鍋爐再熱器溫度控制系統設計畢業論文-資料下載頁

【導讀】目前，鍋爐再熱汽溫控制中，再熱蒸汽出口溫度。控制要求高、可控性差，工藝上對再熱汽溫控制的質量有非常嚴格的要求。汽溫的相對穩定在鍋爐安全性和經濟性運行中有著重要的作用。優化和環保的要求，具有廣闊的應用前景。與運行工況密切相關。汽溫控制的好壞直接影響其熱效率的高低。統啟停等均對再熱汽溫有較大的影響。同時鍋爐再熱器的設計和汽溫調控還存在。節特性差、調溫幅度小的問題。難，真正應用甚少，故鍋爐再熱汽溫實時控制問題也一直未能得到徹底的解決。因此,迫切需要設計出具有較好魯棒性的控制系統,并能夠較快投入自動。Ziegler-Nichols法；此后在Z-N法的基礎上，1952年，Chien，Hrones，Reswick. 等人提出了Chien-Hrones-Reswick整定算法錯誤!研究并沒有引起足夠的重視。直到90年代以后，關于PID控制的研究才逐漸提。出更高的要求，從而引發了研究人員對傳統控制策略進一步的改進和探討。較為著名的有瑞典學者Åström和Hagglund于1988和1995分別出版理論專著

　　

【正文】 高參數，分級分布發展趨勢，工質溫度分布在沿程變化比較大；由于管道、受熱面布置在空間和結構變化較大、時滯性大、其動態響應較慢。 再熱蒸汽的溫度調節 目前，再熱器的調溫結構通常采用平行煙道擋板、煙氣再循環、擺動燃燒器、汽 — 汽交換器等，調溫結構方式實現再熱器調溫。以下就煙氣再循環這種調溫結構方式的動態方式對再熱器動態特性的影響。 再熱器結構參數對其動態特性的影響 煙 氣再循環調節再熱器的汽溫，其原理是利用尾部低汽溫煙氣重返爐膛，從而降低了爐膛溫度，增加了低溫煙氣對流受熱擾動，加強了對流受熱面的換熱能力，繼而改變了爐膛各部分的吸熱量分配。其動態特性可視為吸熱量對出口焓值的擾動。因此其動態特性按 （ 41） 來計算，且動態特性不會超過 2 階。加上熱電偶在內，總動態特性特不會超過 3階。通常取熱電偶傳遞函數： (42) 綜上所述，對于煙氣再循環再熱器調溫自動控制系統，調溫系統結構對動態特性的影響取為熱量 q1(s)對出口焓 i2(s)擾動型的傳遞函數。表達式如式 (43)： (43) ssG 301 1)( ??2ssTαsGsGsG 3011)121(11)()()(m2 ?????? ）（21))1(21(11)(sTsGm???? 21太原科技大學畢業設計（論文） 再熱汽溫數學模型的建立 現在以某一電廠 3和 4鍋爐額定蒸發量均為 1165t/h，單爐膛、單鼓、一次再熱、自然循環燃煤鍋爐為例。 鍋爐運行規程參數 末級過參數：出口蒸汽流量 ；出口壓力 /溫度 ℃。 再熱器參數：出口蒸汽流量 ；出口壓力 /溫度 ℃。 再熱器結構：再熱器為一級，分為低溫段和高溫段，兩段之間無聯箱，其低溫段位于豎井煙道一級過熱器的下部，高溫段為混合式懸掛于水平煙道中。再熱器入口設有事故噴水減溫器 調溫方式：正常汽溫調節使用煙氣再循環控制，在循環煙氣來自引風機出口至冷灰斗底部；當汽溫偏高時，輔以事故噴水減溫。表 44 為電廠二期鍋爐運行規程鍋爐數據一覽表。 表 44 電廠二期鍋爐運行規程鍋爐數據一覽表 名稱 外徑（ mm） 厚度（ mm） 數目（根） 材料 平均煙速 再熱器入口聯箱 736/1D 30 1 BS3602 500N 再熱器入口聯箱 726/1D 38 1 ASTMA335M P91 再熱器低溫管排 871? BS3059 440 再熱器垂直管 871? BS3059 440 m/s 再熱器末級入口段 871? BS3059 440 m/s 再熱器末級前段 871? RS3059 622 490 m/s 再熱器末級倒數第二段 871? ASTM A213M P91 m/s 再熱器末級出口段 871? ASTM A213M P91 m/s 計算過程： 再熱器系統的金屬總重量 Gm=17317+26400+58630+245410+347757Kg 管子換熱的內表面積 H2=7206+1652=858m2 太原科技大學畢業設計（論文） 金屬比熱 Cm=? 管子內壁對工質的放熱系數 ?20 =? 工質定壓比熱容 Cp=? 金屬蓄熱時間常數 動態參數 ； sTnT 21 7302 ??? 1 32. 55 6302 )( ???? 21 2T nTn 若取 3?n ，則 sT 72? 則再熱器系統總的傳遞函數： (44) sHD GCT mmm 2 3 . 68 8 5 81 . 2 0 3 3 4 7 7 5 70 . 7 2 4 ??????? 20sCD H p 13 . 872. 8 5326 9. 23 88 581. 2 0320 ??????? 0 2??sTαT m 9 3 . 62 3 . 6）1 3 . 8 721(121）211（ 2 1 ????????12?n121 615 55 232 72 48 1)721 1)( 233 ?????? sssssG （太原科技大學畢業設計（論文） 5 實例仿真 傳統的 PID 仿真 對再熱汽溫采用 PID 控制所設計的仿真方案如圖 414 所示。 圖 51 PID 控制再熱汽溫方案圖 由此控制方案圖，在 SIMULINK 下，將其轉化為相應的仿真框圖，如下圖 52所示。 圖 52 PID 控制 再熱汽溫系統仿真框圖 按圖 52的仿真框圖進行仿真，設置 kp=； ki=； kd=。得到PID 控制再熱汽溫系統的單位階躍響應曲線如圖 53所示。 圖 53 PID 控制再熱汽溫系統單位階躍響應曲線 由圖 53可知：超調量 %%?? ；上升時間 tr=89s；調節時間 ts=542s。 太原科技大學畢業設計（論文） 基于 DDE2DOF 的仿真 對再熱汽溫采用 DDE2DOF 的控制所設計的仿真圖案并在 SIMULINK 下，將其轉化為相應的仿真框圖，如圖 54所示。 54 DDE2DOF 仿真框圖 按圖 54的仿真框圖進行仿真，得到 DDE2DOF 控制再熱汽溫系統的單位階躍響應曲線如圖 55 所示。 仿真分析 將兩種控制策略下再熱汽溫系統仿真得到的動態性能指標制作為如表 56。表 56為兩種控制策略下再熱汽溫系統動態性能指標表。 表 56 兩種控制策略下再熱汽溫 動 系統 態性能指 標表 上升時間 調節時間 超調量 PID 控制 tr=89s ts=542s %%?? DDE2DOFPID控制 tr=s ts=s 由表 56 可知： 太原科技大學畢業設計（論文） 6 總結 太原科技大學畢業設計（論文） 7 參考文獻 1 趙建立，大型火電機組熱工控制技術，北京，中國電力出版社。 2 吳宏鑫，沈少萍 .PID 控制的應用與理論依據 .控制工程。 3 力發電廠鍋爐設備 /蘇州電力技工學校編 修訂版 [M]．北京：水利電力出版社。 4ID 參數整定方法研究及其在熱力對象控制中的應用， 王維杰碩士論文。 5 以琳，戚淑芬，王東雪 . 二自由度 PID 鍋爐燃燒控制系統的實現。 20xx 6 偉，林瑞全 . 參數自整定 2 自 由度 PID 實現的仿真研究 . 系統仿真學報。 7 歐林林，張衛東，顧誕英 .一類時滯對象的 PID 控制器參數穩定域計算 .上海交通大學學報。 8 周立秀，周俊霞，趙建蒙，熱工控制系統，中國電力出版社。 9 陳曉東，王子才，鍋爐再熱器系統的動態仿真模型。 10 廖世恩，鄔京生，電廠鍋爐系統數學仿真模型的建立 11 李恩辰，鍋爐計算知識。水利電力出版社。 12 劉衛國，陳昭平，張穎 .MATLAB 程序設計與應用 .第 1版 .北京 :高等教育出 版社。 13 王正林，郭陽寬 .過程控制 與 Simulink 應用 .第 1 版 .北京 :電子工業出版社。 14 張曉華．控制系統數字仿真與 CAD[M]．北京：機械工業出版社。 15 張法文，熱工過程控制系統分析，設計和調試。 太原科技大學畢業設計（論文） 8 致謝 致 謝 首先感謝我的導師胡增嶸老師，感謝胡老師在學習上的悉心指導和生活上的關心。 從論文的選題及研究，從資料的收集到構思，從思路的形成到 仿真 ，直到最后的撰寫論文階段，一步步的進展，一點一滴的收獲都傾注著導師的大量心血。胡老師嚴謹的工作作風，淵博 的知識和務實的工作態度都使我受益匪淺。在此，謹向胡老師的辛勤培養和教導致以最衷心的感謝！ 同時感謝同學們在學習和生活上給予的關心和幫助。 最后還要感謝在百忙之中抽出寶貴時間對本論文進行評審的各位老師，衷心感謝您們對我的論文提出的寶貴意見！