蒸汽锅炉燃烧控制系统的设计和仿真
蒸汽锅炉PID温度控制系统设计
目旳：
对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行分析和设计，而对 锅炉过热蒸汽旳良好控制是确保系统输出蒸汽温度稳 定旳前提。所以本设计采用串级控制系统，这么能够 极大地消除控制系统工作中旳多种干扰原因，使系统 能在一种较为良好旳状态下工作，同步锅炉过热器出 口蒸汽温度在允许旳范围内变化，并保护过热器管壁 温度不超出允许旳工作温度。
调整器接受过热器出口蒸汽温度t变化后，调整器才开始动作， 去控制减温水流量W ，W旳变化又要经过一段时间才干影响到 蒸汽温度t，这么既不能及早发觉扰动，又不能及时反应控制旳 效果，将使蒸汽温度t发生很大旳动态偏差，影响锅炉生产旳安 全和经济运营。
燃烧工况
温度设定值
控制信号
喷水流量
控制器
执行器
过热器
温度变送器
在本设计用到串级控制系统中，主对象为送入负荷设 备旳出口温度，副对象为减温器和过热器之间旳蒸汽 温度，经过控制减温水旳流量来实现控制过热蒸汽温 度旳目旳。
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
锅炉是一种具有多输入、多输出且变量之间相互关联 旳被控对象。 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，并确保管壁温度不超出工艺允许范围；
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旳容积迟延， 而减温器出口蒸汽温度却有明显旳导前作用，完全能够构成 以减温器出口蒸汽温度为副参数，过热蒸汽温度为主参数旳 串级控制系统
温度设定值
温度主调节器
副调节器
减温水流量
蒸汽流量或者烟
扰动
气热量扰动
阀 门
减温器 2
过热蒸汽温度
过热器 1
温度变送器 温度变送器
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计_毕业设计论文正文 精品
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计1 绪论1.1锅炉燃烧控制项目的背景改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。
锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。
工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。
作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。
而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。
1.2锅炉燃烧控制的发展历史对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5](1）手动控制阶段因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。
这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。
因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。
（2）仪器继电器控制阶段随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。
在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。
在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。
火电厂锅炉过热汽温控制系统优化设计仿真
ｔｉｏｎａｌ ＧＰＣ —Ｐ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｉｔ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒ ｏｌ ｒｅ－ ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
第３５卷 第６期
文 章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１８）０６—００９５—０６
计 算 机 仿 真
２０１８年６月
火 电厂 锅 炉 过 热汽 温 控 制 系统 优 化 设 计 仿 真
寅ｎ旭 阳 ，支０ 斌
（１．武 汉 科 技 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４３００８１； ２．武汉科技 大学教育部冶金 自动化与检 测技术 工程研 究中心 ，湖北 武汉 ４３００８１） 摘要 ：针对过热汽温控制系统具有 大惯性 、大时滞特性 且模 型参数 随负荷变化较 大 ，传统控 制算法难 以获得 良好控 制性能 ， 提出 了 １ＧＰＣ—Ｑｒ＇ｒ串级控制算法 。改进 的广义预测 自校正控制作 为主控 制器来 抑制超 调 ，克服系统大时滞特性 ，定量 反馈 理论作为副控制器 ，对导前 区不确 定性 与干扰进行 抑制 ，并设 计了一种简便 的定 量反馈理论 控制器设 计方法。通过 与传 统 广义预测 一比例控制 的仿 真结果对 比，提 出的算法 可使 系统获得较好 的跟踪性 与鲁棒性 ，简化 了副控 制器的设计过 程 ，满足 了系统在全工况下运行 的控制要求 。 关键词 ：过热 汽温控 制 ；定 量反馈理论 ；改进 的广义 预测控 制；定 量反馈理论 控制器设计的简便 方法 中 图 分 类 号 ：ＴＰ２７３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计研究毕业设计开题报告
重点解决的问题
主要内容：
1、建立被控对象数学模型。
2、基于单片机设计总体方案，进行PID控制规律的选用与数字化。
3、硬件设计，包括单片机输入信号接口电路、外围电路等。
4、软件设计，包括初始化及主程序、控制程序、A/D和D/A转换程序及其他处理程序。
5利用PROTUES仿真。
重点解决的问题：
锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备，是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源，而且还可以作为驱动设备的动力源。
过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统不可缺少的重要组成部分，其性能和可靠性已成为保证锅炉安全性和经济性的重要因素。由于锅炉往往负荷变化大，起停频繁，依靠人工操作很难保证其安全、稳定地在经济工况下长期运行。温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，影响了生产安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸，从而造成重大事故。因此，工业过程对锅炉控制系统都有很高的要求，在锅炉运行中，保证过热蒸汽的温度在正常的范围内具有非常重要的意义。
完成论文的初稿；
修改、完善毕业设计并送指导老师审阅；
完成论文的PPT文件，准备毕业答辩。
指
导
教
师
意
见
***同学查阅了大量与课题相关的文献资料，对设计意图和课题意义清
楚明确，设计了初步的研究方案，预见了难点和关键问题，并拟定了工作计划，
为开题做了充分准备。目前已达到开题要求，同意开题。
指导教师签名：
年 月 日
1、了解锅炉过热蒸汽的工艺过程，对被控对象进行分析，设计控制方案。
燃气蒸汽锅炉设计优化及性能改进
燃气蒸汽锅炉设计优化及性能改进燃气蒸汽锅炉是一种常见的工业锅炉设备，用于产生蒸汽来驱动各种设备和机械。
设计优化和性能改进可以提高锅炉的效率、降低能耗和减少环境排放。
本文将重点讨论燃气蒸汽锅炉设计优化及性能改进的关键方法和技术。
首先，锅炉燃烧系统是影响锅炉性能的关键因素之一。
采用先进的燃气燃烧系统可以提高燃烧效率和稳定性，减少燃料消耗和污染物的排放。
其中，关键技术包括低氮燃烧技术、燃气混合燃烧技术和燃烧控制技术等。
低氮燃烧技术可以降低锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物排放，减少空气污染。
燃气混合燃烧技术可以充分利用燃气的能量，提高燃烧效率。
燃烧控制技术可以实现燃料和空气的精确控制，保持燃烧过程的稳定性和高效性。
其次，换热器是燃气蒸汽锅炉的关键部件，影响锅炉的热效率。
优化换热器设计可以提高热传递效率，降低烟气排放温度，减少能源消耗。
换热器设计优化的关键方法包括提高管壁传热系数、增加烟气侧传热面积、减小烟气侧传热阻力等。
具体的技术措施包括采用高效传热管、增加传热面积、优化烟气流动分布等。
此外，定期进行清洗和维护，保持换热器清洁并增加换热效率也是重要的措施。
此外，锅炉控制技术对于燃气蒸汽锅炉的性能改进也至关重要。
先进的控制技术可以提高锅炉的自动化水平，实现精确的控制和优化运行。
关键的控制技术包括燃烧控制、温度控制、压力控制和水位控制等。
通过采用智能化控制系统，可以实现对锅炉的全面监测和自动调整，提高锅炉的运行稳定性和效率。
此外，节能降耗还需要从锅炉热损失的角度进行考虑。
通过增加绝热层，在减少热量传递过程中的能量损失方面起到了关键作用。
使用高效的隔热材料和绝热技术可以有效减少锅炉的热损失，提高能源利用效率。
同时，通过减少燃料的使用量和提高余热回收利用率，也可以有效地降低能耗和碳排放。
最后，燃气蒸汽锅炉的性能改进还需要重视锅炉的运行和维护管理。
定期检查和清洗锅炉，保持锅炉内部清洁，防止堵塞和腐蚀现象的发生。
采取合理的水质处理措施，防止锅炉产生水垢和腐蚀，延长锅炉的使用寿命。
锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计与仿真
低（５～ＩＯ）￣Ｃ，效率就降低约 １％，因此严格 控制过热汽温在给定值 间 ｒ约为 ２０ｓ，具有较 良好的动态特性。但实际运行 中，蒸汽负荷
附近是大型火电机组运行 的重要任务之一［１Ｊ。
是变化的，因此不宜用来控制过热汽温 。
过热蒸汽温度控制 中，被控对象具 有非 线性 、时变性 、滞后 ２－２ 烟气传 热量扰 动的动态 特性
ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｋｉｎｇｖｉｅｗ．Ｔｈ ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔ ｈｅ ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ ｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｒ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｅ ， 桫 ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｓｅ Ｌ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃａ ｐａ ｃｉｔｙ ａ ｎｄ
第 ４期 ２０１６年 ４月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
２６５
锅 炉过 热 蒸 汽 温度控 制 系统 的设 计 与仿 真
刘丽桑 ，张锦 枫
（福建工程学院 福建省数字化装备重点实验室 ，福建 福州 ３５０１１８）
摘 要 ：过热蒸汽温度 的高低直接影响着火电机组的安全性和经济性 。由于过 热蒸汽温度对象具有非线性 、时变等复杂 特 性 ，设 计了一种采用模糊 ＰＩＤ控制策略 的串级控制方案 ，分析 了锅炉过热蒸汽温度在 不同扰动作 用下的动 态特 性 ，设 计 了 ＦＵＺＺＹ—ＰＩＤ控制 器，对 ＰＩＤ控制器参数进行 了整定，并对 ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ控制器和常规控制器的控制效果进行 了仿真 比较 ，最后利用组态王 Ｋｉｎｇｖｉｅｗ开发 了相应的过热蒸汽温度监控 系统。结果表明 ，ＦＵＺＺＹ—ＰＩＤ自适应能力强 ，提高 了系 统对非线性、时变性和不确定性等的处理能力，改善 了控 制效果 ，具有更好的动态特性。 关键词 ：过热蒸汽 ；温度控制；ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ；串级控制 ；Ｋｉｎｇｖｉｅｗ 中图分类号 ：ＴＨ１６；ＴＰ３６８．１；ＴＫ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１００１—３９９７（２０１６）０４—０２６５—０３
锅炉出口蒸汽压力控制系统设计
目录1 热电厂的生产工艺 (1)1.1锅炉简介 (1)1.2工艺流程简介 (1)2 锅炉蒸汽出口压力控制重要性 (2)2.1控制重要性 (2)2.2控制要求 (2)3 锅炉出口压力控制系统的设计 (3)3.1蒸汽出口压力分类 (3)3.2蒸汽出口压力控制系统分析 (4)3.3燃烧控制基本控制方案 (4)3.4控制系统方框图 (5)4 控制方案及仪表的选型 (6)4.1蒸汽压力变送器选择 (6)4.2燃料流量变送器的选用 (6)4.3含氧量检测器 (7)4.4控制阀的选择 (8)5 系统参数整定和仿真 (9)5.1PID参数对控制性能的影响 (9)5.2用试凑法确定PID控制器参数 (9)5.3系统的仿真 (10)6 课程设计总结 (12)参考文献1 热电厂的生产工艺1.1锅炉简介锅（汽水系统）: 由省煤器、汽包（汽水分离器）、下降管、联箱、水冷壁, 过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。
炉（燃烧系统）: 由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙, 构架等组成.锅炉是工业生产过程中必不可少的重要动力设备。
它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能, 通过传热过程把能量传递给水, 使水变成水蒸气。
这种高压蒸汽即可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的能源, 又可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。
随着石油化学工业生产规模的不断扩大, 生产过程不断强化, 生产设备的不断更新, 作为全厂动力和热源的锅炉, 亦向着高效率, 大容量发展。
为确保安全, 稳定生产, 对锅炉设备的自动控制就显得十分重要1.2工艺流程简介热电厂是利用煤和天然气作为燃料发电, 产汽的, 这也是目前世界上主要的电能生产方式。
给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包, 燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧, 生成的热量传递给蒸汽发生系统, 产生饱和蒸汽Ds。
然后经过热器, 形成一定气温的过热蒸汽D, 汇集至蒸汽母管。
燃气锅炉燃烧控制系统
燃气锅炉燃烧控制系统李凯凯（山东建筑大学热能工程学院山东省济南市 250101）摘要：此次论文主要目的是以标准燃烧器为基本设备，结合汽包压力控制、炉膛压力控制的特点和需要，设计燃气锅炉燃烧控制系统。
主要方法是通过锅炉情况介绍、燃烧器类型选择、燃烧与汽压控制设计、节炉膛压力控制设计、仪表装置选型等步骤，逐一计算所需数据并选择设备类型，然后根据所得参数查阅有关资料按标准设计符合设备的控制系统。
由最终设计结果可知此方法可行。
关键词：燃气锅炉、燃气控制、汽包压力、炉膛压力0 引言近几年来，我国城市燃气结构有了很大变化，尤其是西气东输工程的加速实施，以及不断签署的燃气协议，为长期受限制的燃气锅炉的应用推广创造了条件。
一方面，燃气锅炉的燃料价格相对较高，因此应尽量提高燃料的利用效率；另一方面，气体燃料易燃易爆，燃气锅炉的危险性大，控制系统的生产保证和安全保障要求严格。
国外燃气锅炉的研究历史较长，燃气燃烧控制技术比较成熟，但是燃气锅炉的燃烧控制，多为单回路常规控制，远不能适应我国各地区及各部门条件多变的需要。
为了提高燃气锅炉的热效率和安全生产水平，有必要对燃所锅炉的燃烧控制技术进行研究。
1 锅炉情况本次论文采用一台卧式三回程火管式燃气蒸汽锅炉，使用天然气为燃料，额定蒸发量2T/h，额定汽压1.25MPa，额定蒸汽温度194℃；额定耗气量160Nm³/h，排烟温度230℃，热效率90%。
1.1 燃气蒸汽锅炉的组成结构组成：具体结构由主要部件和辅助设备组成。
主要部件有炉膛、省煤器、锅筒、水冷壁、燃烧设备、空气预热器、炉墙构架组成；辅助设备主要有引风设备、除尘设备、燃料供应设备、除尘除渣设备、送风设备、自动控制设备组成。
系统组成：燃气锅炉主要是由燃烧器和控制器两个大的部分组成，其中燃烧器又能分为五个小的系统，分别为送风系统，点火系统，监测系统，燃料系统和电控系统。
1.2 燃气蒸汽锅炉的工作原理燃气蒸汽锅炉是用天然气、液化气、城市煤气等气体燃料在炉内燃烧放出来的热量加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽的热能转换设备。
锅炉燃烧控制系统
燃气锅炉燃烧控制系统摘要这篇文章主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。
在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点，对于燃烧控制系统的设计方案，根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统，并在设计中给出了不同的设计方案，以对比各自的优缺点，选择最优的控制。
然后，把分别设计的控制系统组合起来，构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。
最后，对设计好的控制系统进行仪表选型。
关键词：燃气锅炉，燃烧系统，比值控制，脱火回火0引言:大型火力发电机组是典型的过程控制对象，它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理，化学过程，影响因素众多，并且具有强耦合，非线性等特性。
锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制，四、五十年代的单元组合仪表，综合参数仪表控制，直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。
尤其是近一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的发展，加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。
电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热，通过传热对水进行加热，产生高压蒸汽，推动汽轮机发电机旋转，从而产生强大的电能。
在锅炉燃烧系统中，燃料供给系统，送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。
锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要，同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。
具体控制任务可分为三个方面：一，稳定蒸汽母管压力。
二，维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。
三，维持炉膛负压在一定范围（-20～-80Pa）。
这三者是相互关联的。
另外，在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时，可能使燃料流速过高而脱火；燃烧嘴背压太低又可能回火。
本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。
主要内容包括燃烧控制系统的概述；燃烧控制系统的基本方案；以及燃烧控制系统的仪表选型。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计一、系统结构设计：测量元件：可选择蒸汽温度传感器，将锅炉内蒸汽的温度信号转换为电信号，反映蒸汽温度的变化，常用的传感器有热电偶和热电阻。
执行元件：通常选择调节阀门作为执行元件，根据来自控制器的控制信号，调节阀门的开度，控制蒸汽流量，进而调节蒸汽温度。
控制器：根据测量元件获取到的蒸汽温度信号，通过内部算法进行计算，得到相应的控制信号，将该信号传输给执行元件，使其根据控制信号，控制阀门的开度，从而实现对蒸汽温度的控制。
二、控制原理设计：控制原理决定了系统的稳定性和控制精度。
通常采用PID控制算法，对温度进行控制。
P（比例）控制：根据蒸汽温度与设定值之间的偏差，以比例的方式控制执行元件，提供调节信号，使得蒸汽温度逐渐接近设定值。
I（积分）控制：通过检测蒸汽温度实际值与设定值之间的积分误差，增加控制量的变化率，使其更快地接近和稳定在设定值附近。
D（微分）控制：通过检测蒸汽温度实际值的变化斜率，预测温度变化的趋势，并作出相应的调整，避免温度波动过大。
三、调节器及阀门选型：为了使温度控制更加准确和稳定，调节器和阀门的选型也很重要。
调节器：根据控制要求，选择具有一定控制精度和稳定性的调节器。
常见的调节器有PID调节器、模糊控制器等。
阀门：选用具有快速响应、调节精度高、可靠性强的阀门。
锅炉过热蒸汽温度控制系统中常见的阀门类型有电动调节阀和气动调节阀。
根据系统的操作要求和工艺流程，选择适合的阀门类型，并确保其具有良好的密封性和耐高温性能。
除了以上设计方面的考虑，还应注意系统的安全性和可靠性。
应配备相应的安全阀和过热保护装置，避免锅炉过热引发危险事故。
同时，锅炉过热蒸汽温度控制系统应进行合理的备份和冗余设计，确保系统在故障或异常情况下仍能维持正常运行。
综上所述，锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计需要考虑系统结构、控制原理、调节器及阀门的选型等多个因素，从而实现锅炉蒸汽温度的精确控制，确保系统的安全性和稳定性。
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：2013/12/2-2013/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。
过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。
锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。
本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。
蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。
据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。
通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
锅炉汽包液位控制系统matlab设计
锅炉汽包液位控制系统matlab设计一、引言锅炉汽包液位控制是锅炉控制系统中的重要组成部分，其作用是保证锅炉运行安全稳定。
本文将介绍如何使用MATLAB设计锅炉汽包液位控制系统。
二、锅炉汽包液位控制系统的基本原理锅炉汽包液位控制系统的基本原理是通过对水泵、给水阀、汽阀等设备进行控制，使得锅炉内部的水位保持在一定范围内。
具体来说，当锅炉内部水位过低时，需要通过水泵将水加入到锅炉中；当锅炉内部水位过高时，则需要通过给水阀和汽阀来调节蒸汽排放量和给水量。
三、MATLAB设计锅炉汽包液位控制系统的步骤1. 建立模型在MATLAB中，我们可以使用Simulink工具箱来建立模型。
首先，我们需要确定模型所需的输入和输出信号。
在这里，我们需要输入给水流量和蒸汽流量，并输出液位信号。
2. 设计PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型，在这里也可以使用该类型的控制器来进行设计。
在MATLAB中，我们可以使用Simulink中的PID 控制器模块来进行设计。
需要注意的是，在设计PID控制器时，需要根据实际情况进行参数调整。
3. 进行仿真在完成模型和控制器的设计后，可以进行仿真以验证系统的性能。
在MATLAB中，我们可以使用Simulink中的仿真功能来进行仿真。
4. 调整参数根据仿真结果，可以对模型和控制器参数进行调整以优化系统性能。
5. 实现控制最后，在完成模型和控制器参数调整后，我们可以将其应用到实际系统中进行控制。
四、总结本文介绍了如何使用MATLAB设计锅炉汽包液位控制系统，包括建立模型、设计PID控制器、进行仿真、调整参数和实现控制等步骤。
通过该方法，我们可以有效地提高锅炉运行安全稳定性。
燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统的设计和仿真
燃油蒸汽锅炉的燃烧控制系统的设计和仿真摘要工业自动化涉及的范围很广，过程控制是其中最重要的一个分支。
它主要针对工业过程的五大参数，即温度、压力、流量、液位(或物位)、成分和特性等参数的控制问题。
过程控制覆盖了很多工业部门，例如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等部门，在国民经济中所占有的地位极其重要。
根据实际应用领域和工艺过程的不同，所采用的控制方式及其侧重点也不相同。
而在大量的工业生产中燃烧都是必要的一环，从燃烧角度来说，有燃油、燃煤、燃气的区别。
虽然燃烧的应用场合和燃料可能不同，但燃烧过程的控制都不外是燃烧控制、温度控制、燃烧程度控制、安全性控制、节能控制等。
本文仅以燃油蒸汽锅炉为例说明燃烧系统中具有一定普遍性的控制问题。
本次课题的目的就是基于生产实际的需求，针对蒸汽压力控制、燃料空气比值控制和炉膛负压控制进行系统框架设计并在MATLAB环境下建立模型、进行控制算法的实现研究。
其主要采用了MATLAB中的SIMULINK工具箱进行仿真，通过模拟示波器中的波形来调节参数，改良控制效果。
关键字：燃烧控制系统，MATLAB，过程控制，SIMULINKTHE DESIGN AND SIMULATION OF THE COMBUSTION CONTROL SYSTEM BASED ON FUEL STEAM BOILERABSTRACTIndustrial automation involve a very wide range, while process control is one of the most important branches. It mainly refer to control techniques of five industrial processes parameters which are temperature, pressure, and flow, liquid level (or bits), composition and characteristics. Process control covers many industries, such as petroleum, chemical industry, electric power, metallurgy, light industry and textile department.It occupied an extremely important position of the national economy.The control modes and their emphasis depend on the different actual application and process bustion is essential in the industrial production.Burning speaking, it can be divide into fuel, coal and gas. Although burning applications and fuel combustion process may be different, the control of burning process all involve burning control, temperature control and burning level control, safety control, degree of saving energy control etc. This paper only to take fuel steam boiler combustion system as an example,it illustrates the control problems with certain universality in the combustion system. The purpose of this subject is to design the system framework for steam pressure control, fuel air ratio control and hearth negative pressure based on the actual production needs, also make model in the MATLAB environment as well as research for the algorithm of control . It mainly uses the MATLAB and SIMULINK toolbox, adjusting the parameters in terms of the waveform of oscilloscope.As a result, the control effect improved.Key words:,combustion control system,MATLAB, process control, SIMULINK目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (1)1绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------61.1 研究目的及意义-------------------------------------------------------------------------------------------61.2相关领域的研究现状--------------------------------------------------------------------------------------61.2.1燃油蒸汽锅炉发展和现状-----------------------------------------------------------------61.2.2燃烧控制系统的简介--------------------------------------------------------------------------------81.3 论文的章节安排2 燃油蒸汽锅炉燃烧控制系统控制原理---------------------------------------------------------62.1 系统基本结构与设备--------------------------------------------------------------------------------------62.2 主要控制技术及要求-----------------------------------------------------------------------------102.2.1稳定蒸汽母管的压力-------------------------------------------------------------------------------122.2.2维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性-------------------------------------------------------------122.2.3维持炉膛负压在一定范围------------------------------------------------------------------------ 122.2.4锅炉燃烧系统控制对象的特性-------------------------------------------------------------------123 蒸汽压力控制、燃料空气比值控制和炉膛负压控制的基本模型建立-------------------143.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统基本模型--------------------------------------------143.2炉膛负压控制系统----------------------------------------------------------------------------------------154 MATLAB环境下控制算法的研究---------------------------------------------------------------184.1系统辨识---------------------------------------------------------------------------------------------------184.2控制系统参数整定---------------------------------------------------------------------------------------184.3控制系统SIMULINK仿真-----------------------------------------------------------------------------245 结论-------------------------------------------------------------------------------------------------28 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------28 致谢-------------------------------------------------------------------------------------------------------29附录-------------------------------------------------------------------------------------------------------46 译文及原文----------------------------------------------------------------------------------------------501 绪论1.1 引言锅炉是重要的工业设备，应用于炼油、冶金、化工、轻工等行业。
锅炉集中控制系统设计
锅炉集中控制系统班级：电气08-11班姓名：***学号：7号日期：2010年11月7日1．燃煤锅炉的工作原理：首先除氧水通过给水泵进入给水调节阀，通过给水调节阀进入省煤器，冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成温水进入汽包，在汽包内加热至沸腾产生蒸汽，为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置，蒸汽通过主蒸汽阀输出。
空气经过鼓风机进入空气预热器，在经过空气预热器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成热空气进入炉膛。
燃料进入炉膛被前面的火点燃，在燃烧过程中发出热量加热汽包中的水，同时产生热烟气。
在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器，把预热传导给进入锅炉的水和空气。
通过这种方式使锅炉的热能得到节约。
降温后的烟气经过除尘器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。
锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、控制系统、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。
控制系统包括手动和自动操作部分，手动控制时由操作人员手动控制，用操作器控制变频器、滑差电机及阀等，自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。
微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，以免锅炉发生重大事故。
2．燃煤锅炉的组成锅炉按燃料种类分，大致有燃油锅炉，燃煤锅炉和燃气锅炉。
所有的这些锅炉，虽然燃料及供给方式不同，但其结构大同小异，蒸汽发生系统和蒸汽处理系统是基本相同的。
列举一个燃煤锅炉如图所示。
该系统所用的锅炉是以煤为燃料，两台20T/H的热水炉，一台10T/H的热水炉和一台6T／H蒸汽量的水管锅炉，属中小型锅炉。
以6T／H的蒸汽锅炉为例，工艺流程图所示，它由以下几个部分构成1．汽包：由上下锅筒和沸水管组成。
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真
基于MATLAB的锅炉液位控制系统的设计与仿真锅炉液位控制是工业生产过程中非常重要的一环，它直接涉及到锅炉的安全运行以及生产效率的提高。
本文将基于MATLAB软件对锅炉液位控制系统进行设计与仿真，并详细介绍设计和仿真过程。
首先，我们需要了解锅炉液位控制系统的基本原理。
在锅炉运行过程中，燃烧产生的热量将水加热为蒸汽，并转化为动能。
为了保证锅炉的安全运行，必须确保水的液位在合适的范围内。
如果液位过高将导致溢出，而液位过低则会引起管道干燥，从而破坏锅炉结构。
因此，液位控制的目标是使液位保持在一个稳定的值。
锅炉液位控制系统的主要组成部分包括水位传感器、执行器和控制器。
传感器用于检测液位，执行器用于调节水位，而控制器用于根据传感器的反馈信号控制执行器的动作。
设计锅炉液位控制系统的第一步是建立数学模型。
在本文中，我们采用经典的PID控制器。
PID控制器的输出可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt。
其中，e(t)为控制器输入信号，其定义为e(t) = SP(t) - PV(t)， SP(t)为设定值，PV(t)为过程变量，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益。
锅炉液位系统的数学模型可以表示为：τ * dp(t)/dt = m * a(t) - m * b(t) * u(t)。
其中，dp(t)/dt为液位变化速率，a(t)为进水流量，b(t)为蒸发流量，u(t)为执行器动作信号，τ和m为系统参数。
接下来，我们使用MATLAB软件进行系统设计和仿真。
首先，我们需要定义系统参数和初始条件。
然后，我们可以利用MATLAB的控制系统工具箱中的函数进行系统建模。
通过选择适当的PID控制器增益，我们可以通过系统仿真来评估系统的性能。
在MATLAB中，可以使用simulink模块来搭建系统模型，并通过运行模型来获取系统的响应曲线。
在仿真过程中，我们可以通过修改控制器增益来优化系统的性能，例如快速响应、抑制振荡和减小超调量。
锅炉燃烧系统的控制系统设计
3)汽轮发电机组接受锅炉提供的过热蒸汽，推动高压汽轮机转子，进而带动发电机转子转动，产生电能。同时，温度和压力都降低的蒸汽冷凝为凝结水，又被作为给水进入锅炉汽水系统，从而加以循环利用，节约资源。
1.2 单元机组的出力控制
对电网来说，要求单元机组的出力能快速适应负荷的需求，而机组的出力大小事由锅炉和汽轮机共同决定的。两者在适应负荷变化的能力上有很大的差别：锅炉从给水到形成过热蒸汽式一个惯性较大的热交换过程，而汽轮机从蒸汽进入到产生电能是一个反应相对较快的环节。如何合理地控制锅炉和汽轮机的各自出力[3]，使其彼此适应，最终满足负荷需求是出力控制的核心任务。
图1-1火力发电厂主要工艺流程图
1.1锅炉控制
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。锅炉控制的目的是供给合格的蒸汽，使锅炉产汽量适应负荷需要，同时保证燃烧的经济性、安全性[2]。要实现该控制目的，必须对锅炉生产过程中的各个主要工艺参数进行严格控制。
负
荷
给水量 锅筒水位
减温水量 过热蒸汽温度
理论和实践已证明，烟气中的各种成分，如O2、CO2、CO和未燃烧烃的含量，基本上可以反映燃料燃烧的情况，最简便的方法是用烟气中的含氧量A来表示。根据燃烧时的化学反应方程式，可以计算出使燃料完全燃烧所需要的含氧量，进而可以折算出所需的空气量，称为理想空气量，用QT表示。但实际上完全燃烧时所需的空气量QP，要超过理论计算的QT，既要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分，当过剩空气量增多时，会使炉膛温度降低，同时使烟气热损失增加。因此，过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值，以达到最优经济燃烧。
（完整版）锅炉燃烧系统的控制系统设计
（完整版）锅炉燃烧系统的控制系统设计⽬录1锅炉⼯艺简介 (1)1.1锅炉的基本结构 (1)1.2⼯艺流程 (2)1.2煤粉制备常⽤系统 (3)2 锅炉燃烧控制 (4)2.1燃烧控制系统简介 (4)2.2燃料控制 (4)2.2.1燃料燃烧的调整 (4)2.2.2燃烧调节的⽬的 (5)2.2.3直吹式制粉系统锅炉的燃料量的调节 (5)2.2.4影响炉内燃烧的因素 (6)2.3锅炉燃烧的控制要求 (11)2.3.1 锅炉汽压的调整 (11)3锅炉燃烧控制系统设计 (14)3.1锅炉燃烧系统蒸汽压⼒控制 (14)3.1.1该⽅案采⽤串级控制来完成对锅炉蒸汽压⼒的控制 (14)3.2燃烧过程中烟⽓氧含量闭环控制 (17)3.2.1 锅炉的热效率 (18)3.2.2反作⽤及控制阀的开闭形式选择 (20)3.2.3 控制系统参数整定 (20)3.3炉膛的负压控制与有关安全保护保护系统 (21)3.3.1炉膛负压控制系统 (22)3.3.2防⽌回⽕的连锁控制系统 (23)3.3.3防⽌脱⽕的选择控制系统 (24)3.4控制系统单元元件的选择（选型） (24)3.4.1蒸汽压⼒变送器选择 (24)3.4.2 燃料流量变送器的选⽤ (24)4 DCS控制系统控制锅炉燃烧 (26)4.1DCS集散控制系统 (26)4.2基本构成 (27)锅炉燃烧系统的控制4.3锅炉⾃动燃烧控制系统 (31)总结 (33)致谢 (34)参考⽂献 (35)1锅炉⼯艺简介1.1锅炉的基本结构锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两⼤部分。
1、锅炉本体锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、⽔冷壁、过热器、省煤器、空⽓预热器、构架和炉墙等主要部件构成⽣产蒸汽的核⼼部分，称为锅炉本体。
锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。
炉膛⼜称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。
将固体燃料放在炉排上进⾏⽕床燃烧的炉膛称为层燃炉，⼜称⽕床炉；将液体、⽓体或磨成粉状的固体燃料喷⼊⽕室燃烧的炉膛称为室燃炉，⼜称⽕室炉；空⽓将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，⼜称流化床炉；利⽤空⽓流使煤粒⾼速旋转并强烈⽕烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。
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3.4控制系统总框图
4 MATLAB环境下控制算法的研究
4.1系统辨识
(1)燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制
燃烧流量被控对象为： s e s s G 21
122)(-+= 燃料流量至蒸汽压力关系为：
4)(=s G
蒸汽压力至燃料流量关系为:
4/1)(=s G
燃料流量检测变换系统数学模型为：
1)(=s G
燃料流量与控制流量比值为：
2)(=s G
空气流量被控对象为:
s e s s G 21102)(-+=
(2)炉膛负压控制
引风量与负压关系： s e s s G -+=
156)( 送风量对负压的干扰为： 1
22)(+=s s G 4.2 控制系统参数整定
(1)燃烧控制系统
为使系统无静差，燃烧流量调节器采用PI 形式，即：
s
Ki Kp s Gc +=)( 其中，参数Kp 和Ki 采用稳定边界法整定。
先让Ki=0，调整Kp 使系统等幅振荡，即系统临界稳定状态。
系统临界振荡仿真框图及其振荡响应如图4.1所示：
4.1(a)系统临界振荡仿真框图
4.1(b)系统临界振荡响应
记录此时的振荡周期Tcr=11s和比例参数Kcr=3.8,则Kp=Kcr/2.2=1.73，
Ki=Kp/(0.85Tcr)=0.18
在Kp=1.73，Ki=0.18的基础上，对PI参数进一步整定，燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真框图如下所示，其中PI模块的结构如图4.2(a)所示。
调节Kp=1.1，Ki=0.1，系统响应如图4.2(c)所示，可见系统有约10%的超调量。
4.2(a)PI模块结构
4.2(b)燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真框图
4.2(c)燃料流量闭环控制系统单位阶跃输入的仿真响应
(2)蒸汽压力控制系统
在燃料流量控制系统整定的基础上，采用试误法整定压力控制系统参数。
系统整定仿真框图如图所示。
当Ki=0，Kp=1时(此时相当于无调节器，因此系统最简单)，仿真结果如图4.3所示，上图为系统仿真图，下图为阶跃输出。
4.3(a)蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图
PID(2)中KP=0.1，KI=0；
4.3(b)蒸汽压力控制系统参数整定仿真结果
由仿真结果可以看出，系统响应超调量约为25%。
此时系统调节器最简单，工程上系统响应速度和稳定程度都较好。
(3)空气流量控制系统
空气流量控制系统的整定方法和燃料流量控制参数整定方法类似，当
Ki=0.05和Kp=0.08时，系统阶跃响应如图4.4所示，其中上图为阶跃响应，下图为阶跃输入。
可见系统响应超调量约为25%。
4.4(a)整定后空气流量控制系统阶跃响应
4.4(b)整定后空气流量控制系统阶跃输入
(4)负压控制系统
负压控制系统的整定方法和燃料流量控制参数整定方法类似。
当Ki=0.05，Kp=0.03时，系统阶跃响应如图4.5所示，其中上图为系统阶跃响应，下图为阶跃输入。
可见系统响应超调量为25%。
4.4.5(a)整定后负压控制系统阶跃响应
4.5(b)整定后负压控制系统阶跃输入
(5)负压控制系统前馈补偿整定
采用动态前馈整定，其前馈补偿函数为： 5
1517)(++=s s s G 4.3控制系统SIMULINK 仿真
(1)无干扰仿真
利用各整定参数对控制系统进行仿真，框图如4.6所示。
设定蒸汽压力值为10，炉膛负压值为5。
仿真结果如图4.7至4.10所示，由上至下依次为蒸汽压力设定值波形，实际蒸汽压力与空气流量波形，负压变化波形和负压设定波形。
4.6控制系统仿真图
4.7蒸汽压力设定值波形
4.8实际蒸汽压力与空气流量波形(红色为实际蒸汽压力波形，黄色为空气流量
波形)
4.9负压变化波形
4.10负压设定波形
(2)有扰动仿真
系统在三个部分中均加入了幅值±0.1的随机扰动。
系统仿真图如图4.11所示。
仿真结果如图4.12至4.16所示，由上至下依次为蒸汽压力设定值波形，实际蒸汽压力与空气流量波形，扰动波形，负压变化波形和负压设定波形。
4.11有扰动系统仿真图
4.12蒸汽压力设定值波形
4.13有扰动蒸汽压力实际波形
4.14扰动波形
4.15有扰动负压变化波形
4.16负压设定波形。