锅炉内胆水温定值控制系统的设计与实现.

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本科学年论文

题目锅炉内胆水温定值控制系统的设计

与实现

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2014年07月06日

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（论文）题目锅炉内胆水温定值控制系统的设计与实现指导教师教师职称

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锅炉内胆水温定值控制系统的设计与实现

摘要

本实验系统为对锅炉内胆水温的定值控制，利用THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台进行试验，在局域网中，通过上位机赋予下位机的权限，利用组态王软件对锅炉内胆水温进行设定，使用PID控制能在一定的精度内实现锅炉夹套对水锅炉内胆水温的自动调节，使之达到水温设定值，并保持稳定。通过实验要求，我们采用主调节器为PID控制的系统，并使用MATLAB进行模型建立，使用试凑法得到PID参数。因为用锅炉夹套内水的流动降低锅炉内胆的温度，所以锅炉水温具有非线性、时变性、大滞后和不对称性等特点,因此我们使用PID 算法控制实现对锅炉内胆水温的快速精确控制，满足实验要求。

关键词：锅炉,水温，控制

The boiler tank water temperature constant value control system

design and implementation

Abstract

This experiment system is a constant value control of the boiler tank water temperature, using THSA - 1 type control integrated automation control system experimental platform to test and in the local area network (LAN), given by the upper machine under a machine permissions, using kingview software to set the boiler tank water temperature, using PID control can realize the jacketed boiler within a certain precision of the boiler water tank water temperature automatic adjustment, the water temperature will be set value, and keep the stability. Requirements through the experiment, we use the primary controller for the PID control system, and use of MATLAB model is established in this paper, using the trial and error method of PID parameter. Because in jacketed boiler water flow to reduce the temperature of the boiler tank, so the boiler water temperature is nonlinear, time-varying, big lag and asymmetry and other characteristics, so we use PID algorithm control realize the rapid and accurate control of the boiler tank water temperature, satisfies the requirement of experiment.

Key words: boiler，water temperature，control

目录

1.绪论 (1)

1.1锅炉相关背景介绍 (1)

1．2系统设计方案 (2)

1.2.1设计目的 (2)

1.2.2设计要求 (2)

1.2.3设计思路 (3)

2.系统硬件组成及设计方案 (4)

2.1智能仪表 (4)

2.2控制器 (4)

2.3测量变送器 (5)

2.4设计方案 (6)

3系统仿真与分析 (7)

3.1 matlab仿真结构图 (7)

3.2系统的参数整定 (8)

4系统的硬件调试及分析 (9)

4.1组态王参数设定与工作过程分析 (9)

4.2实验结果分析 (10)

4.3试验中遇到的问题 (11)

总结 (12)

致谢 (13)

参考文献 (14)

1.绪论

1.1锅炉相关背景介绍

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。主要分为蒸汽锅炉和热水过滤。

锅炉的发展可追溯到18世纪上半叶，蒸汽机的发明使得对蒸汽的需求量大大增加，这就要求锅炉有一定的的产生蒸汽的能力。此时，所用的蒸汽压力等于大气压力。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。1830年左右，在掌握了优质钢管的生产技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。

19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。

20世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。

第二次世界大战以后，这两种型式的锅炉得到较快发展，因为当时发电机组要求高温高压和大容量。发展这两种锅炉的目的是缩小或不用锅筒，可以采用小