机组已由过去的中温、中压、中小容量发展到现今的大容量、高参数的单元机组。对于这种大型的发电设备，要求有更高的可靠性和自动化水平，否则它的事故会给电网造成巨大的损失。因此，在大型机组中，热工自动控制系统显得尤为重要，它不仅提高了劳动生产率和电能质量，降低发电成本，改善劳动条件，而且为大型机组的安全、经济、满发提供了可靠的保证。 近20年来热工自动化专业发展非常快，无论是测量技术、控制理论，还是仪表设备控制装置以及控制系统的构成。与20年前相比，都已有了很大的变化，以新原理，新材料，新工艺生产的各种传感器，变送器，不断地被开发出来，控制系统、控制装置也是日新月异。到上世纪80年代初期，由于大规模集成电路以及电子计算机技术的发展，以及通讯理论和技术的发展，国外在对局域网的大量研究的基础上，推出了用于过程控制的网络型分散控制系统，即我们通常说的DCS。国内在80年代中期也引进DCS用于火力发电厂单元机组控制系统中。现在DCS系统已在我国大型火电厂中普遍应用。另外，控制理论发展也很快，在经典的控制理论和现代控制理论的基础上，新的控制理论和控制策略不断涌现，并且在生产实践中得到应用。如专家系统，模糊控制，神经元网络控制技术等等。以现代控制理论为基础的自适应最优控制，具有状态变量观测器的状态变量控制以及预估算法控制等都得了广泛的应用。 1.1.2 发展前景及趋势 随着科学技术的不断发展，也由于生产实践的需求以及原有技术的不足，进入新的一个世纪以后，热工自动化专业技术将会以更快的速度发展。 1、几个主要的影响因素　　(1) 元器件生产及新材料新器件的影响。新材料新器件的产生总是与生产实践的需求相联系的；另一方面，新材料新器件的产生反过来又会影响这种需求，改变原来的生产实践。对于热工自动化技术来说也是这样。生产实践中遇到的问题需要开发新的器件，研制出新的测量元件或测量装置，反之，新元件或新装置又会改变原先的控制系统和生产工艺系统。　　(2) 新的生产工艺的影响。随着科学技术和生产的发展，生产工艺和生产管理模式发生了变化，导致产生新的生产工艺系统和新的生产控制要求，因而热工自动化技术将不断面临新的领域。火力发电厂随着脱硫技术，洁净煤发电技术，联合循环发电等新技术的推广应用，势必去研究新的控制项目，控制内容和控制系统，这必然会使得热工自动化技术无论在测量技术方面还是控制装置，控制系统甚至控制理论方面都发生一系列的变化。　　(3) 计算机及其通讯技术发展的影响。最近几年计算机技术和计算机应用技术发展很快，无论是硬件还是软件，这几年的更新换代周期也许还不到一年。网络的研究和应用也日益深广。计算机技术及其应用技术的发展无疑将极大地影响热工自动化技术的发展。1.1.3 发展趋势的估计 传感器，变送器将更趋于小型化，数字化，智能化。二次仪表将趋向于小型化数字化或全CRT显示技术。控制系统将从DCS系统向FCS或更新型的系