毕业设计-电厂锅炉水位单级三冲量控制系统设计，共67页，22129字，附外文翻译、答辩PPT
摘 要
电厂热 工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术先进与否和企业现代化的重要标志。汽包锅炉给水控制系统的任务是使给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内。汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素。水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而损坏叶片；水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。只有保证汽包水位的波动在允许范围内，才能实现机组安全经济运行。因此，汽包水位是整个机组安全经济运行的重要因素。本设计采用单级三冲量控制系统，特点是：整定方法容易掌握，控制系统所用设备少，给水流量调节动作平稳，结构简单，一般情况下能满足锅炉生产的控制要求。
在单级控制系统中，参数的整定也很重要，在系统中所设计的对象是确定的，即只有对调节器进行参数整定才符合条件。控制系统的参数整定有理论计算方法和工程整定方法。理论计算方法是基于一定的性能指标，由理论计算求得调节器的动态参数设定值；工程整定法，是源于理论分析，结合实验、工程实际经验等一套工程上的方法。
本设计的目的是采用单级三冲量给水控制系统控制汽包水位，使其平稳运行,并通过MATLAB仿真，证明所设计的系统可以较好的克服系统的内、外扰动，实现汽包锅炉水位控制的要求。
关键词：汽包水位，单冲量，单级三冲量，MATLAB仿真

ABSTRACT
Thermal power plant is a measure of the level of automation of advanced or not , and an important symbol of modern enterprises plant production technology. Drum boiler feedwater control system task is to make to adapt to water evaporation boiler drum level in order to maintain the allowable range . The water level is too high , it will disrupt the normal working steam separator device will lead to an increase in serious steam with water , thereby increasing the scale on the wall superheater and turbine blades , and even the occurrence of water hammer damage turbine blades. Only guarantee drum level fluctuations within the allowable range , in order to achieve the unit safe and economic operation. So , drum level is an important factor in safe and economic operation of the entire unit . This design uses a single-stage three- impulse control system , characterized by: simple structure , under normal circumstances to meet the control requirements of boiler production .
In a single -level control systems, parameter tuning is also important objects in the system design is determined that only the parameters of the controller tuning before qualifying . Theoretical calculations are based on certain performance indicators, obtained from the theoretical calculations of the dynamic controller parameter settings ; engineering entire titration , is derived from the theoretical analysis, combined with experimental methods , practical experience of a project on other projects .
The purpose of this design is the use of a single-stage three- impulse drum simulation shows that the designed system can better overcome within the system , outside disturbances , achieve drum boiler water level control.
KEY WORDS: drum level , single-shot , single -stage three impulse , MATLAB simulation

目录
第一章 引言 3
1.1 课题的研究背景及意义 3
1.2 国内外控制系统的发展情况 3
1.2.1国外控制系统的发展情况 3
1.2.2国内控制系统的发展情况 4
1.3锅炉水位控制系统的设计任务要求及分析 4
1.3.1 设计的任务要求 5
1.3.2设计任务分析 5
第二章 调节器的调节规律 6
2.1 比例控制对控制性能的影响 6
2.2 积分控制对控制性能的影响 7
2.3 微分控制对控制性能的影响 10
第三章 单回路控制系统的简介 13
3.1 单回路控制系统的概述 13
3.2 单回路控制系统各组成部分的选择 13
3.2.1 被调量的选择 13
3.2.2 控制对象的选择 14
3.2.3 控制通道和扰动通道的选择 14
3.2.4 影响系统控制质量的主要因素 15
3.3.1 对象放大系数对控制过程的影响 15
3.3.2 对象时间常数对控制过程的影响 16
第四章 水位控制系统的基本结构及分析 18
4.1 锅炉给水控制系统的任务 18
4.2 给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 19
4.3 给水控制系统的基本要求 24
4.4 水位控制系统的基本结构及其分析 25
4.4.1 汽包水位单冲量给水控制系统 25
4.4.2 汽包水位双冲量给水控制系统 27
4.4.3 汽包水位三冲量给水控制系统 29
4.4.4 单级三冲量给水控制系统 29
4.5 单级三冲量给水控制系统的参数整定 33
第五章 系统的参数整定方法 37
5.1 广义频率特性法 37
5.2 工程整定法 39
第六章 MATLAB的简介及单级三冲量控制系统的参数整定与仿真 41
6.1 MATLAB的概述 41
6.2 MATLAB的特点 41
6.3 MATLAB在热工中的应用 42
6.4 单级三冲量给水控制系统的参数整定 42
6.4.1 副回路等效方框图 43
6.4.2 确定给水流量的分压系数的值 44
6.5单级三冲量给水控制系统的仿真 46
6.5.1 衰减率时的结构图及其仿真 46
6.5.2 衰减率时的结构图及其仿真 52
第七章 结论 58
7.1.毕业设计任务和要求 58
7.2.毕业设计完成的工作和成果 58
7.3 毕业设计的成果分析与评价 59
参考文献 60
致 谢 61
毕业设计小结 62

设计的任务要求
汽包锅炉给水控制的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中的水位保持在一定的范围内，要求如下：
（1）维持汽包水位在一定范围内。
汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素。水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而损坏叶片；水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。
正常运行时的水位波动范围：50mm～±30mm
汽包异常情况：±190mm
汽包事故情况：>±300mm
（2）保持稳定的给水量。
稳定工况下，给水量不应该时大时小的剧烈波动，否则，将对省煤器和给水管道的安全运行不利。
设计任务分析
（1）简述汽包锅炉水位自动控制系统的背景、意义以及其技术在国内外的发展。
（2）分析介绍水位控制系统的动态特性及控制方法，对锅炉水位控制系统进行设计。
（3）介绍锅炉水位控制系统方案，建立系统数学模型，采用MATLAB软件仿真，对方案进行论证。
（4）对锅炉水位控制系统进行PID参数整定，改善系统的动态性能，基本得到满足要求的控制效果。

主要技术指标
1. 锅炉汽包内径1.8 m,筒身长20m；
2，正常水位在汽包几何中心线下100mm±50mm 处；
给水流量W=0~450t/h，蒸汽流量D=0~500t/h；
3.在给水流量变化和蒸汽流量扰动下，锅炉汽包水位控制系统能稳定运行， 衰减系数σ=0.75~0.9；
4.过程动态性能指标为：
1)水位波动最大偏差不超过±80mm；
2)水位恢复到±15mm范围内的时间不大于2min；
5．锅炉稳定运行时，汽包水位应在给定值的±15mm范围内变化。

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