热工控制系统课程设计样本

热工控制系统教学设计简介热工控制系统作为化工、冶金、能源等领域重要的工业自动化系统，已经成为热工领域专业课的必修内容。

本文将介绍一种基于实践的热工控制系统教学设计方案，以提高学生的综合能力和实践能力水平。

教学目标1.熟悉热工控制系统的基本原理和构成；2.掌握热工控制系统常见的结构和参数调节方法；3.加强学生的实践能力和团队合作能力；4.提高学生独立解决实际问题的能力。

教学方案实践环节本教学方案主要以热工控制实验为主要教学环节，让学生在实践中逐步掌握热工控制系统的基本原理、结构和参数调节方法，同时加强学生的实践能力和团队合作能力。

教学内容实验1：测量锅炉水位本实验是热工控制系统中常见的流量控制实验，要求学生掌握测量锅炉水位的原理和方法，熟悉液位传感器的工作原理，掌握PID调节器的基本调节方法。

实验2：控制锅炉汽压本实验要求学生掌握热工控制系统中的压力控制方法，熟悉压力传感器的工作原理，掌握基于微机控制器的PID算法，通过调节控制器参数实现锅炉汽压的控制。

实验3：控制油温本实验要求学生掌握热工控制系统中的温度控制方法，熟悉热电偶的工作原理，掌握基于微机控制器的PID算法，通过调节控制器参数实现锅炉油温的控制。

实验4：模拟反应釜的控制本实验是针对热工控制系统中常见的反应釜控制场景，要求学生掌握热工控制系统的模拟方法，通过计算机模拟的方式实现反应釜温度和消耗率的控制。

教学方法本教学方案采用主题式教学法，并融入PBL项目学习法。

学生在学习前需要结合课上讲解的理论知识，结合实验实践内容，提出相关问题，并深入进行解决，以达到学生的主动学习；同时，针对实验操作中出现的问题，课堂上向学生提出帮助和引导，由学生进行团队合作，独立思考问题的解决方案，从而提高学生的实践能力和团队合作能力。

教学手段本教学方案采用计算机在教学中的应用，并结合现代化教学设备，在模拟实验设计以及真实实训环节中加入VR技术，进一步提高学生的实践能力和体验感。

目录绪论第一篇简单控制系统--------------------------------------------------------------1 第一章控制系统概述------------------------------------------------------------------1 第一节概述---------------------------------------------------------------------------1 第二节自动控制系统分类---------------------------------------------------------- 第三节控制系统的性能指标------------------------------------------------------- 第二章控制对象的动态特性---------------------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节单容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第三节多容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第四节对象动态特性的求取------------------------------------------------------- 第三章控制仪表及调节器的控制规律--------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节控制仪表---------------------------------------------------------------------- 第三节调节器的控制规律---------------------------------------------------------- 第四章单回路控制系统--------------------------------------------------------------- 第一节概述----------------------------------------------------------------------------- 第二节对象特性对控制质量的影响----------------------------------------------- 第三节单回路控制系统的分析----------------------------------------------------- 第四节单回路控制系统的整定----------------------------------------------------- 第五节单回路控制系统实例--------------------------------------------------------第二篇复杂控制系统-------------------------------------------------------------第五章串级控制系统-------------------------------------------- 第一节串级控制系统的基本原理和结构---------------------------- 第二节串级控制系统的分析-------------------------------------- 第三节串级控制系统主、副回路的设计和主、副调节器的选型-------- 第四节串级控制系统的整定-------------------------------------- 第六章前馈控制系统---------------------------------------------- 第一节前馈控制系统-------------------------------------------- 第二节前馈-反馈控制系统--------------------------------------- 第七章比值控制系统---------------------------------------------- 第一节比值控制系统的分析--------------------------------------第二节比值控制系统的整定--------------------------------------第八章大迟延控制系统--------------------------------------------第一节补偿纯迟延的常规控制------------------------------------第二节预估补偿控制--------------------------------------------第九章解耦控制系统----------------------------------------------第一节概述-----------------------------------------------------------------------------第二节系统的耦合--------------------------------------------------------------------第三节解耦控制方法---------------------------------------------第三篇火电厂单元机组自动控制第十章汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节串级过热汽温控制系统------------------------------------- 第三节采用导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系统------------- 第四节过热汽温分段控制系统------------------------------------- 第五节300MW机组过热汽温控制系统实例---------------------------- 第六节再热汽温控制系统-----------------------------------------第十一章汽包锅炉给水自动控制系统--------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节给水自动控制系统----------------------------------------- 第三节给水全程控制系统----------------------------------------- 第四节 300MW机组给水全程控制系统实例----------------------------第十二章燃烧过程自动控制系统------------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节燃烧控制系统--------------------------------------------- 第三节典型燃烧控制系统----------------------------------------- 第四节600MW机组燃烧控制系统实例--------------------------------第十三章单元机组协调控制系统------------------------------------ 第一节引言-----------------------------------------------------第二节主控制系统----------------------------------------------- 第三节600MW机组协调控制系统实例------------------------------绪论实现生产过程自动化对国民经济的发展有十分重大的意义。

热工控制系统课程设计院系：动力工程系专业：热能与动力工程班级：学号：姓名：指导教师：2010年12月1 对象的传递函数求取 (1)1.1 动态特性分析 (1)1.2 主汽温对象的传递函数分析 (2)1.2.1 37%负荷 (3)1.2.2 50%负荷 (4)1.2.3 75%负荷 (4)1.2.4 100%负荷 (5)2 单回路系统参数整定 (6)2.1 广义频率特性法参数整定 (6)2.2 临界比例度法确定调节器参数 (7)2.3 PID调节系统的分析 (11)2.3.1 比例系数 (11)2.3.2 积分时间常数 (11)2.3.3 微分时间常数 (12)2.3.4 同时对、、参数改变的研究 (13)3 主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (14)3.1 整定回路副调节器参数 (15)3.2 整定外回路主调节器参数 (16)3.3 加减温水扰动 (16)3.4 不同负荷下控制系统控制品质分析 (17)4 电厂汽温控制系统SAMA图分析 (19)参考文献 (22)1 对象的传递函数求取1.1 动态特性分析调节系统是由调节对象和调节器组成的。

不同的调节对象要求采用不同作用的调节器，且在投入运行前必须根据调节对象的具体特性，整定调节系统的各个参数。

因此对调节对象动态特性进行分析是很有必要的。

对于一个典型的有延迟一阶对象，其阶跃响应曲线如下：有自平衡能力的高阶对象的阶跃响应有时可用迟延环节和一阶惯性环节串联来等效，若选定的传递函数的形式为（其中为延迟时间）则其阶跃响应曲线仍可用上图来表示，其传递函数可用一个n阶等容惯性环节来近似表示，即上式中有三个待定的参数：放大系数K，时间常数T和阶数n，求取方法按以下方法确定：作稳态值的渐近线，则在试验获得的阶跃响应曲线上，求得及时对应的时间、后，利用两点法求阶数n和惯性时间T[1]。

由曲线可知放大系数K，利用两点法确定、后，利用下式计算n和T：上式求得的n不是整数时，应选用与其最接近的整数。

热工控制系统运行与维护课程设计1. 简介热工控制系统是指利用电子、计算机和通讯技术等现代科技手段控制锅炉燃烧、汽轮机调速、给水泵控制等热电站各部分运行的一种综合性、智能化的控制系统。

本课程设计旨在让学生深入了解热工控制系统的运行原理和维护方法，为未来的工作奠定坚实的基础。

## 2. 课程内容课程内容分为基础知识部分和实际操作部分。

基础知识1.热工控制系统概述：介绍热工控制系统的定义、组成和分类。

2.传感器技术：介绍传感器的种类和工作原理，以及在热工控制系统中的应用。

3.自动控制基础：介绍PID控制器、控制回路、控制图表等基础知识。

4.管理控制系统：阐述控制系统的管理和可靠性。

5.热工数学模型：论述热电站的热工力学模型理论和运行数学模型。

6.热工控制算法：讨论热工控制算法，包括PID算法和校准算法等。

实际操作1.热工控制系统硬件：介绍热工控制系统硬件设备，如PLC、DCS、RTU等。

2.系统组态软件：介绍热工控制系统组态软件和编程方法，如CFC、ST、SFC等。

3.系统监控软件：介绍实时数据传输软件，如智能控制系统ICS、建设工程监控系统JCMS等。

4.故障排除与维护：讲解常见故障排除方法和维护经验。

3. 实践经验教学过程中应结合实践操作，以提高学生的动手能力和实际应用水平。

以下是一些实践经验：案例分析以某热电站的锅炉控制为例，分析控制系统的硬件和软件，提出改进建议。

实验设计设计一个小型热工控制系统，设定一些控制目标和安全保护机制，验证控制系统的可靠性和安全性。

虚拟仿真使用虚拟仿真软件，模拟热电站的控制系统运行情况，让学生掌握实际操作技能。

4. 总结通过本课程设计，学生将深入理解热工控制系统的运行原理和维护方法，掌握实际操作技能，从而提高工作效率和工作质量，为工作生涯奠定坚实的基础。

300MW机组给水全程控制系统设计摘要目前，大型火电单元机组都采用机、炉联合启动的方式，锅炉、汽轮机按照启动曲线要求进行滑参数启动。

随着机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的项目也就越来越多，因此人工操作、监视的方式已远远不能满足运行的要求，而必须在启停过程中实现自动控制。

这就需要有全程控制系统。

汽包锅炉水位是锅炉运行中一个重要的监控参数。

它间接的表示了锅炉蒸汽负荷和给水量之间的平衡关系。

维持汽包水位正常是保正汽轮机和锅炉安全运行的重要条件。

锅炉汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易烧坏过热器。

汽包出口蒸汽水分过多，也会使过热气温产生急剧变化，直接影响机主运行的安全性和经济性。

汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。

本论文结合元宝山发电厂的实际情况对其给水系统进行了全程控制设计，论文比较详细的论述了控制系统的工作原理及特点，控制对象的动态特性，控制系统的构成以及具体的控制方案与策略。

关键词：给水全程控制系统、汽包水位控制、串级三冲量控制热工过程控制系统课程设计AbstractCurrent, large fire electricity unit machine a way for all adopting machine, boiler uniting starting, boiler, vapor a machine according to start the curve request proceed the slippery parameter starts. Along with the aggrandizement of the machine a capacity with the exaltation of the parameter, machine an item for in start and stop process needing keeping watch on with control too more and more, the for this reason artificial operates, the monitoring way can't satisfy the request of the movement already and far and far, but must realizes in start and stop process the auto control. This need the whole distance control system.The vapor a boiler water level is a boiler to circulate inside to supervise and control the parameter importantly. It meant indirectly that the boiler steam carries with the equilibrium relation of the amount of water applied. Maintaining the vapor a water level normal is an important term to protect the positive vapor a machine to circulate with the boiler safety. Boiler vapor a water level over high, will affect the normal work that vapor an inside soda separate equip, making exit steam humidity excessive but made the hot machine take care of the wall knot dirty mark, burn easily bad over hot machine. A safety for exporting steam humidity excessively, and also would making hot air temperature producing nasty upheaval turning, directly affecting machine lord circulating with economic. Vapor a water level over low, then may break the boiler water circulates, resulting in the cold wall in water tube burns bad but break.The actual circumstance of the combinative coin in this thesis mountain power plant as to it's water supply system proceeded whole distance control design, detailed treatise in thesis control work principle and characteristicses of the systems, control the dynamic characteristic of the object, control the composing of the system and in a specific way of control project and strategy.Key words:feed water whole distance control system, drum water level control, serial class three element control300MW机组给水全程控制系统设计目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 给水全程控制系统综述 (1)1.1 给水全程控制系统的目的及意义 (1)1.2 给水全程控制系统的国内外现状及发展趋势 (1)1.3 给水调节对象的动态特性 (1)1.3.1 给水扰动对水位的影响 (1)1.3.2 负荷扰动对水位的影响 (2)1.3.3 燃料量扰动对水位的影响 (3)1.4 测量信号的自动校正 (3)1.4.1 水位信号的压力校正 (3)1.4.2 过热蒸汽流量信号压力、温度校正 (5)1.4.3 给水流量测量信号的温度校正 (5)3 汽包水位三冲量给水控制系统 (6)3.1 三冲量控制系统结构原理 (6)3.2 汽包水位的串级控制系统 (6)4 控制系统组态分析 (8)4.1 INFI-90分散控制系统概述 (8)4.2 控制系统组态分析 (9)4.3 硬件配置说明 (9)4.4 控制系统的仿真 (9)5 西屋公司300MW机组锅炉给水控制系统分析 (11)5.1 给水控制系统SAMA图分析 (11)5.1.1 PID调节器的运用 (11)5.1.2 水位信号的压力校正 (11)5.1.3 给水流量信号控制 (11)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)300MW机组给水全程控制系统设计1 给水全程控制系统综述1.1 给水全程控制系统的目的及意义汽包锅炉给水自动控制的目的是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内。

热工控制系统课程设计简介热工控制系统是一种用来控制工业过程中温度、压力、流量等参数的自动化控制系统。

在热轧生产、化工生产、冶金生产等各个领域都有广泛的应用。

本文将介绍一个完整的热工控制系统课程设计，包括设计思路、实现方法、具体步骤等。

设计思路本次热工控制系统课程设计的任务是实现温度控制系统。

我们需要根据预设的设备参数和控制规则，设计一套能够精确控制温度的自动化控制系统。

具体思路如下：1.确定控制对象：本次设计控制对象为加热炉。

加热炉内的加热元件通过加热空气来传递热能，从而控制物体的温度。

2.确定控制规则：本次设计需要实现的控制规则是PID控制算法。

PID是一种经典的控制算法，可以通过对系统误差的比较、积分、微分来调整控制量，从而实现系统的自动控制。

3.设计控制器：为了实现PID控制算法，需要设计一个控制器。

控制器应当能够根据当前的系统状态，计算出正确的控制量，并将控制量发送给加热炉的控制电路。

4.实现控制系统：将控制器和加热炉的控制电路连接起来，并通过编程实现对控制器和加热炉的控制。

实现方法实现本次热工控制系统课程设计需要以下材料和设备：•Arduino开发板：用于编程和实现控制系统。

•温度测量传感器：用于感知物体的温度变化，并将温度数值发送给控制器。

•加热炉：控制对象。

•控制电路：用于控制加热炉的加热元件，从而实现对物体温度的控制。

•软件程序：负责实现PID控制算法，将温度数值转化为正确的控制量，并发送给控制电路。

实现步骤如下：1.根据电路图搭建控制电路。

根据加热炉内的加热元件，设计出适合的电路。

2.连接温度测量传感器。

将温度测量传感器安装在加热炉内，并将数据线连接至Arduino开发板上。

3.编写程序。

编写程序实现PID控制算法，将温度数据转化为正确的控制量，并将控制量以PWM信号的形式发送至控制电路。

4.调试与测试。

通过调试程序和控制电路，测试控制系统是否可以准确控制加热炉的温度，整个系统的反应速度是否合理。

中文摘要这次热工控制系统的课程设计是针对燃烧控制系统部份问题进行深切研究和探讨，设计内容包括燃烧自动控制系统的概述、燃料量控制系统和风量控制系统。

主要表现单元制机组在负荷工况变更下燃料量系统与风量系统是如何进行调节的，如何知足负荷变更要求的。

本次设计是通过我个人和组内每一个成员的精心设计论证完成的。

整个设计进程中，全面细致的考虑燃烧自动控制系统的任务，燃烧控制系统需要控制的内容及特点，最终完本钱设计方案。

通过完成此课程设计论文，对热工进程控制系统理论知识有了进一步领会和综合把握。

同时，对提高了对负荷变更下机组调节机制的全面理解。

对所学过的涉及到热工进程控制的内容有所深化。

关键字：燃烧进程自动控制、燃料量控制、风量调节目录总结 .............................................................................................................. - 20 -参考文献 ........................................................................................................ - 22 -1 引言燃烧进程自动控制的任务锅炉燃烧进程控制的大体任务是使燃料燃烧所提供的热量适应汽轮机负荷的需要，保证锅炉的经济燃烧和安全运行。

燃烧控制的具体任务与该台锅炉的运行方式有关，运行方式不同，调节任务也有所区别。

另外燃烧控制系统方案是多种多样的，并无一个统一的模式，归纳起来讲，燃烧进程控制系统有以下控制任务。

1.1.1维持汽压的稳固（除汽轮机跟从锅炉运行方式外）锅炉出口压力或机前压力信号反映了燃料燃烧所释放的热量与蒸汽所携带热量间的平衡关系，汽压的转变表示二者间的失衡，这时必需相应地调节燃料供给量，以适应转变了的蒸汽负荷的需要。

（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正文的第1页）《热工过程自动控制》课程设计任务书专业方向：热能与动力工程班级：学生姓名：指导教师：周数：1学分：1一、设计题目600MW单元机组直流锅炉给水控制系统的组态设计二、原始资料1. 控制对象600MW超临界机组直流锅炉给水控制系统采用两台分别带50%负荷的汽动给水泵作为正常负荷下的供水，设置一台可带50%负荷的电动给水泵，作为启动及带低负荷或两台汽动泵中有一台故障时作备用泵使用。

2. 控制要求直流锅炉必须使燃烧率和给水量随时保持适当的比例。

（1）给水流量控制回路仅当锅炉运行在纯直流工况下，才能对锅炉出口的主蒸汽温度起到粗调的作用。

为保证锅炉本身的安全运行，要求任何工况下省煤器入口给水流量不低于35%MCR；（2）给水泵串级控制回路的副调节器根据给水流量偏差输出给水泵控制指令，调节各台泵的转速以满足机组负荷变化的需要；（3）为保证给水泵的运行安全，给水流量调节阀控制回路通过调节给水阀门的开度维持泵出口母管的压力在适当范围内；（4）汽动给水泵再循环阀调节回路需保证通过每台汽泵的流量不低于最小允许流量。

三、设计任务1、了解大型单元机组控制系统概貌和集散控制系统概貌及其组态原理；2、了解ABB贝利公司Symphony集散控制设备及其重要功能模块的作用；3、掌握控制对象（包括工艺流程）及控制任务；4、根据控制系统原理进行相应集散控制系统的组态设计；给水控制系统包括三个部分：（1）给水流量指令形成回路（2）汽动给水泵转速控制回路（3）给水流量调节阀控制回路，可任选其中两部分做组态设计。

5、对所设计的部分进行组态分析。

四、建议时间安排课程设计时间安排序号内容时间1 收集资料，学习相关理论知识1天2.5天2 进行集散控制系统的组态设计并绘制组态图3 整理报告1天4 答辩0.5天5 合计5天五、成果要求1、课程设计报告（1）字数约5000左右，统一用A4纸手工书写，字迹工整。

热工自动控制系统课程设计1. 引言热工自动控制系统是在热工过程中采用自动化技术实现的控制系统。

它可以实现对热工过程的自动控制和监测，提高热工系统的运行效率和安全性。

本课程设计旨在针对热工自动控制系统的实际应用，通过设计热工自动控制系统，提高学生的实践能力和综合素质。

本文将详细介绍该课程设计的设计要求、设计方案、设计流程、实验结果等内容。

2. 设计要求热工自动控制系统是一种微型化的自动控制系统，要求学生在设计中考虑到系统的精度、可靠性、复杂性等因素。

具体要求如下：2.1 系统稳定性热工自动控制系统需要保证系统的稳定性，能够在热工过程中保持系统的平衡状态。

因此，学生需要考虑到系统的控制算法、传感器精度等问题。

2.2 系统精度和可靠性自动控制系统需要具备高的精度和可靠性。

学生需要考虑到系统的控制精度、传感器的滞后、误差等问题。

2.3 系统复杂程度自动控制系统需要考虑到系统的复杂程度，学生需要合理设计系统的结构、控制算法、传感器数量等问题。

3. 设计方案3.1 系统结构设计系统结构设计是热工自动控制系统设计的首要任务。

学生需要结合实际应用场景，选取合适的控制器、传感器、执行器等元件，合理设计系统结构。

3.2 控制算法设计热工自动控制系统的控制算法是实现自动控制的核心。

学生应针对具体应用场景，选择合适的控制算法，采用模拟和数字信号处理技术，提高控制效果和精度。

3.3 系统软件编程学生应根据系统功能和任务需求，采用一种或多种编程语言实现系统功能和任务。

3.4 实验装置调试在设备选型、软件编写等工作结束后，学生需要实际进行系统装置调试。

针对装置调试过程中出现的问题，结合知识和经验，及时解决调试过程中出现的问题。

4. 设计流程4.1 策划首先，在设计热工自动控制系统之前，学生应依据本体系的课程要求，深入了解相关知识和技术，根据实际应用场景制定详细的设计方案和设计流程。

4.2 分配任务学生应根据个人特长、知识背景等因素，分配具体任务。