锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真

xxxx大学

本科生课程设计论文

题目：锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真学生姓名：

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时间：2013年12月8日

内蒙古科技大学课程设计任务书

目录

第一章汽包水位控制的概述.................................................................................................... - 1 -

1.1 锅炉汽包水位的动态特性........................................................................................... - 1 -

1.1.1 给水流量W对汽包水位H的影响 ................................................................. - 1 -

1.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的影响 ............................................................ - 2 - 第二章三冲量串级给水控制系统设计.................................................................................... - 4 -

2.1 单冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 4 -

2.2 双冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 5 -

2.3 三冲量汽包水位控制原理........................................................................................... - 5 -

2.3.1 三冲量控制方案之一........................................................................................ - 5 -

2.3.2三冲量控制方案之二......................................................................................... - 7 -

2.3.3三冲量控制方案之三......................................................................................... - 8 - 第三章汽包三冲量控制算法的MATLAB仿真设计 ........................................................... - 10 -

3.1 控制系统模型图的绘制............................................................................................. - 10 -

3.1.1 Simulink模块的调用 ....................................................................................... - 10 -

3.1.2 PID子系统的建立以及封装 ........................................................................... - 10 -

3.2 PID控制器的参数整定 .............................................................................................. - 12 - 第四章总结.............................................................................................................................. - 15 - 参考文献.................................................................................................................................... - 16 -

第一章汽包水位控制的概述

在锅炉控制工艺中，保持汽包水位在一定范围内是锅炉稳定运行的重要指标。炉膛负压保持在一定范围内。如果水位过低，则由于汽包内的水量较少，而负荷却很大，水的汽化速度又快，因而汽包内的水量变化速度很快，如不及时控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏或爆炸；水位过高会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带水现象，会使过热器管壁结构导致破坏。

汽包水位控制的任务是使锅炉给水量始终跟着蒸发量，维持汽包水位在锅炉生产允许的范围内。汽包及蒸发管储存着蒸汽和水，储存量的多少，是以被控制量水位表征的，通常情况下汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。引起水位变化的主要扰动式蒸汽流量和给水量的变化。当蒸汽流量突然增大，汽包压力将急剧下降，饱和水将快速蒸发，使得饱和水中产生大量的汽包致使水位上升，而此时给水量并没有增加。这就是锅炉的“虚假水位”现象，此时的水位并不能代表锅炉中水位真实情况。因此，我们有必要对汽包的水位进行控制，将其严格控制在规定的范围内。

1.1 锅炉汽包水位的动态特性

锅炉汽水系统如图所示，锅炉在运行的过程中，由于负荷、燃烧状况、给水流量等诸多干扰因素的影响；所以锅炉汽包水位是经常变化的。其中影响汽包水位的主要因素有：

（1）来自给水管道和给水泵方面的压力，包括给水压力以及调节阀开度等的变化；

（2）来自蒸汽负荷的扰动，包括主蒸汽调节阀开度、蒸汽管道阻力等的变化。分析汽包水位的动态特性，确定给水自动控制系统设时如何考虑这些扰动因素，是设计给水自动控制系统的主要依据。

1.1.1 给水流量W对汽包水位H的影响

汽包水位在给水流量W扰动下的动态特性给水流量W的扰动是影响汽包水位