内蒙古科技大学课程设计论文
?D??IFDMAX
ZMAX?ZMIN给水流量的变化量与其变送器(线性) 的关系是:
?W??ICWMAX
ZMAX?ZMIN由物料平衡关系可得:
?ICWMAX???IFDMAX而aD?IF?aW?IC
所以, 由上两式比较可得:
aWWMAX ?aDaDMAX第二是用来确定前馈作用的强弱, 因为上式仅知道D和W的比值, 其大小依据过程特性确定, 其大小反映了前馈作用的强弱。D 越大其前馈作用越强, 则扰动出现时, 调节阀开度的变化亦越大
3.3 几种控制方案的比较
单冲量水位控制是汽包水位自动控制中最简单最基本的一种形式, 是典型的单回路定值控制系统, 但它不能克服“虚假水位”的影响, 而且没有给水流量信号的反馈, 所以水位波动较大。双冲量水位控制系统是在单冲量控制的基础上, 引进蒸汽流量作为前馈信号。该控制系统的特点是: 引入的蒸汽流量前馈信号可以消除”虚假水位”对调节品质的不良影响。当蒸汽流量变化时, 就有一个给水量与蒸汽量向同方向变化的信号, 可以减小或抵消由于“虚假水位”引起的给水量与蒸汽量反方向变化的误动作, 使调节阀从一开始就向正确的方向移动。因而大大减小了给水量与水位的波动, 缩短调节的时间。而且引入的蒸汽流量的前馈信号, 能改善调节系统的静特性,提高调节质量。双冲量水位控制系统适用于小型低压而且给水压力较稳定的锅炉。当给水压力经常有波动, 给水调节阀前后压差不易保持正常时,不宜采用双冲量控制; 另外在大型锅炉的控制中,锅炉容量越大, 压力越来越高, 汽包的相对容水量就越小, 允许波动的储水量就更少。为了把水位控制平稳, 在双冲量水位调节的基础上引入了给水流量信号, 由水位蒸汽流量和给水流量就构成了三冲量水位控制系统,在这个系统里, 汽包水位是被控变量, 是主冲量信号, 蒸汽流量给水流量是两个辅助冲量信号。
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三冲量水位控制系统抗干扰能力强, 适用于大中型中压锅炉。三冲量控制方案水位的控制方案, 其特点是使用的设备少, 整定方法比较简单, 调节机构动作比较平稳。
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第4章 仪表选用及作用最终整定
4.1 仪表的操作及使用
（1）锅炉蒸汽压力和锅炉进水压力显示仪表
测量仪表均采用WC-801数字显示表，一一次传感与元件采用YYB型压力变送器。一次仪表应垂直安装，并力求与测量点保持同一水平位置，否则须相应地计入有液位差所引起的附加修正值。仪表使用环境温度为：-10—+50℃。如使用环境温度发生偏离时，须按仪表说明书进行修正。
（2）炉膛出口温度、排烟温度
二次测量仪表均采用WC-801系列数字显示仪表，一次传感器采用热电偶和铜热电阻。 （3）炉膛负压显示仪表
仪表采用WC-801数字显示表，一次传感器采用微负压变送器，由锅炉负压出口用直径12厘米铜管和变送器相连。 （4）锅炉蒸汽压力测控仪表
测量仪表采用YWK-50压力控制器。当锅炉蒸汽压力超高设定的上限值和下限值时发出限号。控制装置根据发出的信号，停止和启动锅炉的运行。此表安装在现场，由安装部门根据施工设计图安装。
4.2 最后整定
串级均匀控制中流量副控制器参数整定与普通流量控制器整定差不多，而均匀控制系统的其他几种方式的控制器，都须按均匀控制的要求来进行参数整定，整定的主要原则是一个“慢”字，即过渡过程不允许出现明显的振荡，可以采用看曲线调参数的方法进行。它的具体正定原则和方法如下： （1）整定原则
①为保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制其参数。
②修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。
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③根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调节控制器的参数。 （2）方法步骤 ① 纯比例控制
a. 先将比例度放置在估计液位不会超限的数值，例如&=100％。
b．观察记录曲线，若液位的最大波动小于允许范围，则可增加比例度，比例度的增加必将使液位“质量”降低，而使流量过程曲线变好。 c．如发现液位将超出允许的波动范围，则应减小比例度。
d. 这样反复调节比例度，知道液位、流量的曲线都满足工艺提出的均匀要求为止。 ②比例积分控制
a. 按纯比例控制进行整定，得到合适的比例度。
b. 在适当加大比例度值后，逐步减小积分时间，直到流量曲线将要出现缓慢的周期性衰减振荡过程为止，而液位有回复到给定值的趋势。
c. 最终根据工艺要求，调整参数，直到液位、流量的曲线都符合要求为止。
4.3 设计体会心得
文中分析了一些影响汽包水位对象控制主要因数的基础上, 讨论了目前通常采用的控制方法,深入分析了水位对象模型的动静特性。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。
这次的过程控制课程设计让我们体会到了知识的重要性以及我们学习时应该改认真对待每一个知识点，这样你做设计时不会那么无从下手。我们平常也应该对各种工具软件尽可能的熟悉会用，到时做设计才能达到事半功倍的效果。
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参考文献
[1] 张亮明.工业锅炉自动控制[M ].北京:中国建筑工业出版社,1990. [2] 樊泉桂.锅炉原理[M ].北京:中国电力出版社,2004.
[3] 秦蓉.蒸汽锅炉气包水位控制的探讨[ J].甘肃化工,2005:40-42. [4] 王卓.锅炉气包控制水位的研究[ J].自动化仪表,2006,27:51-53.
[5] 韩光信.先进PID在锅炉汽包水位控制中的应用研究[ J].微计算机信息,2006,22: 72- 73
[6] 张良仪.工业锅炉微机控制[M].第2版.上海：上海交通大学出版社,1993. [7] 邓想珍.异步电动机变频调速系统及其应用[M].第2版.华中理工大学,1995. [8] 金以慧等.过程控制[C].第4版.北京:清华大学出版社,1993.
[9] Damian Flynn.Thermal Power Plant Simulation and Control.London:The
Insititution of Electeical Engineers,2003
[10] 方康玲等.过程控制系统[M].第3版.武汉:武汉理工大学出版社,2002. [11] 辛广路.锅炉运行于操作[M].哈尔滨：黑龙江技术出版社,2003. [12] 孙涛.锅炉工实用技术手册.南京:江苏科学技术出版社,1990 [13] 邹庭荣.数学文化欣赏.武汉大学出版社,2007. [14] 薛毅.数学建模基础.北京工业大学出版社,2004.
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