锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真 (2)

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超高压电站锅炉的燃烧过程建模与仿真

超高压电站锅炉的燃烧过程建模与仿真超高压电站锅炉作为发电厂的核心设备，其燃烧过程对于电站的运行和发电质量至关重要。

因此，建立准确可靠的燃烧过程建模与仿真模型对于优化锅炉的工作效率和降低排放具有重要意义。

一、燃烧过程的模型1. 燃烧特性研究燃烧特性是燃烧过程的基础，研究燃料在不同氧浓度、温度和压力条件下的燃烧特性，对于燃烧过程建模具有重要意义。

可以通过实验和理论模型相结合的方法，建立燃烧特性的数学模型，包括燃料的化学反应速率和燃烧生成物的生成速率等。

2. 流场特性研究在超高压电站锅炉中，燃料和空气的混合程度和流动情况对燃烧过程和燃烧效率有着重要影响。

因此，研究锅炉内的流场特性对于燃烧过程建模和优化具有重要作用。

可以通过数值模拟方法，建立流场特性的数学模型，包括速度场、压力场和温度场等。

3. 热传递特性研究热传递是电站锅炉中燃烧过程的重要特性之一，研究燃料与锅炉壁面之间的热传递情况对于锅炉的烟气温度和锅炉效率有重要影响。

通过数值模拟方法，建立热传递特性的数学模型，包括热辐射传热、对流传热和传导传热等。

4. 燃烧控制特性研究燃烧控制是燃烧过程中重要的一环，研究燃烧过程中的燃烧控制特性对于优化电站锅炉的运行和燃烧效果有重要意义。

可以通过数值模拟方法，建立燃烧控制特性的数学模型，包括燃烧稳定性、燃烧效率和燃烧产物的生成等。

二、燃烧过程的仿真1. 基于计算流体力学的仿真计算流体力学（CFD）方法是研究超高压电站锅炉燃烧过程的常用仿真方法之一。

通过建立三维几何模型，使用数值模拟方法求解纳维尔-斯托克斯方程和能量方程等，可以模拟锅炉内的流场、燃烧特性和热传递特性。

CFD仿真可以提供准确的流场参数和燃烧参数，对于锅炉的优化设计和燃烧过程的分析具有重要意义。

2. 基于物理模型的仿真除了CFD方法外，还可以采用基于物理模型的仿真方法对超高压电站锅炉的燃烧过程进行仿真。

物理模型可以通过对锅炉结构和燃烧过程的物理规律建立数学方程，求解这些方程可以得到锅炉的运行状态和燃烧效果。

9-基于MATLAB_Simulink的燃烧过程控制系统仿真

2012年3月郑州大学学报（工学版）Mar.2012第33卷第2期Journal of Zhengzhou University （Engineering Science ）Vol.33No.2收稿日期：2011－10－22；修订日期：2011－12－29基金项目：河南省重大公益性科研项目（0811********）；河南省自然科学研究计划项目（2011A480004）．作者简介：周俊杰（1974－），男，河南太康人，郑州大学副教授，博士，主要研究方向为数值计算技术及其在过程设备中的应用，E-mail ：zhoujj@zzu．edu．cn．文章编号：1671－6833（2012）02－0051－04基于MATLAB /Simulink 的燃烧过程控制系统仿真周俊杰，房全国，王定标（郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001）摘要：通过仿真软件MATLAB /Simulink 利用Ziegler-Nichols 整定法确定了燃料控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量控制系统的PID 控制器的参数，并建立了燃烧过程控制系统的仿真模型．仿真结果表明，在燃料流量、空气流量受chip 信号干扰时，系统控制的蒸汽压力最大超调量为0．36%，响应时间为46．5s ，系统的稳定程度和响应速度都比较好．MATLAB /Simulink 仿真软件为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供了有效途径．关键词：燃烧过程控制系统；MATLAB /Simulink ；系统仿真中图分类号：TP273；TK224文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1671－6833．2012．02．0130引言燃烧过程在许多工业过程中都是必要的一环，如电厂锅炉的燃烧问题、流化床生产过程的燃烧问题等．燃烧过程的控制是燃烧过程的重要环节，控制系统的性能直接关系到设备和工作人员的安全问题及节能问题，提高燃烧过程的自动控制水平，对当前技术改造和节能工作具有重要意义．目前燃烧过程控制系统的研究受到许多人的关注．姚若玉［1］、杨长亮［2］采用模糊自整定PID 的控制方法，对锅炉的燃烧系统进行了控制规律的设计．薛福珍等［3］针对锅炉燃烧系统多变量、强耦合、大时滞的复杂性，提出一种多变量时滞对象的控制方法，解决了在负荷变化时对象模型的参数不确定性．吕剑虹等［4］结合燃烧控制系统实际工程，提出了优化送、引风控制系统的方法，改善了控制系统质量．吴明永［5］对燃烧控制系统进行了仿真和性能分析，提出了蒸汽压力控制系统采用模糊自适应PID 串级控制能增强系统的抗干扰能力．笔者利用MATLAB /Simulink 工具箱［6－7］对燃油锅炉燃烧过程控制系统进行仿真并对控制系统的性能进行分析，确保燃烧系统安全、经济地运行，为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供有效途径．1燃烧过程的主要控制系统燃烧控制主要由蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统组成［8］．锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供其他生产环节使用．一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的，随着后续环节的生产用量不同，反映在燃油蒸汽锅炉环节就是蒸汽压的波动．蒸汽压力是衡量蒸汽供求关系是否平衡的重要指标，是蒸汽的重要参数．蒸汽压力过低或过高，对于金属导管和负荷设备都是不利的．在锅炉运行过程中，蒸汽压力降低，说明负荷设备的蒸汽消耗量大于锅炉的蒸发量；蒸汽压力升高，表明负荷设备的蒸汽消耗量小于锅炉的蒸发量．因此，控制蒸汽压力，是安全生产的需要，是维持负荷设备正常工作的需要，也是保证燃烧经济性的需要．保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量，而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的．因此，蒸汽压力是最终被控制量，可以根据生成情况确定，燃料量是根据蒸汽压力确定的，空气供应量根据空气量与燃料量的合理比值确定．蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统结构简图及框图的方案如图1、图2所示．52郑州大学学报（工学版）2012年图1蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统的简图Fig．1Structure diagram of stream pressure control and fuel air ratio control system2燃烧过程控制系统的仿真2．1数学模型燃料流量被控对象：G（s）=213s+1e－3s；（1）燃料流量至蒸汽压力关系约为：G（s）=3；（2）蒸汽压力至燃料流量关系约为：G（s）=13；（3）蒸汽压力检测变换系统数学模型：G（s）=1；（4）燃料流量检测变换系统数学模型：G（s）=1；（5）燃料流量与控制流量比值：G（s）=12；（6）空气流量被控对象：G（s）=28s+1e－2s．（7）2．2控制系统PID控制器的参数整定PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，它根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间．工程整定方法［9］主要有：Ziegler-Nichols整定法、临界比例度法、衰减曲线法．这3种方法各有特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定．但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善．图2蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统框图Fig．2Scheme of steam pressure control and fuel air ratio control system在Simulink中建立燃料流量闭环控制系统、蒸汽压力闭环控制系统、空气流量闭环控制系统的单位阶跃输入仿真框图，如图3所示．利用Zie-gler-Nichols整定法初步整定燃料控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量控制系统中的PID控制器的参数，在仿真框图中调整完善后得最终参数整定结果见表1，此时对应的燃料流量闭环控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量闭环控制系统的单位阶跃系统响应如图4所示．2．3控制系统的仿真模型利用以上PID控制器参数，建立燃烧过程控制系统的仿真模型．假设蒸汽压力设定值为20，燃料流量、空气流量受外界干扰，干扰信号为chip 信号（幅值为ʃ0．1的随机干扰），如图5所示，则燃烧过程控制系统的仿真模型如图6所示．表1控制器参数整定结果Tab．1Controller parameter setting results控制系统PID控制器K P K I K D 燃料流量控制系统燃料流量调节器1．150．100蒸汽压力控制系统蒸汽压力调节器1．0000空气流量控制系统空气流量调节器1．000．1502．4仿真结果在MATLAB/Simulink中建立燃烧过程控制系统仿真图，仿真结果如图7所示．由仿真结果图可以看出，当燃料流量、空气流量受chip信号干扰时，系统控制的蒸汽压力最大超调量为0．36%，响应时间为46．5s，系统的稳定程度和响应速度都比较好，满足控制系统的性能要求．第2期周俊杰，等：基于MATLAB/Simulink的燃烧过程控制系统仿真533结束语通过对燃烧过程控制系统的分析，建立了控制系统的数学模型．通过仿真软件MATLAB/Sim-ulink利用Ziegler-Nichols整定法确定了PID控制器的参数，并建立了燃烧过程控制系统的仿真模型．通过仿真结果分析得到当燃料流量、空气流量受chip信号干扰时，系统控制的蒸汽压力最大超调量为0．36%，响应时间为46．5s，系统的稳定程度和响应速度都比较好．MATLAB/Simulink仿真软件为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供了有效途径．54郑州大学学报（工学版）2012年图7燃烧过程控制系统仿真结果Fig．7Simulation results of combustionprocess control system参考文献：［1］姚若玉．基于模糊控制理论的锅炉燃烧系统控制［D］．西安：西安建筑科技大学机电工程学院，2003．［2］杨长亮．基于模糊PID控制的燃气热水锅炉燃烧控制系统研究［D］．成都：电子科技大学自动化工程学院，2010．［3］薛福珍，刘涛，尹君，等．电厂锅炉燃烧过程改进方案及实现［J］．控制工程，2008，15（2）：124－126．［4］吕剑虹，王建武，杨榕，等．电厂锅炉燃烧控制系统优化［J］．中国电力，2001，34（10）：34－38．［5］吴明永．工业锅炉控制策略研究与控制系统设计［D］．兰州：兰州理工大学电气工程与信息工程学院，2009．［6］王正林，王胜开．MATLAB/Simulink与控制系统仿真［M］．北京：电子工业出版社，2008．［7］夏玮，李朝晖．MATLAB控制系统与实例详解［M］．北京：人民邮电出版社，2008．［8］郭阳宽，王正林．过程控制工程及仿真———基于MATLAB/Simulink［M］．北京：电子工业出版社，2009．［9］王毅，张早校．过程装备控制技术及应用［M］．北京：化学工业出版社，2007．Simulation of Combustion Process Control System Based on Matlab/SimulinkZHOU Jun-jie，FANG Quan-guo，WANG Ding-biao（School of Chemical Engineering＆Energy，Zhengzhou University，Zhengzhou450001，China）Abstract：Through simulation software Matlab/Simulink，this paper gets the PID controller parameters of fuel flow、steam pressure and air flow control system by using the method of Ziegler-Nichols，establishes the simula-tion model of combustion process control system．Simulation results show that if the fuel flow and air flow are disturbed by chip signal，steam pressure maximum overshoot is0．36%，and the response time is46．5s，sta-bility and response speed of control system are quite good．MATLAB/Simulink software provides an effective way for the analysis and evaluation study of combustion process control system．Key words：combustion process control system；Matlab/Simulink；system simulation（上接第50页）Study on the Vapor-Liquid Equilibrium for Cyclohexane-CyclohexanoneBinary System under Normal Atmospheric PressureWANG Xun-qiu，WANG Hui，YAN Bing-li，JIANG Deng-gao（School of Chemical and Energy Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou450001，China）Abstract：In order to calculate the vapor-liquid equilibrium（VLE）data of the multicomponent system，the VLE data of cyclohexane-cyclohexanone system were determined under normal atmospheric pressure（101．3 kPa）by using an improved Rose vapor-liquid equilibrium still，and the thermodynamic consistencies of the obtained data were examined．The results show that the experimental data satisfy the examination of the ther-modynamic consistencies．Then the VLE data obtained were correlated with Wilson equation and NRTL equa-tion respectively，and the model parameters of interaction energies between the molecules were determined by using the error sum squares of vapor phase composition as target function．The comparison of the experimental VLE data with those calculated with Wilson equation and NRTL equation shows that the deviations are little，which indicates that the models are suitable to be used for the engineering separation design．Key words：vapor-liquid equilibrium；cyclohexane；cyclohexanone；Wilson equation；NRTL equation。

基于Simulink的锅炉温度流量串级控制系统设计与仿真

基于Simulink的锅炉温度流量串级控制系统设计与仿真Design and Simulation of Concatenation Control Systems for Water Tank Level andTemperature Based on Simulink天时海洋工程及石油装备研究院（青岛）有限公司蔡大伟（Cai Dawei）摘要: 本文采用过程控制理论及Simulink仿真技术、计算机控制系统，设计了一套锅炉温度流量串级控制系统。

通过实验法建立出锅炉数学模型，从而得出锅炉进水流量与温度间传递函数，通过现代控制理论设计的控制方案进行仿真，测量响应曲线。

通过仿真软件对其进行验证，基本准确，通过对参数进行整定，得到较好现场控制效果。

最后，为了体现串级控制的优势，将串级控制系统的抗干扰能力和单回路控制系统的抗干扰能力加以比较。

关键词: 温度；流量；PID控制；串级控制系统Abstract:In this paper, a set of boiler temperature flow cascade control system is designed by using process control theory, Simulink simulation technology and computer control system. The mathematical model of the boiler was established by experiment, and the transfer function between the water inflow and the temperature was obtained. It is verified by simulation software, which is basically accurate, and good control effect can be obtained by setting parameters. Finally, in order to embody the advantages of cascade control, the anti-interference ability of the cascade control system is compared with that of the single-loop control system.Key words: Temperature; Flow; PID control; Concatenation control systems【中图分类号】TP13 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330(2019)02-093-051 引言现代化过程工业向着连续化和大型化的方向发展，生产过程也随之日趋复杂，而对生产经济效益﹑质量的要求，对生产的可靠、安全性的要求以及对生态环境保护的要求也越来越高。

锅炉燃烧过程控制和仿真

炉膛负压太小，炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气，危及设备与运行人员的安全。负压太大，炉膛漏风量增加，排烟损失增加，引风机电耗增加。
2
1）、变量的选择
被控变量：炉膛顶部烟气出口压力。
控制量：引风机的开度
干扰为炉膛内引风量落后于燃料量和鼓风量的控制，可能引起系统大的波动，造成不稳定因素压力变化等。
2）、系统的组成
最佳α值：α=1.2-1.4，当在α1～1、6范围内时，过剩空气系数a与烟气接近直线。当α在1、08～1、15（最佳过剩空气量8%～15%）时，烟气含氧量最优值为1.6%～3%。从上图也可看到，约在过剩空气量为15%～18%时，锅炉有最高效率。
（4）以烟气为被调节量，以燃料量为调节量的串级控制系统设计
)蒸汽压力控制系统参数整定仿真框图
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
二．风量控制子系统
（1）为使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变燃料量和空气量，同时为了达到最佳的经济燃烧，燃烧过程中应有最佳空燃比K。空燃比K是随不同的负荷和燃料品种而变化的，为此燃烧控制系统可选负荷、燃烧品种等变化来构成系统的风量控制系统，有了最佳燃烧比K及比值控制保证了燃料和空气的比值关系，但并不能保证燃料的完全燃烧。
（9）总过程
三、
1
炉膛压力是指送入炉膛内的空气、煤粉及烟气和引风机吸走的烟气量之间的平衡关系，即指炉膛顶部的烟气压力。
炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数，是运行中要控制和监视的重要参数之一。炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛负压随即发生相应变化。当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时，最先将在炉膛负压上反映出来，而后才是火检、火焰等的变化，其次才是蒸汽参数的变化。因此，监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。

控制系统Simulink仿真PPT课件(MATLAB学习资料)

其频率特性为：
积分环节的幅值与成反比，相角恒为-
时，幅相特性从虚轴
处出发，
沿负虚轴逐渐趋于坐标原点，程序如下：
g=tf([0,1],[1,0]); nichols(g); grid on
运行程序输出如图6-14曲线②所示。
。当
在Simulink中积分环节的使用如如图6-15所示。运行仿真输出图形如图6-10所示。
• 频域法是基于频率特性或频率响应对系统进行分析和设计的一种图解方法，故又称为频率响应法，频率法的优点较多，具体如下：
• 首先，只要求出系统的开环频率特性，就可以判断闭环系统是否稳定。 • 其次，由系统的频率特性所确定的频域指标与系统的时域指标之间存
在着一定的对应关系，而系统的频率特性又很容易和它的结构、参数联系起来。因而可以根据频率特性曲线的形状去选择系统的结构和参数，使之满足时域指标的要求。 • 此外，频率特性不但可由微分方程或传递函数求得，而且还可以用实验方法求得。这对于某些难以用机理分析方法建立微分方程或传递函数的元件(或系统)来说，具有重要的意义。因此，频率法得到了广泛的应用，它也是经典控制理论中的重点内容。
• 2）由于对数可将乘除运算变成加减运算。当绘制由多个环节串联而成的系统的对数坐标图时，只要将各环节对数坐标图的纵坐标相加、减即可，从而简化了画图的过程。
• 3）在对数坐标图上，所有典型环节的对数幅频特性乃至系统的对数幅频特性均可用分段直线近似表示。这种近似具有相当的精确度。若对分段直线进行修正，即可得到精确的特性曲线。
其频率特性为：
一阶复合微分环节幅相特性的实部为常数1，虚部与成正比，如图5-26曲线①所示。不稳定一阶复合微分环节的传递函数为：
其频率特性为：
一阶复合微分环节的奈奎斯特曲线图编程如下： clc,clear,close all g=tf([1,1],[0 1]);

matlab simulink 锅炉节能

使用MATLAB Simulink 进行锅炉节能的建模和仿真可以帮助分析和优化锅炉的运行策略，以减少能源消耗和提高效率。

以下是一个基本的步骤指南，用于在Simulink 中创建锅炉节能模型：1. 启动Simulink:打开MATLAB，然后转到"Simulink" 开始创建模型。

2. 创建模型:1) 在Simulink 库中，从"Simscape" 库中选择"Simscape Fluids" 库，然后拖动必要的组件（例如泵、管道、热交换器、控制阀等）到模型画布中。

2) 为锅炉创建模型，包括燃烧器、蒸汽发生器、水循环系统等。

3. 设置参数:1) 为每个组件设置适当的参数，如流量、压力、温度等。

2) 考虑锅炉的运行模式和所需的控制逻辑，以确保模拟的准确性。

4. 定义控制逻辑:1) 在模型中，你可能需要包括控制逻辑，例如PID 控制器或更高级的优化算法，以调节锅炉的运行参数，如燃料流量、空气流量等，以实现节能目标。

2) 你可以使用Simulink 的Control Design 工具箱来帮助设计控制器。

5. 连接组件:1) 使用管道和连接器将各个组件连接起来，形成一个完整的锅炉系统。

2) 确保所有的连接都是逻辑上合理的，并且符合物理定律。

6. 运行仿真:1) 在模型准备好后，设置仿真参数（如仿真时间、步长等），然后运行仿真。

2) 观察仿真结果，检查锅炉的运行状态和性能指标。

7. 分析和优化:1) 分析仿真结果，找出可能的节能点。

2) 通过调整控制逻辑或修改组件参数来优化锅炉的运行，以达到节能的目的。

3) 重复运行仿真，直到达到满意的节能效果。

8. 报告和文档:1) 记录你的建模过程、仿真结果和优化策略。

2) 准备一份详细的报告或文档，以便将来参考或与他人分享。

请注意，这只是一个基本的指南，实际的锅炉节能建模可能会更加复杂，取决于锅炉的具体类型、运行环境和节能目标。

锅炉燃烧过程控制系统仿真

锅炉燃烧过程控制系统仿真锅炉燃烧过程控制系统仿真目的：经过该项目的训练，掌握串级控制、比值控制、前馈控制在锅炉燃烧过程控制系统的综合应用。

原理简述：燃烧过程控制系统：燃油锅炉的燃烧过程控制主要由三个子系统构成：蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统以及炉膛负压控制系统。

1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供其它生产环节使用。

一般生产过程中蒸汽的控制是经过压力实现的，后续环节对蒸汽的生产用量不同，反映在蒸汽锅炉环节就是蒸汽压力的波动。

维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量，而燃烧产生热量的调节是经过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气的控制实现的。

因此，蒸汽压力是最终被控制量，能够根据生成情况确定；燃料量是根据蒸汽压力确定的；空气供应量根据空气量与燃料量的合理比值确定。

2 、炉膛负压控制系统锅炉炉膛负压过小时，炉膛内的热烟、热气会外溢，造成热量损失，影响设备安全运行甚至会危及工作人员安全；当炉膛负压太大时，会使外部大量冷空气进入炉膛，改变燃料和空气比值，增加燃料损失、热量损失和降低热效率。

控制方案：某锅炉燃烧系统要求对系统进行蒸汽压力控制。

本项目采用燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统，并辅以炉膛负压控制的方案，控制系统框图如图所示。

已知控制系统传递函数：燃料流量系统的数学模型：G(s)=se s 31122-+空气流量模型：G(s)=s e s 21102-+引风量与负压关系模型：G(s)=se s -+156送风量对负压的干扰模型：G(s)=122+s并取：燃料流量至蒸汽压力关系约为：G(s)=4蒸汽压力至燃料流量关系约为：G(s)=1/4燃料流量与控制流量比值：G(s)=2空气流量与燃料流量比值：G(s)=1实现步骤：1、系统稳定性分析作出伯德图，如果相角裕度Pm>0°或幅值裕度Gm>1，表示系统稳定。

基于MATLAB的锅炉燃烧控制系统的稳定性仿真研究

ＳｍｏｉｍｏｕｉＩｆｒａｉｎＲｔｉｖｌ００１５：ｙｐｓｕｎＭｓｃｎｏｍｔｏｅｒｅａ，２０，０（）
７８０— ２．
辑入门与提高（２）Ｍ．第版［］北京：华大学出版社，０９清２０．［马希荣，２］梁景莲，基于情感音乐模板的音乐检索系统研
ＰＤＩ参数整定，使各个参数达到稳定状态。利用各个整定过的参数对整个锅炉燃烧控制系统进行仿真和鲁棒性分析，得到了
一
些重要的结果，为锅炉燃烧控制系统的设计和优化提供了理论依据。
关键词：锅炉燃烧控制系统；稳定性分析；参数整定中图分类号：Ｋ３支献标识码：文章编号：６３１３（０１０ —０２０Ｔ２Ａ１７ — １２１）５０１—２１在安全方面，燃烧过程是否稳定直接关系到锅炉运行的可
究．天津：津师范大学计算机与信息工程学院，天北京：京北科技大学信息工程学院，０９１６，１．２０，（）第期３
２０００．
参考文献：
［王华，曙光，１］赵李艳红．ＡｏｅＡｄｔｏ３０ｄｂｕｉｉｎ．网络音乐编
［Ｒｔｉｖｌ＿．ｒｃｅｉｇｏｉｓＩｔｒａｉｎ１９ｅｒｅａ［］ＰｏｅｄｎｆＦｒｔｎｅｎｔｏａ］Ｔ
（州大学物理与电子信息学院，江温州３５３）温浙２０５
摘要：采用ＭＡＬ对锅炉燃烧控制系统的稳定性进行了ＴＡＢ分析和参数整定进行了仿真，￣ＶＴＡＢ软件对数学模型进行通ＩＩＬＡ

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真 (2)解析

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真燃烧过程控制系统概述燃烧蒸汽锅炉的燃烧过程主要由三个子系统构成：蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统和炉膛负压控制系统。

[6]如图1是燃烧过程控制系统示意图，图2是原理方框图，图3是燃烧过程控制特点。

图1燃烧过程控制系统示意图图2原理方框图图3 燃烧过程控制特点2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统燃油蒸汽锅炉燃烧的目的是为后续的生产环节提供稳定的压力。

一般生产过程中蒸汽的控制是通过调节压力实现的，随着后续环节的蒸汽用量不同，会造成燃油蒸汽压力的波动，蒸汽压力的波动会给后续的生产造成不良的影响，因此，维持蒸汽压力恒定是保证生产正常进行的首要条件。

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃料产生的热量，而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。

因此，各个控制环节的关系如下：蒸汽压力是最终被控量，根据生成量确定；燃料量根据蒸汽压力确定；空气供应量根据空气量与燃料量的比值确定。

控制量如图4所示。

图5为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统结构简图。

图6为燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图。

图4控制量示意图图5燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图图6燃烧炉蒸汽压力控制系统和燃料空气比值控制系统框图2.2炉膛负压控制系统所谓炉膛负压：即指炉膛顶部的烟气压力。

炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数，是运行中要控制和监视的重要参数之一。

炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛负压随即发生相应变化。

当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时，最先将在炉膛负压上反映出来，而后才是火检、火焰等的变化，其次才是蒸汽参数的变化。

因此，监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。

大多数锅炉采用平衡通风方式，使炉内烟气压力低于外界大气压力，即炉内烟气负压，炉膛内烟气压力最高的部位是炉堂顶部。

燃煤锅炉燃料与空气的比值控制系统Simulink仿真

课程设计锅炉燃烧过程中空燃比的控制系统与Simulink仿真作者: 张卫东学号：1302034220学院(系): 机械与动力工程学院专业: 机械电子工程指导教师: 张纪平博士评阅人: 张纪平博士2016年6月锅炉燃烧过程中空燃比的控制系统与Simulink仿真摘要燃煤锅炉是发电、化工、炼油等工业生产和集中供热过程中重要的动力设备，锅炉能耗巨大，控制锅炉燃烧在最佳工况和节能具有重要的经济效益。

经过对燃煤锅炉燃烧过程的认真分析后，制定了相应的控制方案。

并针对锅炉燃烧过程中空燃比的控制系统做了详细的动态分析，在参考了一些相关的硕博论文及书籍后，得到了它的动态特性，接着建立了该系统的近似微分方程模型，进而找到了它的传递函数，经过bode图分析后，确定该系统稳定。

为了优化该系统，我们加入了PID控制对其进行优化，经过多次调节、Simulink仿真后得到了满意的仿真结果。

最后，我们选用了三菱FX2系列的PLC控制器实现对锅炉燃烧的智能控制。

关键词：燃煤锅炉，空燃比，传递函数，PID优化，PLC控制器目录一、引言 (1)二、锅炉的选择 (1)1、产品介绍 (1)2、锅炉外观 (1)3、性能优势： (1)4、技术参数： (2)三、燃烧过程控制系统的基本理论 (2)1、蒸汽压力控制系统和空燃比控制系统 (2)2、炉膛负压控制系统 (3)3、控制方案 (3)4、燃烧过程控制任务 (4)四、燃烧系统调节对象的特性 (5)1、锅炉燃烧的动态特性 (5)2、气压被控对象的生产流程及环节划分 (5)3、床温被控对象的近似传递函数 (5)五、传递函数的理论基础 (6)1、部分典型环节的传递函数 (6)2、系统的传递函数 (7)六、锅炉各环节的传递函数及其参数确定 (7)1、燃料流量被控对象的传递函数为： (8)2、燃料流量至蒸汽压力关系为： (8)3、燃料流量检测变换系统数学模型为： (8)4、燃料流量与控制流量比值为： (8)5、空气流量被控对象为: (8)6、炉膛负压控制引风量与负压关系： (9)7、送风量对负压的干扰： (9)七、系统的相对稳定性分析 (9)八、PID控制算法的理论基础及调节方法 (12)1、PID控制方式 (12)2、PID参数的整定 (12)3、K P、K I、K D对系统控制过程的影响 (13)4、PID参数整定---Simulink环境下PID参数的稳定边界法整定 (13)九、燃料流量与空气流量控制系统Simulink仿真 (14)十、PLC控制器的选择 (19)1、PLC控制器的系统原理框图 (19)2、PLC机型的选择及各硬件性能指标分析 (19)3、三菱FX2系列PLC (19)参考文献 (20)一、引言燃煤锅炉是发电、化工、炼油等工业生产和集中供热过程中重要的动力设备，锅炉能耗巨大，控制锅炉燃烧在最佳工况和节能具有重要的经济效益。

锅炉燃烧控制设计与仿真

锅炉燃烧控制设计与仿真自动化*** 黄**[摘要]锅炉燃烧控制系统包括燃料量控制系统、送风调节系统和引风量控制系统。

在研究了被控对象动态特性的基础上，建立了控制系统的数学模型，用 MATLAB/SIMULINK 对系统进行仿真研究。

主要分析了影响主汽压力的各种因素，给出了串级结构的锅炉主蒸汽压力调节方案，针对送风系统的运行特点，给出了控制炉膛烟气含氧量的控制系统方案；根据引风系统的要求设计了引风量自动控制系统；在此基础上，对燃烧控制系统的总体方案和策略进行仿真组态，仿真结果表明，本控制方法是可行和有效的。

[关键词]锅炉；燃烧控制；MATLAB仿真一、前言目前，中国的电能生产中，火力发电占70%左右，为主要发电方式，是电力工业的焦点。

火力发电是利用一次能源煤等燃料通过锅炉、汽轮机等发电设备转换成电能。

锅炉燃烧过程自动调节在火力发电厂中占据着十分重要的地位，是电力生产过程中安全经济运行的保证。

但电厂锅炉的燃烧效率并不是很高，燃烧效率的高低在很大程度上取决于锅炉所配备的燃烧控制系统的好坏。

因此，建立一套合理的实际可行的燃烧控制系统有着十分重要的意义。

针对我国锅炉燃烧自动控制系统存在的问题，进行锅炉燃烧自动控制系统计算机仿真的研究也就应运而生了。

本文对锅炉燃烧控制系统进行了分析，应用MATLAB/SIMULINK 进行燃烧控制系统的计算机仿真，采用工程整定方法来进行PID控制器的设计。

二、锅炉燃烧自动控制系统（一）锅炉燃烧过程自动控制系统的任务锅炉燃烧过程自动控制系统的任务是控制燃料燃烧过程，使燃料燃烧所提供的热量适合外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求，同时保证锅炉的安全经济运行。

因此，当锅炉负荷改变时，需要进行燃烧的调整。

锅炉燃烧过程自动控制主要包括：燃料量的控制、送风量的控制和引风量的控制。

（二）燃烧自动控制系统对象的动态特性1.汽压调节对象的动态特性锅炉主蒸汽压力是燃烧量控制系统的主要被调量,为此,下面分析一下在主要扰动下,主蒸汽压力的动态特性。

锅炉过热气温控制MATLAB及控制系统仿真

课程设计报告题目:MATLAB 及控制系统仿真课程设计学院电子信息工程学院学科门类电气信息类专业自动化学号 2012449107 姓名陈文华指导教师姜萍 2016年 1 月 16 日装订线目录一引言 ................................................................... 错误!未定义书签。

1、1 实验目的 01。

2 实验内容与要求 01、2、1实验内容 01、2、2实验要求 0二倒立摆控制系统设计 02。

1倒立摆的简介 02、2倒立摆的数学模型 02。

2。

1本设计中所用到的各变量的取值及其意义 (1)2、2。

2动力学模型 (1)2。

3模型转化 (2)三基于状态反馈的倒立摆系统设计................ 错误!未定义书签。

3、1系统的开环仿真 (2)3、1、1开环仿确实系统Simulink结构 (2)3、1、2开环系统的分析 (4)3、2输出反馈设计方法 (4)3、2。

1输出反馈仿真 (4)3。

2。

2输出反馈系统的分析 (5)3。

3状态反馈设计 (5)3。

3。

1基于状态反馈控制器的倒立摆设计过程 (5)3、3、2状态反馈仿真 (5)3、3。

3状态反馈分析 (6)3。

4全维状态观测器的倒立摆控制系统设计与仿真 (6)3。

4。

1基于全维状态观测器的倒立摆系统设计步骤 (6)3、4。

2系统仿真 (7)3、4。

3基于状态观测器的状态反馈曲线分析 (8)四锅炉过热汽温控制系统设计及仿真 ........... 错误!未定义书签。

4、1蒸汽温度控制的任务 (8)4、2影响蒸汽温度的因素 (8)4。

3蒸汽温度系统开环模型建立 (8)4、3、1减温水量对蒸汽温度的影响 (8)4。

3。

2动态特性 (8)4、4蒸汽温度控制系统设计 (9)4。

4。

1开环系统动态特性仿真及分析 (9)4。

4。

2开环特性曲线分析 (9)4、5单回路控制系统 (9)4、5。

锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真

2012届本科生毕业论文存档编号湖北文理学院毕业论文(设计)论文(设计)题目: 锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真English Topic：Simulink simulation of the boiler combustionprocess control system系院物理与电子工程学院专业自动化班级 0811班学生指导教师2012 年 5 月 15 日锅炉燃烧过程控制系统的Simulink仿真摘要：过程控制作为自动化的重要方向和组成部分，已广泛应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工等许多国民经济的重要领域。

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。

在大量的工业生产中,锅炉是重要的动力设备，燃烧是必要的一环，从燃烧角度来说，有燃油、燃煤、燃气的区别。

燃烧过程的控制包括压力控制、温度控制、燃烧程度控制、安全性控制、节能控制等。

本文根据火电厂锅炉燃烧过程的生产工艺和流程，利用单回路、串级、比值等控制系统的特点，分别设计锅炉燃烧过程控制系统的三个子系统：蒸汽压力控制系统，燃料与空气的比值控制，炉膛负压控制系统。

在仿真软件MATLAB/Simulink中，根据控制系统原理方框图，作出仿真模型图，分别进行相应的仿真。

经PID参数整定后，得出仿真结果，并进行分析总结。

关键词：燃烧过程控制；MATLAB仿真；SIMULINKSimulink simulation of the boiler combustion process controlsystemAbstract：Process control as an important direction of automation technology and components, has been widely used in petroleum, chemical, electric power, metallurgy, machinery, light industry, and many other important areas of the national economy. Depending on the field of practical application and process, using the control and its focus is not the same. Burning are an essential part in a large number of industrial production from the combustion point of view, the difference between fuel oil, coal and gas. Although the applications and fuel burning may be different, but the control of the combustion process is not outside the combustion control, temperature control, combustion degree of control, safety control, energy-saving control. Based on the thermal power plant boiler combustion process production technology and processes, the use of single-loop, the characteristics of the cascade, ratio control system were designed boiler combustion control system consists of three subsystems: the steam pressure control system, fuel and air ratio control, the negative pressure in furnace control system. In the simulation software MATLAB / Simulink block diagram of control system theory to make the simulation model diagram, simulation, respectively. After PID controller parameters obtained simulation results and analysis.Key words: Combustion process control; MATLAB simulation; SIMULINK引言 (1)1控制系统及MATLAB语言的应用基础 (3)1.1控制系统性能要求 (3)1.2控制系统的时域分析 (3)1.3控制系统的频域分析 (4)1.3.1 频域性能指标： (4)1.3.2 频域分析的三种分析方法 (4)1.4控制系统的根轨迹分析 (5)1.5MATLAB软件认识 (5)1.5.1MATLAB 的特点 (5)1.5.2 MATLAB在控制系统分析中的应用 (6)1.5.3根轨迹绘制 (6)1.5.4控制系统的频域分析 (7)1.6MATLAB环境下的S IMULINK简介 (9)2 燃烧过程控制系统概述 (11)2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统 (12)2.2炉膛负压控制系统 (14)3 锅炉燃烧控制系统辨识 (17)3.1燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制 (17)3.2炉膛负压控制 (17)4 系统稳定性分析 (18)4.1燃料控制系统 (18)4.2空气流量控制系统 (19)4.3负压控制系统 (19)5 锅炉燃烧控制各子系统仿真 (21)5.1燃料控制系统 (21)5.2蒸汽压力控制系统 (24)5.3空气流量控制系统 (26)5.4负压控制系统前馈补偿整定 (27)6 锅炉燃烧控制系统SIMULINK仿真 (30)7 总结 (32)[参考文献] (33)附录 (34)致谢 (37)过程控制系统是工业中控制系统的主要表现形式，一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。

锅炉压力控制电路multisim仿真

锅炉压力控制电路multisim仿真篇一：锅炉压力控制电路是一个非常重要的系统,其主要功能是确保锅炉在运行过程中的安全和稳定。

在锅炉压力控制电路的设计和仿真过程中,可以使用Multisim等工具进行模拟和分析,以确定电路的性能和可靠性,并为最终的设计和制造提供支持。

Multisim是一种功能强大的仿真工具,可用于模拟各种电路和系统。

使用Multisim进行锅炉压力控制电路仿真可以帮助设计师和工程师了解电路的工作原理和性能,包括电路的元件参数、电路拓扑结构、信号传输路径和电路的响应特性等。

通过仿真,可以评估电路的可靠性和稳定性,确定电路的优缺点和优化空间,为电路的设计和改进提供参考。

在锅炉压力控制电路的仿真过程中,可以使用Multisim进行以下几个方面的分析:1. 电路元件参数的测量和计算:在仿真之前,可以测量电路中的元件参数,例如电阻、电容、电感、二极管和晶体管等,并进行计算。

这些参数对电路的性能和行为有重要的影响,因此测量和计算的准确性对仿真结果的准确性和可靠性至关重要。

2. 电路拓扑结构的设计:在仿真过程中,可以使用Multisim进行电路拓扑结构的设计和修改。

例如,可以设计不同的电路分支结构、连接方式和信号传输路径,以模拟不同的锅炉压力控制场景和负载情况。

3. 信号传输路径的分析:在锅炉压力控制电路中,信号传输路径对电路的性能和行为有重要的影响。

在仿真过程中,可以使用Multisim分析信号传输路径,包括输入信号、输出信号和误差信号等,以确定信号传输的路径和参数。

4. 电路的响应特性分析:在仿真过程中,可以使用Multisim分析电路的响应特性,包括压力、温度、电流和电压等参数。

通过对电路的响应特性进行分析,可以确定电路在不同压力下的性能和稳定性。

通过使用Multisim进行锅炉压力控制电路仿真,设计师和工程师可以深入了解电路的工作原理和性能,为电路的设计和改进提供支持。

同时,仿真结果还可以为锅炉的安全运行和经济效益提供参考。