文献翻译-火电厂锅炉汽包水位的智能控制

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Intelligent control of boiler drum level Boiler is a work under pressure energy conversion devices. Its role is to effectively put fuel chemical energy is converted into heat, or thermal energy through the appropriate equipment production and converted to other forms of energy needed in life, for a long time and living in industrial production have played an extremely important role.

The boiler is one of the main production equipment of thermal power plants. Many different types of boilers, by type of fuel, the most used are coal, oil and gas boilers. Most boilers currently in manual control. Manual control not only increase the labor intensity of workers, and the consumption of steam production depends mainly on the ratio of fuel technology and operations workers' sense of responsibility, it is difficult to make the boiler is in good working condition, increased fuel consumption, reduces the thermal efficiency, increased environmental pollution.

Since the 1970s the world's energy crisis has accelerated the development of various energy-saving technologies, economic combustion boiler has become a very important issue. Our scientific and technical personnel, computer controlled

boiler made of extensive research, has made gratifying achievements. Due to the use of computer control, the boiler can be improved in good running condition, the thermal efficiency of the boiler, steam production and quality, to the city, so that the secondary product quality, quantity and safety are to improve economic efficiency is very impressive. Because of this, the boiler microcomputer control, has become an important task of transformation.

Traditional control methods include classical control and modern control, is based on the precise control of the controlled object model, lack of flexibility and adaptability, suitable to solve the invariance problem is relatively simple control of linear time.The traditional way of intelligent control is a control or a control system, if it can effectively overcome the controlled object (process) and the environment with a high degree of complexity and uncertainty, and to achieve the desired goal, then said this control method for the intelligent control, saying such a control system for the intelligent control problems.

In the production practice, complex control problems can be experienced and skilled operators control theory combined to solve the resulting intelligent control. The method for

controlling intelligent control theory and artificial intelligence techniques to combine a flexible, object other control methods to adapt the complexity and uncertainty.

Intelligent control is the control theory advanced stage of development , it is mainly used to solve the complex system of control problems with traditional control methods are difficult to solve. Intelligent control study has the following features:

( 1 ) uncertainty in the model . Intelligent control adapted to control the object of uncertainty , the uncertainties include two meanings : First , the model is unknown or poorly understood ; Second, the structure and parameters of the model may vary over a wide range .

( 2 ) a high degree of non-linearity . Intelligent control methods can solve the problem of nonlinear control systems .

( 3 ) complex mission requirements.

Intelligent control has three important branch , namely fuzzy control, neural network control and genetic algorithms.

( 1 ) Fuzzy Control

Various conventional methods are conventional control is based on the mathematical model of the controlled object on the

basis of precise , but as the complexity of the system increases, the system will be difficult to establish a precise mathematical model .

In engineering practice , it was found that a complex control system operator by a person with a wealth of practical experience satisfactory control effect. This shows that, if the human brain through the analog controller design thinking can achieve control of complex systems , resulting fuzzy control .

Development of fuzzy control can be divided into three phases:

① 1965-1974 , the first phase of the development of fuzzy control , fuzzy math development and formation stage ;

② 1974-1979 , the fuzzy control of the second phase of development , resulting in a simple fuzzy controller ;

③ 1979 to now , fuzzy control third stage of development, namely high performance fuzzy control stage.

( 2 ) neural network control

Neural networks have decades of history. In 1943 , McCulloch and Pitts neuron proposed mathematical model ; 1950-1980 for the formation of neural networks , with a small amount of the outcome ; since 1980 for the development of neural networks .

The neural network is introduced to form a control field

neural network control . Neural network control from the physiological mechanism of the human brain simulation system structure is simple an emerging intelligent control methods. Neural network has the characteristics of a parallel mechanism , pattern recognition , memory and learning ability , it can fully approximate any complex nonlinear systems , able to learn and adapt to the dynamic characteristics of uncertain systems with robustness and fault tolerance . Neural Network Control in the control field has a wide range of applications .

( 3 ) genetic algorithm

The genetic algorithm is an important branch of artificial intelligence , is the search algorithm based on the principle of natural selection and genetics , and is based on Darwin's theory of evolution , simulated life on a computer evolution mechanism and developed a science . Currently Genetic algorithms have been widely used in many practical problems , new ideas and new methods become hard to solve highly complex problems.

Genetic algorithms can be used to optimize learning and fuzzy neural network parameters and weight control rules in the field of intelligent control of a wide range of applications.

Intelligent control is the latest stage of development of

automatic control is mainly used to solve complex control problems difficult to solve traditional control .

As an advanced stage of development of intelligent control , intelligent control mainly to solve the control problem that complex systems are difficult to resolve with traditional control methods , including the intelligent robot control, computer integrated manufacturing systems, industrial process control , aerospace control , socio-economic management system, transportation systems, environmental protection and energy systems.

( 1 ) Application in Robot Control : intelligent robot research currently the hot topic. Currently used in over 90% of the industrial robot is not intelligent . With the rapid development of robot technology , with varying degrees of intelligence requires a variety of robots.

( 2 ) application in process control : process control and automation technology is an important aspect . Intelligent control in process control has been widely used .

Since the 1960s , due to the technology, computer technology and artificial intelligence development, research scholars in the control community self-organizing , self-learning control based on self-learning ability in order to improve control

systems , began to pay attention to artificial intelligence techniques and methods applied to the control .

In recent years, neural networks, fuzzy math development , expert systems , evolution and other disciplines to intelligent control into a tremendous vitality , thereby producing a variety of intelligent control methods.

火电厂锅炉汽包水位的智能控制

锅炉是一种承受一定工作压力的能量转换设备。其作用就是有效地把燃料中的化学能转换为热能,或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活中所需的能量形式,长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着极其重要的角色。

锅炉是火电厂的主要生产设备之一。锅炉种类很多,按燃料分类,用的最多的有燃煤、燃油和燃气锅炉。多数锅炉目前处于人工控制状态。人工控制不仅加大了操作工人的劳动强度,而且燃料的消耗量与蒸汽生产量的比值主要取决于操作工人的技术水平和工作责任心,难以使锅炉处于良好的工况,增加了燃料消耗,降低了锅炉热效率,增加了环境污染。

自70年代世界发生能源危机以来,加速了各种节能技术的发展,锅炉的经济燃烧也成了十分重要的课题。我国的科技人员,对锅炉的微机控制作了大量研究,取得了可喜的成果。由于采用微机控制后,锅炉可以在良好的工况下运行,锅炉的热效率,蒸汽生产量和品质,都会的到改善,从而使二次产品质量,数量和安全性都的到提高,经济效益是十分可观的。正因为如此,锅炉的微机控制,已成为重要的技术改造任务。

传统控制方法包括经典控制和现代控制,是基于被控对象精确模型的控制方式,缺乏灵活性和应变能力,适于解决线性时不变性等相对简单的控制问题。

传统的智能控制就是一种控制方式或一种控制系统,如果它能够有效地克服被控制对象(过程)和环境所具有的高度复杂性和不确定性,并且能够达到所期望的目标,那么称这种控制方式为智能控制,称这样的控制系统为智能控制问题。

在生产实践中,复杂控制问题可通过熟练操作人员的经验和控制理论相结合去解决,由此产生了智能控制。智能控制将控制理论的方法和人工智能技术灵活地结合起来,其他控制方法适应对象的复杂性和不确定性。

智能控制是控制理论发展的高级阶段,它主要用来解决那些用传统控制方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制研究对象具备以下一些特点:

(1) 不确定性的模型。智能控制适合于不确定性对象的控制,其不确定性包

括两层意思:一是,模型未知或知之甚少;二是,模型的结构和参数可能在很大范围内变化。

(2) 高度的非线性化。采用智能控制方法可以较好地解决非线性系统的控制问题。

(3) 复杂的任务要求。

智能控制有3个重要分支,分别为模糊控制,神经网络控制以及遗传算法。

(1) 模糊控制

以往的各种传统控制方法均是建立在被控对象精确数学模型的基础上,然而,随着系统复杂程度的提高,将难以建立系统的精确数学模型。

在工程实践中,人们发现,一个复杂的控制系统可由一个人操作人员凭借着丰富的实践经验得到满意的控制效果。这说明,如果通过模拟人脑的思维方法设计控制器,可实现复杂系统的控制,由此产生了模糊控制。

模糊控制的发展可分为3个阶段:

① 1965-1974年,模糊控制发展的第一阶段,模糊数学发展和形成阶段;

② 1974-1979年,模糊控制发展的第二阶段,产生了简单的模糊控制器;

③ 1979年至现在,模糊控制发展的第三阶段,即高性能模糊控制阶段。

(2) 神经网络控制

神经网络的研究已经有几十年的历史了。1943年,McCulloch和Pitts提出了神经元数学模型;1950-1980年为神经网络的形成期,有了少量成果;1980年以后为神经网络的发展期。

将神经网络引入控制领域就形成了神经网络控制。神经网络控制是从机理上对人脑生理系统进行简单结构模拟的一种新兴智能控制方法。神经网络具有并行机制、模式识别、记忆和自学能力的特点,它能充分逼近任意复杂的非线性系统,能够学习与适应不确定系统的动态特性,有很强的鲁棒性和容错性。神经网络控制在控制领域有着广泛的应用。

(3) 遗传算法

遗传算法是人工智能的一个重要分支,是基于自然选择和基因遗传学原理的搜索算法,是基于达尔文进化论,在计算机上模拟生命进化论机制而发展起来的

锅炉汽包水位控制系统设计

过程控制系统实验报告 专业 ****** 班级 ****** 学生 ****** 学号 ******

锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统,使汽包水位维持在120cm,稳态误差±0.4cm,满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20),σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析,画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量,说明其选择依据 4.设计控制系统方案,如何选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真,对参数进行整定,其仿真图要满足动 态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

目录 第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13 第五章心得体会-----------------------------------------------------------15

锅炉汽包水位测量问题分析及技术措施

浙江省火电厂锅炉汽包水位测量问题分析及改进 孙长生1,蒋健1,刘卫国2,丁俊宏1,王蕙1 (1.浙江省电力试验研究院,杭州市,310014;2.国华浙能发电有限公司,浙江省宁波 市,315612) 摘要:汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数。由于配置、安装、运行及维护不当等因素,导致汽包水位测量系统存在测量值与实际值不符的情况,影响机组安全、经济、稳定运行。本文对浙江省火电厂汽包水位测量、水位保护投入状况进行现场调查,总结存在的问题,分析问题产生的原因,探讨并提出消除或减少这些问题的技术改进措施,供同行参考。 关键词:汽包水位测量;偏差分析;技术措施;锅炉;水位保护;水位计 doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2010.10.000 Analysis of Running Status and Research of T echnical Proposal to the Drum Water Level Measurement Systems of Zhejiang Fired Power Plant SUN Chang-sheng1,JIANG Jian1,LIU Wei-guo2,WANG Huo (1.Zhejiang Provincial Electric Power Test and Research Institute,Hangzhou 310014,China;2.Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co. Ltd.,Ningbo 315612,Zhejiang Province, China) ABSTRACT:Because of many reasons during installment, operation and maintenance, the drum water level measurement systems often have been found the difference between the observed value and the actual value, that seriously affectes unit's stable operation.This article has investigated many power plants in the Zhejiang Province closely, surveyed the situation of the drum water level measurement and the water level protection conditions of Zhejiang fired power plant, and has gived useful suggestion.of the reference water column. KEYWORDS:drum water level measurement;warp analysis;technical proposal;boiler;water level protection;water level meter 0 引言 汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数,其测量的准确性与其偏差问题(以下简称“水位测量问题”)的解决,是一直困扰火电机组热工测量与安全、经济运行的难题。针对水位测量问题,在浙江省内火电厂进行了专题调查,就存在的水位测量问题进行了深入的专题探讨,提出了提高汽包水位测量系统运行可靠性的改进意见,供同行参考。 1 存在的主要问题 1.1 模拟量测量信号系统存在的问题 目前浙江省蒸发量为400 t/h及以上的汽包炉共有57台,这些锅炉运行中模拟量测量信号系统存在的主要问题包括以下几方面: (1)测量显示偏差。不同测量变送器显示的示值不一致,两侧显示偏差高的超过100 mm,即使是同侧偏差,有时也高达几十mm,且随着机组负荷的变化而不同,难以找出其变化规律。 (2)逻辑故障判断功能不完善。一些机组不具备《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》(请核实是否修改正确)中的汽包水位信号故障后的逻辑判断自动转换功能、水位和补偿用的汽包压力信号坏信号判别功能。 (3)共用测量孔。由于汽包上给出的取样孔不足,因此存在共用取样孔和平衡容器情况,未能做到全程独立。

锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文

摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数,汽包水位过高或者过低的后果都非常严重,因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能,PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发,重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”,提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定,并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计,利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计,最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词:汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control

锅炉汽包水位补偿公式

锅炉汽包水位补偿公式: 1、汽包水位补偿 水位补偿公式:H=[ L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP ] / (ρ2-ρ3)g 然后用H减去水位零点相对平衡容器下取样点的距离,得到的值就是修正后的汽包水位。 L为平衡容器两个取样管间高度(m) ρ1为凝结水密度(kg/m3) ρ2为饱和水密度(kg/m3) ρ3为饱和蒸汽密度(kg/m3) ΔP为变送器差压(Pa) H为水位高度(m) h0为汽包水位零点至下取样管高度(m),H为补偿后水位(m)。 补偿后水位:h=[ L*(ρ1-ρ3)*g-ΔP ] / (ρ2-ρ3)g -h0. 再把单位从米转为毫米。 如果L、h0、h单位为毫米,ΔP单位为mmH2O, ρ1、ρ2、ρ2单位为kg/m3。则公式为h=[ L*(ρ1-ρ3)-ΔP*1000 ] / (ρ2-ρ3) -h0 汽包水位测量分析及补偿 [摘要]汽包水位的准确测量值是电厂重要的测量参数之一,其测量方式很多,目前常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。但当液位计与被测汽包中的液体温度有差异时,显示的液位不同于汽包中的液位,而且其误差还会随汽包压力的改变而改变。襄樊电厂300MW机组,应用汽包水位模拟量信号采用差压变送器测量,并进行汽包压力补偿的测量方法,结果表明,汽包水位运行正常,测量准确,满足运行要求。 [关键词]汽包水位测量差压变送器压力补偿 1 准确测量汽包水位的重要性 大型机组都设计全程给水控制系统,在机组启动到满负荷或停机减负荷及负荷波动中,汽包压力在不断地变化,汽包内的蒸汽和水的密度也随之变化,从而影响汽包水位测量的准确性和全程给水控制系统的投运,危及机组的安全。因为汽包水位过高可能造成蒸汽带水,使蒸汽品质恶化,轻则加重管道和汽轮机积垢,降低出力和效率,重则使汽轮机发生事故;汽包水位过低,则对水循环不利,可能导致水冷壁局部过热甚至爆管。因此汽包水位的准确测量值是电厂最重要的测量参数之一。 2 汽包水位的测量方式及存在问题 汽包水位测量方式很多,一般可分为:(1)静压式;(2)浮力式;(3)电气式;(4)超声波式;(5)核辐射式。目前电厂中最常用的是静压式测量方法中的连通式液位计和压差式液位计。连通式液位计包括云母水位计和电接点水位计,这类液位计直观,便于读数,但它们共同的缺点是:当液位计与被测汽包中的液温有差别时,其显示的液位不同于汽包中的液位,而且此误差还会随汽包压力的改变而改变。为了减小因温度差异而引起的误差,

锅炉汽包水位控制系统设计

西安建筑科技大学课程设计(论文)任务书 专业班级: 自动化1002 学生姓名: 马千云 指导教师(签名): 一、课程设计(论文)题目 锅炉汽包液位控制 二、本次课程设计(论文)应达到的目的 本次课程设计是自动化专业学生在学习了《计算机控制技术与系统》和《过程控 制及仪表》两门专业必修课程及《单片机原理与应用》、《可编程控制器》等相关专业 选修课程之后进行的一次全面的综合训练,其主要目的是加深学生对计算机控制技术 相关理论和知识的理解,进一步熟悉计算机控制系统工程设计的基本理论、方法和技 能;掌握工程应用的基本内容和要求,整合各专业课程的理论知识和方法,做到理论 联系实际;培养学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力,并按要 求编写相关的设计说明书、技术文档和总结报告等。 三、本次课程设计(论文)任务的主要内容和要求(包括原始数据、技术 参数、设计要求等) 锅炉汽包液位的阶跃响应曲线数据如下表所示,控制量阶跃变化5u ?=。试根据 实验数据设计一个超调量 25%p δ≤的无差控制系统。 具体要求如下: (1) 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型; (2) 根据辨识结果设计符合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等); (3) 根据设计方案选择相应的控制仪表;

对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。 (4)撰写课程设计报告一份,要求字数3000~5000字。 四、应收集的资料及主要参考文献: 1.王再英等.过程控制系统与仪表.机械工业出版社,2006 2.潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术.高等教育出版社,2001 3.王锦标.计算机控制系统.清华大学出版社,2008 五、审核批准意见 教研室主任(签字) 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统,目前,中国各种类型的锅炉有几十万台,由于设备分散、管理不善或技术原因,使多数锅炉难以处于良好工况,增加了锅炉的燃料消耗,降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点,而汽包水位是工锅炉安全、稳定运行的重要指标,保证水位控制在给定范围内,对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。 锅炉汽包水位高度,是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数,对现代工业生产来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高,汽包容积相对变小,水位变化速度很快,稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中,即使是缺水事故,也是非常危险的,这是因为水位过低,就会影响自然循环的正常进行,严重时会使个别上水管形成自由水面,产生流动停滞,致使金属管壁局部过热而爆管。无论满水或缺水都会造成事故,因此,必须严格

影响锅炉汽包水位的因素

影响汽包水位的因素主要有两个方面,一是给水流量的扰动导致的水位变化,另一个是蒸汽流量的变化导致的汽包水位变化。 在通常情况下,增加给水流量,水位应该是增加的,但是由于给水温度低于汽包内饱和水的温度,给水吸收了原有饱和水中的部分热量使水面下气泡容积减小,所以扰动初期水位不会立即升高。当水面下气泡容积的变化过程逐渐平衡,水位就反映出汽包中储水量的增加而逐渐上升的趋势,最后当水面下气泡容积不再变化时,由于进、出物质的不平衡,水位将以一定的速度直线上升。图1中曲线H1为不考虑水面下气泡容积变化,仅考虑物质不平衡时水位变化曲线,为积分环节的特性曲线;H3为不考虑物质不平衡关系,只考虑给水流量变化时,水面下气泡容积变化所引起的水位变化,可以认为是惯性环节的特性。在给水流量扰动下实际水位的变化曲线H2可以认为是H1和H3的合成。因此,水位控制对象的动态特性表现出有惯性的无自平衡能力的特点。 图1 给水流量对汽包水位的影响 图2 蒸汽流量对汽包水位的影响

蒸汽流量的扰动主要来自汽轮机发电机组的负荷变化。如图2所示,当蒸汽流量突然阶跃增大时,如果仅从物质平衡角度来看,这时蒸发量大于给水量,且汽包水位对象是无自平衡能力的,水位曲线如H1所示。但实际水位如H2所示,是先上升再下降,这种现象被称为“虚假水位”现象,当负荷突然减少时,水位反而先下降再升高。产生虚假水位的原因是当锅炉蒸发量突然增加时,汽包水下面的气泡容积也迅速增大,即锅炉的蒸发强度增加,从而使水位升高。但蒸发强度的增加是有一定限度的,其气泡容积增大而引起的水位变化如图中的H3,当气泡容积与负荷适应而不再变化时,水位的变化就仅由物质平衡关系来决定了,这时水位就随负荷的增大而降低。因此,实际水位的变化曲线H2是H1和H3的合成。虚假水位变化的幅度与锅炉的气压和蒸发量变化的大小有关。 图3 炉膛热负荷变化对汽包水位的影响 此外,炉膛热负荷扰动对汽包水位的影响也是很大的(见图3)。此处的热负荷主要指的是燃烧率的扰动,例如燃料量的增加使炉膛负荷增强,从而使锅炉蒸发强度增大。若此时汽轮机负荷尚未增加,锅炉出口压力提高,蒸汽流量也相应增加,这样蒸汽流量大于给水流量,水位应该下降,但是蒸发强度增大的同时也使得水面下气泡容积增大,因此也会出现虚假水位现象。在这种情况下,蒸汽流量增加的同时气压也增大了,因而气泡体积的增加比蒸气流量扰动时要小一些,但持续时间长。

锅炉汽包水位控制系统的设计说明

过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生 xxxxxx 学号 xxxxxxxx

锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统,使汽包水位维持在90CM,稳态误差±0,5CM,以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析,画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量,说明其选择依据 4.设计控制系统方案,如何选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真,对参数进行整定,其仿真图要满足动态性能 指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 - 1.1概述............................................ - 3 - 1.2锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 1.3锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 - 2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 - 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 5 - 2.2.1液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 2.2.2液位控制系统的方案图.................................. - 6 - 2.3选择被控参数和被控变量............................. - 6 - 2.4选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 - 2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 7 - 2.4.2执行器的选择........................................... - 8 - 2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。 ....................... - 8 - 2.4.4 关于给水调节阀型号的选择。............................. - 8 - 2.4.5 给水流量蒸汽流量..................................... - 8 - 2.5 四个环节的工作形式对控制过程............................... - 8 - ................................... - 10 - 3.1对控制进行PID控制.......................................... - 10 - ........................................... - 11 -

锅炉汽包水位控制系统设计

过程控制系统实验报告 专业****** 班级****** 学生姓名****** 学号******

锅炉汽包水位控制系统设计 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统,使汽包水位维持在120cm,稳态误差± 0.4cm,满足生产要求。G(s)=1/(s^3+10s^2+29s+20), σ%<20%,Ts<10s,Ess=0. 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析,画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量,说明其选择依据

4.设计控制系统方案,如何选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真,对参数进行整定,其仿真图要满足动 态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

目录 第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 1了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-------------------------------------------3 1.1锅炉汽包水位自动控制的意义--------------------------------------------------3 1.2了解锅炉生产蒸汽工艺及其工作流程-----------------------------------------3 第二章锅炉汽包水位控制系统方案的设计 2.1液位控制系统的方框图------------------------------------------------------------5 2.2液位控制系统的方案图------------------------------------------------------------5 2.3检测变送器的选择------------------------------------------------------------------6 2.4调节阀的选择------------------------------------------------------------------------6 2.5仪器性能指标的计算---------------------------------------------------------------6 2.6调节器的选择------------------------------------------------------------------------8 2.7调节器作用方向的选择------------------------------------------------------------8 第三章PID控制 3.1控制规律的比较--------------------------------------------------------------------9 3.2 PID参数的整定--------------------------------------------------------------------10 第四章仿真 4.1 simulink 仿真 ---------------------------------------------------------------------11 4.2 系统参数整定--------------------------------------------------------------------13

锅炉汽包水位计标定的方法

锅炉汽包水位计标定的方法 一、锅炉水位测量原理: 差压式水位计的水位------差压转换原理如图一所示: 图一、差压转换原理 我们在不考虑温度变化而造成水的密度的变化和汽包压力的变化导致水密度的变化等情况,及不考虑补偿的情况下,公式(2)可以简化为: g H L g H g L P P P 水水水ρρρ)(-=-=-=?-+ (3) 式中:L 为平衡容器中参比水柱的高度;H 为汽包实际水位高度;水ρ水的密度, g 为重力加速度;(由式中可知:L 、水ρ、g 是固定的常数,只有H 是瞬时值, 在变化中)。 从公式和图一我们知道(当找零位和满位时,要关闭与汽包的链接的两个阀门): (1)、当H=L 时,△P=0时;证明锅炉汽包处于满水状态,此时变送器输出为20mA;(可以这样理解,当冷凝罐和水侧引压管灌满水后,打开变送器中间阀时,H=L,L=L,P_=P + ,则说明汽包水位处于满水状态)

时;证明锅炉汽包处于缺水状态,此时变送(2)、当H=0时,△P=g L 水 器输出为4mA。(可以这样理解,当冷凝罐和水侧引压管灌满水后,关闭变送器中间阀时,H=0,L=L,则说明汽包水位处于缺水状态) 注:从满位和零位标定看,变化的只有H,且H的变化范围为0~L;L是一直处于满水状态,没有变化。 二、广西四合工贸锅炉水位计结构和变送器安装形式: 图二、锅炉水位计内部结构和变送器安装图 其中:A、B为水位计一次阀;C、D为入变送器的控制阀;E、F为引压管排污阀;P1、P2、P3为压差变送器自带阀门,P1为变送器正端入口切断阀;P2为变送器负端入口切断阀;P3为变送器正负端连通阀。 三、锅炉水位计标定步骤: 1、A、B两个一次阀首先关闭,切断与汽包之间的联系;然后关闭E、F、P3阀,打开C、D、P1、P2阀,准备好灌水工作; 2、把排气孔堵头打开,往单室平衡器内灌水,直到水从排气孔溢流;

锅炉汽包水位控制系统的设计

锅炉汽包水位控制系统的设计

过程控制系统实验报告 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx 学号 xxxxxxxx 锅炉汽包水位控制系统设计

一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统,使汽包水位维持在90CM,稳态误差±0,5CM,以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析,画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量,说明其选择依据 4.设计控制系统方案,如何选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性 能指标 5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真,对参数进行整定,其仿真图要 满足动态性能指标 8.总结实验课程设计的经验和收获

过程控制系统实验报告................................................ 错误!未定义书签。第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理 ........ 错误!未定义书签。 1.1 概述.............................................................. 错误!未定义书签。 1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................... 错误!未定义书签。 1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................... 错误!未定义书签。第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计 ................. 错误!未定义书签。 2.1 对被控对象进行特性分析 ................................ 错误!未定义书签。 2.2汽包水位控制系统方框图和流程图................. 错误!未定义书签。 2.2.1 液位控制系统的方框图.......................... 错误!未定义书签。 2.2.2 液位控制系统的方案图.......................... 错误!未定义书签。 2.3选择被控参数和被控变量................................ 错误!未定义书签。 2.4选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标错误!未定义书 签。 2.4.1传感器、变送器选择 .............................. 错误!未定义书签。 2.4.2执行器的选择.......................................... 错误!未定义书签。

锅炉汽包液位课程设计

锅炉汽包液位课程 设计

天津城建大学 课程设计任务书 - 第 2学期 控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级电气12班姓名:学号: 课程设计名称:过程控制 设计题目:锅炉汽包液位控制 完成期限:自年 6 月 20 日至年 6 月 26 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容: 一、设计任务 加热炉出口温度控制系统,测取温度对象的过程为:当系统稳定时,在温度调节阀上做3%变化,输出温度记录如下: 试根据实验数据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。具体要 p 求如下: (1)根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型;(2)根据辨识结果设计符合要求的控制系统(控制系统原理图、控制规律选择等); (3)根据设计方案选择相应的控制仪表; (4)对设计的控制系统进行仿真,整定运行参数。

二、设计要求 采用MATLAB仿真;需要做出以下结果: (1)超调量 (2)峰值时间 (3)过渡过程时间 (4)余差 (5)第一个波峰值 (6)第二个波峰值 (7)衰减比 (8)衰减率 (9)振荡频率 (10)全部P、I、D的参数 (11)PID的模型 (12)设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。 四、参考资料 [1] 何衍庆.工业生产过程控制(1版).北京:化学工业出版社, [2] 邵裕森.过程控制工程.北京:机械工业出版社

[3] 过程控制教材 指导教师(签字): 教研室主任(签字): 批准日期:年月日 摘要 锅炉是典型的复杂热工系统,当前,中国各种类型的锅炉有几十万台,由于设备分散、管理不善或技术原因,使多数锅炉难以处于良好工况,增加了锅炉的燃料消耗,降低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点,而汽包水位是工锅炉安

锅炉水位的自动控制

锅炉水位的自动控制 摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问 题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。 关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量 引言 汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会 损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。 1 汽包水位的动态特性 锅炉汽水系统结构如图1 所示。汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。 1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 : 图1 锅炉的汽水系统

图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线 上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中L 线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。 1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :

火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定

火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定 A 01 备案号:0401-2004 DRZ 电力行业热工自动化标准化技术委员会标准 DRZ/T 01-2004 火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规定 Code for level Measuremet System of Boiler drum in Fossil Fuel Power Plant 2004-10-20发布2004-12-20实施 电力行业热工自动化标准化技术委员会发布 前言 本标准根据电力行业热工自动化标准化委员会的安排进行编制。 本标准为电力行业热工自动化标准化技术委员会颁发的新编标准。 本标准由电力行业热工自动化标准化技术委员会提出并归口。 本标准主要起草单位:电力行业热工自动化标准化技术委员会标准起草工作组。 本标准主要起草人:侯子良。 本标准由电力行业热工自动化标准化委员会解释。 目次 1 适用范围 2 汽包水位测量系统的配置 3 汽包水位测量信号的补偿 4 汽包水位测量装置的安装 5 汽包水位测量和保护的运行维护 编制说明

1 适用范围 本标准规定了火力发电厂锅炉汽包水位测量系统的配置、补偿、安装和运行维护的技术要求。 本标准适用于火力发电厂高压、超高压及亚临界压力的汽包锅炉。 2 汽包水位测量系统的配置 2.1 锅炉汽包水位测量系统的配置必须采用两种或以上工作原理共存的配置方式。 锅炉汽包至少应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置和2套电极式水位测量装置。新建锅炉汽包应配置1套就地水位计、3套差压式水位测量装置和3套电极式水位测量装置或1套就地水位计、1套电极式水位测量装置和6套差压式水位测量装置。 2.2 锅炉汽包水位控制和保护应分别设置独立的控制器。在控制室,除借助DCS监视汽包水位外,至少还应设置一个独立于DCS及其电源的汽包水位后备显示仪表(或装置)。 2.3 锅炉汽包水位控制应分别取自3个独立的差压变送器进行逻辑判断后的信号。3个独立的差压变送器信号应分别通过3个独立的输入/输出(I/O)模件或3条独立的现场总线,引入分散控制系统(DCS)的冗余控制器。 2.4 锅炉汽包水位保护应分别取自3个独立的电极式测量装置或差压式水位测量装置(当采用6套配置时)进行逻辑判断后的信号。当锅炉只配置2个电极式测量装置时,汽包水位保护应取自2个独立的电极式测量装置以及差压式水位测量装置进行逻辑判断后的信号。3个独立的测量装置输出的信号应分别通过3个独立的I/O模件引入DCS的冗余控制器。 2.5 每个汽包水位信号补偿用的汽包压力变送器应分别独立配置。 2.6水位测量的差压变送器信号间、电极式测量装置信号间,以及差压变送器和电极式测量装置的信号间应在DCS中设置偏差报警。 2.7 对于进入DCS的汽包水位测量信号应设置包括量程范围、变化速率等坏信号检查手段。 2.8 本标准要求配置的电极式水位测量装置应是经实践证明安全可靠,能消除汽包压力影响,全程测量水位精确度高,能确保从锅炉点火起就能投入保护的产品,不允许将达不到上述要求或没有成功应用业绩的不成熟产品在锅炉上应用。汽包水位测量系统的其它产品和技术也应是先进的、且有成功应用业绩和成熟的。 3 汽包水位测量信号的补偿 3 .1 差压式水位测量系统中应设计汽包压力对水位-差压转换关系影响的补偿。应精心配置补偿函数以确保在尽可能大的范围内均能保证补偿精度。 3.2 差压式水位表应充分考虑平衡容器下取样管参比水柱温度对水位测量的影响。 应采用参比水柱温度稳定、接近设定温度的平衡容器,或采用经实践证明有成功应用经验的参比水柱温度接近饱和温度的平衡容器。

锅炉汽包水位控制系统的设计

/ 过程控制系统实验报告( 专业 xxxxxx 班级 xxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxx < 学号 xxxxxxxx

锅炉汽包水位控制系统设计 < 一、控制要求 设计一个汽包水位控制系统,使汽包水位维持在90CM,稳态误差±0,5CM,以满足生产要求。 二、完成的主要任务 1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程 2.对被控对象进行特性分析,画出汽包水位控制系统方框图和流程图 3.选择被控参数和被控变量,说明其选择依据 4.】 5.设计控制系统方案,如何选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标 6.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程 7.对控制进行PID控制说明其参数整定理论 8.对锅炉汽包水位进行simulink仿真,对参数进行整定,其仿真图要满足动态性能 指标 9.总结实验课程设计的经验和收获 (

* 过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -概述............................................ - 3 -! 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 3 - 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - ............... - 5 -对被控对象进行特性分析 ............................... - 5 -汽包水位控制系统方框图和流程图......................... - 5 -液位控制系统的方框图.................................. - 5 - 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -选择被控参数和被控变量 ................................ - 6 -; 选择检测仪表,说明其选择原则和仪表性能指标............. - 7 -传感器、变送器选择........................................... - 7 -执行器的选择................................................. - 8 -关于给水调节阀的气开气关的选择。............................. - 8 - 关于给水调节阀型号的选择。.................................. - 8 -

锅炉汽包水位控制系统

1.汽包水位的动态特性描述 (1) 1.1.汽包在给水流量作用下的动态特性 (1) 1.2.汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 (2) 2.汽包水位控制方案的选择及其原理 (4) 2.1.三冲量控制原理及各部分的作用 (4) 2.1.1.控制原理 (4) 2.1.2.各部分的作用 (5) 3.前馈-串级控制系统的特点和调节器作用方式判断 (7) 3.1.控制系统的特点 (7) 3.1.1.前馈控制系统的特点 (7) 3.1.2.串级控制系统特点 (7) 3.2.调节器作用方式判断 (7) 3.2.1.判断副调节器的作用方式 (7) 3.2.2.判断主调节的作用方式 (7) 4.控制仪表及技术参数 (8) 4.1.控制仪表的选定 (8) 4.2.各元器件的型号及参数 (8) 5.总结与体会 (10) 参考文献 (11)

在锅炉运行中,水位是一个很重要的参数。若水位过高,则会影响汽水分离的效果,使用气设备发生故障;而水位过低,则会破坏汽水循环,严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉发生的蒸汽流量很大,而汽包的体积相对来说较小,所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务,就是控制给水流量,使其与蒸发量保持平衡,维持汽包内水位在允许的范围内变化。 锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统,讨论了目前通常采用的控制方法,分析了水位对象模型的动静特性。首先从锅炉汽包内水的热平衡、物质平衡原理出发,推导出了用来描述锅炉水位对象的通用机理控制模型,通过对几种控制方案的分析、研究与比较,选三冲量系统作为最佳控制方案,并着力研究三冲量系统的特点。 关键词:锅炉汽包水位控制三冲量控制系统

锅炉水位三冲量控制及调节

汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上, 即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理:汽包水位作为主信号,水位变化,调节器输出发生变化,继而改变给水流量,使水位恢复到给定值;蒸汽流量作为前馈信号,防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作;给水流量作为反馈信号,使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰, 使调节过程稳定,起到稳定给水流量的作用。 锅炉汽包水位三冲量调节系统是火电厂锅炉核心控制之一。汽包水位三冲量调节系统的给水调节阀动作频繁,锅炉水位对给水调节阀执行机构的动作比较敏感,稍有不慎就可能出现严重的危险情况,汽包水位三冲量调节系统关系到整个机组的安全运行:若汽包水位过高,会造成蒸汽带水;若汽包水位过低,会造成锅炉“干锅”,可能严重烧坏锅炉设备。汽包水位三冲量调节系统的重要性由此可见一斑,所以汽包水位的相关保护要完善可靠、汽包水位自动调节系统运行要平稳。 目前,汽包水位三冲量自动调节控制策略已经相当成熟,但在实际锅炉运行中会各种原因导致水位自动调节系统投入困难,甚至自动不能投入。这种现象让人对串级三冲量调节系统的调节能力和控制策略产生疑问。为此云润与大家交流运用心得,对级三冲量调节系统进行定性分析,并对一些异常情况的处理办法进行探讨。 1、水位三冲量调节控制策略 汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。 汽包水位作为主调(PID调节器)的输入信号,去抑制水位本身的偏差。副调(外给定调节器)使用了一个反馈信号(给水流量)和一个前馈信号(蒸汽流量),以消除扰动和虚假水位。各种介绍汽包水位三冲量调节系统的书籍中,都有对传递函数的计算,这些计算对系统设计很重要。如果用经验调节法对于系统维护,则完全可以抛开理论计算。在此只对其物理意义进行定性思考和作一番揣测。 1.1?反馈信号 反馈信号指给水流量信号,也叫内扰。 水位三冲量调节系统中被调量发生变化的时候,PID 经过运算,去控制执行机构进行合理的动作,执行机构改变给水调节阀的开度,阀门控制介质变化,达到控制给水流量的目的。可是给水调节阀执行机构特性、水位三冲量调节系统的运行状况存在很多差异,这些差异主要有: (1)执行机构线性:执行机构改变开度后,流量随之改变的大小。 (2)执行机构死区:PID 输出每变化多少,执行机构才能动作一次。 (3)执行机构空行程:执行机构在改变动作方向的时候,改变多少开度,给水流量才发生变化(减去死区的值)。 (4)执行机构回差:执行机构进行开、关两个方向的动作的时候,流量变化不相等,这个流量变化绝对值的差叫回差。 (5)执行机构及阀门的特性曲线改变:阀门线性改变,阀门每变化1%,流量变化量与以往不同。 (6)水位三冲量调节系统软故障:偶尔发生的系统故障使得给水流量变化不均匀,或者时有停顿。 (7)系统介质参数发生变化:指因给水压力、蒸汽压力变化导致给水流量变化。

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