主汽温度控制系统设计(减温控制系统)课设报告
基于ADRC—PID的超临界机组主汽温控制系统设计
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图 １ 自抗 扰 控 制 器 结 构
Ｔ Ｄ为跟 踪微分 器 ， 作用 是安排 过渡过 程并 给
出其各 阶导数 。文 献 ［ ］ ３ 由最 速 开关 系 统导 出二 阶 和三阶 Ｔ Ｄ的具体 形式 ， 三阶 Ｔ 的形式较 之 二 Ｄ
摘
要
针对超临界机组动 态特性复杂、 变参数 的运行 方式、 多变量的控制特点 ， 出二级过 热汽温主 提
调节 器采用 自抗扰控制 器（ Ｄ Ｃ） 副调 节器采用 ＰＤ控制的设计 方法， 而构 成 Ａ Ｒ －Ｉ Ａ Ｒ ， Ｉ 从 Ｄ ＣＰＤ方 法来控 制超 临界主汽温。同时采用 ６０ Ｗ 超临界机组 为被控 对 象进 行试验研 究。试验结果表 明 ， Ａ Ｒ － ０Ｍ 用 Ｄ Ｃ
术说 明书 ， 负荷 在 ３％ ～１０ ５ ０ ％范 围内 ， 汽 温额 主 定 值 ５ １Ｉ。以副调节 器 ＰＤ为 中心 的 内 回路 是 ７ ｃ ＝ Ｉ 快 速 回路 ， 主要 任务是 消除 负荷变化 、 其 燃水 比失 调、 减温水 压力变 化 、 风量变化 等扰动对 汽温 的 送
影 响 。副调节器 ＰＤ的被 调量 Ｐ ２ 主汽温 的导 Ｉ Ｖ是
惯性 环节 （） 来 消 除 给 水 流 量信 号 的波 动 ， ｔ用 （ 反 映给水 流量 与燃 料量 的 比例 。 （ 确定 ） ）
校 正的强度 ， 并通过 上 、 限幅限制燃 水 比失 调校 下 正 的幅度 为 ±１ ℃ 。 ５
对超 临界机 组过热 进行有 效的控 制 。针对 火 电厂 过 热汽温控 制 系统 的大滞 后 、 扰性 差及 动 态 特 抗
性 随工况变 化 的不 确定 性 等 特点 ， 出了过 热 汽 给 温 的 自抗扰 控 制 的设计 方 案 ， 该设 计 方案 不 需要 精确 模 型 参 数 就 可 以 实 现 干 扰 补 偿 。 通 过
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
蒸汽温度自动控制系统
WT1S
1
1
时,1
21K
1
2.21K
;Ti1
T1K 1.2
WT1S
1
1
1
1 Ti1S
时,
（3）主、副回路投入后再作适当调整。
能源与动力工程学院 （二）衰减曲线法
步骤与临界曲线法略同，不同之处要注意！
串级控制系统产生共振效应的条件是：
1.副回路的工作频率ω2接近于共振频率ω； 2.主回路的工作频率ω1接近于副回路的工作频率ω2，即 T1P≈3T2P 。
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，对流方式下吸收 的热量比辐射方式下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出 口汽温是随流量Ｄ的增加而升高的。
能源与动力工程学院
（2）动态特性 影响汽温变化的扰动因素很多，例如蒸汽负荷，烟气温度和
流速，给水温度，炉膛热负荷，送风量，给水母管压力和减温 水量。
归纳: 蒸汽流量，烟气传热量和减温水三个方面的扰动。 1）蒸汽流量扰动
能源与动力工程学院
（二）现场试验整定法
1、边界稳定法（临界曲线法） （１）先决定副调节器的比例带
主、副回路全部投入闭环，主调节器的参数设置:δ1置于较大位 置，Ti1=∞，Td1=0，副调节器的δ2 置于较大位置，且Ti2=∞，Td2=0， 而后便将副调节器的比例带由大往小调，使副回路产生不衰减振荡 （同时观察2），并记下此时的δ2K（临界比例带），T2K（振荡周 期），则副调节器的参数设置为：
2、锅炉过热汽温串级控制系统原理图
温度定值
主P调I1
副P调I2 执行器
内扰 阀门
θ2
减 导温前器区
过惰热性器区
θ1
变送器
变送器
过控课设报告
课程设计报告( 2015--2016年度第一学期)名称：过程控制课程设计题目：主汽温度控制系统设计院系：自动化设计周数： 1周日期：2016年 01月20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：2016年01月20日一、课程设计的目的与要求1、目的“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。
2、要求设计分为两个阶段：设计前期工作及设计工作。
（一）设计前期工作 主要内容：（1）查阅资料。
对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节量； （2）确定自动化水平。
包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平；（二） 设计工作（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） 系统功能和逻辑：系统控制结构，系统的自动控制和手动操作，系统手动与自动的双向无扰动切换，系统投自动或切手动的条件 。
基于串级PID的火电机组主蒸汽温度控制系统设计
鄢圆园员远 年昌吉学院就业创业项目院转型背景下计算机专业学生就业能力提升的研究曰圆园员苑 年昌吉学院教学研究项目院面向专业岗位群 的应用型人才培养路径研究要 要要以昌吉学院自动化专业为例
100
节器的输出直接作用于执行器遥 所以外回路是定值控制袁内回路
是随动控制遥
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在锅炉运行状况稳定时袁阶跃降低减温水调节阀门开度袁让减
渊源冤
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惰性区传递函数院宰园员 渊泽冤越 员援员圆缘 猿 渊益 辕 皂粤冤
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渊员垣圆缘泽冤
变送器的传递院酌兹圆越酌兹员越园援员渊灾 辕 益冤袁执行器和调节器的传递 函数院资扎越资滋越员遥
在对控制系统参数进行整定之前袁 在给定值阶跃扰动的作
用下袁建立蒸汽温度控制系统 杂蚤皂怎造蚤灶噪 模型遥 如图 猿尧图 源 所示遥
级调节系统框图遥
图 员 主蒸汽温度串级调节系统图
图 圆 主蒸汽温度串级调节系统框图 砸员渊泽冤原温度设定值曰宰则员渊泽冤原主传递函数曰宰则圆渊泽冤原副调传递 函数曰运在原执行器的比较系数曰运滋原减温水阀的比较系数曰宰月员原减 温水扰动曰宰园员渊泽冤原惰性区对象传递函数曰宰园圆渊泽冤原导前区对象传 递函数曰酌兹员原主气温变送器的斜率曰酌兹圆原导前气温变送器的斜率曰 兹圆原导前区气温曰兹员原主蒸汽温度遥 串级控制系统是由两个调节器控制一个执行器完成定值控 制的控制系统遥 主调节器的输出值作为副调节器的输入值袁副调
摘要院主蒸汽温度是锅炉运作过程中的关键指标袁数值太大尧太小都会威胁到机组的安全性和经济性遥 所以袁如何对蒸 汽温度进行可行高效的调控袁提升燃烧速率袁达到合格标准袁是现如今调节手段的重点遥 采用 孕陨阅 串级控制系统控制电站燃 煤锅炉主汽温遥 同时对主副调节器进行参数整定袁然后借助 酝粤栽蕴粤月 软件工具进行仿真遥 最后得出结论院串级 孕陨阅 控制系 统的各项性能都比较良好遥
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件.ppt
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
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。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 8
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(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。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 10
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
有延迟，有惯性， 有自平衡能力。
图5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性
图5-2 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增 设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式 下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温 是随流量D的增加而升高的。动态特性如图5-2所示。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 4
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(2) 给水温度与汽温的关系
提高给水温度，将使过热汽温下降，这是因为产生 每千克蒸汽需要的燃料量减少了，流经过热器的烟气量 也减少了。也可以这样认为：提高给水温度后，在相同 的燃料量下，锅炉的蒸发量增加了，故过热气温将下降。 因此，是否投入高加将使给水温度相差很大，这对过热 气温有明显影响。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 7
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。
利用DCS的过热汽温系统控制系统设计
利用DCS的过热汽温系统控制系统设计一、集散控制系统分析集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散控制系统。
自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统己经在工业控制领域得到广泛的应用，越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为过程工业自动控制的主流。
集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制，而且，随着计算机技术的发展，网络技术己经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理的方向发展。
系统的开放不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得它们可以方便地进行数据交换。
DCS集散式温度控制系统图二、DCS系统主要技术指标调研（1）操作员站及工程师站：CPU PⅢ850以上内存128M以上硬盘40G以上软驱 1.44M以太网卡INTEL 100M×2块加密锁组态王加密锁鼠标轨迹球键盘工业薄膜键盘显示器21寸显示器分辨率1280×1024过程控制站：CPU PⅢ850以上内存128M以上硬盘40G以上电子盘8M以上软驱 1.44M以太网卡INTEL 100M×1块串行通讯卡485卡×1块（可选）（2）I/O站技术指标1）EF4000网络EF-4000网络是多主站、双冗余高速网络，通信波特率为312.5K和1.25M可编程；EF4000网络配合EF4000系列测控站（前端），可以完成工业现场各类信号的采集、处理和各类现场对象的控制任务。
EF4000网络的主要技术指标如下：挂网主站数≤31挂网模块数≤100（不带网络中继器），最多240通讯速率 1.25MBPS和312.5KBPS可编程基本传输距离 1.2MBPS时≥500m，312.5KBPS时≥1600m允许中继级数≤4级双网冗余具备两个通信口互为冗余的功能网络通讯方式半双工同步传输介质聚乙稀双绞线网络隔离度≥500Vrms通信物理层全隔离、全浮空、平衡差动传输方式有效传输字节不小于34K字节/S（1.25MBPS通讯速率）2）通讯网卡主要技术参数型号EF-4000网络─ EF4001安装方式计算机PC总线扩展插槽插卡安装尺寸160×75mm宿主计算机具有AT插槽的IBM-PC及其兼容机I/O地址硬件任选100、120、140、160、180、1A0、1C0七种中断向量软件任意设定IRQ3、5、7、10、11、12、15或不使用耗电不大于1W工作方式连续可靠性指标MTBF80000Hr运行环境温度0～60C°，相对湿度≤80%3）模拟量输入前端模块型号EF4101输入通道数16路通道隔离电压400V（峰—峰值）网络隔离度≥500Vrms通道采样时间80mSA/D分辨率17位测量精度〈0.2%被测信号类型T/C、RTD、mV、mA4）模拟量输出前端模块型号EF4601输出通道数6路（全隔离）通道隔离电压500V网络隔离度≥500Vrms电压输出范围-10V ~ +10V电流输出范围0 ~ 20 mA控制精度0.2级5）数字量输入前端模块型号EF4201输入通道数28路通道隔离电压350V网络隔离度≥500Vrms计数速率≤500次/秒（低频通道）计数速率≤8000次/秒（高频通道）事件分辨率1mS（低频通道）计数长度24位（三字节）测频范围0 Hz ~ 8000 Hz（高频通道）6）数字量输出前端模块型号EF4203输出通道数16路（EF4203）通道隔离电压350V网络隔离度≥500Vrms结点开关电流≤100 mA结点开关电压≤350 V结点隔离电压≤350 V结点闭合时间≤0.6 mS结点断开时间≤0.15 ms7）执行器脉冲控制单元输出结点电压≤380 V输出结点电流≤5A系统网络采用国际上通用的Ethernet 网，通信速率为100Mbps，遵循IEEE 802.3协议。
电厂大型机组过热气温调节
摘要教师批阅：在电厂的热工生产过程中，整个汽水通道中温度最高的是过热蒸汽温度，蒸汽温度过高或过低都将给安全生产带来不利的影响。
因此必须严格控制过热器的出口蒸汽温度，使它不超出规定的范围。
过热气温被控对象是一个多容环节，它的纯延迟时间和时间常数都比较大，根据过热气温被控对象的上述特点，目前电厂广泛采用串级过热气温调节系统进行气温调节。
本课程设计以300MW火电机组锅炉串级过热气温调节系统为研究对象，根据已知的参数对其进行设计，以达到准确控制过热气温目的。
本设计按照技术要求，对所设计控制系统的相关仪表进行了选型和组态，并利用MATLAB中的Simulink仿真工具对所设计的系统进行了仿真，以验证本系统设计的正确性。
关键词：过热汽温串级控制系统第一章绪论教师批阅：1.1过热汽温调节的任务过热蒸汽温度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影响电厂的经济性和安全性。
因为过热蒸汽温度是锅炉汽水通道中温度最高的部分，过热器正常运行的温度一般接近于材料允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，则过热器、蒸汽管道容易损坏，也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀，造成汽轮机的高压部分金属损坏;如果过热蒸汽温度过低，则会降低设备的热效率，一般汽温每降低5-10℃，热效率约降低1%，而且温度降低会使汽轮机轴向推力增大而造成推力轴承过载，汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，易引起叶片磨损。
所以，过热汽温调节的任务是在锅炉运行中，必须保持过热蒸汽温度稳定在规定值附近。
一般要求过热汽温与规定值的暂时偏差值不超过士10℃，长期偏差不超过士5℃。
1.2过热汽温对象模型的建立及其特性分析和设计自动控制系统的一个首要任务是建立系统的数学模型，因为不论要了解的是简单系统的特性还是复杂系统的特性，都必须掌握系统中各变量之间的相互动态关系。
尽管电厂过热汽温控制系统的动态特性复杂，具有多变量、非线性和分布复杂的特点，难以建立精确的数学模型，但是运用多种知识，建立能相对反映过热汽温控制系统动态性能的数学模型，还是对研究相应的自动控制方法大有益处。
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。
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。
过热蒸汽和再热蒸汽及减温水系统
过热蒸汽和再热蒸汽及减温水系统一、设备资料1.我厂炉膛内前墙布置有六片中温过热器管屏、六片高温过热器管屏，六片高温再热器管屏及一片水冷隔墙，后墙布置两片水冷蒸发屏。
尾部采用双烟道结构，前烟道布置了三组低温再热器，后烟道布置四组低温过热器。
2.过热器系统中设有两级喷水减温器，分别布置与屏过前后。
再热器系统中布置有事故喷水减温器和微喷水减温器，分别布置于低再前后。
过热器减温水来自给水母管，再热器减温水来自给水泵中间抽头。
3.低温过热器、低温再热器管组采用长伸缩式吹灰器吹灰，低温过热器管组间8只，低温再热器管组间6只。
过热器安全阀再热器入口安全阀再热器出口安全阀过热器出口电磁泄放阀二、过热蒸汽及其减温水系统1.过热蒸汽流程从汽包分离出来的饱和蒸汽从汽包顶部的蒸汽连接管引出。
饱和蒸汽从汽包引出后，由饱和蒸汽连接管引入冷却式旋风分离器入口烟道的上集箱，下行冷却烟道后由连接管引入冷却式旋风分离器下集箱，上行冷却分离器筒体之后，由连接管从分离器上集箱引至尾部竖井侧包墙上集箱，下行冷却侧包墙后进入侧包墙下集箱，由包墙连接管引入前、后包墙下集箱，向上行进入中间包墙上集箱汇合，向下进入中间包墙下集箱，即低温过热器进口集箱，逆流向上对后烟道低温过热器管组进行冷却后，从锅炉两侧连接管引至炉膛顶部中温过热器进口集箱，流经中温过热器受热面后，在炉前从锅炉两侧连接管引至炉前高温过热器进口集箱，最后合格的过热蒸汽由位于炉膛顶部的高过出口集箱两侧引出。
2.过热蒸汽温度调节方式过热器系统采取调节灵活的喷水减温作为汽温调节和保护各级受热面管子的手段，整个过热器系统共布置有两级喷水。
一级减温器（左右各一台）布置在低过出口至屏过入口管道上，作为粗调控制屏式过热器出口温度，保护屏式过热器；二级减温器（左右各一台）位于屏过与高过之间的连接管道上，作为细调控制高过出口温度，保证蒸汽参数合格，其主环和付环均为比例积分调节。
3.过热器设计规范4.启动初期过热器温的调整（1）应采用一、二级减温器喷水调节，维持进入屏式过热器和高温过热器的蒸汽温度至少有11℃的过热度。
主蒸汽温度控制系统
主蒸汽温度控制系统一、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。
set+++11℃初过出口压力屏过出口温度屏过入口温度f(x)∑A2A1△PID1＜＞△＋PID0 TA一级减温指令图2f（P1、P、△P）初过出口温度定值℃3938373050100 （％） MCR 锅炉负荷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。
这样就可限制屏过入口蒸汽温度定值，使其不致低于饱和点，从而防止了屏过入口蒸汽带水。
如果不出现两种极端情况，即屏过出口汽温过高或屏过入口汽温过低，定值将是f（P1、P、△P）。
实际屏过入口温度与其定值求偏差后，经PID0调节器运算，其输出去调节一级减温水量最终使屏过入口实际汽温与其定值相等。
汽温控制系统
1 蒸汽温度控制系统设计1.1 控制系统任务保证机组的安全经济运行，要求主蒸汽温度为设定值。
过热汽温调节的任务是维持过热器出口蒸汽温度再允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。
过热温度过高，可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分金属损坏，因而过热温度的上限不应超过额定值5C 。
过热蒸汽温度过低，又会降低全厂的热效率并影响汽轮机的安全经济运行，因而过热汽温的下限一般不低于额定值10C 。
过热汽温的额定值通常在500C 以上。
1.2 控制系统构成控制系统的构成，主要由被控对象——过热器管道，执行机构——执行器（电动喷水阀门），检测变送组件——热电偶或温度变送器，控制系统核心部件——调节器（电动控制器）组成。
其中，被调量（测量值）——主汽温度，调节量（控制信号）——喷水流量，干扰信号——炉膛燃烧情况。
1.3 控制系统结构框图图1-1汽温控制系统结构框图1.4 控制过程简要分析当主汽温度的测量值等于设定值时，喷水阀门不动，系统处在动态平衡状态。
此时，若炉膛燃烧情况发生变化，使汽温上升，造成给定值和测量值产生偏差，则偏差信号经过控制器的方向性判断及数学运算后，产生控制信号使喷水阀门以适当形式打开，喷水量增加。
测量值最终回到设定值，系统重新回到平衡状态。
2 控制系统工作原理系统中有两个调节器，构成两个闭环回路。
内回路祸福回路，包括控制对象、副参数变送器、副调节器、执行器和喷水阀，它的任务是尽快消除减水温度的干扰，在调节过程中起初调作用；外回路或主回路，包括主对象、主参数变送器、主调节器、副回路，其作用是保持过热器出口汽温等于给定值。
主调节器接受被控量出口汽温以及给定值信号，主调的输出给定汽温与喷水减温器出口汽温共同作为副调节器输入，副调节器输出汽温信号控制执行机构位移，从而控制减温水调节阀门的张开闭合程度。
当炉膛燃烧剧烈，过热器管道过热，有喷水量的自发性增加造成干扰，如果不及时加以调节，出口温度将会降低，但因为喷水干扰引起的汽温降低快于出口汽温的降低，温度测量变送器输出的汽温信号会降低，副调节器输出也降低，通过执行器使喷水阀门开度减少，则喷水量降低，使扰动引起的汽温变化波动很快消除，从而使主汽温基本上不受影响。
过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告一份好的课程设计报告，需要组员配合完成，下面是过程控制课程设计报告，为大家提供参考。
1.熟悉并熟练掌握组态王软件；2.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论根底知识；3.了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和控制要求；4.加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，提高解决实际工程问题的能力；5.培养自主查找资料、收索信息的能力以及实践动手能力与合作精神。
“组态王”是运行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.XP 中文平台的中文界面软件，充分利用了 windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，并且采用了多线程。
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“ 组态王” 软件包括由工程浏览器(TouchExplorer) 、工程管理器 (Proj-Manager)和画面运行系统（TouchVew）三大部分组成。
在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创立和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统 touchMak 和运行系统 touchVew 来完成。
锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反响、枯燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。
随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向开展。
为确保平安，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。
为实现调节任务，将锅炉设备控制划分为假设干个控制系统，主要控制系统有：（1）给水自动控制系统（即锅炉汽包水位的控制）操纵变量是给水流量，它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。
维持汽包中水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮机平安运行的必要条件，使锅炉正常运行的主要标志之一。
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课程设计报告(2015—2016年度第一学期)名称：过程控制课程设计题目：主汽温度控制系统设计（减温控制系统）院系：自动化班级：自动化1201指导教师：马平设计周数： 1周日期： 2016 年1月18日一、课程设计目的与要求“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、课程设计正文1. 被控对象的影响因素及动态特性 1.1影响过热蒸汽温度的因素影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种： （1）蒸汽流量（负荷）扰动；（2）烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）； （3）减温水流量扰动。
1.2 过热汽温控制对象的动态特性分析在各种扰动下气温控制对象动态特性都有迟延和惯性。
典型的气温阶跃响应曲线如下图所示。
可以用迟延，时间常数，放大系数来描述其动态特性。
即传递函数可写为：()se Ts K s G τ-+=1为了在控制机构动作后能及时影响到气温（即控制机构扰动时，气温动态特性的τ、T 和T /τ应尽可能小），因此正确选择控制气温的手段是非常重要的，目前广泛采用喷水减温作为控制气温的手段。
在设计自动控制系统时，应该引入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，过热气温还没有发生明显变化的时刻就进行控制，消除扰动对主气温的影响，而有效地控制气温的变化。
2. 过热汽温控制方案通过对过热蒸汽汽温动态特性的分析可知，该被控对象具有惯性，且过热器的惯性比较大。
目前普遍采用的控制方案有：采用导前汽温微分信号的双回路控制系统、过热汽温串级控制系统、采用相位补偿的汽温控制系统、过热汽温分段控制系统等。
通过对这些控制方案的比较发现[1]，采用导前汽温微分信号控制系统的控制效果不如串级控制系统好，尤其当控制对象惰性区的惯性比较大时更为明显。
因此，本次课程设计采用串级控制。
2.1 工艺流程图以某300MW汽轮发电机组的汽包锅炉为例，其过热蒸汽生产流程简图和流程图如下图所示：300MW机组过热蒸汽生产流程简图B1B2B3300MW机组过热蒸汽流程图2.2控制系统SAMA图控制系统SAMA图2.3 串级控制系统控制结构图串级气温控制系统原理图串级控制的结构方框图如下：串级主气温控制系统的两个回路为：1） 由对象的导前区Gp1(s)、导前气温变送器m1、副控制器G2(s)、执行器K 组成副回路 2） 由对象的惰性区Gp2(s)、过热气温变送器m2、主控制器G1(s)及副回路构成主回路导前气温θ1对于喷水量变化的反应比主气温θ及时，一旦导前气温发生变化，副控制器就改变减温水量，及时消除干扰使主气温变化较小。
主控制器对过热气温起校正作用。
当主气温偏离给定值时，由主控制器发出校正信号通过副控制器及执行机构进行校正，使主气温恢复到给定值。
串级主气温控制系统中，副回路应尽快消除扰动对主气温的影响，对主气温起粗调作用，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气温起细调作用，因此应采用PI 或PID 控制器。
3. 仿真实验与整定 3.1被控对象特性介绍本次课程根据文献3中300MW 机组主汽温的对象为被控对象，其对象模型如下：被控对象特性图中：21)201(657.1)(s s W o +-=，7227.1s)(11.202(s)+=o W3.2系统仿真导前区惰性区针对上述的被控对象，本文采用的是常规PID串级控制。
在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，对主汽温起粗调的作用，因此副控制器采用的是P控制器；主控制器的作用是的主汽温起细调作用，因此采用的是PI控制器。
（1）仿真图的建立（2）内回路参数整断开主环，按单回路整定方法整定，这里采用的是衰减曲线法进行整定。
建立如下图所示的仿真图。
整定的步骤：1）断开主回路，用衰减曲线法，整定内回路。
副调节器，纯P作用。
2）反复调整比例带 ，做副回路定值阶跃扰动实验，直到衰减率ψ＝0.75～0.9，记录曲线。
调整控制参数：当P=-5时得到控制输出曲线。
内回路整定输出曲线1此时的衰减率为0.89左右。
（3）外回路参数整定把上面整定好的副环作为主环中的一个环节，仍按衰减曲线法进行整定。
建立如下所示的仿真图：外回路衰减曲线法整定仿真图整定的步骤：1）闭合主回路，用衰减曲线法，整定外回路。
主调节器，P作用。
反复调整主调节器比例带σ，做定值阶跃扰动实验，直到衰减率ψ＝0.75或0.9，记录曲线。
2）对于ψ＝0.9，记下比例带σs,测量上升时间tr。
3）按计算参数设置PID，做定值阶跃扰动，观察曲线。
4）细调主副调节器参数,直到满意为止。
要求：外回路衰减率约ψ＝0.9，主被调量超调量<20%，振荡次数<1.5，记录曲线。
经实验得出matlab中的值为P=0.614,I=0.0047。
此时衰减率0.9，超调量为10%外回路衰减曲线法整定输出曲线由上图可以看出，得到的内外环控制输出曲线超调量较小，控制曲线光滑，品质优良。
（4）抗外扰仿真本次的外扰为蒸汽流量干扰，其对主汽温动态特性影响的传递函数为1201s1） 搭建如下图所示的仿真图：2）测试阶跃信号初始值为0,1300s后跳跃至0.2，得到输出曲线如下：由上图可知，在有蒸汽流动扰动的情况下，串级控制回路也能够有效的消除干扰对系统控制品质的影响。
(5)抗内扰仿真1）搭建如下图所示的仿真图：2）测试：内部干扰阶跃初始值为0,1300s后跳跃为0.5，得到输出曲线如下：由上图可知，当有内部干扰变化影响回路时，串级控制输出的波动较小，超调量很小，能够有效的克服内扰对控制回路的影响。
4. 控制方案与仿真结果分析本文主要针对300MW机组主汽温的对象进行控制系统的设计，通过对该被控对象和影响其动态特性的因素进行了分析。
分析发现该对象具有惯性。
对于电厂主汽温的控制目前普遍采用的控制方案有：采用导前汽温微分信号的双回路控制系统、过热汽温串级控制系统、采用相位补偿的汽温控制系统、过热汽温分段控制系统等。
但通过相关文献的比较发现，采用导前汽温微分信号控制系统的控制效果不如串级控制系统好，尤其当控制对象惰性区的延迟和惯性比较大时更为明显。
同时串级PID控制是目前火电厂中主汽温控制中采用最多的控制策略，同时串级控制具备如下特点：a.对二次干扰有很强的克服能力；b.能够改善被控对象的动态特性，提高系统的工作频率；c.对负载或操作条件的变化有一定的自适应能力。
因此，本文对文献3中的被控对象采用了P—PI串级控制，其中对该主汽温被控对象的导前区的控制采用P控制，对惰性区采用PI控制。
《过程控制》课程设计报告在仿真实验和整定过程中，通过整定，串级控制回路的控制输出曲线的超调量控制在了20%以内，衰减率也控制在了合理的范围之内，其控制输出曲线光滑。
该串级控制能够有效的对阶跃信号进行控制，经过仿真输出曲线可以发现，其能够对给定值进行有效的控制，超调量小于1，控制品质优良。
因此，通过仿真实现可以得出结论：设计的串级控制回路能够对电厂主汽温给定温度值变化进行控制，能够很好的消除内部扰动对系统的影响，对外扰具备一定的消除作用，总体设计合理有效。
当然，在仿真过程中也还存在一些不足，比如对外扰的抗干扰效果还可以进一步提高。
同时，在仿真过程中，我们没有加入速度限制模块，这个在实际应用中是十分重要的，这一部分也应该加强。
此外，本文仅采用串级控制进行了设计，但现今先进的控制方法如：模糊控制、最小方差控制等等也能取得很好的控制效果，这些先进的控制方法也可以进行一定的分析比较研究。
三、课程设计总结本次课程设计主要对300MW机组主汽温的对象进行控制系统的设计，在设计过程中我们主要完成了被控对象分析，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；同时，根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制出了控制系统工艺流程图（PID图），完成控制系统SAMA图；最后还对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定并进行了分析。
通过本次课程设计我们对课本理论知识有了较为深刻的理解，实际动手能力得到了提升，对过程控制系统的设计有了初步的理解，大致掌握了过程控制系统的设计步骤，对今后的深入学习打下了基础。
同时，在控制系统的设计过程中老师的耐心指导也让我们纠正了概念理解和设计思路上的错误和不足，进一步加深了对控制系统设计的理解，发现并填补了部分知识点的空缺。
在这4天课程设计中，我们小组成员们共同讨论问题，相互学习帮助。
在这个过程中，我们大家的分析问题、解决问题的能力都得到了很大的提高，同时组织能力和协作能力都得到了增强。
当然，在课程设计过程中，我们也发现了各自的不足，在控制系统的设计过程中我们还存在很多的知识死角和空白，在今后的学习中，我们还需要进一步的充实自我，总结经验吸取教训，将所学的基础知识更多、更好地运用到理论研究和科学实践中去。
四、参考文献[1]金以慧.过程控制[M].北京:清华大学出版社,1993[2]马平朱燕飞等.基于神经网络的主汽温控制系统[J].华北电力大学学报.2001,28(2):-52-55[3]黄成静刘红军等.DMC—PID串级主汽温控制系统[J].华北电力大学学报.2003,30(2):-53-55[4]于希宁孙建平.自动控制原理[M].北京：中国电力出版社，2008[5]巨林仓电厂热工过程控制系统.西安交通大学出版社，200910。