过程控制课程设计.doc

过程控制课程设计 任 务 书一、 目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。二、 主要内容1根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；2根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；5编写设计说明书。三、 进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1下达任务，查找资料周一、周二2制定控制方案，绘制控制系统SAMA图周二、周三3仿真试验、撰写设计说明周三、周四4答辩周五四、 设计（实验）成果要求1 绘制所设计热工控制系统的的SAMA图；2 根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；3 撰写设计报告五、 考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：指导教师： 年 月 日送引风控制系统设计一控制系统的基本任务和要求 （1）保证燃烧过程的经济性；送风控制 （2）维持炉膛压力稳定； 引风控制 为了使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变送风量和燃料量。送风控制系统的最终任务是达到最高的锅炉热效率。负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引风量，维持炉膛负压一定。二被控对象动态特性分析要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清楚气压对象的动态特性。主蒸汽要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清楚气压对象的动态特性。主蒸汽压力PT受到的扰动来源主要有二：其一是燃料量扰动，称为基本扰动或内部扰动。其二是汽轮机耗气量的扰动，称为外部扰动。 BpdDpT gpdDPT 内扰B下气压的响应曲线 外扰下主气压PT的响应曲线2.1 送风控制系统 为了使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变送风量和燃料量，一般实际送风量要比理论空气量大一些，送风系统的被控对象为炉膛，它是惯性和迟延都比较小的自衡对象。当空气量不变，燃料量增加时，使空气量与燃料量比值下降，烟气中的含氧量降低，当燃料量不变，空气量增加时，烟气中的含氧量增加，控制系统应使送风量与燃料量协调变化，以保证经济性。2.2 引风控制系统 负压控制系统的任务在于维护炉膛负压一定，其被控对象锅炉烟道是惯性较小，调节速度快的自衡对象，被调量负压反应灵敏。3 选择控制系统控制结构，画控制原理图 3.1 送风控制系统采用串级控制系统 它可以首先在内环快速保证最佳空燃比，至于给煤量的测量不准，则可以由烟气中氧量作为串级校正。 PIO2Gp2(s)设定值Gp1(s)V PIf(x)KB 送风控制系统原理图 送风控制系统结构图 3.2引风控制系统采用前馈-反馈单回路控制 考虑到系统的被调量（炉膛负压）反应了引风和送风之间的平衡关系，明显的改进措施是辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变引风量。AF PIPFF(x)PF0 引风控制系统原理图 引风控制系统结构图 33 送风引风控制系统SAMA图图 名送风引风控制系统SAMA图页 号1单 位华 北 电 力 大 学页 数1设 计于 庭 芳审 核殷 悦制 图于 庭 芳日 期11.12.2834 送风引风系统结构图四根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，验证系统结构的合理性，并进行控制器参数整定 4.1送风控制系统仿真 4.1.1副调节器参数整定 为保证调节速度，付调节器采用P调节：控制整定，仿真框图如下：Kp1=8时，衰减率为89.137%，曲线如下：4.1.2主调节器参数整定 PI控制整定，仿真框图如下Kp=1.3,Ti=0.01时，衰减率为88.53%，响应曲线如下：4.2 引风控制系统整定PI 控制整定当Kp2=0.23，Ti2=0.0004时，衰减率为89.24% 响应曲线如下：4.3 送风引风系统整定仿真曲线如下：引风系统超调量大于20%，故需对其进行调节。当Kp2=0.2,Ti2=0.0003时衰减率为89.98%，超调量小于20%，仿真结果如下图：5 课程设计总结 燃烧控制系统是由燃料量控制，送风控制和引风控制三个相互匹配，密切联系的三个子系统组成。 其中燃料量控制回路使锅炉跟踪外界负荷，送风控制回路维持锅炉最高的热效率，引风控制回路保持负压稳定，这三个控制子回路组成了不可分割的一个整体，统称为锅炉燃烧系统，共同保证锅炉运行的机动性，经济性，安全性。 通过这次过程控制课程设计，练习了对实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写