工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)

1、1,工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng),班級：自動化065班 學(xué)號：060601140513姓名：張進,2,第1章 概述,,,鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動力設(shè)備。汽包水位是鍋爐運行的主要指標，汽包水位過高過低都會影響運行的安全與經(jīng)濟性，必須嚴格加以控制。 本文主要是用Matlab對鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)進行仿真研究。建立了鍋爐汽包水位對象的數(shù)學(xué)模型和控制系統(tǒng)，并用Matlab語言在計算機上編制鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的仿真程序。

2、最終了解了汽包水位對象特性、整定出了最佳PID參數(shù)、總結(jié)出了各種控制方案的特點與適用場合。,3,鍋爐設(shè)備的主要工藝流程圖,4,給水流量作用下水位階躍響應(yīng),,,,,,,第2章 鍋爐汽包水位特性及其控制系統(tǒng)分析2.1 鍋爐汽包水位特性分析2.1.1汽包水位給水量作用下的動態(tài)特性,5,蒸汽流量擾動下水位階躍響應(yīng) H1：考慮水面下汽泡容積變化時水位變化曲線H2：只考慮水面下汽泡容積變化所引起水位變化曲線,,,,2.1.2 汽包水位在

3、蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性,6,單沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖,,2.2 鍋爐給水控制系統(tǒng)分析,7,雙沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖,a）原理圖,b）方塊圖,8,a）原理圖,b）方塊圖,三沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖,9,MATLAB仿真軟件簡介 MATLAB環(huán)境下的SIMULINK是Mathworks公司開發(fā)的一個有重要影響力的軟件產(chǎn)品。可以方便地利用鼠標在模型窗口上畫出所需系統(tǒng)模型圖，來對系統(tǒng)進行建模、仿真和分析，從而使一個復(fù)

4、雜系統(tǒng)模型的建立和仿真變得相當簡單和直觀。 在本文中的實際控制系統(tǒng)中，干擾信號、給定值以及測量液位儀表的輸出都是電信號，其范圍都轉(zhuǎn)換成1～5V，變化范圍是4V。在仿真實驗中，加入25%的干擾，即干擾值為1，表示實際的1V。在本文中液位輸出顯示范圍都統(tǒng)一為-2～2。 下面首先是對鍋爐汽包水位對象的仿真研究。,10,a）控制通道仿真程序,b）干擾通道仿真程序,11,a）給水流量干擾下水位的階躍響應(yīng)

5、 b) 蒸汽流量干擾下水位的階躍響應(yīng),12,a)K=100時仿真結(jié)果 b)K=50時仿真結(jié)果,C)K=5時仿真結(jié)果 d)K=1時仿真結(jié)果,分別取K=100，K=50，K=5和K=1，仿真結(jié)果左圖所示。4個圖比較，可以發(fā)現(xiàn)K越大假液位現(xiàn)象越嚴重且持續(xù)時間越長。當K小于1時，假液位現(xiàn)象基本消失。,13,,a)T=150時仿真結(jié)果

6、 b)T=100時仿真結(jié)果,c)T=1時仿真結(jié)果 d)T=0.1時仿真結(jié)果,可以看出T越小，假液位上升越快，假液位現(xiàn)象也越嚴重。在T 小于100大于 1的范圍內(nèi)較明顯。當T大于等于100時，虛假液位現(xiàn)象基本消失。當T小于1時，假液位對輸出幅值和液位上升速度的影響沒有太大區(qū)別。,14,由此可知，影響鍋爐汽包液位特性的參數(shù)主要K和T和純滯后時間。K對假水位現(xiàn)象影響最為明顯，K越大假液位現(xiàn)象越

7、嚴重且持續(xù)時間越長。T對假水位幅值影響較小，而對假水位上升速度影響很大。對于滯后時間，越大，滯后時間越長，反之越短。,15,單沖量控制系統(tǒng)仿真程序,16,a）在25%蒸汽流量干擾下P=1，I=0，D=0時仿真結(jié)果,b)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0，D=0時仿真結(jié)果,c)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.00001，D=0時仿真結(jié)果,d)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.00005，D=0

8、時仿真結(jié)果,17,a)在25%蒸汽流量干擾下P=0.0165，I=0.00005，D=0.6時仿真結(jié)果,b) 25%給水流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,C)25%蒸汽流量和給水流量同向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,d)25%蒸汽流量和給水流量反向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,18,雙沖量控制系統(tǒng)的仿真程序,相比單沖量控制系統(tǒng)，將蒸汽流

9、量信號引入，就構(gòu)成雙沖量控制系統(tǒng),19,a）25%蒸汽流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%給水流量干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%蒸汽流量和給水流量同向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,d)25%蒸汽流量和給水流量反向共同干擾仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,20,三沖量控制系統(tǒng)的仿真程序,相比雙沖量控制系

10、統(tǒng)引入了給水流量信號，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng),21,a)25%給水流量干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0,b)25%給水流量干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c)25%蒸汽流量干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0,d)25%蒸汽流量干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001， D=0.6,22,a)25%給水流量和蒸汽流量同向共同干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I

11、=1000，D=0,b)25%給水流量和蒸汽流量同向共同干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,c) 25%給水流量和蒸汽流量反向共同干擾副回路仿真結(jié)果P=1000，I=1000，D=0,d)25%給水流量和蒸汽流量反向共同干擾主回路仿真結(jié)果P=0.0165，I=0.0001，D=0.6,23,由以上對單、雙、三沖量控制系統(tǒng)的仿真研究，可知：（1）單沖量控制系統(tǒng)不能克服給水流量和蒸汽流量的干擾。（2）