锅炉蒸汽温度控制系统
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。
锅炉温度控制系统设计
XXXXXXXX大学本科生过程控制课程设计说明书题目：热电厂锅炉炉膛温度控制系统的设计学生姓名：学号：专业：班级：指导教师：摘要锅炉是热电厂重要且基本的设备 ,其最主要的输出变量之一就是主蒸汽温度。
主汽温度自动调节的任务是维持过热器出口汽温在允许范围内 ,以确保机组运行的安全性和经济性。
如果该温度过高 ,会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快 ,降低使用寿命。
若长期超温 ,则会导致过热器爆管 ,在汽机侧还会导致汽轮机的汽缸、汽阀、前几级喷嘴和叶片、高压缸前轴承等部件的寿命缩短 ,甚至损坏;假如该汽温过低 ,会降低机组的循环热效率 ,一般汽温每降低5 ℃～10 ℃,效率约降低1 % ,同时会使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加 ,引起叶片磨损;当汽温变化过大时 ,将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳 ,还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化 ,甚至产生剧烈振动 ,危及机组的安全 ,所以有效精准的控制策略是十分必要的锅炉炉膛温度的控制效果直接影响着产品的质量，温度低于或者高于要求时都不能达到生产质量指标，有时甚至会发生生产事故，此设计控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变量设计热电厂锅炉温度控制系统，以达到精度在正负5 ℃范围内。
关键词：热电厂；锅炉；炉膛温度；串级控制目录引言 (4)第一章热电厂的工艺流程及要求 (5)第二章锅炉的工艺流程及控制要求 (7)2.1锅炉的工艺流程 (7)2.2锅炉的控制要求 (8)第三章锅炉炉膛温度的分析 (8)第四章锅炉炉膛温度控制系统的设计 (12)4.1炉膛温度控制的理论数学模型 (12)4.2炉膛温度控制方法的选择 (12)4.3 系统单元元件的选择 (12)4.3.1温度检测变送器的选择 (12)4.3.2流量检测变送器的选择 (14)4.3.3主、副调节器正反作用的选择 (15)4.3.4主、副回路调节器调节规律的选择 (16)4.3.5控制器仪表的选择 (16)4.3.6控制阀的选择 (18)第五章锅炉炉膛温度控制系统的工作原理 (19)第六章总结 (20)参考文献 (21)引言随着现代工业生产的迅速发展,对工艺操作条件的要求更加严格,对安全运行及对控制质量的要求也更高。
锅炉温度控制系统
项目任务书
项目四 锅炉温度控制系统
项目名称：设计锅炉温度控制系统
项目描述：
1．总体要求：
设计一个控制系统，能够保持锅炉温度恒定。
2．控制要求：
工艺基本要求：1）保持锅炉的温度恒定以满足用户需求；
2）系统能够根据需要可以改变给定值；
3）应采取措施以保证运行安全如无水；
4）设计温度串级控制方案。
项目锅炉温度控制系统
任务 一 设计锅炉温度控制系统总体方案
一、课程引入
项目四 锅炉温度控制系统
温度控制在工业生产中具有极广泛的应用，根据加热介 质的不同，大致可分为二类：一是燃烧加热方式，另一 种是电加热方式。后者由于使用安全、效率较高、环保 节能、控制方便等优越性，越来越受到重视与应用。本 项目我们将讨论锅炉恒温控制系统的集成与调试技术， 以使大家对温度控制技术有一基本认识，并学会应用。 基于前一阶段的学习成果，本项目的教学将按照控制系 统开发与实施的基本流程——控制方案确定——仪表选 择——软、硬件开发（系统集成）——系统调试与投运 组织教学过程，以使同学们能体验完整的工作过程，逐 步实现从学习者到工作者的角色转换。
(1) 被控对象：锅炉。
(2) 被控参数：温度。
(3) 介质：水。
二、小组讨论
项目四 锅炉温度控制系统
根据任务书要求，分组进行设计
三、小组汇报
项目四 锅炉温度控制系统
1. 小组派代表汇报结果 2. 互评 3. 教师评价
项目四 锅炉温度控制系统
四、总结，提高
1. 根据学生的汇报及时掌握学生的理解情况 2. 总结温度方案和其他方案不同的地方
蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法
蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法蒸汽锅炉是现代工业中最常见的用于产生高温高压蒸汽的设备之一。
它广泛应用于各种工业领域中，如发电厂、化工厂、食品工业、制药工业、纸业、纺织等。
然而，保证蒸汽锅炉运行的安全性和稳定性是至关重要的。
这就要求蒸汽锅炉具有可靠的控制系统，只有通过正确的控制，才能实现对蒸汽锅炉运行状态的实时监控和调整，从而提高锅炉的效率和安全性。
本文将介绍蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法。
一、蒸汽锅炉的控制系统1.控制系统的构成蒸汽锅炉的控制系统主要由以下四个部分组成：（1）燃烧控制系统：燃烧控制系统用于实现蒸汽锅炉的燃烧过程的自动控制，包括燃料供给系统和风扇系统。
（2）水位控制系统：水位控制系统用于监测锅炉内的水位，当水位过高或过低时，控制系统会自动采取相应措施。
（3）压力控制系统：压力控制系统用于监测蒸汽锅炉的压力，当锅炉内的压力过高或过低时，会触发相应的控制程序。
（4）安全保护系统：安全保护系统旨在避免蒸汽锅炉运行过程中发生可能导致人身伤害和财产损失的异常情况。
2. 控制系统的工作原理在蒸汽锅炉的控制系统中，各个部分之间是相互协作的，共同完成对锅炉的监控和控制。
其中，水位控制系统和压力控制系统属于反馈控制系统，利用传感器和控制器进行数据采集和处理，从而实现对锅炉运行状态的实时监控和控制。
另一方面，燃烧控制系统和安全保护系统属于前馈控制系统，其控制程序是预设的，会在发生异常情况时自动启动。
例如，当火焰出现失稳、燃烧不充分或者烟气过热等情况时，燃烧控制系统会自动停止燃烧或者调整气流量，以达到安全和稳定的运行状态。
二、蒸汽锅炉的操作方法1. 蒸汽锅炉的启动在启动蒸汽锅炉之前，要进行准备工作，包括燃料、水、电源等的准备，以及对锅炉各部位的检查。
启动时，需要按照一定的步骤进行，例如加热管先加热炉水，再将火焰烧起到炉膛中。
一般的启动步骤如下：（1）根据需要填加足够的炉水（2）进入点火程序，开启风扇，将空气送至炉膛（3）给炉膛供应合适的燃料，并解除启动火焰控制（4）检查是否有烟气逸出（5）启动汽水循环泵，以确保锅炉正常运行（6）根据实际情况调整炉膛内的火焰和燃料供应量，以充分燃烧2. 蒸汽锅炉的维护和保养蒸汽锅炉的维护和保养是保证其良好工作和延长寿命的关键。
锅炉蒸汽温度自动控制系统——模糊控制
锅炉蒸汽温度自动控制系统摘要：电厂实现热力过程自动化，能使机组安全、可靠、经济地运行。
锅炉是火力发电厂最重要的生产设备，过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一，过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统中的重要环节。
在实现过程控制中，由于电站锅炉系统的被控对象具有大延迟，大滞后、非线性、时变、多变量耦合的复杂特性，无法建立准确的数学模型，对这类系统采用常规PID控制难以获得令人满意的控制效果。
在这种情况下，先进的现代控制理论和控制方法已经越来越多地应用在锅炉汽温控制系统。
本文以电厂锅炉汽温系统为研究对象，对其进行了计算机控制系统的改造。
考虑到锅炉汽温系统的被控对象特点，本文分别采用了常规PID控制器和模糊-PID控制器，对两种控制系统对比研究，同时进一步分析了一般模糊-PID控制器的控制特点，在此基础之上给出了一种改进算法，通过在线调整参数，实现模糊-自调整比例常数PID控制。
在此算法中，比例常数随着偏差大小而变化，有效地解决了在小偏差范围内，一般的模糊-PID控制器无法实现的静态无偏差的问题，提高了蒸汽温度控制系统的控制精度。
关键词:锅炉蒸汽温度模糊控制随着我国经济的高速发展，对重要能源“电”的要求快速增长，大容量发电机组的投入运行以及超高压远距离和赢流输电的混和电网的建设，以三峡电网为中心的全国性电力系统的形成，电力系统的不断扩大，对其自动控制技术水平的要求也越来越高。
同时，地方性的自备热电厂亦有长足发展，随着新建及改造工程的进行，其生产过程自动控制与时俱进，小容量机组“麻雀虽小，五脏俱全”，自备热电厂其自身特点：自供电、与主电网的关系疏及相互影响小，供热及采暖季节性等，可以提供更多的应用、尝试新技术、新产品的机会和可能性。
这样做的重要目标是提高和保证电力，热力及牛产过程的安全可靠、经济高效。
为了适应发展并实现上述目标，必须采取最新的技术和控制手段对电力系统的各种运铲状态和设备进行有效的自动控制。
火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一。
锅炉温度控制系统的设计
锅炉温度控制系统的设计
一、系统概述
二、系统结构
该锅炉温度控制系统分为三个主要部分，分别为监测部分、控制部分和调节部分。
具体结构如下：
监测部分：监测部分由温度传感器、温度控制器和显示器组成，用来测量当前锅炉的环境温度，并将温度信息传送至温度控制器进行处理，然后将反馈的温度信息显示在显示器上，提醒用户注意温度的变化，以便及时发现异常情况的发生，实现安全的控制。
控制部分：控制部分是整个系统的核心部分，它由温度控制器组成，用于处理传入的温度信息，根据预设温度值，自动控制温度，以达到实现温度的精确控制。
调节部分：调节部分由执行器和报警系统组成，执行器是用来控制锅炉的温度的直接运行装置，它根据控制器发出的控制信号自动调节锅炉的温度，以达到温度的精确控制。
锅炉蒸汽温度控制系统
3）主参数要求高，副参数亦有一定要求，这时 主副调节器均采用比例积分控制。
从上图可以看到，过热汽温串级控制系统中，有主、 副两个调节器。当主汽温度升高时，主汽温度设定值 与主汽温度测量值的偏差，送到主调节器，其输出信 号作为副调节器的给定值，同时副调节器接受导前汽 温信号，取两个偏差送到副调，副调节器输出去控制 执行器开度，改变喷水量，进而改变了主汽温度。当 主汽温升高时，主调节器（反作用方式）输出减小， 副调节器（正作用方式）输出增大，减温水量增加， 从而使主汽温度下降。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
过热蒸汽压力的变化也会引起再热汽温的变化。过 热蒸汽压力降低，在过热汽温不变的情况下，过热蒸汽 的焓增大，高压缸排汽温度上升；在再热器吸热量不变 的条件下，因再热器进口温度升高，使再热器出口温度 提高；反之，过热蒸汽压力升高，再热汽温降低。这与 变压运行时，可保持较高再热汽温的原理相同。
3)串级控制系统具有一定的自适应能力
3. 串级控制系统主副回路和主副调节器选择
(1) 主副回路的选择原则
1) 副回路应该把生产过程的主要干扰包括在内，力 求把变化幅度最大、最剧烈和最频繁的干扰包括在副回 路内，充分发挥副回路改善系统动态特性的作用，保证 主参数的稳定;
2) 选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进去， 以尽量减少它们对主参数的影响，提高系统抗干扰能力;
过热汽温串级控制系统的设计
引言火电厂锅炉汽温控制系统具有大迟延、大惯性的特点，且影响汽温变化的扰动因素很多，如蒸汽负荷、烟气温度和流速、火焰中心位置、减温水量、给水温度等等，这些扰动会极大影响机组的平安、经济运行。
本设计的工作意义是：大型火电厂锅炉过热汽温对电厂平安经济运行有着重要影响, 过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中温度最高点，如果蒸汽温度过高就会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，威胁机组的平安运行。
如果过热蒸汽温度偏低，那么蒸汽含水量增加，会降低电厂的工作效率，甚至会使汽轮机带水，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命。
所以控制好过热器出口温度非常重要。
通常要求它的温度保持在额定值5范围内。
常规的蒸汽温度控制方案大致可分为两种: 一种是串级控制, 另一种是导前微分控制。
目前该领域的控制方法有：过热汽温FPID(模糊PID)控制系统, 基于控制历史的过热汽温模糊串级控制系统，过热汽温鲁棒PID控制系统，但以上方法都只是理论研究，应用于实际生产之中的控制方式以传统方法为主。
继续提高主汽温、再热汽温的控制品质，仍具有较高的理论与实用价值。
本文以过热汽温串级控制系统的思路对被控对象进行研究与分析，针对被控对象的大延迟，不确定等特点，选择串级控制系统能够获得较好的抗干扰性能和动态特性。
第一章单元机组燃烧系统本课题研究对象为200MW单元机组过热汽温串级控制系统，锅炉为高温、亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛前后对冲燃烧、燃煤粉汽包炉，下面将先介绍锅炉的燃烧系统。
1.1 燃烧室(炉膛)炉膛断面尺寸为深12500mm、宽13260mm的矩形炉膛其深宽比为。
这样近似正方形的矩形截面为四角布置切圆燃烧方式创造了良好的条件。
从而使燃烧室四周的水冷壁吸热比拟均匀，热偏差较小。
燃烧室上部布置四大片分隔屏过热器，便于消除燃烧室上方出口烟气流的剩余旋转，减少进入水平烟道的烟气温度偏差。
汽包，壁厚145mm，筒身长20500mm，汽包横向布置在锅炉前上方，汽包内径为1743筒身两端各与半球形封头相接，筒身与封头均用BHW-35钢材制成。
过程控制工程课程设计-锅炉过热蒸汽温度控制系统-要求保证过热蒸汽温度稳定
注：目录没弄……；附图我另传，要的进我文库下摘要过热蒸汽温度的扰动来源很多，蒸汽流量、燃烧工况、进入过热器蒸汽的热焙、流经过热器的烟气温度和流速等的变化都会使过热蒸汽温度发生变化。
而有些扰动间又相互影响，使对象动态过程变得复杂。
但归纳起来，主要有三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。
本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。
控制系统采用串级控制来控制减温器喷水量以提高系统的控制性能。
喷水减温作为调节汽温的手段，根据汽温偏差来改变喷水量。
通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。
关键字：扰动来源过热蒸汽控制串级控制系统调节手段1、生产工艺介绍1.1 锅炉设备介绍锅炉是工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。
过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱排空。
锅炉设备主要工艺流程图锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。
按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统：①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。
②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。
③过热蒸汽温度保持在一定范围。
④汽包水位保持在一定范围内。
第二章+锅炉自动控制系统
串级三冲量给水控制系统图
燃烧率阶跃扰动下的水位响应曲线
在燃烧率Q阶跃变化时，水位的响应曲线如图2-8所示。水位变化的动态特 性用下列传递函数表示：
GHQ ( s)
——为迟延时间（s）。
H (s) K [ ]e s Q( s ) (1 Ts)2 s
上式与蒸汽流量的扰动影响下的传递函数相类似，但增加了一个纯迟延环节。
(4) 根据运行中汽包“虚假水位”现象的 情况。设定蒸汽流量信号强度系数 D 。如“虚假水位”现象严重，可适当加强蒸 汽流量信号，例如可使蒸汽流量信号强度为 给水流量信号强度的1～3倍。但若因此需要 减小给水流量信号强度，则需要重新修正主、 副调节器的整定参数。 (5) 进行机组负荷扰动试验，要求同单级三 冲量系统。
1） 串级三冲量给水控制系统的组成为： (1) 给水流量W、给水流量变送器 rw 和给水流量反馈装置 aw 、副调节器PI2、 执行机构 K Z 、调节阀 K 组成的内回路（或称副回路）。
(2) 由水位控制对象 W01 s 、水位变送器 rH 、主调节器PI1和内回路组成 的外回路（或称主回路）。 (3) 由蒸汽流量信号D及蒸汽流量测量装置 rD 、蒸汽流量前馈装置
本章主要学习模拟量控制系统中锅炉部分的各主要子控制系统：给水控制系统、气 温控制系统和燃烧控制系统。
一、 模拟量闭环控制系统（MCS）
主要包括以下子系统： 1．锅炉给水控制系统 锅炉给水控制系统是调节锅炉的给水量以适应机组负荷（蒸汽量）的变化， 保持汽包水位稳定（对于汽包锅炉）或保持在不同锅炉负荷下的最佳燃水 比（对于直流锅炉） 2．汽温控制系统 汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主蒸汽温度控制和 再热蒸汽温度控制 （过热气温调节：喷减温水；再热气温调节：烟气挡板位置）
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。
电厂锅炉主汽温自动控制原理
电厂锅炉主汽温自动控制原理电厂锅炉主汽温自动控制是指通过对锅炉主汽温的测量和调节，实现锅炉主汽温值的稳定控制。
主汽温是指锅炉蒸汽的温度，是影响锅炉运行和发电效率的一个重要参数。
良好的主汽温控制可以保证锅炉正常稳定运行，提高发电效率。
下面将从主汽温控制系统的组成和工作原理两个方面进行详细介绍。
一、主汽温控制系统的组成主汽温控制系统主要由三个部分组成：测量部分、执行部分和调节部分。
1.测量部分：测量部分的主要作用是获取锅炉主汽温的实时值。
常用的测量方法有热电偶和红外线测温仪。
热电偶通过测量两个不同材料的热电势来获取温度值，精度较高，但需要进行周期性校准。
红外线测温仪则是通过感应目标表面的红外线辐射来确定温度值，不受材料的影响，但对目标的表面状态有一定要求。
2.执行部分：执行部分主要包括控制阀和调节阀。
控制阀主要用于控制燃烧器的供气量，通过调节供气量来控制锅炉燃烧热负荷的大小。
调节阀主要用于控制给水的进入量，通过调节给水流量来控制锅炉蒸汽的温度。
3.调节部分：调节部分主要由控制器和传感器组成。
控制器是主汽温控制系统的核心部件，接收测量部分的反馈信号，与执行部分实现信息的传递和控制指令的执行。
传感器负责将锅炉主汽温的实时值转换成电信号，并通过控制器传递给执行部分。
二、主汽温控制系统的工作原理主汽温控制系统的工作原理可以简要分为以下几个步骤：1.测量主汽温：通过测量主汽温的实时值，将温度值转换成电信号，并传递给控制器。
2.根据设定值：控制器中设定一个主汽温的目标值，与实时测量值进行比较。
3.根据误差：根据设定值与实际测量值之间的误差，控制器会发出相应的控制指令。
4.调节执行：根据控制指令，控制器会调节控制阀和调节阀，来改变供气燃烧的热负荷以及给水的流量，从而控制锅炉主汽温的稳定。
5.反馈控制：控制器会周期性地获取实际控制效果，将反馈信息进行比较并进行调整，以实现对锅炉主汽温的精确控制。
综上所述，电厂锅炉主汽温自动控制的原理主要包括测量、计算、比较和调整。
锅炉汽温调节系统
汽包锅炉蒸汽温度自动调节系统一、蒸汽温度自动调节系统锅炉蒸汽温度自动调节包括过热蒸汽温度和再热蒸汽温度调节。
调节的任务是维持锅炉过热器及再热器的出口汽温在规定的允许范围之内。
1、过热汽温调节任务和特点过热汽温是锅炉运行质量的重要指标之一。
过热汽温过高或过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性。
过热汽温过高，可能会造成过热器、蒸汽管道和汽机的高压部分金属损坏，因为超温会引起汽轮机金属内部过大的热应力，会缩短使用寿命，还可能导致叶片根部的松动；过热汽温过低，会引起机组热耗上升，并使汽机轴向推力增大而可能造成推力轴承过载。
过热汽温过低还会引起汽轮机尾部叶片处蒸汽湿度增加，从而降低汽轮机的内效率，并加剧对尾部叶片的水蚀。
所以，在锅炉运行中，必须保持过热汽温长期稳定在规定值附近（一般范围为额定值541±5℃）。
过热汽温调节对象的静态特性是指过热汽温随锅炉负荷变化的静态关系。
过热器的传热形式、结构、布置都将直接影响过热器的静态特性。
对流式过热器和辐射式过热器的过热汽温静态特性完全相反。
对于对流式过热器，当负荷增加时，通过其烟气的温度和流速都增加，因而使过热汽温升高。
而对于辐射式过热器，由于负荷增加时炉膛温度升高不多，而炉膛烟温升高所增加的辐射热量小于蒸汽负荷增大所需要的吸热量。
我们的过热器系统采取了对流式、辐射式和屏式（半辐射式）交替串联布置的结构，这有利于减小过热器出口汽温的偏差，并改善了过热汽温调节对象的静态特性。
引起过热蒸汽温度变化的原因很多，如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、进入过热器的蒸汽温度变化、流过过热器的烟气温度和流速变化等。
归结起来，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（机组负荷变化），加热烟气的热量变化和减温水流量变化（过热器入口汽温变化）。
过热汽温调节对象的动态特性是指引起过热汽温变化的扰动与过热汽温之间的动态关系。
在各种扰动下的过热汽温调节对象动态特性的特点是有迟延和惯性，典型的过热汽温阶跃反应曲线如下图所示。
锅炉温度控制系统
锅炉温度控制系统摘要：本文以锅炉主蒸汽温度作为被控对象，对传统PID控制下锅炉主蒸汽温度由于非线性和大惯性因素无法取得良好控制效果的缺点进行改进，增加智能控制策略，对复杂的被控对象进行分析求解，解决了锅炉主蒸汽温度的控制策略问题。
引言：锅炉在火力发电厂、化工厂、各类设备制造厂以及石油等重工业领域发挥着重要作用。
锅炉主蒸汽温度在锅炉运行过程中，是一项至关重要的控制对象，同时也是锅炉汽水通道当中温度达到最大值的点。
伴随着锅炉机组朝着大容量与大参数的方向过渡，主蒸汽温度被控对象有着较大的惯性与非线性等一系列的特点，传统 PID 策略已经无法满足高性能的控制水平与要求,传统的控制方法需要建立被控对象相关的数学模型，求取系统的传递函数。
传递函数模型是古典控制理论中对线性系统进行研究的主要工具。
通过列写系统的微分方程再对微分方程进行化简，通过拉普拉斯变换，得到代数数学方程。
随着被控对象的复杂度提高，系统的求解难度越大。
本文基于智能控制理论的持续研究，在以往控制方法的基础上，增加了部分新的智能控制措施，针对复杂问题进行求解。
一、研究背景锅炉自动化控制系统，是指锅炉运行过程中的热工参数按照相关要求，或者运行负荷的性质实施自动监测与显示工作。
在锅炉运行过程中，发挥自动控制作用，并且予以保护并关联，由此便会产生参数负荷要求的过热蒸汽，使机组运行过程更加安全与稳定。
开展锅炉自动化控制有着众多的优点，比如说，能够令锅炉的有关输出变得趋向稳定，使现场工作人员与各类生产设备处在比较安全的状态，从而令锅炉机组的运行环境得到较大程度的改善，使现场工作人员的劳动难度得到降低。
一般来讲，锅炉运行状况的优劣以及锅炉的使用寿命往往受到自动控制系统的直接影响。
而在火力发电厂当中，着重监测与控制的参数便是主蒸汽温度，其太高或者太低均会对整个发电机组的安全性与经济性起到直接影响。
电厂锅炉机组的主蒸汽温度具有非线性与较大时滞性等运行特征，主蒸汽温度的控制状况不够理想，不但无法保证发电量，同时还会导致一次能源的严重浪费。
电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统设计
本科毕业设计论文题目电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间毕业设计任务书一、题目电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统设计二、指导思想和目的要求通过毕业设计使学生对所学自动化基本知识和专业理论加深理解，掌握工业生产过程控制系统设计和仿真的基本方法，培养独立开展设计工作的能力。
要求在毕业设计中：1.分析研究火力发电厂锅炉蒸汽温度控制要求，特点及控制系统设计方法，设计电厂锅炉蒸汽温度串级控制系统，达到要求的主要技术指标；2.开展控制系统方案论证，建立系统数学模型，进行温度控制系统分析；3.设计串级控制系统控制规律，进行参数整定；4.进行数学仿真，验证设计；5.撰写毕业设计论文。
三、主要技术指标1．350MW机组锅炉过热蒸汽温度保持在00C±；5505在减温水流量变化时，锅炉过热蒸汽温度控制系统能稳定运行，衰减系数9.0ϕ；=75~.02．过程动态性能指标为：1)温度波动最大偏差不超过04C；2)过渡过程时间不大于min2；3. 锅炉稳定运行时，过热蒸汽温度应在给定值的02C范围内四、进度和要求1.1-3周：收集查阅资料；2.4-6周：完成总体方案设计和建模；3.7-8周：完成系统分析和控制规律设计；4.9-11周：完成仿真验证及修改；5.12-13周：完成毕业设计论文.五、主要参考书及参考资料⑴金以慧等，《过程控制》，清华大学出版社，2000年；⑵张栾英，孙万云，《火电厂过程控制》，中国电力出版社，2004年；⑶于希宁，刘红军，《火电场自动控制理论》，中国电力出版社，2004年.学生指导教师系主任电厂锅炉温度串级控制系统设计摘要本文是针对锅炉蒸汽温度控制系统进行的分析和设计，而对锅炉蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提，所以本系统采用串级控制系统，这样可以极大的消除控制系统工作中的各种干扰因素，是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。
锅炉过热蒸汽温度调节系统基本工作流程
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引言随着科学技术的发展，自动控制在现代工业中起着主要的作用，目前已广泛应用于工农业生产及其他建设方面。
生产过程自动化是保持生产稳定、降低成本、改善劳动成本、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。
可以说，自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。
电力工业中电厂热工生产过程自动化技术相对于其他民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。
本次毕业设计的主要是针对单元机组汽温控制系统的设计。
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，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℃。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，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几个方面：（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。
（2）汽温对象具有大延迟、大惯性的特点，尤其随着机组容量和参数的增加，蒸汽的过热受热面的比例加大，使其延迟和惯性更大，从而进一步加大了汽温控制的难度。
（3）汽温对象在各种扰动作用下（如负荷、工况变化等）反映出非线性、时变等特性，使其控制的难度加大。
第一章汽温控制系统的组成与对象动态特性本章将以330MW的单元机组锅炉为例，通过研究其高温、亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛前后对冲燃烧、燃煤粉汽包炉，且汽轮机为单轴、三缸、两排汽、再热、凝汽冲动式，说明过热器与再热器在锅炉中的位置及布置情况，从而全面掌握研究对象的生产过程，并熟悉其动态特性及分析影响汽温变化的各种因素。
1.1 过热器的分类及基本结构1.1.1 过热器的分类过热器可以根据它所采用的传热方式分为对流过热器、半辐射过热器及辐射过热器三种。
对流过热器是放在炉膛外面对流烟道里的过热器，它主要以对流传热方式吸收流过它的烟气的热量。
半辐射过热器也称屏式过热器，一般放在炉膛上部出口附近，它既吸收炉膛火焰的辐射热，又以对流方式吸收流过它的烟气的热量。
辐射过热器是放在炉顶或炉墙上的过热器，它基本上只吸收炉膛内火焰和烟气的辐射热。
现代大容量高参数锅炉的过热器主要由对流过热器，屏式过热器，包覆过热器，顶棚过热器，联箱及减温器构成。
制造它们的材料一般都是合金钢，有的还需用特种钢来制造。
（1）对流过热器：布置在烟道内，依靠热烟气对流传热的过热器，称为对流式过热器。
对流过热器是由联箱和很多细长的蛇形管束所组成。
蛇形管可作立式或卧式布置。
过热器的进出口联箱放在炉墙外部，起着分配和汇集蒸汽的作用。
蛇形管与联箱上的管接头焊接在一起。
大容量锅炉的对流过热器布置在烟温很高的区域内，其蒸汽温度和管壁的热负荷都很高。
而蒸汽侧放热系数比省煤器中的水或蒸发受热面中的汽水混合物的放热系数都低的多，因此过热器受热面必须用具有良好的高温强度特性的优质碳素钢或含有铬、钼、钒的耐热合金钢制造。
过热器管子用什么材料制造，取决于它所处的工作条件。
现代锅炉对流过热器多采用立式布置，因为这样可以采用简单可靠的悬吊固定方法，而卧式过热器的固定比较困难。
立式布置的主要缺点，是停炉时积存在管内的凝结水不易排出，容易引起蛇形管下部弯头腐蚀。
（2）辐射过热器：辐射过热器可布置在燃烧室四壁，也称墙式或壁式过热器，或布置在炉顶，称顶棚过热器，直接吸收辐射热。
在做墙式布置时辐射过热器的管子可以布置在燃烧室四壁的任一面墙上，可以仅布置在燃烧室上部，也可以沿燃烧室高度全部布置；它可以集中布置在某一区域，也可以与蒸发受热面管子间隔布置。
在自然循环锅炉中，辐射过热器管子布置在燃烧室上部，能使管子避开热负荷最高的火焰中心区域。
但是这种布置会使水冷壁管的吸热高度降低,可能影响水循环的安全性。
如果辐射过热器沿燃烧室全部高度布置，则处于火焰中心区的管子容易过热烧坏。
特别是升火过程中，为保证管子的冷却必须采取从外界引进蒸汽等专门措施。
在直流锅炉中，情况有所不同，水冷壁上部都有一定的过热度，相当于辐射过热器，由于上部炉温较低，所以可保证安全。
在国产自然循环锅炉中，未采用墙式布置的辐射过热器，而多采用布置在炉顶的顶棚过热器，受热面为紧靠炉顶的直管，称为顶棚管。
这种过热器的辐射传热作用较墙式过热器为弱，但因处于较低的烟气温度场，工作比较安全可靠，与屏式过热器和包覆过热器配合使用，效果较好。
（3）屏式过热器和包覆过热器除了上述两种过热器外，还有一种介于两者之间的半辐射过热器。
最常用的半辐射过热器是布置在燃烧室上部或出口处的高温烟区内的屏式过热器。
其结构特征为几排拉稀的管屏。
屏式过热器沿炉宽平行布置，管屏数目一般为8—16片，屏片间距为0.5—2米，各跟管子之间的相对间距S2/d在1.1左右，屏中并联管子的数目为15—30跟。
管屏悬挂在炉顶的钢梁上，受热后能自由的向下膨胀。
为了保持各屏间的节距，可将相临两屏中的若干对管子弯绕出来互相夹持在一起，而各屏本身的管子也应夹持在同一平面上。
屏式过热器布置在对流过热器前面，以降低对流过热器入口烟温，避免对流过热器结渣。
屏式过热器的汽温变化特性介于辐射与对流过热器之间，所以变化也比较平稳。
图1-1是布置在不同烟温区域内的过热器的汽温特性示意图。
从图中可以看出，当锅炉负荷从33%增加到满负荷时，曲线1所示的屏式过热器的汽温变化非常平稳，仅上升了10℃；曲线2和3所示的对流过热器的汽温上升了42℃和50℃；而曲线4代表的辐射过热器的汽温却大幅下降了。
由于屏式过热器具有过热汽温平稳的特点，在现代大型锅炉上广泛地采用了这种过热器。
为了得到较好的传热效果，最好把屏式过热器布置在烟温为950—1050℃的烟道中。
屏式过热器进口烟温的选择，应保证燃料进入屏式过热器前已燃尽，否则在屏区再燃烧会严重影响管屏的工作安全。
根据已采用屏式过热器的许多锅炉运行实践证明，它能够在1000—1300℃烟温区内可靠工作，并具有良好的汽温变化特性。
1.1.2过热器的基本结构图1-1 布置在不同烟温区域内的过热器气温特性1-布置在烟温1200℃区域的屏式过热器；2、3-布置在烟温为1000℃和900℃区域内的对流过热器；4-布置在燃烧室内的辐射过热器300MW单元机组是现在是我国火力发电机组的主力型号，多采用亚临界参数及中间再热。
330MW机组锅炉的过热器，具体结构见图1-4所示。
此过热器具有以下特点：由于过热蒸汽参数高，需要布置更多受热面，因此炉膛内布置大量屏式过热器。
采用辐射式、半辐射式和对流过热器联合过热系统，以获得良好的过热蒸汽温度变化特性。
低温过热器采用逆流布置，以便获得较大的传热温差，从而节约钢材。
采用两级喷水减温，这样做的目的有两个，一是为了使汽温调节更灵敏，减小热惯性，二是为了保护过热器。
第一级喷水减温器布置在前屏过热器之后，调节量较大且调节惰性大，用来调节因负荷、给水温度和燃料性质变化而引起的汽温变化，为粗调。
另外它还有保护屏式过热器和对流过热器受热面的作用。
第二级喷水减温器布置在高温对流过热器（末级过热器）之前，这一级热惯性小，可保证出口汽温能得到迅速调节。
减温器共有四只，每级安装两只，每只喷水量为每级喷水量的一半。
减温水源为自制冷凝水。
蒸汽流程为：饱和蒸汽由汽包引出后经一部分顶棚过热器进入侧墙和后墙包覆过热器，流出后在联箱内混合，进入低温对流过热器，出来后再经过另一部分顶棚过热器进入前屏过热器，流出后经过第一级喷水减温器减温，再进入后屏过热器，流出后经过第二级减温器减温，进入高温对流过热器完成最后一次过热后，送往汽轮机。
图1-2 300MW机组过热器系统图1-汽包；2-前屏过热器；3-后屏过热器；4-顶棚过热器；5-侧墙包覆过热器；6-后墙包覆过热器；7-低温对流过热器；8-第一级减温器；9-第二级减温器；10-高温对流过热器1.2 过热蒸汽温度控制的意义与任务锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。
现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。
过热器采用的是耐高温高压的合金刚材料，过热器正常运行的温度已接近材料所允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀而毁坏，影响机组的安全运行。
如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度降低5-10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。
另外，过热汽温的降低还会导致汽轮机高压级部分蒸汽的焓值减小，引起反动度增大，轴向推力增大，也对汽轮机安全运行带来不利的影响。
所以，过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。
1.3 过热蒸汽温度控制对象的动静态特性1.3.1静态特性1、锅炉负荷与过热汽温的关系锅炉负荷增加时，炉膛燃烧的燃料增加，但是，炉膛中的最高的温度没有多大的变化，炉膛辐射放热量相对变化不大，因此炉膛温度增高不大。
这就是说负荷增加时每千克燃料的辐射放热百分率减少，而在炉膛后的对流热区中，由于烟温和烟速的提高，每千克燃料的对流放热百分率将增大。
因此，对于对流式过热器来说，当锅炉的负荷增加时，会使出口汽温的稳态值升高；辐射式过热器则具有相反的汽温特性，即当锅炉的负荷增加时，会使出口汽温的稳态值降低。
如果两种过热器串联配合，可以取得较平坦的汽温特性，但一般在采用这两种过热器串联的锅炉中，过热器出口蒸汽温度在某个负荷范围内，仍随锅炉负荷的增加有所升高。
2、过剩空气系数与过热汽温的静态关系过剩空气量改变时，燃烧生成的烟气量改变，因而所有对流受热面吸热随之改变，而且对离炉膛出口较远的受热面影响显著。
因此，当增大过剩空气量时将使过热汽温上升。
3、给水温度与汽温关系提高给水的温度，将使过热汽温下降，这是因为产生每千克蒸汽所需的燃料量减少了，流过过热器烟气也就减少了。