过程控制课程设计--锅炉主蒸汽温度控制系统
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
汽包锅炉蒸汽温度控制系统.
屏 式 过 热 器 高 温 过 热 器 高 温 再 热 器
低温 再热器
低温 过热器
省煤器 燃烧器
省煤器
再热挡板 至空气预热器
过热挡板
图10－18烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图
主蒸汽流量D A f3(x)
再热汽温
△
PID1
±△ A
－
△ ∑ PID2
f1(x) －K KZ
三、再热汽温度调节手段 以改变烟气流量作为主要调节手段 （1）改变烟气挡板位置，从而改变尾部烟道 通过再热器的烟气分流量； （2）改变再循环烟气流量； （3）改变燃烧器的倾斜角度； （4）采用多层布置圆型燃烧器等调节方法。 再热蒸汽温度的另一个调节手段是喷水 减温，但它是一种辅助调节手段。
四、再热汽温控制方案
∑4
再热喷水调节阀
摆动燃烧器
图10－24 摆动燃烧器的再热汽温控制原理
第五节 再热汽温控制系统实例
1．燃烧器摆角控制系统
A侧再热汽温 B侧再热汽温 蒸汽流量 ∑/n A △ K ∫ f(x )
∑
手动切换
T A
A角
B角
C角
D角
图10－25 燃烧器摆角控制系统
减温器出口汽温
A侧再热汽温
A侧再热汽温2
滑参数停机中，要严格控制主蒸汽温度的下降 速度(1.0～1.5℃／min)和再热汽温下降速度 （1.0～2.0℃／min）。温降速度控制得如何，是 滑参数停机成败的关键。而温度的控制与锅炉的 运行、调整密切相关。应随锅炉的汽温特性对汽 温进行分段控制，主要以燃料的增、减来控制负 荷、压力以及蒸汽温度的变化，减温水仅作汽温 细调手段，且减温水量要保持在一定范围内，即 10%～20%主蒸汽流量内，不宜过大。同时，降 负荷时，应注意监视下列参数：主、再热蒸汽压 力、温度，汽包壁温差，汽轮机轴振动，高、低 压缸胀差，上、下缸温差，低压缸排汽温度，轴 向位移，轴承金属温度等。
第三章 锅炉蒸汽温度控制系统.
North China Electric Power University 第三章锅炉蒸汽温度控制系统流经再热器侧的烟气量份额随锅炉负荷的降低而增加，在一定的负荷范围内维持再热汽温为额定值。
该调温方式以不牺牲电厂循环效率为基础，是最为经济的调温方式，但为增加调节灵敏度，再热系统也布臵两级减温器，第一级布臵在低温再热器进口集箱前的管道上（左右各一台），作为事故喷水减温器，第二级布臵在低温再热器至屏式再热器的连接管道上（左右各一台），作为微喷减温器。
以上两级喷水减温器均可通过调节左右侧的喷水量，以达到消除左右两侧汽温偏差的目的。
冷渣器所用水冷介质来自回热系统。
North China Electric Power University 第三章锅炉蒸汽温度控制系统一、再热汽温烟气挡板控制系统
North China Electric Power University 第三章锅炉蒸汽温度控制系统二、再热汽喷水控制系统。
组态王课程设计--锅炉温度控制系统
锅炉温度控制系统上位机设计1.设计背景锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。
它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。
随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。
为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。
随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。
2.任务要求(1) 按照题目设计监控画面及动态模拟；(2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量；(3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示；(4) 实现保存数据和参数报表打印功能；(5) 实现登陆界面和帮助界面。
3. 界面功能3.1 系统说明本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。
此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。
实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。
实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。
帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。
登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。
该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。
3.2主监控界面主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。
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。
锅炉蒸汽温度控制系统 2讲解
21
实际运行中，用改变燃烧器的倾角来调节再热汽 温的方法存在一些问题： 1）有较大的延迟性； 2 ）由于锅炉燃用灰熔点较低的煤，燃烧器周围 容易结渣，摆动式燃烧器易卡住而不能正常调节； 3 ）如燃烧器下倾角度过大，会使冷灰斗处温度 上升，结渣加剧；严重时曾造成人孔门烧红，整个冷 灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。
锅炉蒸汽温度控制系统
§1 概 述
§2 过热蒸汽温度控制策略
§3 过热蒸汽温度控制系统实例 §4 再热蒸汽温度控制策略 §5 再热蒸汽温度控制系统实例
1
§1
概
述
2
一、蒸汽温度控制的任务 1. 过热蒸汽温度控制的任务 维持过热器出口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。 过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率， 据分析，汽温每降低5℃，热经济性将下降1%；且汽温偏 低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严重影 响汽轮机的安全运行。一般规定大容量高参数火力发电机 +5 o 540 组都要求保持过热蒸汽温在 的范围内。 - 10 C
10
三、蒸汽温度控制对象的动态特性 1. 过热蒸汽温度对象的动态特性 主要为蒸汽流量、烟气传热量和减温水扰动。 （１）蒸汽扰动下对象的动态特性 引起蒸汽流量变化的原因有二：一是蒸汽母管的压力 变化，二是汽轮机调节汽门的开度变化。结构形式不同的 过热器，在相同蒸汽流量D的扰动下，汽温变化的静态特 性是不同的。对于对流式过热器的出口温度，随着蒸汽流 量D的增加，通过过热器的烟气量也增加，导致汽温升高； 对于辐射式过热器，蒸汽流量D增加时，炉膛温度升高较 少，炉膛辐射给过热器受热面的热量比蒸汽流量的增加所 需的热量要少，因此辐射式过热器的出口汽温反而下降， 对流式过热器和辐射式过热器的出口汽温对负荷变化的反 应是相反的，其静态特性如下。
工业锅炉过热蒸汽温度控制系统设计(大学本科毕业设计)
锅炉是工业生产中的重要设备，同时又是耗能极大的设备，作为一次能源(煤炭、石油、天然气等)转换为二次能源(蒸汽)的重要动力设备，锅炉在石油、化工、发电等工业生产过程中发挥中举足轻重的作用，它所产生的高压蒸汽既可以作为驱动设备的动力源，又可作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源。工业锅炉的发展经历了由简单到复杂、由低参数到高参数、由单一品种到系列化产品的发展过程。锅炉控制技术的发展经历了主要几个历史阶段:
Keywords：boiler,superheatedsteam,MCU, temperature control, AT89S52
1绪论
1.1锅炉过热温度控制系统课题的提出
目前，锅炉仍然是各种工企业的动力设备中重要的组成部分。但是，在我们国内除了一些大中型锅炉采用了先进的现代控制技术，如DCS、FCS等，一般的小型锅炉的控制仍然比较落后，很多场合仍在使用模拟仪表、继电器作为主要的控制手段，需要很多的技术人员参与工作，不仅工作人员的劳动强度大，工作条件差，而且锅炉的热效率很低，资源浪费相当严重。虽然现在的仪表不少已渐趋智能化并在锅炉上也一定程度的实现了自动或半自动控制，但是，由于其高昂的价格、系统复杂等种种原因，其应用受到很大限制。
另外，当今的大部分中小企业使用的锅炉容量普遍很小，锅炉只有两三台，企业由于其经济上的承受能力，一般都不大可能选用价格昂贵的大型控制系统。但是，随着能源问题的日渐突出，现代化企业管理水平的提高，还有政府、企业和公民的环保意识的增强，作为能源转换的重要设备之一的锅炉，其控制和管理的要求越来越高，现在的企业中的小型锅炉的控制技术急需改进以适应生产的需要。因此，这就需要在现有锅炉控制技术的基础上进行一定的改进，设计一种性价比合理的、使用和维护方便的锅炉过热蒸汽温度控制系统。[1]
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;
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。
主蒸汽温度控制系统
主蒸汽温度控制系统本机组的锅炉为单汽包、单炉膛、再热式自然循环锅炉。
由汽包分离分离出的蒸汽依次流过顶棚、热回收包覆面、初级过热器、屏式过热器和未级过热器，最后达到一定的温度离开锅炉.两级喷水减温器分别布置于初过出口、屏过入口处和屏过出口、未级过热器入口处，如图1所示。
主蒸汽温度控制系统,通过这两级喷水减温,将未级过热器出口主蒸汽温度控制在某个定值上，并且保护整个过热器管路乃至主蒸汽管道及汽机金属不被高温损坏.该系统分两级喷水控制，每级喷水又分左右两侧控制，如图1所示，同一级的两侧减温控制设计思想是相同的。
一、二级减温水控制系统是相互独立的,现分别予以剖析。
1．1一级减温水控制一级减温水的作用，简单地说是将一级减温器出口温度即屏过入口温度控制在某个定值上.图2为原理性框图。
这个温度定值通常是锅炉负荷（用汽机第一级压力P1代表），主汽压力P,主汽压偏差△P的函数（P1、P、△P）.其中，定值与负荷的关系，如图2中的曲线所示，而与压力的关系待定。
但在特殊工况下,这个定值还要受最小减温水量和最大减温水量的限制。
①最小一级减温水量限制限制最小减温水量的目的是为了防止屏式过热器被高温烧坏,因屏过接受炉内高温火焰辐射,防止屏过内蒸汽温度过高尤为重要,因此最小一级减温水量限制又可理解成屏过出口最高蒸汽温度限制。
图2中,A1为屏过出口所允许的最高汽温值.当屏过出口汽温高于这个最高值后,PID1将逐渐减小输出，最后在小值选择器之后，将取代通常的定值（P1、P，△P），即去降低一级减温器出口温度定值，PID0将去增加一级减温水量，从而降低整个屏过段的蒸汽温度。
②最大一级减温水量限制限制最大一级减温水量目的是为了防止屏过入口汽温过低以致低于此处当前压力下水蒸汽的饱和点,所以又可将最大一级减温水量限制理解成屏过入口最低温度限制。
图2中，f（x）输出为相应压力下屏过入口蒸汽的饱和温度，在此基础上再加上A2（约11℃）的过热度，这个和值在大值选择器中与前级的小选输出进行比较，取大值输出。
过程控制课程设计锅炉主蒸汽温度控制系统
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！课程设计报告(2011 -- 2012 年度第 1学期)名称：过程控制课程设计题目：锅炉主蒸汽温度控制系统院系：自动化设计周数：1周日期：2011年12月29日《过程控制》课程设计任务书一、目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。
二、主要内容1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；5．编写设计说明书。
三、进度计划四、设计（实验）成果要求1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图；2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；3．撰写设计报告五、考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：****指导教师：****2011年12月30日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.1 实验目的影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种：蒸汽流量（负荷）扰动；烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）；减温水流量扰动。
本次课程设计的目的就是通过控制锅炉的减温水流量维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。
1.2实验要求（1）被控对象动态特性分析；（2 选择控制系统控制结构，画控制原理图；（3）选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图；（4）选择控制仪表，画SAMA图（标出调节器作用方向）；（5）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，控制器参数整定；二、设计（实验）正文蒸汽温度自动控制包括过热蒸汽温度的自动控制和再热蒸汽温度的自动控制。
过热蒸汽温度控制系统课程设计2
过热蒸汽温度控制系统课程设计2湖南工程学院课程设计课程名称过程控制课题名称过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学号姓名指导教师2007 年1 月22 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称过程控制课题过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2007 年 1 月9 日任务完成日期200 年 1 月22 日目录一、控制系统设计 (1)二、组态界面设计与说明 (5)三、PID控制程序 (10)四、系统调试 (12)五、总结与体会 (14)六、参考文献 (16)课程设计成绩评分表一、控制系统设计电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统的控制任务是使出口蒸汽温度维持在允许的范围内，并保护过热蒸汽不超过允许的工作温度。
提供给下一工业环节。
同时，应满足安全性和经济性的要求，流程图如图1-1所示。
图1-1过热蒸汽温度控制系统流程图过热蒸汽温度控制要完成①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保护给定负荷；②出口的蒸汽温度保持在一定范围内；③减温器的水位保持在一定的范围；④保持过热蒸汽系统的经济安全运行。
（1）方案选择单回路系统结构简单，投资少，又能满足不少生产过程的控制要求。
适用于被控制过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者被控制质量不高的场合下。
由于在系统结构上多了一个副回路，串级控制系统能迅速地克服进入副回路的二次干扰，从而大大减少了二次干扰对主参数的影响，改善了过程的动态特性，提高了控制作用的快速性，对负荷变化的适应性强。
双冲量控制系统利用反馈控制克服其他扰动，能使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
综合上面几种控制系统，串级控制系统最适用于过热蒸汽温度的控制。
但是串级控制系统结构复杂，费用较高。
限于实验室所能提供的条件，为了便于调试，本次设计选用单回路控制系统。
①、被控量根据工艺可知，过热蒸汽控制系统的控制任务是使过热器。
出口温度保持在允许范围内，并保护过热管管壁温度不超过允许温度。
楼宇自动化课程设计关于锅炉蒸汽温度操纵系统的设计
关于锅炉蒸汽温度操纵系统的设计【摘要】本文要紧介绍了锅炉出口蒸汽温度是如何一步一步进行系统操纵的？然后再对整个系统进行分析与设计，在整个温度操纵系统的设计与分析中，别离对串级操纵系统和单回路操纵系统进行了分析与论述，通过度析比较发觉，采纳串级操纵系统操纵成效更好，它能够提高系统的操纵性能，从而达到更好的操纵成效。
通过利用该操纵系统，能够使锅炉过热器出口蒸汽温度在许诺的范围内转变，并保证过热器壁温度不超过工作许诺的温度，使其能够正常工作。
【关键字】过热蒸汽温度操纵；串级操纵系统；自动操纵；Design of boiler steam temperature control system 【Abstract】This paper mainly introduced the boiler does export the vapor temperature is carries on the systems control how gradually? Then carries on the analysis and the design to the overall system, in the entire temperature control system design and the analysis, separately has carried on the analysis and the elaboration to the cascade control system and the single return route control system, through the analysis comparison discovery, uses the cascade control systems control effect to be better, it may enhance the system the control performance, thus achieves the better control effect.Through uses this control system, may cause the boiler superheater to export the vapor temperature to change in the permission scope, and guaranteed the superheater wall temperature does not surpass the work permission the temperature, enables its normal work.【Key words】Superheat vapor temperature control; Cascade control system; Automatic control;引言一、绪论：锅炉是石油化工、发电等工业进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、反映、加热等进程的热源。
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课程设计报告(2011 -- 2012 年度第 1学期)名称：过程控制课程设计题目：锅炉主蒸汽温度控制系统院系：自动化设计周数：1周姓名学号分工成绩成员*** *02020223 控制方案设计*** *09010222 控制系统仿真*** *02020220 SAMA图绘制*** *02020226 总结撰写报告日期：2011年12月29日《过程控制》课程设计任务书一、目的与要求“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。
二、主要内容1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；5．编写设计说明书。
三、进度计划四、设计（实验）成果要求1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图；2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；3．撰写设计报告五、考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：****指导教师：****2011年12月30日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.1 实验目的影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种：蒸汽流量（负荷）扰动；烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）；减温水流量扰动。
本次课程设计的目的就是通过控制锅炉的减温水流量维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。
1.2实验要求（1）被控对象动态特性分析；（2 选择控制系统控制结构，画控制原理图；（3）选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图；（4）选择控制仪表，画SAMA图（标出调节器作用方向）；（5）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，控制器参数整定；二、设计（实验）正文蒸汽温度自动控制包括过热蒸汽温度的自动控制和再热蒸汽温度的自动控制。
对于某一确定的机组，其过热蒸汽温度自动控制系统和再热汽温自动控制系统是针对机组的具体特点而设计的。
一般而言，汽温控制系统种类较多，各有特点。
1.过热蒸汽温度控制的任务过热汽温是锅炉汽水通道中温度最高的地方，过热器的材料是耐高温的合金材料，正常运行时过热器温度一般接近于材料所允许的极限温度。
过热蒸汽温度偏高，不仅会烧坏过热器，同时也会使蒸汽管道，汽轮机主汽门、调节阀、汽缸、前级喷嘴和叶片等部件机械强度降低，影响机组安全。
过热蒸汽温度过低，则会降低机组热效率，同时还会使汽轮机末级蒸汽湿度增加，加速叶片侵蚀。
若过热蒸汽温度波动过大，还会使材料产生疲劳，危及机组安全运行。
为了保证机组的安全经济运行，过热蒸汽温度必须加以精确控制。
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内。
一般要求过热蒸汽温度与给定值的偏差不超过士5℃甚至更小。
控制主蒸汽温度的手段都是在过热器上安装喷水减温器，将带有一定过冷度的给水喷人，以控制主蒸汽温度。
亚临界锅炉主汽温度设计值一般为540℃左右，超临界锅炉主汽温度设计值为560~570℃左右，超超临界锅炉主汽温度设计值为600℃左右。
对于这样的传热对象，采用任何控制作用都显得有较大的迟延和惯性，要达到这样小的温度偏差是很不容易的。
2.被控对象特性分析2.1过热汽温控制对象的静态特性根据传热方式分：过热器可分为对流式、辐射式和半辐射式过热器三种。
对于不同的过热器，蒸汽流量对蒸汽温度的影响图1所示：2.2过热汽温控制对象的动态特性引起过热蒸汽温度变化的因素可分为三类:蒸汽负荷扰动，烟气侧扰动和减温水侧扰动。
蒸汽负荷扰动主要是蒸汽流量;烟气侧扰动包括燃料成份、受热面清洁变、烟气流量、火焰中心位置、燃烧器运行方式等等;减温水侧扰动如减温水流量、减温水温度等。
烟气侧扰动的动态特性与蒸汽负荷扰动类似，汽温响应较快，也可以用作控制汽温的手段，在再热汽温的控制中普遍采用。
（1）蒸汽流量（负荷）扰动以对流式过热器为例，在蒸汽流量D 产生阶跃扰动下，过热汽温θ变化响的应曲线如图2所示，可用传递函数（1-1）表示。
其特点为：有迟延，有惯性，有自平衡能力 ，且τ和TD 均较小。
（2）烟气热量扰动在烟气热量Q y （烟气温度和流速变化）产生阶跃扰动下，过热汽温θ变化的响应曲线如图3所示，可用传递函数（1-3）表示。
特点为：有迟延、有惯性、有自平衡能力。
迟延时间约：10-20s ，惯性时间常数：<100s图 1图2s D D D e sT K s D s G τθ-+==1)()(（1-1）（3）减温水量扰动在减温水量W B 产生阶跃扰动下，过热汽温θ 变化的响应曲线如图4所示，可用传递函数（1-4）表示.。
特点是：有迟延、有惯性、有自平衡能力（迟延较大，与减温器的位置和过热器管道的长短有关）。
一般锅炉：迟延时间：30-60s ，惯性时间常数：>100s 3控制系统设计3.1过热汽温控制的基本方案为了在控制机构动作后能及时影响到汽温(即控制机构扰动时，汽温动态特性的τ、T 和τ/ T 应尽可能小)，因此正确选择控制汽温的手段是非常重要的，目前广泛采用喷水减温作为控制汽温的手段。
即使这样，对于满足汽温的高精度要求，控制对象在控制作用下的迟延时间τ和时间常数T 还是太大。
如果只根据汽温偏差来改变喷水量往往不能保证汽温在允许的范围内。
因此，在设计自动控制系统时，应该引人一些比过热蒸汽温提前反映扰动的补充信号，使扰动发生后，过热汽温还没有发生明显变化的时刻就进行控制，消除扰动对主汽温的影响，而有效地控制汽温的变化。
电站锅炉应用最广泛的是串级过热汽温控制系统和采用导前汽温微分信号的双回路控制系统。
本文采用串级过热汽温控制系统方案。
3.2串级控制方案论证串级控制是随着工业的发展，新工艺不断出现，生产过程日趋强化，对产品质量要求越来越高，简单控制系统已不能满足工艺要求的情况下产生的。
sQ y Q Q ye sT K s Q s G τθ-+==1)()(0tT cτ0t-W BΔW Bs c B W e sT Ks W s G Bτθ-+==1)()(图3图4（1-3） （1-4）图5 串级控制系统方框图由上图可知，主控制器的输出即副控制器的给定，而副控制器的输出直接送往控制阀。
主控制器的给定值是由工艺规定的，是一个定制，因此，主环是一个定值控制系统；而副控制器的给定值是由主控制器的输出提供的，它随主控制器输出变化而变化，因此，副环是一个随动控制系统。
串级控制系统中，两个控制器串联工作，以主控制器为主导，保证主变量稳定为目的，两个控制器协调一致，互相配合。
若干扰来自副环，副控制器首先进行“粗调”，主控制器再进一步进行“细调”。
因此控制质量优于简单控制系统。
串级控制有以下优点①由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时；②提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性增强了；③对二次干扰具有很强的克服能力，对客服一次干扰的能力也有一定的提高；④对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。
一般来说，一个设计合理的串级控制系统，当干扰从副回路进入时，其最大偏差将会较小到控制系统的1%~10%，即便是干扰从主回路进入，最大偏差也会缩小到单回路控制系统的1/3~1/5。
但是，如果串级控制系统设计得不合理，其优越性就不能够充分体现。
因此，串级控制系统的设计合理性十分重要。
3.3 系统控制参数确定3.3.1 主变量的选择串级控制系统选择主变量时要遵循以下原则：在条件许可的情况下，首先应尽量选择能直接反应控制目的的参数为主变量；其次要选择与控制目的有某种单值对应关系的间接单数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。
综合以上原则，在本系统中选择送入负荷设备的出口蒸汽温度作为主变量。
该参数可直接反应控制目的。
3.3.2副变量的选择副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键。
副变量的选择应遵循以下原则：①应使主要干扰和更多的干扰落入副回路；②应使主、副对象的时间常数匹配；③应考虑工艺上的合理性、可能性和经济型综合以上原则，选择减温器和过热器之间的蒸汽温度作为副变量。
3.3.3操纵变量的选择工业过程的输入变量有两类：控制变量和扰动变量。
其中，干扰时客观存在的，它是影响系统平稳操作的因素，而操纵变量是克服干扰的影响，使控制系统重新稳定运行的因素。
操纵变量的基本原则为：①选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为操纵变量；②在以上前提下，选择变化范围较大的输入变量作为控制变量，以便易于控制；③在①的基础上选择对被控变量作用效应较快的输入变量作为控制变量，使控制系统响应较快；综合以上原则，选择减温水的输入量作为操纵变量。
3.4 调节阀的选择在本系统中，调节阀是系统的执行机构，是按照控制器所给定的信号大小和方向，改变阀的开度，以实现调节流体流量的装置。
调节阀的口径的大小，直接决定着控制介质流过它的能力。
为了保证系统有较好的流通能力，需要使控制阀两端的压降在整个管线的总压降中占有较大的比例。
调节阀的开、关形式需要考虑到以下几种因素：①生产安全角度：当气源供气中断，或调节阀出故障而无输出等情况下，应该确保生产工艺设备的安全，不至发生事故；②保证产品质量：当发生控制阀处于无源状态而恢复到初始位置时，产品的质量不应降低；③尽可能的降低原料、产品、动力损耗；④从介质的特点考虑。
综合以上各种因素，在锅炉过热蒸汽控制系统中，调节阀选择气开阀。
调节阀的流量特性的选择，在实际生产中常用的调节阀有线性特性、对数特性和快开特性三种，在本系统中调节阀的流量特性选择线性特性。
阀门定位器的选用，阀门定位器是调节阀的一种辅助装置，与调节阀配套使用，它接受控制器来的信号作为输入信号，并以其输出信号去控制调节阀，同时将调节阀的阀杆位移反馈到阀门定位器的输入端而构成一个闭环随动系统，阀门定位器可以消除阀膜头和弹簧的不稳定以及各运动部件的干摩擦，从而提高调节阀的精度和可靠性，实现准确定位；阀门定位器增大了执行机构的输出功率，减少了系统的传递滞后，加快阀杆的移动速度；阀门定位器还可以改变调节阀的流量特性。
3.5 控制器设计3.5.1 控制器控制规律的选择串级主汽温控制系统中，副回路应尽快地消除扰动对主汽温的影响，对主汽温起粗调作用，因此副控制器一般采用P 或PD 控制器;主控制器的作用是对主汽温起细调作用，因此应采用PI 或PID 控制器。
3.3.2 控制器正、反作用选择对于串级控制系统，主、副控制器正、反作用的选择顺序应该是先副后主。