個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用課程設(shè)計(jì)報(bào)告(2006--2007 年度第二學(xué)期>名稱：《過程控制》題目：送風(fēng)引風(fēng)控制系統(tǒng)院系：自動(dòng)化系班級(jí)：自動(dòng)化043學(xué)號(hào)：200402020312學(xué)生姓名： 蔣曉秋指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)周數(shù)： 1周成 績：日期：2007年6月28日個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用《過程控制》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其主要內(nèi)容過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，應(yīng)用圖紙資料和文字資料來表達(dá)設(shè)計(jì)思想和工程實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：<一）設(shè)計(jì)前期工作主要內(nèi)容：1．查閱資料，對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，確定控制系統(tǒng)的被調(diào)量和調(diào)節(jié)量；2． 確定自動(dòng)化水平，包括確定自動(dòng)控制范圍、控制質(zhì)量指標(biāo)、報(bào)警設(shè)限及手自動(dòng)切換水平；3．提出儀表選型原則，包括測量、變送、調(diào)節(jié)及執(zhí)行儀表的選型。<二）設(shè)計(jì)工作主要內(nèi)容：1．根據(jù)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行的分析，確定系統(tǒng)自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)原理圖；2．根據(jù)確定控制設(shè)備和測量取樣點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)工藝流程圖<PID圖）；3．根據(jù)確定的自動(dòng)化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成控制系統(tǒng) SAMA圖<包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；4．對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜搭接系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)或 MATLEB搭接系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定；5．編寫設(shè)計(jì)說明書：1）提出控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求；2）被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析；3）選擇控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，畫控制原理圖；4）選擇測點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)畫控制系統(tǒng)工藝流程圖；5）選擇控制儀表，畫SAMA圖<標(biāo)出調(diào)節(jié)器作用方向）；6）根據(jù)控制原理圖，進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性，并進(jìn)行控制器參數(shù)整定；7）設(shè)計(jì)總結(jié)。二、參考題目1. 鍋爐主汽壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) <根據(jù)主汽壓力對(duì)象特性選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)2.3.

一套完整的控制系統(tǒng) SAMA圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。）送吸風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)<根據(jù)送引風(fēng)對(duì)象特性選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)SAMA圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。）汽溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)<根據(jù)主汽溫對(duì)象特性選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)SAMA圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)<根據(jù)給水對(duì)象特性選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)SAMA圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。 ）根據(jù)自己感興趣的其他對(duì)象進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)<根據(jù)所選對(duì)象特性選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng) SAMA圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。）三、考核方式提交設(shè)計(jì)報(bào)告與答辯。學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：年 月 日個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用一、設(shè)計(jì)題目送吸風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)<根據(jù)送引風(fēng)對(duì)象特性選擇相應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)SAMA圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。）二、設(shè)計(jì)正文<一）控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求<1）保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性； ——送風(fēng)控制<2）維持爐膛壓力穩(wěn)定； ——引風(fēng)控制為了使鍋爐適應(yīng)負(fù)荷的變化，必須同時(shí)改變送風(fēng)量和燃料量。送風(fēng)控制系統(tǒng)的最終任務(wù)是達(dá)到最高的鍋爐熱效率。負(fù)壓控制系統(tǒng)的任務(wù)在于調(diào)節(jié)煙道吸風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度以改變引風(fēng)量，維持爐膛負(fù)壓一定。<二）被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析要了解燃燒過程的動(dòng)態(tài)特性主要是弄清楚氣壓對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。主蒸汽壓力PT受到的擾動(dòng)來源主要有二：其一是燃料量擾動(dòng)，稱為基本擾動(dòng)或內(nèi)部擾動(dòng)。其二是汽輪機(jī)耗氣量的擾動(dòng)，稱為外部擾動(dòng)。μB μgpd DD pdPTpT內(nèi)擾μB下氣壓的響應(yīng)曲線

外擾下主氣壓

PT的響應(yīng)曲線<三）選擇控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，畫控制原理圖；送風(fēng)控制系統(tǒng)采用串級(jí)控制系統(tǒng)。它可以首先在內(nèi)環(huán)快速保證最佳空燃比，至于給煤量的測量不準(zhǔn)，則可以由煙氣中氧量作為串級(jí)校正。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用BVO2KPIGp1(s>Gp2(s>∑PIf(x>設(shè)定值送風(fēng)控制系統(tǒng)原理圖送風(fēng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.引風(fēng)控制系統(tǒng)采用前饋 -反饋單回路控制，如下：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用AFF(x>PF0 PFPI ∑引風(fēng)控制系統(tǒng)原理圖考慮到系統(tǒng)的被調(diào)量<爐膛負(fù)壓）反應(yīng)了引風(fēng)和送風(fēng)之間的平衡關(guān)系，明顯的改進(jìn)措施是輔以前饋控制，即在送風(fēng)量改變的同時(shí)也改變引風(fēng)量。引風(fēng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用送風(fēng)引風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用送風(fēng)引風(fēng)控制系統(tǒng) SAMA圖：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用O2 D V BAIAIAIAI5H/LQC去本頁QCQC+QC?自本頁6TR/>∑F2(x)?TR∑/2A/MA/MTTTRTR

去本頁去本頁去本頁去本頁1234>I ? T A I I自本頁 5 6 去本頁I ? T A I I自本頁自本頁自本頁自本頁自本頁

12345

自本頁 5 6 去本頁OROR一切切手動(dòng)5去本頁<四）根據(jù)控制原理圖，進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性，并進(jìn)行控制器參數(shù)整定個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用送風(fēng)控制系統(tǒng)仿真 ：第一步：副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定P:控制整定，仿真框圖如下：Scope2PIAdd111225s2+10s+120s+1Step2DiscreteGain2TransferFcn2TransferFcn3TransportScope3PIController2Delay23Step3Gain3Kp2=2時(shí)，曲線如下：PI整定，仿真框圖如下：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用Scope22PIAdd1Gain211Add3Step2-K-125s2+10s+120s+1TransportScope3DiscretesTransferFcn2TransferFcn3PIController2Delay2Gain1Integrator13Step3Gain3整定結(jié)果為Kp2=2，Ki2=0.04，Ti2=25s，其曲線如下第二步主調(diào)節(jié)器參數(shù)整定P控制整定，仿真框圖如下0.8Gain9Scope4Add62Scope6Add2Gain711Add5Step1-K-125s2+10s+120s+1sTransferFcn1TransferFcn4TransportScope5-K-1Gain5Integrator3Delay1s3Gain10Integrator4Step4Gain8個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用PI控制整定，仿真框圖如下0.8Gain4Scope2Add42Scope1Add1Gain211Add32Step2-K-120s+125s+10s+1TransportScope3sTransferFcn2TransferFcn31Gain1Integrator1Delay2-K-s3Gain6Integrator2Step3Gain3Kp1=0.8,Ki1=0.05,Ti1=20s響應(yīng)曲線如下：引風(fēng)控制系統(tǒng)整定 ：P控制整定當(dāng)Kp=1.5時(shí)，等幅振蕩，曲線如下：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用1.5Gain458000s32Step4-K-1Add1Scope3sTransferFcn6Gain5Integrator17s+115s+5Step5TransferFcn5所以取Kp=0.75,仿真曲線如下：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用PI控制整定-K-Gain158000s32+1200s+60s+1Step11AddScope1-K-sTransferFcn4Gain3Integrator7s+115s+5Step2TransferFcn3當(dāng)Kp=0.50，Ki=0.005時(shí)，Ti=200s響應(yīng)曲線如下：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用送風(fēng)引風(fēng)系統(tǒng)整定0.8Step Gain3Add210.05sGain4 Integrator1 3Step1 Gain

Add

0.04Gain2

2125s2+10s+11Gain1Add1TransferFcn1sIntegrator

ScopeScope2120s+1TransferFcn1 Transport Scope1DelayStep2

0.50Gain50.005Gain6

1sIntegrator27s+115s+5TransferFcn3

58000s32+1200s+60s+1Add3TransferFcn4

Scope3Scope4仿真曲線如下：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用三、課程設(shè)計(jì)總結(jié)1燃燒控制系統(tǒng)是由燃料量控制，送風(fēng)控制和引風(fēng)控制三個(gè)相互匹配，密切聯(lián)系的三個(gè)子系統(tǒng)組成。2其中燃料量控制回路使鍋爐跟蹤外界負(fù)荷，送風(fēng)控制回路維持鍋爐最高的熱效率，引風(fēng)控制回路保持負(fù)壓穩(wěn)定，這三個(gè)控制子回路組成了不可分割的一個(gè)整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒系統(tǒng)，共同保證鍋爐運(yùn)行的機(jī)