鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 過程控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化093 學(xué) 號(hào)： 090302083 學(xué)生姓名： 劉韋東 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：2012.6.252012.7.6 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)090302083學(xué)生姓名劉韋東專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化093課程設(shè)計(jì)（論文）題目鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能在工業(yè)生產(chǎn)中要對(duì)鍋爐內(nèi)膽水溫進(jìn)行定值控制，為了能夠精確控制鍋爐內(nèi)膽水溫，保證正常生產(chǎn)，要求設(shè)計(jì)鍋爐內(nèi)膽水溫定

2、值控制系統(tǒng)，抑制流量波動(dòng)，且系統(tǒng)無余差。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用適合的控制算法，輸入設(shè)定溫度值，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、確定控制方案并繪制P&ID圖、系統(tǒng)框圖；2、選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號(hào)和參數(shù)；3、確定控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式；4、若設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制系統(tǒng)，應(yīng)給出系統(tǒng)硬件電氣連接圖及程序流程圖；5、在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件仿真，并給出仿真結(jié)果；6、按規(guī)定的書寫格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份；設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)測(cè)量范圍：-40100；控制溫度：70±0.5； 最大偏差：2。進(jìn)度計(jì)

3、劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。（2天，分散完成）2、確定系統(tǒng)的控制方案，繪制P&ID圖、系統(tǒng)框圖。（1天，實(shí)驗(yàn)室完成）3、選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號(hào)和參數(shù)。（2天，分散完成）4、確定控制器的控制規(guī)律、控制器正反作用方式以及保證系統(tǒng)無余差。（實(shí)驗(yàn)室1天）5、仿真分析或?qū)嶒?yàn)測(cè)試、答辯。（3天，實(shí)驗(yàn)室完成）6、撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書（1天，分散完成）指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算本科生課程設(shè)計(jì)（論文）摘要本文以鍋爐內(nèi)膽水溫作為被控變量，著重

4、討論關(guān)于鍋爐內(nèi)膽水溫的控制方案，使得系統(tǒng)在安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下能夠更高效率的工作。系統(tǒng)在工作過程中，由于受到的擾動(dòng)不同，所需采取的控制方案也不同，需根據(jù)擾動(dòng)的的大小程度和類型來選擇控制方案。鍋爐水溫具有非線性、時(shí)變性、大滯后和不對(duì)稱性等特點(diǎn),常規(guī)的方法難以達(dá)到理想的控制效果。因此，針對(duì)鍋爐內(nèi)膽水溫的控制，常用的控制方案有串級(jí)控制系統(tǒng)，前饋-反饋控制系統(tǒng)等。前者有迅速克服進(jìn)入副回路擾動(dòng)的能力，而后者能夠克服原料流量的波動(dòng)，各有其特色。通過選擇對(duì)比，來達(dá)到一定的設(shè)計(jì)精度和要求。關(guān)鍵詞：鍋爐；水溫；控制；精度本科生課程設(shè)計(jì)（論文）目錄第1章 緒論.1第2章 設(shè)計(jì)方案.32.1 概述.32.2 設(shè)計(jì)方

5、案.3 2.3 分析.6第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì).73.1 控制器.73.2 變送器.83.3 控制閥.9第4章 系統(tǒng)仿真.104.1 系統(tǒng)的參數(shù)整定. 10 4.2 整定方法.10第5章 總結(jié).14參考文獻(xiàn).15本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論鍋爐是將燃料中的可燃元素碳、 氫等成分在高溫條件下與氧結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 放出熱量，進(jìn)而又將此熱量傳遞給水，使水升溫變成熱水或蒸汽，供用戶使用的一種設(shè)備，因此， 我們可以把鍋爐稱之為將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的一種設(shè)備。鍋爐的發(fā)展可追溯到18世紀(jì)上半葉，蒸汽機(jī)的發(fā)明使得對(duì)蒸汽的需求量大大增加，這就要求鍋爐有一定的的產(chǎn)生蒸汽的能力。此時(shí)，所用的蒸汽壓力等于大氣壓

6、力。19世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對(duì)鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火(煙氣)在管內(nèi)流過。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)

7、的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。20世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)組要求高溫高壓和大容量

8、。發(fā)展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動(dòng)控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步，它們漸趨成熟。在超臨界壓力時(shí)，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐，70年代最大的單臺(tái)容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發(fā)電機(jī)組。后來又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。 如今，鍋爐的發(fā)展無論是在安全方面還是工藝效率都達(dá)到了前所未有的高度。絕大多數(shù)鍋爐采用了單片機(jī)、PLC、智能儀表等進(jìn)行控制。采用此類的控制方法使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、反應(yīng)快、精度高、安全系數(shù)高，滿足工業(yè)的控制要求。鍋爐所產(chǎn)生的熱水或蒸汽可以供給用戶用以采暖、空調(diào)、通風(fēng)、制冷，也可用以工業(yè)加熱、烘

9、干、蒸煮、消毒等。除此之外， 鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽還可用于拖動(dòng)、發(fā)1本科生課程設(shè)計(jì)（論文）電等。 鍋爐除了可將固體燃料、液體燃料、氣體燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芡?，也可直接用電能、核能或廢熱能使水變成熱水或蒸汽以供用戶使用。 目前，我國制造和使用的鍋爐是量大面廣的供熱鍋爐，因此，對(duì)鍋爐內(nèi)膽的水溫控制顯得極其重要。當(dāng)其溫度過高時(shí)，產(chǎn)生的蒸汽壓力會(huì)過高，如果不對(duì)其進(jìn)行控制，很可能發(fā)生工業(yè)事故。而溫度過低時(shí)，又不能滿足用戶或工業(yè)要求。根據(jù)目前國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、 規(guī)定的限定，供熱鍋爐一般指額定蒸發(fā)量 D65t/h，額定壓力 P3.9MPa 的鍋爐，這也是 與建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)密切相關(guān)的鍋爐，是本專業(yè)重點(diǎn)研

10、究和使用的對(duì)象。 要順利完成化學(xué)能與熱能之間的轉(zhuǎn)換， 或者說要順利地產(chǎn)生用戶所需的蒸汽或熱水， 光 有鍋爐本體設(shè)備還是不夠的，還必須配以其他輔助系統(tǒng)，如燃料輸送及出灰渣系統(tǒng)，引、送風(fēng)系統(tǒng)，汽水系統(tǒng)，儀表附件及控制系統(tǒng)。我國供熱鍋爐恒久以來不停存在所謂的“大馬拉小車”現(xiàn)象，大多數(shù)鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，一方面是由于設(shè)計(jì)院和用戶在選用鍋爐時(shí)，考慮到今后的生長等因素，所選鍋爐的容量及臺(tái)數(shù)往往超過現(xiàn)實(shí)需求量很多，另一方面，鍋爐現(xiàn)實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)中負(fù)荷常隨用汽、用熱負(fù)荷變革在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，形成很多鍋爐恒久在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。我國供熱鍋爐一樣平常均勻負(fù)荷率在50%70%，鍋爐容量愈小，均勻負(fù)荷率愈低，反之則較高。盡管

11、供熱鍋爐在節(jié)能新技能、新產(chǎn)物應(yīng)用方面獲得了一些成果，但由于缺乏須要的政策支持，總體推行力度不大。循環(huán)流化床鍋爐、新型水火管鍋爐、渣滓焚燒鍋爐、燃生物質(zhì)鍋爐、真空鍋爐等新產(chǎn)物都有不同程度的生長。螺紋煙管技能在鍋殼式鍋爐上險(xiǎn)些得到片面采用，并在其他換熱設(shè)置裝備擺設(shè)中得到應(yīng)用。燃煤分層安裝、鍋爐復(fù)合相變尾部換熱器、鍋爐計(jì)算機(jī)控制體系等產(chǎn)物在現(xiàn)有鍋爐改造中也有不同程度的應(yīng)用，其中燃煤分層安裝應(yīng)用相對(duì)廣一些。各地在供熱鍋爐改造中，還不同程度地采用了變頻調(diào)速技能對(duì)供熱鍋爐配套的水泵和鼓、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制改造。2第2章 設(shè)計(jì)方案2.1 概述本實(shí)驗(yàn)是以鍋爐的內(nèi)膽水溫為被控變量，合理的設(shè)計(jì)方案?？紤]到鍋爐的溫度是

12、整個(gè)鍋爐工業(yè)控制系統(tǒng)的重要量，所以很好的控制溫度意義重大?？刂棋仩t內(nèi)膽水溫有多種控制方案，對(duì)溫度的擾動(dòng)量有進(jìn)水流量蒸汽的出口流量蒸汽的壓力以及燃料的流量等。針對(duì)于進(jìn)水的流量可測(cè)不可控?cái)_動(dòng)，可采用溫度流量的串級(jí)控制。此控制方案只能針對(duì)單一的流量擾動(dòng)，對(duì)于其他的擾動(dòng)沒有調(diào)節(jié)作用。對(duì)于燃料流量的控制可采用溫度流量的串級(jí)控制。對(duì)于蒸汽出口流量的調(diào)節(jié)，可采用前饋串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)是在工業(yè)中常用的系統(tǒng)，能夠迅速克服進(jìn)入復(fù)回路的擾動(dòng)，使得控制更加精確。考慮到在工業(yè)控制過程中，進(jìn)水流量燃料的流量及蒸汽的出口流量會(huì)對(duì)系統(tǒng)的影響較大，因此接下來著重對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2 設(shè)計(jì)方案閉環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被

13、控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)-不管任何擾動(dòng)引起被控變量偏離設(shè)定值，都會(huì)產(chǎn)生控制作用去克服被控變量與設(shè)定值的偏差.因此閉環(huán)控制系統(tǒng)有較高的控制精度和較好的適應(yīng)能力,其應(yīng)用范圍非常廣泛。 缺點(diǎn)-閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制作用只有在偏差出現(xiàn)后才產(chǎn)生，當(dāng)系統(tǒng)的慣性滯后和純滯后較大時(shí),控制作用對(duì)擾動(dòng)的克服不及時(shí),從而使其控制質(zhì)量大大降低。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,根據(jù)設(shè)定值的不同形式,又可分為定值控制系統(tǒng),隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。主回路的設(shè)計(jì): 串級(jí)控制系統(tǒng)的主回路是定值控制，其設(shè)計(jì)單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似，設(shè)計(jì)過程可以按照簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。這里主要解決串級(jí)控制系統(tǒng)中兩個(gè)回

14、路的協(xié)調(diào)工作問題。主要包括如何選取副被控參數(shù)、確定主、副回路的原則等問題。 副回路的設(shè)計(jì): 由于副回路是隨動(dòng)系統(tǒng)， 對(duì)包含在其中的二次擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抑制能力和自適應(yīng)能力，二次擾動(dòng)通過主、副回路的調(diào)節(jié)對(duì)主被控量的影響很小，因此在選擇副回路時(shí)應(yīng)盡可能把被控過程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動(dòng)包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動(dòng)。 歸納如下:3 (1) 在設(shè)計(jì)中要將主要擾動(dòng)包括在副回路中。 (2) 將更多的擾動(dòng)包括在副回路中。 (3) 副被控過程的滯后不能太大，以保持副回路的快速相應(yīng)特性。 (4) 要將被控對(duì)象具有明顯非線性或時(shí)變特性的一部分歸于副對(duì)象中。 (5) 在需要以流量實(shí)現(xiàn)精確跟蹤時(shí)

15、，可選流量為副被控量。方案一: 此方案采取溫度流量的串級(jí)控制系統(tǒng)，其中主被控變量為鍋爐內(nèi)膽水溫,副被控變量為燃料的流量，操縱變量為燃料的流量，擾動(dòng)量為蒸汽的出口流量、壓力等。此系統(tǒng)的儀表管道圖如圖2.1，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2。 燃燒嘴爐膛燃料TTTCFTFC出口蒸汽圖2.1溫度流量的串級(jí)控制系統(tǒng)儀表管道圖 4Gc1(s)Gc2(s)Gv(s)Gp2(s)Gp1(s)Gm1(s)Gm2(s)yr圖2.2溫度流量的串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖方案二：此方案采取前饋串級(jí)控制系統(tǒng)，其中主被控變量為鍋爐內(nèi)膽水溫,副被控變量為燃料的流量，操縱變量為燃料的流量，擾動(dòng)量為蒸汽的出口流量、壓力等。此系統(tǒng)的儀表管道圖如

16、圖2.3，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.4。 燃燒嘴爐膛燃料TTTCFTFC出口蒸汽TYFTFY圖2.3前饋串級(jí)控制系統(tǒng)儀表管道圖5Gm1(s)Gp2(s)Gv(s)Gc2(s)Gc1(s)Gp1(s)yGFGMGFFrDGm2(s)圖2.4前饋串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖備注：TC：溫度控制器 TT：溫度變送器 FT：流量變送器 FC：流量控制器 FY：運(yùn)算器 TY：加法器 Gc(s):控制器傳遞函數(shù) Gv(s)：執(zhí)行器傳遞函數(shù) Gp(s):控制對(duì)象傳遞函數(shù) Gm(s):檢測(cè)變送環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) GM：檢測(cè)變送環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) GF：擾動(dòng)傳遞函數(shù)2.3分析 結(jié)合以上兩種設(shè)計(jì)方案儀表管道圖和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可知。方案一：

17、當(dāng)擾動(dòng)進(jìn)入復(fù)回路后，首先，副被控變量檢測(cè)到擾動(dòng)的影響，并通過復(fù)回路的定值控制作用，及時(shí)調(diào)節(jié)操縱變量，使副被控變量回復(fù)到副設(shè)定值，也使擾動(dòng)對(duì)主被控變量的影響減少。即復(fù)回路對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行粗調(diào)，主環(huán)回路對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行細(xì)調(diào)。因此，此串級(jí)控制系統(tǒng)能夠迅速的克服進(jìn)入副環(huán)的擾動(dòng)，在擾動(dòng)影響下，主控變量的最大動(dòng)態(tài)偏差明顯減小，對(duì)燃料流量的波動(dòng)有很好的調(diào)節(jié)作用。方案二：此系統(tǒng)在方案一的基礎(chǔ)上，又增加了以蒸汽流量作為前饋信號(hào)的前饋控制系統(tǒng)，前饋控制針對(duì)單一的蒸汽流量擾動(dòng)，對(duì)其引起的動(dòng)、靜態(tài)偏差有及時(shí)矯正的作用。除此之外，系統(tǒng)還具有串級(jí)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。雖然增加了控制和檢測(cè)變送器件，使得系統(tǒng)的成本相對(duì)于方案一增多，但在控制精

18、度和快速性以及穩(wěn)定性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比方案一好，綜合起來，最終應(yīng)選則方案二。6第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 控制器設(shè)計(jì)過程中，要盡量降低系統(tǒng)的成本，根據(jù)現(xiàn)有的資源，控制器可采用遼寧工業(yè)大學(xué)工業(yè)過程控制實(shí)驗(yàn)室的“THSA-1型過控綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”中的AI智能儀表，如圖3.1所示。此儀表是上海萬訊儀表有限公司生產(chǎn)的AI系列全通用人工智能調(diào)節(jié)儀表，其中，SA-12智能調(diào)節(jié)儀控制掛件位AI-818型，SA-13智能位式調(diào)節(jié)儀為AI-708型。AI-818型儀表為PID控制型，輸出為420mA電流信號(hào)；而AI-708型儀表為位式控制型，輸出為繼電器觸點(diǎn)型開關(guān)量信號(hào)。AI儀表常用參數(shù)設(shè)置：CtrL:控制方

19、式。CtrL=0，采用位式控制；CtrL=1，采用AI人工智能調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié)；CtrL=2，啟動(dòng)自整定參數(shù)功能；CtrL=3，自整定結(jié)束。Sn：輸入規(guī)格。Sn=21，Pt100熱電阻輸入；Sn=32,0.21V電壓輸入；Sn=33,15V電壓輸入。DIL：輸入下限顯示值，一般DIL=0.DIH：輸入上限顯示值。輸入為液位信號(hào)是，DIH=50；輸入為熱電阻信號(hào)時(shí)，DIH=100；輸入為流量信號(hào)時(shí)，DIH=100.CF：系統(tǒng)功能選擇。CF=0為內(nèi)部給定，反作用調(diào)節(jié)；CF=1為內(nèi)部給定，正作用調(diào)節(jié)Addr：通訊地址。單回路實(shí)驗(yàn)Addr=1；串級(jí)實(shí)驗(yàn)主控為Addr=1，副控為Addr=2；P、I、D參

20、數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整 主副控制器的控制規(guī)律 在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用是不同的。主調(diào)節(jié)器起定值控 制作用，它的控制任務(wù)是使主參數(shù)等于給定值（無余差） ，故一般宜采用 PI 或 PID 調(diào)節(jié)器。由于副回路是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，它的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù) 現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化規(guī)律，對(duì)副參數(shù)的動(dòng)態(tài)性能和余差無特殊的要求，因 而副調(diào)節(jié)器可采用 P 或 PI 調(diào)節(jié)器7 圖3.1 AI智能儀表3.2 變送器進(jìn)水流量變送器:用來檢測(cè)流入鍋爐的水的流量，可根據(jù)檢測(cè)到的流量輸出4至20毫安的電流信號(hào)。 圖3.2.1供應(yīng)LDE-25 316L電極,內(nèi)襯PTFE,一體式智能電磁流量計(jì)圖片采用“供應(yīng)LD

21、E-25 316L電極,內(nèi)襯PTFE,一體式智能電磁流量計(jì)”，首先最突出的一點(diǎn)是價(jià)格便宜，大約十幾元錢左右。其次，一體式電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因而無摩擦，工作壽命長，計(jì)量精度高，性能可靠。并且無機(jī)械慣性、反應(yīng)靈敏、可測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，也可與單元組合儀表、計(jì)算機(jī)配套組成各種自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和程控系統(tǒng)。輸出方式：420mA蒸汽流量變送器：用來檢測(cè)蒸汽的流量，可根據(jù)檢測(cè)的流量輸出4至20毫安的電流信號(hào)。8 圖3.2.2 LZB/ZS-15法蘭流量計(jì) 蒸汽流量計(jì) 管道流量計(jì) 內(nèi)牙流量計(jì)圖片采用“LZB/ZS-15法蘭流量計(jì) 蒸汽流量計(jì) 管道流量計(jì) 內(nèi)牙流量計(jì)”它無可動(dòng)部件，準(zhǔn)確度高測(cè)量快速

22、，重復(fù)性好0.030.06%； 壓損小僅孔板的1/2P左右；無零漂;精度等級(jí)：±0.5%、±1.0%、±1.5%測(cè)量范圍寬：1:30倍；1：10倍； 工況下：飽和蒸汽、過熱蒸汽都適用。輸出方式：420mA,如圖3.2.2所示。3.3 控制閥因?yàn)槿剂暇鶠橐兹嘉锲罚紤]到系統(tǒng)的安全準(zhǔn)則，進(jìn)口燃料閥門選擇氣開閥。氣開閥沒外部信號(hào)輸入時(shí)關(guān)閉，當(dāng)輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)增加時(shí)，流過控制閥的流量增加。GEEVALVE閥門 VA7010電動(dòng)二通閥圖片采用GEEVALVE閥門 VA7010電動(dòng)二通閥，閥體黃銅鍛造,不銹鋼桿及彈簧,體積小,耐腐蝕。閥芯結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在不

23、減少Kv值的情況下，允許壓差大。流量特性：線性流量特性，滿足dq=Kv2dl,增益Kv2是常數(shù)，與可調(diào)比R和最大流量Qmax有關(guān)，與流過控制閥的流量Q無關(guān)。9第4章 系統(tǒng)仿真與分析4.1 系統(tǒng)的參數(shù)整定串級(jí)控制系統(tǒng)中主副兩個(gè)回路是彼此互相影響的，副控制器的整定對(duì)主控制器的影響一目了然，因?yàn)楦被芈返奶匦员旧砭褪侵骰芈窂V義對(duì)象的一個(gè)組成部分。由于主控制器的輸出本身就是副回路的設(shè)定值，所以對(duì)副回路的響應(yīng)有影響。如果主回路的工作頻率相差很大，例如十倍以上，則對(duì)副回路而言在它的控制過程中可以近似認(rèn)為主回路還沒有來的及反應(yīng)，可以忽略主回路對(duì)副回路的影響，則控制器的參數(shù)整定可以按由內(nèi)而外的原則，分別獨(dú)立按單

24、回路系統(tǒng)控制器的參數(shù)整定方法整定。4.2 整定方法 逐次逼近法 這是一種主副回路反復(fù)調(diào)試以逐步接近最優(yōu)的方法，其過程有以下4個(gè)步驟：主回路開環(huán)，按單回路方法，整定副控制器。主回路閉環(huán)，在已經(jīng)整定的副控制器下整定主控制器。在主回路閉環(huán)的條件下，重新整定副控制器的參數(shù)。在副控制器的基礎(chǔ)上，再重新整定主控制器。按照逐次逼近法，先主回路開環(huán)，按單回路方法整定副控制器，建立的Simulink 模型如圖4.1所示。 10圖4.1系統(tǒng)開環(huán)Simulink模型11不斷試驗(yàn)，當(dāng)kc2= 45時(shí)，副回路階躍響應(yīng)如圖4.2所示。圖4.2副回路階躍響應(yīng)曲線由圖可以看出，調(diào)節(jié)時(shí)間大約為1秒，超調(diào)量為10，基本符合要求，

25、因此可以進(jìn)入主控制器的參數(shù)整定。即主回路閉環(huán)，此時(shí)的Simulink模型如圖4.3所示。12 圖4.3系統(tǒng)閉環(huán)Simulink模型不斷試驗(yàn)，調(diào)節(jié)主控制器，當(dāng)Kc1=18時(shí)，主回路的階躍響應(yīng)如圖4.4所示，由圖可知，此時(shí)Ts1=5s,調(diào)節(jié)時(shí)間過長，因此在主回路閉環(huán)條件下重新整定副控制器的參數(shù)，根據(jù)衰減曲線法，取Kc1=15，Kc2=30，此時(shí)系統(tǒng)主回路階躍響應(yīng)曲線如圖4.5所示。圖4.4主回路的階躍響應(yīng)曲線13圖4.5系統(tǒng)的階躍響應(yīng)由圖可知，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)效果不是很理想，超調(diào)量太大，需要精調(diào)。反復(fù)試驗(yàn)，最終得到的階躍響應(yīng)曲線如圖4.6。圖4.6系統(tǒng)最終的的階躍響應(yīng)曲線由曲線可知，超調(diào)量變短，調(diào)節(jié)時(shí)間基本符合要求。此時(shí)主副控制器的PID參數(shù)如下：主控制器：P:13 I:5 D:6副控制器：P:40 I:6 D:514第5章 總結(jié)本設(shè)計(jì)完成了題目要求的基本部分的全部要求。由于時(shí)間