華州電力士號

科技學(xué)院

課程設(shè)計(jì)報(bào)告

（一第1學(xué)期）

名稱：過程控制課程設(shè)計(jì)

題目：風(fēng)量與爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

院系：動力工程系

專業(yè)：自動化

設(shè)計(jì)周數(shù)：1周

姓名學(xué)號分工成績

成員

日期：1月14日

《過程控制》課程設(shè)計(jì)

任務(wù)書

一、目與規(guī)定

“過程控制課程設(shè)計(jì)”是“過程控制”課程一種重要構(gòu)成某些。通過實(shí)際工業(yè)過

程對象控制方案選取、控制功能設(shè)立、工程圖紙繪制等基本設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)闡明撰寫，

培養(yǎng)學(xué)生基本控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識，完畢工程師基本技能訓(xùn)練。

二、重要內(nèi)容

1.依照對被控對象進(jìn)行分析，擬定系統(tǒng)自動控制構(gòu)造，給出控制系統(tǒng)原理圖；

2.依照擬定控制設(shè)備和測量取樣點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，繪制控制系統(tǒng)工藝流程圖（PID

圖）；

3.依照擬定自動化水平和系統(tǒng)功能，選取控制儀表，完畢控制系統(tǒng)SAMA圖（涉及系統(tǒng)功

能圖和系統(tǒng)邏輯圖）：

4.對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行系統(tǒng)整定；

5.編寫設(shè)計(jì)闡明書。

三、進(jìn)度籌劃

序號設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）內(nèi)容完畢時(shí)間備注

1下達(dá)任務(wù)，查找資料周一、周二

2制定控制方案,繪制控制系統(tǒng)SAMA周二、周三

圖

3仿真實(shí)驗(yàn)、撰寫設(shè)計(jì)闡明周三、周四

4答辯周五

四、設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果規(guī)定

1.繪制所設(shè)計(jì)熱工控制系統(tǒng)SAMA圖：

2.依照已給府象，用MATABL進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真整定，并打印整定效果曲線;

3.撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告

五、考核方式

提交設(shè)計(jì)報(bào)告及答辯

學(xué)生姓名：

指引教師：

年月日

一、課程設(shè)計(jì)目與規(guī)定

“過程控制課程設(shè)計(jì)”是“過程控制”課程一種重要構(gòu)成某些。通過實(shí)際工業(yè)過程對象

控制方案選取、控制功能設(shè)立、工程圖紙繪制等基本設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)闡明撰寫，培養(yǎng)學(xué)生基本控

制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識，完畢工程師基本技能訓(xùn)練。

二、設(shè)計(jì)正文

1.基本任務(wù)和規(guī)定：

任務(wù)：1.保持煙氣中含氧最最佳值。

2.維持爐膛負(fù)壓一定。

規(guī)定：1.理解實(shí)現(xiàn)風(fēng)量與爐膛壓力控制核心技術(shù)；

2.可以進(jìn)行風(fēng)量與爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與工程實(shí)現(xiàn)（畫出SAMA圖）。

2.風(fēng)量與爐膛壓力控制系統(tǒng)對象動態(tài)特性：

①送風(fēng)控制系統(tǒng)動態(tài)特性:

1.引風(fēng)控制系統(tǒng)動態(tài)特性分析：

引風(fēng)控制系統(tǒng)即爐膛壓力控制系統(tǒng)任務(wù)在于調(diào)節(jié)煙道吸風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度以變化引風(fēng)量，維持

爐膛負(fù)壓一定。爐膛壓力直接影響爐膛內(nèi)燃料燃燒質(zhì)量和鍋爐安全性，是引起鍋爐滅火最直

接因素。鍋爐煙道對象慣性很小，調(diào)節(jié)通道和擾動通道特性都可以近似地以為是一種比例環(huán)

節(jié)"這是一類特殊被控對象，簡樸單回路控制系統(tǒng)并不能保證被控質(zhì)量，由于被調(diào)量反映太

敏捷以致會激烈跳動。

由于送風(fēng)量變化是引起負(fù)壓波動重要因素，為了能使引風(fēng)量迅速地跟蹤送風(fēng)量，以保持

兩者比例，可將送風(fēng)量作為前饋引入引風(fēng)調(diào)節(jié)器。這樣當(dāng)送風(fēng)控制系統(tǒng)動作時(shí)，引風(fēng)控制系統(tǒng)

及時(shí)跟著動作,而不是等爐膛負(fù)壓偏離給定值后再動作，從而能使?fàn)t膛負(fù)壓基本不變。因此引

風(fēng)控制系統(tǒng)引入送風(fēng)量前饋信號后來,將有助于提高引風(fēng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和爐膛負(fù)壓動態(tài)偏

差。

3.設(shè)計(jì)控制方案

山對象特性分析可知,在燃料量變化同步，送風(fēng)量和引風(fēng)量要按比例協(xié)調(diào)動作，送風(fēng)量

引起煙氣含氧量變化，送風(fēng)控制系統(tǒng)以煙氣中含氧量作為被調(diào)量,其內(nèi)環(huán)要保證最佳風(fēng)煤比,

送風(fēng)控制系統(tǒng)為氧最一風(fēng)煤比串級系統(tǒng)：引風(fēng)系統(tǒng)為一單回路控制系統(tǒng),被調(diào)吊為鍋爐負(fù)壓，

它反映引風(fēng)量與送風(fēng)量之間平衡關(guān)系，因此輔此前饋控制，即在送風(fēng)量變化同步也變化引風(fēng)

量。

3.1.送引風(fēng)控制系統(tǒng)構(gòu)造原理方框圖

送引風(fēng)控制系統(tǒng)原理圖

圖1送引風(fēng)控制系統(tǒng)原理方框圖

3.2送風(fēng)控制系統(tǒng)采用串級控制系統(tǒng)

送風(fēng)控制系統(tǒng)采用氧量信號作為校正信號，如方框圖所示。它是一種串級比值控制系統(tǒng),

主調(diào)節(jié)器（氧量校正調(diào)節(jié)器）接受氧量定值信號。副調(diào)節(jié)器接受燃料信號B,反饋信號V及

氧量校正調(diào)節(jié)器輸出，副回路用以保證風(fēng)煤基本比例，起粗調(diào)作用。主回路用來校正氧量，

起細(xì)調(diào)作用。當(dāng)煙氣中含氧最高于給定值時(shí)，氧審校正器發(fā)出校正信號，修正送風(fēng)控制系統(tǒng)

給定值，使送風(fēng)調(diào)節(jié)器減少送風(fēng)量。通過校正后送風(fēng)量冷保證煙氣中含氧量等

圖2送風(fēng)控制系統(tǒng)原理圖圖3送風(fēng)控制系統(tǒng)構(gòu)造圖

3.3引風(fēng)控制系統(tǒng)采用前饋-反饋單回路控制

引風(fēng)控制系統(tǒng)為一單回路控制系統(tǒng)，被調(diào)量為鍋爐負(fù)壓，它反映吸風(fēng)量與送風(fēng)量之間平

衡關(guān)系，因此輔此前饋控制，即在送風(fēng)量變化同步也變化引風(fēng)量。

考慮到系統(tǒng)被調(diào)量（爐膛負(fù)壓）反映了引風(fēng)和送風(fēng)之間平衡關(guān)系，明顯改進(jìn)辦法是輔此

前饋控制，即在送風(fēng)量變化同步也變化引風(fēng)量。

PvPvo

J/

圖4引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)原理圖圖5引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造圖

3.4分析調(diào)節(jié)器正反作用

送風(fēng)系統(tǒng)：

內(nèi)回路調(diào)節(jié)器K為王，為反作用；外回路依照六邊形法判斷:若輸出含氧量增長，偏差E

減小；主對象K為正，因此規(guī)定閥門輸出減小，則副調(diào)節(jié)器輸出減小,副調(diào)節(jié)器輸入減小,主調(diào)

節(jié)器輸出U減小，因此主調(diào)節(jié)器為反作用。

引風(fēng)系統(tǒng)：依照原理方框圖,調(diào)節(jié)器增益K為正,為反作用。

3.5工藝流程圖

4.送風(fēng)引風(fēng)控制系統(tǒng)SAMA圖

4.1送風(fēng)系統(tǒng)

<5T逢?氫量楮號故陵)f

怎幻渠量俏號故但)?*

您◎曼信號故濯>-?

之Tf切手號Xi心

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怎療度與校制輸出

優(yōu)一大

4.2引風(fēng)系統(tǒng)

三.送風(fēng)引風(fēng)控制系統(tǒng)仿真

1.送引風(fēng)對象特性

送風(fēng)對象功態(tài)技性：

Jf。2%

U--------控制器輸出，AF---------送風(fēng)量，5%-----含氧量

引風(fēng)對象動態(tài)特性：

」5

IF1（1-t-lOs）3PFF.

IF--------引風(fēng)量，PF--------負(fù)壓

1.1副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定

斷開主回路，愉入單位階躍信號，內(nèi)回路PID調(diào)節(jié)器比例項(xiàng)（如下簡稱P）置10,積分

項(xiàng)（I項(xiàng)）及微分項(xiàng)（D項(xiàng)）均置零開始仿真，觀測相應(yīng)曲線，依照衰減率在75%—90%間

規(guī)定不斷調(diào)節(jié)P項(xiàng)參數(shù)，最后得到內(nèi)回路整定曲線。

I.仿真框圖:

PDCortroller

副回路響應(yīng)曲線（Kp2=2.98,Ki=0.4）

2.仿真曲線

1.2主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定

連接外回路，把剛整定好副環(huán)作為主環(huán)?種環(huán)節(jié)，整定主環(huán)參數(shù)。為更好地達(dá)到品質(zhì)規(guī)

定，最后再調(diào)節(jié)副環(huán)參數(shù)，

1.仿真框圖：

RDCortroh

重復(fù)調(diào)節(jié)參數(shù)，直至曲線滿足衰減率為0.75—0.9之間，記錄參數(shù)。響應(yīng)曲線：(Kpl=l.Ki1=0,

Kp2=2.98,Ki2=0.4)

2.仿真曲線

1.4

1.2

0.8

0.6

0.4

0.2

0

°201002003004005006007008003001000

Timeoffset:0

2引風(fēng)控制系統(tǒng)整定

引風(fēng)系統(tǒng)對象為一階慣性環(huán)節(jié)，為單回路比例調(diào)節(jié)?斷開送風(fēng)系統(tǒng)與引風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)系，依照

羥驗(yàn)輸入?yún)?shù)，整定得出曲線。

1.仿真框圖:

2

響應(yīng)曲線(Kp=0.4,Ki=0.011)：

2.仿真曲線:

3.送風(fēng)引風(fēng)系統(tǒng)整定

I.仿真框圖

500s時(shí)加入一種階躍擾動slepl得到響應(yīng)曲線:

五.課程設(shè)計(jì)總結(jié)

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)互相匹配，密切聯(lián)系三個(gè)子系

統(tǒng)構(gòu)成。

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)控制子回路構(gòu)成了不可分割一種整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒系統(tǒng)，

共同保證鍋爐運(yùn)營機(jī)動性，經(jīng)濟(jì)性，安全性。

通過這次過程控制課程設(shè)計(jì)，練習(xí)了對實(shí)際工業(yè)過程對象控制方案選取、控制功能設(shè)立、

工程圖繪制等基本