蒸汽锅炉PID温度控制系统设计

1、蒸汽锅炉pid温度控制系统设计,目的：,对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行分析和设计，而对锅炉过热蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。所以本设计采用串级控制系统，这样可以极大地消除控制系统工作中的各种干扰因素，使系统能在一个较为良好的状态下工作，同时锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。 在本设计用到串级控制系统中，主对象为送入负荷设备的出口温度，副对象为减温器和过热器之间的蒸汽温度，通过控制减温水的流量来实现控制过热蒸汽温度的目的。,蒸汽锅炉工艺流程及控制要求,蒸汽锅炉工艺流程及控制要求,锅炉是一个具有多输入、多输出且变量之间相互关联的被

2、控对象。 过热蒸汽温度控制系统：主要使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁温度不超过工艺允许范围；,过热蒸汽温度控制对象的动态特性,过热汽温调节对象的扰动主要来自三个方面：蒸汽流量变化(负荷变化)；加热烟气的热量变化；减温水流量变化(过热器入口汽温变化)。通过对过热汽温调节对象作阶跃扰动试验，可得到在不同扰动作用下的对象动态特性。,被控对象建模,在单回路控制系统中，控制减温水流量，实际上是改变过热器出口蒸汽的热能，也就控制了出口蒸汽温度 调节器接受过热器出口蒸汽温度t变化后，调节器才开始动作，去控制减温水流量w ，w的变化又要经过一段时间才能影响到蒸汽温度t，这样既不能及早发现扰动，又不

3、能及时反映控制的效果，将使蒸汽温度t发生很大的动态偏差，影响锅炉生产的安全和经济运行。,被控对象建模,根据在减温水量扰动时，过热蒸汽温度有较大的容积迟延，而减温器出口蒸汽温度却有明显的导前作用，完全可以构成以减温器出口蒸汽温度为副参数，过热蒸汽温度为主参数的串级控制系统,传递函数的模型建立,汽温控制对象的数学模型建立，采用工程整定的方法，即给喷水阀一个阶跃扰动信号，然后多次记录减温器出口温度 和过热蒸汽出口温度 ，得到两条阶跃响应曲线。,仿真分析,仿真分析,simulink仿真图,控制系统参数的整定,（1）先整定副调节器（p） 当副回路受到阶跃扰动时，在较短时间内副回路控制过程就告结束。在此期

4、间，主回路基本上不参加动作，可按单回路系统的整定方法整定副调节器 采用逐次逼近法 副回路属于二阶模型采用ziegler-nichols，主回路采用临界比例法整定 首先对副回路：,控制系统参数的整定,按照s曲线大致可以求出延时时间l=0.65、放大系数k=0.53和时间常数t=51.114,控制系统参数的整定,采用ziegler-nichols法,根据下表得到：,求得：kp=148.37，将副回路的p参数置为148.37，副回路就作为随动作用再接着调主回路，主回路采用临界比例法求pid参数。下图为副回路整定（ kp=148.37 ）阶跃响应图,控制系统参数的整定,此时副回路就作为随动作用再接着调主回路，主回路采用临界比例法求pid参数，副回路整定不变，先调p得到等幅震荡，测得tk=205.882,控制系统参数的整定,根据临界比例法计算：（此时kp=3.23、tk=205.882）,求出pid的kp=1.9 ti=102.54 td=25.73 在系统中将配置求得参数得到阶跃响应：,控制系统参数的整定,再次循环以上做法：副回路的p参数kp=200，求出主回路pid的kp=1.9 ti=100 td=60得到下图阶跃响应：,性能分析,可以得到性能指