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1、精选优质文档-倾情为你奉上. 燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 大型电站蒸汽锅炉汽鼓给水三冲量串级控制系统 学 院： 电气工程学院自动化系 年级专业： 13级计控2班 学生姓名： 指导教师： 牛培峰 填写日期： 2017年3月22日 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、国内外研究动态:锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和比较完善的。大型电站锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启
2、停过程中需要监视的参数及控制的项目越来越多，大型电站锅炉给水控制系统是机组控制系统中的重点和难点。近些年来，研究大型电站锅炉给水的文献相应增多，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高1。在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。生产过程自动化是保证生产稳定、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手
3、段，是21世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用。现今火电厂大型单元机组中，锅炉的类型有自然循环汽包炉、多次循环强制汽包炉、低循环倍率炉和强制循环纯直流炉。300MW以下的单元机组多采用汽包炉；300MW-600MW亚临界压力机组国内多采用低循环倍率炉和强制循环汽包炉；超临界压力机组均采用直流锅炉。不论采用哪种类型的锅炉，在给水、汽温、燃烧控制的基本方案设计大同小异2。本篇论文研究题目为大型电站蒸汽锅炉给水三冲量串级控制系统，该控制系统相对单级单冲量控制系统而言更加安全、可靠。2、选题依据和意义电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的
4、先进与否和企业现代化的重要标志。锅炉汽包水位能够间接反映锅炉蒸汽负荷和给水量的平衡关系。维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机正常工作的必要条件。汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分含量过多，导致过热器管壁结垢而被烧坏，也使过热蒸汽温度急剧变化，直接影响机组的稳定运行。汽包水位过低，可能破坏锅炉水循环，导致水冷壁管被烧坏 3 。因此，对锅炉给水控制系统的研究具有重要意义。二、研究的基本内容，主要问题 研究内容：设计给水控制系统。汽包锅炉给水控制系统的任务是使汽包中水位维持在一定的范围内。它以汽包水位为被控量，以调节给水流量作为控制手段。由于汽包水位同时受锅炉侧和汽轮机
5、侧的影响，因此，当锅炉负荷变化或者汽轮机用汽量变化时，给水控制系统都能够实现维持水位在一定范围的功能。给水控制系统常采用三冲量系统。三冲量指汽包出口蒸汽流量、汽包水位和给水流量这三个信号，其中给水流量W和蒸汽流量D是影响汽包水位H的两种主要扰动，前者来自调节侧，称为内扰；后者来自负荷侧，称为外扰。由于大型锅炉存在严重的“虚假水位”现象，在设计给水自动控制系统时必须予以考虑。常用的系统有单级三冲量给水控制系统（前馈-反馈控制系统）和串级三冲量给水控制系统4。讨论分析给水调节对象的动态特性，然后对这两种控制系统的设计和整定参数分别加以说明。拟解决主要问题：1、分析汽包锅炉给水调节对象的动态特性；2
6、、掌握前馈-反馈复合控制系统的设计方法，设计单级和串级三冲量给水控制系统；3、为上述的控制系统选择合适的控制器结构，分别采用工程方法和理论计算方法整定控制器参数。4、掌握采用仿真技术分析和设计控制系统的步骤及具体实现方法。5、比较出两种控制方案的控制品质。三、研究步骤、方法及措施1、首先明确汽包水位被控对象的动态特性汽包的流入量（即给水量）W由给水调节机构调节，而其流出量（蒸汽量）D由汽轮机进气门控制。所以汽包水位H不仅反映其流入量和流出量间的平衡关系，而且还受液面下汽泡体积的影响。因为在水循环系统中充满着大量带有体积可变的蒸汽汽泡的水，即汽包的流入量和流出量均没有变化，水位也会改变。查阅资料
7、分析得出蒸发量D和给水量W扰动下的水位H动态变化曲线5。2、设计并对比单级和串级三冲量给水控制系统二者都有三个控制回路。不同之处在于：单级三冲量只采用一个调节器，接受D、H、W三个信号；串级三冲量采用两个调节器，主调节器（PI控制）只接受水位H一个反馈信号，主要任务是校正水位；副调节器（比例控制）接受D、W信号。在给水量W和蒸汽量D扰动下，迅速动作，保持汽包给水量与蒸汽量平衡，维持水位不变。从理论上看，和常规单级系统相比，串级系统工作相对更合理，补偿虚假水位的作用更明显，调节质量更好。另外，串级系统可以在D与W由于信号变送器故障而导致平衡关系失去的情况下，暂时维持系统工作，因而安全性也更好6。
8、串级系统还可以接入其他冲量信号（如燃烧信号等）形成多参数串级系统。缺点是在汽轮机甩负荷时，它的过渡过程和响应速度不如单级系统快。3、系统主、副控制器参数的分析和整定采用试探法选择副调节器的比例带，先整定内回路。主回路仍按单回路系统的整定方法整定，如通过试验方法求取主回路被控对象的阶跃响应曲线，再按响应曲线法中给定公式求整定参数。最后选择蒸汽流量前馈装置传递函数，可根据锅炉“虚假水位”的严重程度确定。4、经过系统分析后搭建给水控制系统Simulink仿真图进行仿真，观察效果。四、研究工作进度 1-4周 资料查阅，查询有关锅炉给水控制的相关书籍和论文期刊，阅读理解5-8周 完成单级三冲量和串级三冲
9、量给水控制系统设计9-12周 进行系统仿真，分析两种系统的控制品质13-16周 完善总结前面的系统设计分析过程，绘图，撰写毕业论文17-18周 准备论文答辩五、主要参考文献1 边立秀，周俊霞，赵劲松，杨建蒙热工控制系统M.北京：中国电力出版社,20022 李晓燕，孙建平，王立军. 汽包锅炉给水串级三冲量控制系统J.机械工程与自动化，2010(2):155-157.3 黎兵，汽包锅炉串级三冲量给水控制系统的MATLAB仿真J，东北电力技术，2006(6):21-23.4 杨献勇，热工过程自动控制M.北京：清华大学出版社，2000.5 吴明永，杨素娟. 基于PLC的锅炉串级三冲量给水控制系统J,研
10、究与开发，2008(6)1-4.6 于鹏娟，王付生. 三冲量给水控制系统实际应用分析J,山东电力技术，2003(2):44-45.7 刘吉臻.协调控制与给水全程控制M.北京.中国电力出版社.1998：108-2138 冯伟600MW 机组锅炉给氺自动控制系统分析与改进J华中电力,2007.9 韩赓600MW超临界机组给水控制系统的研究D华北电力大学硕士学位论文200710 孙德友,等.锅炉给水泵汽轮机控制系统研究与应用J.汽轮机技术, 2000 11 李继峰，曾汉才. 国内外600MW机组锅炉的技术特点J. 华中电力. 200112 Berenji H R.An Introduction to
11、 Fuzzy Logic Application inIntelligent Systems M. New York: Kluwer Academic Publishers,1992, 69-96.13 Takagi T, Sugeno M. Fuzzy identification of system and itsapplication to modeling and control J. IEEE Transactions onSystems, Man and Cybernetics, 1985, 15(1): 16-32.14 李运泽，杨献勇超临界直流锅炉长期动态特性的建模与仿真J热能动力工程，2003，18（103）六、指导教师意见指导教师签字： 年 月 日七、系级教学单位审核意见：开题考核分数： 考核组长签字：年 月 日专心-专注-专业