锅炉夹套水温与内胆水温串级控制系统

锅炉夹套水温与内胆水温串级控制系统

一、实验目的

1．熟悉温度串级控制系统的结构与组成。

2．掌握温度串级控制系统的参数整定与投运方法。

3．研究阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。4．主、副调节器参数的改变对系统性能的影响。

二、实验设备

三、实验原理

本实验系统的主控量为锅炉夹套的水温T

1，副控量为锅炉内胆的水温T

2

，它

是一个辅助的控制变量。系统由主、副两个回路所组成。主回路是一个定值控制

系统，要求系统的主控制量T

1

等于给定值，因而系统的主调节器应为PI或PID 控制。副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能正确、快速地复现主调节器

输出的变化规律，以达到对主控制量T

1

的控制目的，因而副调节器可采用P控制。由于锅炉夹套的温度升降是通过锅炉内胆的热传导来实现的，显然，由于副对象管道的时间常数小于主对象下水箱的时间常数，因而当主扰动（二次扰动）作用于副回路时，通过副回路的调节作用可快速消除扰动的影响。本实验系统结构图和方框图如图15所示。

图15 锅炉夹套与内胆温度串级控制系统

(a)结构图 (b)方框图

四、实验内容与步骤

本实验选择锅炉夹套和锅炉内胆组成串级控制系统。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F2-1、F2-6、F1-12、F1-13全开，将锅炉出水阀门F2-11、F2-12关闭，其余阀门也关闭。将变频器A、B、C三端连接到三相磁力驱动泵（220V），打开变频器电源并手动调节变频器频率，给锅炉内胆和夹套贮满水。然后关闭变频器、关闭阀F1-12，打开阀F1-13。待实验投入运行时，用变频器支路以较小的流量给锅炉内胆供循环冷却水。

具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前一节水箱液位串级控制中相应方案进行，实验的接线可按照下面的接线图连接。

图16 智能仪表控制温度串级控制实验接线图

图17 远程数据采集控制温度串级控制实验接线图

图18 DCS分布式控制温度串级控制实验接线图

图19 S7-200PLC控制温度串级控制实验接线图

图20 S7-300PLC控制温度串级控制实验接线图

五、实验报告要求

1．画出温度串级控制系统的结构框图。

2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。

3．根据扰动分别作用于主、副对象时系统输出的响应曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。

4．分析主、副调节器采用不同PID参数时对系统的性能产生的影响。

六、思考题

1．三相电网电压的波动对主控制量是否有影响？

2．为什么本实验中的副调节器用比例（P）调节器，如果采用PI调节，试分析对系统的性能有什么影响？