自动化仪表技术课程报告

上海电力学院自动化仪表技术课程报告锅炉过热蒸汽温度控制系统学院：自动化工程学院班级：姓名：学号：2014年10月-1-报告内容一．摘要目前，工业锅炉是能源转换和能源消耗的重要设备。为了保证锅炉的安全、经济运行,锅炉的水位、温度、压力、流量都要严格的控制，不应该有较大的波动，应该严格控制在一个精确的范围内，只有这样才能安全生产。工业锅炉是能源转换和消耗的重要设备，对锅炉的水位、温度、压力、流量都要严格的控制，不仅能够提高产品质量，改善操作人员的工作环境和条件，而且可以使锅炉燃烧效率最佳。锅炉在正常运行时，为了保证其安全和经济，必须维持主要运行参数在规定值。主要运行参数为水位、压力、温度等。随着蒸汽负荷极其因素的变化，水位、压力、温度将发生变化偏离设定值。此时，应及时调整给水量，燃料供给量和通风量，使主要参数返回到规定值。二．方案论证及选择1.系统工作流程图2.串级控制方案过热器出口蒸汽温度串级控制系统如下图所示。采用两级调节器，这两级调节器串在一起，各有其特殊任务，调节阀直接受控制器1的控制，而控制器1的给定值受到控制器2的控制，形成了特有的双闭环系统。控制器2称主调节器，控制器1称为副调节器。将过热器出口蒸汽温度调节器的输出信号，不是用来控制调节阀而是用来改变控制器1的给定值，起着最后校正作用。-2-M入口蒸汽过热器减温器调节器2减温水出口蒸汽温度调节器1温度变送器温度变送器主控制器的给定值是由工艺规定的，是一个定制，因此，主环是一个定值控制系统；而副控制器的给定值是由主控制器的输出提供的，它随主控制器输出变化而变化，因此，副环是一个随动控制系统。串级控制系统可以看作一个闭合的副回路代替了原来的一部分对象，起了改善对象特征的作用。除了克服落在副环内的扰动外，还提高了系统的工作频率，加快过渡过程。在炉温过热蒸汽温度控制系统中，为了获得更好的控制精度，所以采用串级控制系统以得到良好的控制特性。3.单回路控制方案在运行过程中，改变减温水流量，实际上是改变过热器出口蒸汽的热焙，亦改变进口蒸汽温度，如下图所示。从动态特性上看，这种调节方法是最不理想的，但由于设备简单，因此，应用得最多。M入口蒸汽过热器减温器调节器减温水出口蒸汽温度-3-综上所述，可以发现，实际中过热蒸汽控制系统常采用减温水流量作为操纵变量，但由于控制通道的时间常数及纯滞后均较大，组成单回路控制系统往往不能满足生产的要求。因此常采用串级控制系统，减温器出口温度为副参数，以提高对过热蒸汽温度的控制质量。三．设备选型及参数确定1.设备选型（1）控制仪表的选择1).控制器正反作用的选择对于串级控制系统，主、副控制器正、反作用的选择顺序应该是先副后主。2).控制器的选型主控制器采用PID调节器，副控制器采用P调节器，可以使用单片机编程实现P、I、D的调节作用，也可以直接使用模拟电路搭建PID调节模块，在实际生产中，大多采用制作成型的PID模块以保证系统的正常运行。通过方框图分析主副控制器的正反作用形式，因为主控制对象是过热器的出口温度，当减温水增加时，出口温度降低，且阀门为气开形式，所以控制器应该为反作用，同理，副调节器也为反作用。在该系统中，选择主控制器为XMTA-608，XMTA-608温度控制仪功能介绍：仪表具有PID功能，可以进行PID自整定和自适应功能，手动／自动无扰动切换功能，采用开关电源超强抗电磁干扰兼容设计。采用当今最先进单片微机作主机，减少了外围部件，提高了可靠性。副回路的控制仪表选择智能温控仪表，智能温控仪表由单片机控制，可输入各种热电偶、热电阻或线性信号，五种输出方式只须插上相应模块即可，正反控制任意设置，手动自动切换。（2）执行器的选择控制阀是自动控制系统中的一个重要组成部分，其作用是根据控制器输出的信号，直接控制能量或物料等介质的输送量，达到控制工艺参数的目的。1).调节阀的气开、气关形式选择在锅炉过热蒸汽控制系统中，调节阀选择气开阀。2).调节阀的流量特性的选择在实际生产中常用的调节阀有线性特性、对数特性和快开特性三种，在本系统中选择调节阀的流量特性为线性特性。系统具体选型为STN锅炉减温水调节阀，它是一种防空化的多级节流调节阀。该阀可用于大，中型发电机组，控制锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度所需减温水的流量，它是发电厂关键调节阀之一。-4-(3)温度变送器的选择根据上面的系统结构图可以知道，蒸汽和烟气的温度都比较高，所以选用热电阻是不合适的。因此，副温度变送器是测量烟气温度的，而烟气的温度大约在700℃~800℃左右，所以选用的是K型热电偶。而主温度变送器是测量蒸汽温度的，以一级过热器来说，一级过热器出口的蒸汽温度大约在450℃左右。所以主温度变送器选用的是E型热电偶。SBWZ温度模块是DDZ-S系列仪表中的现场安装温度变送单元。它采用二线制传送方式，输出与被测温度成线性的4~20mA或0~5V标准信号。变送器可以安装于热电偶的接线盒内与之形成一体化结构，也可单独安装于仪表盘内作转换单元。系统使用防爆热电偶，测温范围大，多种防爆形式，防爆性能好，机械强度高，耐压性能好。2.系统控制参数确定1.主副变量的选择本系统中选择送入负荷设备的出口蒸汽温度作为主变量，该参数可直接反应控制目的，选择减温器和过热器之间的蒸汽温度作为副变量。2.控制变量的选择选择减温水的输入量作为操纵变量。四．系统组成及各部分功能系统主要由两大回路构成，分别为主副回路，利用副回路的存在，克服进入副回路的干扰，从而减小回路干扰对主回路的影响。主回路与副回路相互配合，减小干扰，同时改善被控过程的动态特性。主回路中的测量变送器是对温度进行测量并送入控制器中与目标值比较，得出偏差值并送入副回路中的副控制器，并对调节阀进行控制。五．出现问题及解决途径与方法1.主副变量的确定保证副回路参数的选择必须使副回路包含变化剧烈的主要干扰，并尽可能多包含一些干扰。同时，为了充分发挥副回路的快速作用，应选择物理上可测，反应灵敏的参数作为副回路的被控参数。2.工艺上的合理性在副回路的设计中，若出现几个可供选择的方案时，应把经济原则和控制品质要求有机结合起来，在工艺合理，满足工艺品质要求的前提下，应尽可能采用简单的控制方案。-5-六．报告总结本系统是基于串级控制系统的锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计，对炉温过热蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。采用串级控制系统，可以极大地消除控制系统工作过程中的各种扰动，使系统工作在良好的状态下。通过这次对该系统的具体了解，让我对于电厂运行有了新的认识，同时对过程控制，检测技术以及控制仪表及装置等所学的专业课有了更加深刻的理解。在完成该报告之前，觉得对书本上的知识已经有了全面的认识，但是通过对系统分解并对每一部份的分开进行理解，发现书本上的知识学的并不全面，因此通过这一次的学习，我了解了变送器具体选型，以及控制器的选型等，对锅炉主汽温度控制系统有了更加全面的了解与认识。