工业锅炉过热汽温全程控制系统的

工业燃煤锅炉DCS控制系统设计（子课题：控制方案的组态及监控画面的制作）摘要：本文叙述了工业燃煤锅炉的工作原理，具体阐述了锅炉控制中对汽水控制系统方案和自动检测的设计，利用了Control Builder 软件、UMC800控制器和FIX软件进行35吨工业燃煤锅炉汽水系统的自动检测与控制回路的组态，并设计了友好的监控画面。

关键词：锅炉FIX UMC800 控制系统汽水系统蒸汽压力Abstract: the paper introduce the principle of the boiler which is used in burning coal industrial,it describes the scheme of the steam controlsystem in boiler control and the design of auto-detection. it use the Control Buildersoftware,UMC800 controller and FIX softwareto auto-detect 35t steam system in burningcoal industrial and configuration the controlloop, and designed the friendly supervisionappearance.Keyword: boiler, FIX, UMC800, control system, steam system, steam pressure引言锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的13，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。

提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

热工自动装置检修职业技能鉴定题库（高级工）第005套一、选择题【1】锅炉负荷増加时，对流过热器出口的蒸汽温度（ B ）。

A．升高B．降低C．不变D．不确定【2】汽包水位调节对象属于（ A ）对象。

A．无自平衡能力多容B．有自平衡能力多容C．无自平衡能力单容D．有自平衡能力单容【3】一系统对斜坡输入的稳态误差为零，则该系统是（ C ）。

A．0型系统B．I型系统C．II型系统D．无法确定【4】1151系列变送器进行正负迁移时对量程上限的影响（ C ）。

A．偏大B．偏小C．没有影响D．不确定【5】在利用网孔法求解复杂电路时，网孔电流是（ C ）。

A．彼此相关的一组量B．实际在网孔中流动的电流C．彼此独立的一组量D．支路电流【6】在分散控制系统中，DEH控制调门的卡为（ C ）。

A．模拟量输入卡B．模拟量输出卡C．伺服控制卡D．转速控制卡【7】当锅炉汽包采用的就地水位计内部水柱温度能始终保持饱和水温时，表计的零水位线应（ C ）于汽包内的零水位。

A．偏高B．偏低C．一致D．说不准【8】光电二极管常用于光的测量，它的反向电流随光照强度的增加而（ C ）。

A．下降B．不变C．上升D．以上三项均有可能【9】机组采用旁路启动时，在启动的初始阶段，DEH系统采用（ A ）控制方式。

A．高压调节阀门或中压调节阀门B．高压调节阀门或高压主汽阀C．中压调节阀门或高压主汽阀D．高压主汽阀和中压主汽阀【10】根据欧姆定律可以看出，电阻元件是一个（ C ）元件。

A．记忆B．储能C．耗能D．线性【11】如需要振荡频率稳定度十分高的矩形波应采用（ D ）。

A．施密特触发器B．单稳态触发器C．多谐振荡器D．石英晶体多谐振荡器【12】在网络技术中，信息传递的基本单元为（ A ）。

A．包B．帧C．字节D．以上都是【13】在串级汽温调节系统中，副调节器可选用（ A ）动作规律，以使内回路有较高的工作频率。

A．P或PDB．PIC．PIDD．以上都可以【14】根据《火力发电厂设计技术规程》，（ A ）容量机组的协调控制系统运行方式宜包括机炉协调、机跟踪、炉跟踪和手动运行方式。

10级热动《电厂热工过程自动控制》1．掌握自动控制系统中常用的基本术语。

被控量被控对象给定值扰动控制量控制对象2．掌握自动控制系统常见的分类方法，并能够判别实际系统所属类别。

按生产过程中被控量所希望保证的数值分恒值控制系统(过热汽温控制系统再热汽温控制系统) 程序控制系统随机控制系统根据控制系统内部结构分类闭环控制系统（反馈控制系统）开环控制系统复合控制系统3．掌握被控对象分类方法、各类对象的动态特性曲线及其平衡特性。

有自平衡能力的无自平衡能力的有自平衡能力对象：被控对象收到扰动后平衡被破坏，不需要外来的控制作用，而依靠被控量自身变化使对象重新恢复平衡的特性，称为对象的自平衡特性，具有这种特性的被控对象就是有自平衡能力的被控对象。

￥无自平衡能力对象：当这种被控量平衡关系破坏后，被控量以一定的速度继续变化下去而不会自动地在新的水平上恢复平衡，具有这种现象的对象成为无自平衡能力对象。

4．控制器有哪些基本动作规律各种动作规律的阶跃响应曲线，控制动作的特点、参数变化对其控制过程的影响。

比例控制P（有差调节）比例带减小，控制系统稳定性变差，比例带太小将使系统不稳定，系统稳定时比例带越小静态误差越小但被控量振荡加剧积分控制I（无差调节）积分时间T1越小积分作用越强调节阀的动作越快就越容易引起和加剧振荡但与此同时振荡频率将越来越高而最大动态偏差则越来越小被控量最后都没有静态偏差。

微分控制D（超前调节）有某种程度的预见性5．被控对象控制通道、扰动通道的特性对控制质量的影响。

扰动通道（扰动和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差也增大所以扰动通道的放大系数越小越好对控制越有利2、时间常数越大阶次m越高，被控量受到扰动后的动态偏差就较小，这将有利于控制。

控制通道（控制作用和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差减小有利控制2、时间常数越大阶次n越大控制作用就较迟缓控制不灵敏，显然不利控制。

6．》7．复杂控制系统主要包括哪几种串级控制系统比例控制系统前馈-反馈控制系统8．串级控制系统基本组成原理，系统中常见术语及其控制作用分析。

WT1S
1
1
时,1
21K
1
2.21K
;Ti1
T1K 1.2
WT1S
1
1
1
1 Ti1S
时,
（3）主、副回路投入后再作适当调整。
能源与动力工程学院 （二）衰减曲线法
步骤与临界曲线法略同，不同之处要注意！
串级控制系统产生共振效应的条件是：
1.副回路的工作频率ω2接近于共振频率ω； 2.主回路的工作频率ω1接近于副回路的工作频率ω2，即 T1P≈3T2P 。
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，对流方式下吸收 的热量比辐射方式下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出 口汽温是随流量Ｄ的增加而升高的。
能源与动力工程学院
（2）动态特性 影响汽温变化的扰动因素很多，例如蒸汽负荷，烟气温度和
流速，给水温度，炉膛热负荷，送风量，给水母管压力和减温 水量。
归纳: 蒸汽流量，烟气传热量和减温水三个方面的扰动。 1）蒸汽流量扰动
能源与动力工程学院
（二）现场试验整定法
1、边界稳定法（临界曲线法） （１）先决定副调节器的比例带
主、副回路全部投入闭环，主调节器的参数设置:δ1置于较大位 置，Ti1=∞，Td1=0，副调节器的δ2 置于较大位置，且Ti2=∞，Td2=0， 而后便将副调节器的比例带由大往小调，使副回路产生不衰减振荡 （同时观察2），并记下此时的δ2K（临界比例带），T2K（振荡周 期），则副调节器的参数设置为：
2、锅炉过热汽温串级控制系统原理图
温度定值
主P调I1
副P调I2 执行器
内扰 阀门
θ2
减 导温前器区
过惰热性器区
θ1
变送器
变送器

本课题的主要内容、
重点解决的问题
主要内容：
1、建立被控对象数学模型。
2、基于单片机设计总体方案，进行PID控制规律的选用与数字化。
3、硬件设计，包括单片机输入信号接口电路、外围电路等。
4、软件设计，包括初始化及主程序、控制程序、A/D和D/A转换程序及其他处理程序。
5利用PROTUES仿真。
重点解决的问题：
锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备，是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源，而且还可以作为驱动设备的动力源。
过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统不可缺少的重要组成部分，其性能和可靠性已成为保证锅炉安全性和经济性的重要因素。由于锅炉往往负荷变化大，起停频繁，依靠人工操作很难保证其安全、稳定地在经济工况下长期运行。温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，影响了生产安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸，从而造成重大事故。因此，工业过程对锅炉控制系统都有很高的要求，在锅炉运行中，保证过热蒸汽的温度在正常的范围内具有非常重要的意义。
完成论文的初稿；
修改、完善毕业设计并送指导老师审阅；
完成论文的PPT文件，准备毕业答辩。
指
导
教
师
意
见
***同学查阅了大量与课题相关的文献资料，对设计意图和课题意义清
楚明确，设计了初步的研究方案，预见了难点和关键问题，并拟定了工作计划，
为开题做了充分准备。目前已达到开题要求，同意开题。
指导教师签名：
年 月 日
1、了解锅炉过热蒸汽的工艺过程，对被控对象进行分析，设计控制方案。

(4) 受热面结渣
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 8
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 10
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
有延迟，有惯性， 有自平衡能力。
图5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性
图5-2 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增 设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式 下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温 是随流量D的增加而升高的。动态特性如图5-2所示。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 4
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(2) 给水温度与汽温的关系
提高给水温度，将使过热汽温下降，这是因为产生 每千克蒸汽需要的燃料量减少了，流经过热器的烟气量 也减少了。也可以这样认为：提高给水温度后，在相同 的燃料量下，锅炉的蒸发量增加了，故过热气温将下降。 因此，是否投入高加将使给水温度相差很大，这对过热 气温有明显影响。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 7
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。

输出对输入x1的传递函数：
W X 1 S x y 1 1 S S 1 W T 1 S W W T 1 T S 2 W S T W 2 D S 1 W S D W 1 D S 2 W S D 2 W m S 1 S W Z S
(8-2) (8-3)
对于一个定值系统，扰动造成的影响应该越小越好，而定值部分应尽量保持恒定，因
1 WB 1
W0(s)
θ2
γθ2
上图中对应的主回路广义调节器的传递函数为：
W T2
sW 2B
1
2
1T1isTds
则主回路广义调节器的等效比例带为：
2
2 1 1 2
此时主回路广义调节器中各参数可以通过试验得到的等效被
控对象W0(s)的输出端过热汽温θ2在减温水量WB扰动下的阶跃响 应曲线，按单回路控制系统整定方法进行计算：(P175表6-6)
（8-5）
则有：
W b 2SK zK T 2K fK 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z
T 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z S 1
令： K b 2 1 K K T z2 K K T 2 fK K 2 fK K m 2 2K z,T b 2 1 K T 2K T f2 K 2K m 2K z
Iθ 2 -
I 2 1 1
内回路
γθ2
W2(s) θ2
主回路原理方框图 如果主调节器为PID调节器，其传递函数为：
WT2
s
1
2
1T1is
Tds
忽略导前区的惯性和迟延，则简化后导前区传递函数为：
W1
s
1
WB
1
1
此时主回路原理方框图可以简化为：

低（５～ＩＯ）￣Ｃ，效率就降低约 １％，因此严格 控制过热汽温在给定值 间 ｒ约为 ２０ｓ，具有较 良好的动态特性。但实际运行 中，蒸汽负荷
附近是大型火电机组运行 的重要任务之一［１Ｊ。
是变化的，因此不宜用来控制过热汽温 。
过热蒸汽温度控制 中，被控对象具 有非 线性 、时变性 、滞后 ２－２ 烟气传 热量扰 动的动态 特性
ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｋｉｎｇｖｉｅｗ．Ｔｈ ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔ ｈｅ ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ ｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｒ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｅ ， 桫 ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｓｅ Ｌ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃａ ｐａ ｃｉｔｙ ａ ｎｄ
第 ４期 ２０１６年 ４月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
２６５
锅 炉过 热 蒸 汽 温度控 制 系统 的设 计 与仿 真
刘丽桑 ，张锦 枫
（福建工程学院 福建省数字化装备重点实验室 ，福建 福州 ３５０１１８）
摘 要 ：过热蒸汽温度 的高低直接影响着火电机组的安全性和经济性 。由于过 热蒸汽温度对象具有非线性 、时变等复杂 特 性 ，设 计了一种采用模糊 ＰＩＤ控制策略 的串级控制方案 ，分析 了锅炉过热蒸汽温度在 不同扰动作 用下的动 态特 性 ，设 计 了 ＦＵＺＺＹ—ＰＩＤ控制 器，对 ＰＩＤ控制器参数进行 了整定，并对 ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ控制器和常规控制器的控制效果进行 了仿真 比较 ，最后利用组态王 Ｋｉｎｇｖｉｅｗ开发 了相应的过热蒸汽温度监控 系统。结果表明 ，ＦＵＺＺＹ—ＰＩＤ自适应能力强 ，提高 了系 统对非线性、时变性和不确定性等的处理能力，改善 了控 制效果 ，具有更好的动态特性。 关键词 ：过热蒸汽 ；温度控制；ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ；串级控制 ；Ｋｉｎｇｖｉｅｗ 中图分类号 ：ＴＨ１６；ＴＰ３６８．１；ＴＫ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１００１—３９９７（２０１６）０４—０２６５—０３

一 一
分 割 屏 过热 器 出 口汽温 的测 量点 设 在 分 割 屏过 热 器 出 口 ， 左 右 两侧 各 有 一 个测 点 ， 经 两 选 一后 输 出作 为 实测 值 。再 经 低通 滤 波 后 送往 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 器 的测 量 信号 端 （ Ｐ端 ） 。分割 屏 过 热器 出 口汽温 的设 定值与机组负荷有关。 对应于不同负荷运行工况下的主蒸汽流量经 函数 模 块 处 理成 相 应 的分 割 屏 过 热器 出 口汽 温设 定 值 ， 加 法 器 的 输 出就是分割屏过热器出 口汽温设定值。 该值送至 Ｐ Ｉ Ｄ控制器设定信 号端 （ ｓ 端） 。以上所得 到的测量值和设定值相 比较 ， 即可得到分割 屏过热器出 口汽温偏差信号。 ２ ． １ ． ２前馈信号 蒸 汽 负荷 变 化 和烟 气 侧 扰 动均 对 汽 温 有较 大 的影 响 。一 般 地 ， 当机组负荷变化时 ， 首先改变燃料量 ， 然后 改变送风量及引风量等 ，
工 业 技 术
２ ０ １ ３ 年 第２ ０ 期ｌ 科技创新与应用
发 电厂 ３ ０ ０ ＭＷ 锅炉过热汽温控制系统浅谈
周 爽
（ 山西兴能发 电有限责任公 司， 山西 古交 ０ ３ ０ ２ ０ ０ ）
摘 要： 过 热 蒸汽 温度 过 高或过 低 会 显著 影 响 电厂 的 经 济性 和 安 全性 ， 所 以过 热 蒸 汽 温度 无 疑 是锅 炉运 行 质 量好 坏 的 重要 指 标 之 一 。 文章 首 先介 绍 了过 热汽 温控 制 系统 原理 ， 随后 对 某 电厂 的 ３ ０ ０ Ｍ Ｗ 机 组 的过 热 蒸 汽 温度控 制 方 案做 了粗 浅 的探 讨 。
关键 词 ： ３ ０ ０ ＷＭ； 过热蒸汽； 温度 控 制
１过热汽温控制系统原理 锅炉的过热蒸汽系统分为 Ａ、 Ｂ两路 ，它们具有完全相同的控 制系统 。 过热 蒸 汽 的控 制 是 通 过控 制 两个 相 串联 的过 热 器 的喷 水 而 实现 的， 这就是中间汽温控 制（ 一级减温控制 ） 和末级减温控制（ 二 级减温控制 ） 。 主蒸汽温度由二级减温控制来保证 ， 第一级减温控制 的任 务 是 克服 进 入低 温 过 热 器 和屏 式 过 热 器 的扰 动 ， 维 持 进 入 第 二 级减温器的蒸汽温度 的稳定 ； 第二级减温控制的任务是直接保证主 蒸 汽 温 度 等 于给 定值 ， 是 主蒸 汽 温 度控 制 系 统 中最 主要 的 回路 。过 热蒸汽温度控制 的这两个 回路在系统结构上都属 于带有前馈信号 的 串级 调节 系统 。 级和二级减温控制系统的结构原理完全相 同。 一级减温控制 系统将 中间过热器出 口汽温与设定值 比较 ， 经主调节器 的 Ｐ Ｉ 运算 ， 结果形成的控制信号又与 中间过热器的人 口汽温进行 比较 ， 然后再 经付调节器运算输出控制信号去调节喷水 阀。 该 系统的设计通常包 括有对中间过热器入 口（ 一级减温器出 口） 汽温过高和过低 的限制 ， 这一温度设定值 的高限可 以用锅炉风量的函数来限制 ， 而设定值 的 低 限可以用锅炉压力 的函数限制 。二级减温控制系统中 ， 高温过热 器 出口汽温与设定值相 比较 ， 形成的控制信号又与二级减温器出 口 温 度 相 比较 ， 最 后 去 控 制二 级 喷 水 阀 。这 个 系 统通 常应 考 虑 对末 级 高温过热器入 口汽温设定值的高 限限制 ， 人 口汽温高限设定值可按

执行器控制
根据控制信号，执行器调节蒸 汽流量，实现对过热蒸汽温度
的控制。
控制系统的调试与优化
系统调试
在系统硬件和软件联调过程中，对系统进行测试 和调试，确保系统功能的完整性和稳定性。
控制参数优化
根据实际运行情况，对控制参数进行优化，提高 系统的控制精度和响应速度。
报警阈值调整
根据实际运行安全需求，对报警阈值进行调整， 确保系统在异常情况下的及时预警。
有重要意义。
在实际工业生产过程中，过热汽温控制 存在许多难点和挑战，如温度变化非线 性、时变性、外部干扰等问题，这些问 题影响了过热汽温控制的准确性和稳定
性。
针对这些问题，研究过热汽温串级控制 方案对于提高过热汽温控制性能、促进 能源利用效率、保证工业生产安全等方
面具有重要意义。
研究内容与方法
研究内容
串级控制的基本原理
串级控制的概念
串级控制是一种多级控制系统， 其中两个控制器串联在一起，第 一个控制器的输出作为第二个控
制器的设定值，以此类推。
串级控制的优点
串级控制能够改善控制品质，提 高系统的抗干扰能力，增强系统
的鲁棒性。
串级控制的应用
在过热汽温控制中，采用串级控 制方案可以有效地提高系统的控
浅析过热汽温串级控制的控制方案
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目 录
• 引言 • 过热汽温控制系统的基本理论 • 过热汽温串级控制方案 • 过热汽温串级控制方案的实现 • 过热汽温串级控制方案的应用案例 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景与意义
过热汽温控制是现代能源工业中的重要 问题，随着能源结构的转变和能源需求 的增加，过热汽温的控制对于提高能源 利用效率、保证工业生产安全等方面具

1、生产工艺介绍1.1 锅炉设备介绍锅炉是工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。

随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。

锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。

燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。

过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱排空。

锅炉设备主要工艺流程图锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。

按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统：①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。

②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。

③过热蒸汽温度保持在一定范围。

④汽包水位保持在一定范围内。

⑤保持锅炉燃料的经济性和安全性。

⑥炉膛负压保持在一定范围。

1.2 蒸汽过热系统的控制蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。

本设计主要考虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。

过热蒸汽温度的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内，并且保护过热器使管壁温度不超过允许的工作温度.过热蒸汽温度是锅炉给水通道中温度最高的地方.过热器正常运行时的温度一般接近于材料所允许的最高温度.因此，过热蒸汽温度的上限一般不应超过额定值5℃(额定值为450℃ ).如果汽温偏低，则会降低全厂的热效应和影响汽轮机的安全运行，因而过热蒸汽温度的下限一般不低于额定值10℃。

过热蒸汽温度控制的主要任务就是：① 克服各种干扰因素，将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许的范围内，从而保持蒸气品质合格：②保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

锅炉蒸汽温度自动控制系统摘要：电厂实现热力过程自动化，能使机组安全、可靠、经济地运行。

锅炉是火力发电厂最重要的生产设备，过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一，过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统中的重要环节。

在实现过程控制中，由于电站锅炉系统的被控对象具有大延迟，大滞后、非线性、时变、多变量耦合的复杂特性，无法建立准确的数学模型，对这类系统采用常规PID控制难以获得令人满意的控制效果。

在这种情况下，先进的现代控制理论和控制方法已经越来越多地应用在锅炉汽温控制系统。

本文以电厂锅炉汽温系统为研究对象，对其进行了计算机控制系统的改造。

考虑到锅炉汽温系统的被控对象特点，本文分别采用了常规PID控制器和模糊-PID控制器，对两种控制系统对比研究，同时进一步分析了一般模糊-PID控制器的控制特点，在此基础之上给出了一种改进算法，通过在线调整参数，实现模糊-自调整比例常数PID控制。

在此算法中，比例常数随着偏差大小而变化，有效地解决了在小偏差范围内，一般的模糊-PID控制器无法实现的静态无偏差的问题，提高了蒸汽温度控制系统的控制精度。

关键词:锅炉蒸汽温度模糊控制随着我国经济的高速发展，对重要能源“电”的要求快速增长，大容量发电机组的投入运行以及超高压远距离和赢流输电的混和电网的建设，以三峡电网为中心的全国性电力系统的形成，电力系统的不断扩大，对其自动控制技术水平的要求也越来越高。

同时，地方性的自备热电厂亦有长足发展，随着新建及改造工程的进行，其生产过程自动控制与时俱进，小容量机组“麻雀虽小，五脏俱全”，自备热电厂其自身特点：自供电、与主电网的关系疏及相互影响小，供热及采暖季节性等，可以提供更多的应用、尝试新技术、新产品的机会和可能性。

这样做的重要目标是提高和保证电力，热力及牛产过程的安全可靠、经济高效。

为了适应发展并实现上述目标，必须采取最新的技术和控制手段对电力系统的各种运铲状态和设备进行有效的自动控制。

火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一。

锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：2013/12/2-2013/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。

过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。

锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。

本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。

蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。

锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。

主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。

过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。

过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。

蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。

一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。

如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。

据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。

一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。

通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。

由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。

(6) MFT (7) 汽机跳闸 (8) 锅炉负荷低于10％
第四节 再热汽温控制
一、再热蒸汽温度控制任务
保持再热器出口汽温为给定值。
二、再热汽温的影响因素
（1）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽温有很大的 影响；
（2）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要因素。 由于再热器是纯对流布置，再热器入口工质状况取决
二、过热汽温对象特性
主要扰动有三种： （1）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、
燃料量变化、燃料种类或成分变化、风量 变化等等这些变化最终均反映在烟气热量 的变化； （2）蒸汽流量（负荷）扰动； （3）减温水流量扰动。
D
GD(s)
Q
GQ(s)
W
GW(s)
+ θ
+ +
１．蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性
γθ2
γθ1
＋ f1(x) － PI1
D 蒸汽流量D
∑
＋ ＋－
PI4
＋
＋ －
PI2
KZ
一级减温水调 节阀
二级减温 水调节阀
KZ
θ0
图13 按温差控制的过热汽温分段控制系统
D
第三节 举例
一、过热蒸汽流程
一级减温器 初级过热器
分割屏过热器 后屏过热器二级减温器
θ5
θ4
θ3
θ2
末级过热器 θ1 至汽机
蒸汽
(s) Q(s)
KQ 1 TQS
e Q s
0
τQ
t
图 4 烟气热量扰动下过热汽温响应曲线
3．减温水量扰动下的过热汽温特性
Wj
0
t
ΔWj
θ
TC
G(s) (s) K es

锅炉温度控制器原理
锅炉温度控制器是一种用于监测和调节锅炉温度的装置，常用于工业锅炉和家用锅炉中。

它的工作原理通常包括以下几个部分：
1. 温度传感器：温度传感器一般采用热电偶或热电阻等装置，用于测量锅炉内部的温度。

传感器将温度转换为电信号后，传送给控制器。

2. 控制器：控制器接收温度传感器的信号，并根据设定的温度范围进行判断和控制。

控制器一般包括一个微处理器或专用的控制芯片，用于读取和处理传感器信号。

3. 比较器：比较器是控制器中的一个核心部件，用于将实测温度信号与设定温度信号进行比较。

如果实测温度高于设定温度，比较器就会发送控制信号。

4. 控制执行器：控制执行器接收比较器发送的控制信号，并执行相应的控制操作。

例如，如果实测温度高于设定温度，控制执行器可能会打开水泵或控制燃烧器的供气量，以降低锅炉温度。

总的来说，锅炉温度控制器通过温度传感器监测锅炉温度，控制器根据设定温度范围进行逻辑判断，比较器将判断结果转化为控制信号，控制执行器根据信号执行相应操作，从而实现对锅炉温度的控制。

通过这种方式，锅炉温度可以在预定范围内保持稳定，确保锅炉工作的安全性和高效性。

的延误。
关键 词 ： 过滤器 ； 温度控制 系统 ； 特性
燃料增加 ， 但是 ， 炉膛 中的最高的温度没有多大的变化 ， 炉膛辐射放 在工业工业过程中锅炉作为关键动力设备 ， 根据用途 、 燃料性 热量相对变化不大， 因此炉膛温度增高不大 。这就是说负荷增 加时 质、 压力 高低等有多种类型和称呼， 造成哦你故意流程多元化形态。 每千克燃料 的辐射放热百分率减少 ，而在炉膛后的对 流热 区中， 由 目前 常用的锅炉设备主要是由给水泵、 给水控制阀 、 省煤器 、 汽包及 于烟温和烟速的提高， 每千克燃料 的对流放热百分率将增大。如果 循环管等组成 。由于锅炉 自身的特点 ， 在使用 中产生高压蒸汽能够 两种过热器串联 配合 ， 可 以取得较平坦 的汽温特性 ， 但 一般在采用 为驱动透平提供强大动力源 ， 同时还可以为精馏 、 干燥、 反应 、 加热 这两种过热器 串联的锅炉中 ， 过热器 出口蒸汽温度在某个负荷范围 等过程提供热源 。当前技术不断提升将锅炉设备技术向着大容量 、 内， 仍 随锅炉负荷的增加有所升高。 高参数、 高效率的方 向发展 。燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃 ２ ） 过剩空气系数与过热汽温 的静态关系。过剩空气量 改变时 ， 烧室燃烧 ， 生成的热量传递给蒸汽发生系统 ， 产生饱和蒸汽 ， 经过过 燃烧生成的烟气量改变 ， 因而所有对流受热 面吸热随之改变 ， 而且 热器形成过热蒸汽 ， 在汇集到蒸汽母管 。 对离炉膛出 口较远的受热面影响显著。因此 ， 当增大过剩空气量时
要部分。 过热蒸汽温度的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范 就减少 了。也可 以认为 ： 提高给水温度后 ， 在相同燃料下 ， 锅炉的蒸 围内， 并且保护过热器使管壁温度不超过允许 的工作温度． 过热蒸 发量增加了 ， 因此过热汽温将下降。 汽温度是锅炉给水通道中温度最高 的地方 ， 过热器正常运行时的温 ４ ． ２ 动态特陛 度一般接近于材料所允许 的最高温度。 １ ） 蒸汽流量扰动下的蒸汽温度对象的动态特牲。 大型锅炉都采 过热蒸汽温度控制的主要任务就是 ： 用复合式过热器 ， 当锅炉负荷增加时， 锅炉燃烧率增加 ， 通过对流式 １ ） 克服各种干扰 因素 ， 将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许 过热器 的烟气量增加 ， 而且烟气温度也随负荷 的增大而升高 。这两 的范 围内 ， 从而保持蒸气品质合格。 ２ ） 保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度 。 ２ ． ２ 控制原理简介 １ ） 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。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

锅炉温度控制系统摘要：本文以锅炉主蒸汽温度作为被控对象，对传统PID控制下锅炉主蒸汽温度由于非线性和大惯性因素无法取得良好控制效果的缺点进行改进，增加智能控制策略，对复杂的被控对象进行分析求解，解决了锅炉主蒸汽温度的控制策略问题。

引言：锅炉在火力发电厂、化工厂、各类设备制造厂以及石油等重工业领域发挥着重要作用。

锅炉主蒸汽温度在锅炉运行过程中，是一项至关重要的控制对象，同时也是锅炉汽水通道当中温度达到最大值的点。

伴随着锅炉机组朝着大容量与大参数的方向过渡，主蒸汽温度被控对象有着较大的惯性与非线性等一系列的特点，传统 PID 策略已经无法满足高性能的控制水平与要求,传统的控制方法需要建立被控对象相关的数学模型，求取系统的传递函数。

传递函数模型是古典控制理论中对线性系统进行研究的主要工具。

通过列写系统的微分方程再对微分方程进行化简，通过拉普拉斯变换，得到代数数学方程。

随着被控对象的复杂度提高，系统的求解难度越大。

本文基于智能控制理论的持续研究，在以往控制方法的基础上，增加了部分新的智能控制措施，针对复杂问题进行求解。

一、研究背景锅炉自动化控制系统，是指锅炉运行过程中的热工参数按照相关要求，或者运行负荷的性质实施自动监测与显示工作。

在锅炉运行过程中，发挥自动控制作用，并且予以保护并关联，由此便会产生参数负荷要求的过热蒸汽，使机组运行过程更加安全与稳定。

开展锅炉自动化控制有着众多的优点，比如说，能够令锅炉的有关输出变得趋向稳定，使现场工作人员与各类生产设备处在比较安全的状态，从而令锅炉机组的运行环境得到较大程度的改善，使现场工作人员的劳动难度得到降低。

一般来讲，锅炉运行状况的优劣以及锅炉的使用寿命往往受到自动控制系统的直接影响。

而在火力发电厂当中，着重监测与控制的参数便是主蒸汽温度，其太高或者太低均会对整个发电机组的安全性与经济性起到直接影响。

电厂锅炉机组的主蒸汽温度具有非线性与较大时滞性等运行特征，主蒸汽温度的控制状况不够理想，不但无法保证发电量，同时还会导致一次能源的严重浪费。