課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目:鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文是針對(duì)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行的分析和設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)采用串級(jí)控制以提高系統(tǒng)的控制性能，在系統(tǒng)中采用了主控-串級(jí)控制的切換裝置，使系統(tǒng)可以適用于不同的工作環(huán)境。通過(guò)使用該系統(tǒng)，可以使得鍋爐過(guò)熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍內(nèi)變化，并保護(hù)過(guò)熱器營(yíng)壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。關(guān)鍵字：過(guò)熱蒸汽控制串級(jí)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制主控-串級(jí)切換目錄TOC\o"1-3"\h\u18511生產(chǎn)工藝介紹 ④從介質(zhì)的特點(diǎn)考慮。綜合以上各種因素，在鍋爐過(guò)熱蒸汽控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥選擇氣開(kāi)閥。調(diào)節(jié)閥的流量特性的選擇，在實(shí)際生產(chǎn)中常用的調(diào)節(jié)閥有線性特性、對(duì)數(shù)特性和快開(kāi)特性三種，在本系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇線性特性。閥門(mén)定位器的選用，閥門(mén)定位器是調(diào)節(jié)閥的一種輔助裝置，與調(diào)節(jié)閥配套使用，它接受控制器來(lái)的信號(hào)作為輸入信號(hào)，并以其輸出信號(hào)去控制調(diào)節(jié)閥，同時(shí)將調(diào)節(jié)閥的閥桿位移反饋到閥門(mén)定位器的輸入端而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)，閥門(mén)定位器可以消除閥膜頭和彈簧的不穩(wěn)定以及各運(yùn)動(dòng)部件的干摩擦，從而提高調(diào)節(jié)閥的精度和可靠性，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位；閥門(mén)定位器增大了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，減少了系統(tǒng)的傳遞滯后，加快閥桿的移動(dòng)速度；閥門(mén)定位器還可以改變調(diào)節(jié)閥的流量特性。3.3控制器設(shè)計(jì)由上文論述可知，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)選擇串級(jí)控制。3.3.1控制器控制規(guī)律的選擇在串級(jí)控制中，主變量直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量或生產(chǎn)的安全，所以主變量一般要求不得有余差，而對(duì)副變量的要求一般都不很嚴(yán)格，允許有一定的波動(dòng)和余差。從串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)上看，主環(huán)是一個(gè)定制系統(tǒng)，主控制器起著定值控制作用，為使其穩(wěn)定，主控制器通常選用比例積分控制器，對(duì)于本系統(tǒng)由于控制通道容量之后較大，為克服容量滯后，選用比例積分微分控制器作為主控制器。副環(huán)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，它的給定值隨主控制器輸出的變化而變化，為了加快跟蹤，副控制器一般不帶積分作用。若副控制器有微分作用，一旦主控制器航五輸出稍有變化，控制閥就將大幅度變化，這對(duì)控制系統(tǒng)很不利，故副控制器只選用比例控制器。3.3.2控制器正、反作用選擇對(duì)于串級(jí)控制系統(tǒng)，主、副控制器正、反作用的選擇順序應(yīng)該是先副后主。副控制器的正、反作用要根據(jù)副環(huán)的具體情況決定，而與主環(huán)無(wú)關(guān)。為了使副環(huán)回路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，副環(huán)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)的符號(hào)必須為“負(fù)”，即副環(huán)內(nèi)所有各環(huán)節(jié)放大倍數(shù)符號(hào)的乘積應(yīng)為“負(fù)”。在本設(shè)計(jì)中隨著調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度增加，減溫水量增加，副對(duì)象即減溫器后端蒸汽溫度會(huì)降低，所以調(diào)節(jié)閥對(duì)副對(duì)象的作用為“負(fù)”；而調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)閥，即其控制作用為“正”，所以負(fù)調(diào)節(jié)器的控制作用應(yīng)為負(fù)作用。主控制器的正、反作用要根據(jù)主環(huán)所包括的各個(gè)環(huán)節(jié)的情況來(lái)確定，同時(shí)可將副回路視為一放大倍數(shù)為“正”的環(huán)節(jié)來(lái)看待，因?yàn)楦被芈肥且噪S動(dòng)系統(tǒng)。這樣只要根據(jù)主對(duì)象與主變送器放大倍數(shù)的符號(hào)及整個(gè)主環(huán)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的符號(hào)為“負(fù)”的要求，就可以確定主控制器的正、反作用。在本系統(tǒng)中，主對(duì)象的放大倍數(shù)為的符號(hào)為“正”，所以主控制器應(yīng)選“負(fù)”作用。3.3.3控制器的電路實(shí)現(xiàn)主控制器采用PID調(diào)節(jié)器，副控制器采用P調(diào)節(jié)器，可以使用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)P、I、D的調(diào)節(jié)作用，也可以直接使用模擬電路搭建PID調(diào)節(jié)模塊，在實(shí)際生產(chǎn)中，大多采用制作成型的PID模塊以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。4控制儀表的選擇控制儀表的主要類型大致分為電動(dòng)或氣動(dòng)，電動(dòng)I型、II型、III型，單元組合儀表或是基地是儀表等。常用的控制儀表有電動(dòng)II型、III型。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，選用的儀表不同，具體的實(shí)施方案也不同。電動(dòng)III型和電動(dòng)II型儀表就其功能來(lái)說(shuō)基本相同，但是其控制信號(hào)不相同，控制II型典型信號(hào)為，而電動(dòng)III型儀表的典型信號(hào)為，此外。III型儀表較II型儀表操作、維護(hù)更為方便、簡(jiǎn)捷，同時(shí)III型儀表還具有完善的跟蹤、保持電路，使得手動(dòng)切換非常方便，隨時(shí)都可以進(jìn)行切換，且保證無(wú)擾動(dòng)。所以在本設(shè)計(jì)中選用電動(dòng)III型儀表。由電動(dòng)III型儀表構(gòu)成的串級(jí)控制系統(tǒng)的基本方案有如下兩種：圖4-1用電動(dòng)III型儀表組成的串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖該方案中采用了兩臺(tái)控制器，主、副變量通過(guò)一臺(tái)雙筆記錄儀進(jìn)行記錄。由于副控制器輸出的是，而控制閥只能接受氣壓信號(hào)，所以在副控制器與控制閥之間設(shè)置了一個(gè)電氣轉(zhuǎn)換器。圖4-2用電動(dòng)III型儀表組成的主控-串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖該方案較于上一方案多設(shè)置了一個(gè)主控-串級(jí)控制切換開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)不同情況使控制系統(tǒng)工作于主控方式和串級(jí)控制方式下。在本設(shè)計(jì)中采用第二種方式可以是控制系統(tǒng)更好的工作，得到更穩(wěn)定的控制輸出。5系統(tǒng)控制流程圖系統(tǒng)整體控制流程圖如下圖：圖5-1系統(tǒng)控制流程圖6總結(jié)體會(huì)6.1設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于串級(jí)控制系統(tǒng)的鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)爐溫過(guò)熱蒸汽的良好控制是保證系統(tǒng)輸出蒸汽溫度穩(wěn)定的前提。采用串級(jí)控制系統(tǒng)，可以極大地消除控制系統(tǒng)工作過(guò)程中的各種擾動(dòng)，使系統(tǒng)工作在良好的狀態(tài)下，在系統(tǒng)中控制儀表可進(jìn)行主控、串級(jí)控制的切換，可滿足系統(tǒng)在不同情況下的控制要求。6.2心得體會(huì)本設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了模擬電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論以及過(guò)程控制理論。為了更好的完成設(shè)計(jì)，我將已經(jīng)被束之高閣的一些書(shū)籍重新找出，認(rèn)真閱讀，從中不僅查找到了設(shè)計(jì)中需要的知識(shí)點(diǎn)，還發(fā)現(xiàn)了一些以前學(xué)習(xí)中忽略了的知識(shí)，在完成設(shè)計(jì)的同時(shí)得到了額外的收獲。在做這個(gè)課程設(shè)計(jì)之前，我一直以為自己的理論知識(shí)學(xué)的很好了。但當(dāng)我拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的時(shí)候，有一種的懵的感覺(jué)，不知道如何下手。開(kāi)始了我又總是被一些小的，細(xì)的問(wèn)題擋住前進(jìn)的步伐，讓我總是為了解決一個(gè)小問(wèn)題而花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。最后還要查閱其他的書(shū)籍才能找出解決的辦法。并且我在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有很多東西，