工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)課件

工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)

班級：自動化065班學(xué)號：060601140513姓名：張進(jìn)1工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)班級：自動化065班1第1章概述

鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動力設(shè)備。汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，汽包水位過高過低都會影響運(yùn)行的安全與經(jīng)濟(jì)性，必須嚴(yán)格加以控制。本文主要是用Matlab對鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。建立了鍋爐汽包水位對象的數(shù)學(xué)模型和控制系統(tǒng)，并用Matlab語言在計算機(jī)上編制鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的仿真程序。最終了解了汽包水位對象特性、整定出了最佳PID參數(shù)、總結(jié)出了各種控制方案的特點(diǎn)與適用場合。2第1章概述鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少鍋爐設(shè)備的主要工藝流程圖

3鍋爐設(shè)備的主要工藝流程圖3給水流量作用下水位階躍響應(yīng)

第2章鍋爐汽包水位特性及其控制系統(tǒng)分析2.1鍋爐汽包水位特性分析2.1.1汽包水位給水量作用下的動態(tài)特性4給水流量作用下水位階躍響應(yīng)第2章鍋爐汽包水位特性及其控制蒸汽流量擾動下水位階躍響應(yīng)

H1：考慮水面下汽泡容積變化時水位變化曲線H2：只考慮水面下汽泡容積變化所引起水位變化曲線2.1.2汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性5蒸汽流量擾動下水位階躍響應(yīng)2.1.2汽包水位在蒸汽流量擾單沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖

2.2鍋爐給水控制系統(tǒng)分析6單沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖2.2鍋爐給水控制系統(tǒng)分析6雙沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖

a）原理圖b）方塊圖7雙沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖a）原理圖b）方塊圖7a）原理圖

b）方塊圖

三沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖

8a）原理圖b）方塊圖三沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖8MATLAB仿真軟件簡介

MATLAB環(huán)境下的SIMULINK是Mathworks公司開發(fā)的一個有重要影響力的軟件產(chǎn)品?？梢苑奖愕乩檬髽?biāo)在模型窗口上畫出所需系統(tǒng)模型圖，來對系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析，從而使一個復(fù)雜系統(tǒng)模型的建立和仿真變得相當(dāng)簡單和直觀。

在本文中的實(shí)際控制系統(tǒng)中，干擾信號、給定值以及測量液位儀表的輸出都是電信號，其范圍都轉(zhuǎn)換成1～5V，變化范圍是4V。在仿真實(shí)驗(yàn)中，加入25%的干擾，即干擾值為1，表示實(shí)際的1V。在本文中液位輸出顯示范圍都統(tǒng)一為-2～2。下面首先是對鍋爐汽包水位對象的仿真研究。9MATLAB仿真軟件簡介9a）控制通道仿真程序b）干擾通道仿真程序10a）控制通道仿真程序b）干擾通道仿真程序10a）給水流量干擾下水位的階躍響應(yīng)b)蒸汽流量干擾下水位的階躍響應(yīng)11a）給水流量干擾下水位的階躍響應(yīng)b)蒸汽流a)K=100時仿真結(jié)果b)K=50時仿真結(jié)果C)K=5時仿真結(jié)果d)K=1時仿真結(jié)果分別取K=100，K=50，K=5和K=1，仿真結(jié)果左圖所示。4個圖比較，可以發(fā)現(xiàn)K越大假液位現(xiàn)象越嚴(yán)重且持續(xù)時間越長。當(dāng)K小于1時，假液位現(xiàn)象基本消失。12a)K=100時仿真結(jié)果a)T=150時仿真結(jié)果b)T=100時仿真結(jié)果c)T=1時仿真結(jié)果d)T=0.1時仿真結(jié)果可以看出T越小，假液位上升越快，假液位現(xiàn)象也越嚴(yán)重。在T小于100大于1的范圍內(nèi)較明顯。當(dāng)T大于等于100時，虛假液位現(xiàn)象基本消失。當(dāng)T小于1時，假液位對輸出幅值和液位上升速度的影響沒有太大區(qū)別。

13a)T=150時仿真結(jié)果由此可知，影響鍋爐汽包液位特性的參數(shù)主要K和T和純滯后時間。K對假水位現(xiàn)象影響最為明顯，K越大假液位現(xiàn)象越嚴(yán)重且持續(xù)時間越長。T對假水位幅值影響較小，而對假水位上升速度影響很大。對于滯后時間，越大，滯后時間越長，反之越短。14由此可知，影響鍋爐汽包液位特性的參數(shù)主要K和T和純滯后時間。單沖量控制系統(tǒng)仿真程序15單沖量控制系統(tǒng)仿真程序15a）在25%蒸汽流量干擾下P=1，I=0，D=0時仿真結(jié)果

b)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0，D=0時仿真結(jié)果

c)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.00001，D=0時仿真結(jié)果

d)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.00005，D=0時仿真結(jié)果16a）在25%蒸汽流量干擾下P=1，I=0，D=0時仿真結(jié)果a)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.00005，D=0.6時仿真結(jié)果b)25%給水流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6

C)25%蒸汽流量和給水流量同向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6

d)25%蒸汽流量和給水流量反向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.617a)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.0000雙沖量控制系統(tǒng)的仿真程序相比單沖量控制系統(tǒng)，將蒸汽流量信號引入，就構(gòu)成雙沖量控制系統(tǒng)18雙沖量控制系統(tǒng)的仿真程序相比單沖量控制系統(tǒng)，將蒸汽流量信號a）25%蒸汽流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6

c)25%給水流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6

c)25%蒸汽流量和給水流量同向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6d)25%蒸汽流量和給水流量反向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6

19a）25%蒸汽流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.00三沖量控制系統(tǒng)的仿真程序相比雙沖量控制系統(tǒng)引入了給水流量信號，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)20三沖量控制系統(tǒng)的仿真程序相比雙沖量控制系統(tǒng)引入了給水流量信號a)25%給水流量干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0b)25%給水流量干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6

c)25%蒸汽流量干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0d)25%蒸汽流量干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.621a)25%給水流量干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=100a)25%給水流量和蒸汽流量同向共同干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0

b)25%給水流量和蒸汽流量同向共同干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6c)25%給水流量和蒸汽流量反向共同干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0d)25%給水流量和蒸汽流量反向共同干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.622a)25%給水流量和蒸汽流量同向共同干擾副回路仿真結(jié)果b)2由以上對單、雙、三沖量控制系統(tǒng)的仿真研究，可知：（1）單沖量控制系統(tǒng)不能克服給水流量和蒸汽流量的干擾。（2）雙沖量控制系統(tǒng)引