发布时间 : 星期六 文章工业锅炉过热蒸汽温度控制系统设计(大学本科毕业设计)更新完毕开始阅读7fcd10380622192e453610661ed9ad51f01d54a8
山东科技大学学士学位论文 绪论
(3)热电偶温度计
热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。它的主要特点就是测温范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制的实现。
目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范，国际上规定热电偶分为八个不同的分度，分别为B，R，S，K，N，E，J和T，其测量温度最低可测零下270℃，最高可达1800℃，其中B，R，S属于铂系列的热电偶，由于铂属于贵重金属，所以他们又被称为贵金属热电偶，而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离被测物体，从而使参比端温度稳定。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。热电偶的缺点是它的输出信号和温度示值间是非线性关系，在测温下限的灵敏度较低。
(4)辐射温度计
辐射温度计是以热辐射测量为基础的非接触测温仪器。它的测量不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测量准确度。辐射测温的另一个特点是在理论上无测量上限，所以它可以测到相当高的温度。此外，其探测器的响应时间短，易于快速与动态测量。在一些特定的条件下，例如核子辐射场，辐射测温可以进行准确而可靠的测量。
辐射测温法的主要缺点在于它不能直接测得被测对象的实际温度。要得到实际的温度值，需要进行材料发射率的修正，而发射率是一个相当复杂的参数。这就增加了对测量结果进行处理的难度。而且，由于辐射测温的相对复杂的原理、温度计的结构也相对复杂，从而其价格较高。这也限制了辐射温度计在某些方面的使用。[2]
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山东科技大学学士学位论文 绪论
上述几种温度测量传感器在工业控制领域都有相应的应用，对于不同的控制要求，选用合适的传感器是精确控制和系统可实现的必要条件。
1.3论文的主要工作及重点
本设计以YG-75/3.82-M1型锅炉过热蒸汽温度控制系统为研究对象，主要做了以下几个方面的工作:
(1)了解锅炉过热蒸汽的工艺过程，对被控对象进行整体分析，设计整体系统方案；
(2)根据锅炉过热蒸汽温度控制系统的特点，完成系统的硬件设计，包括温度采样电路、A/D转换电路、主控制电路、抗干扰电路等；
(3)在硬件设计的基础上，完成系统软件部分的设计，包括主程序模块、检测滤波模块、键盘显示模块等；
(4) 建立温度控制系统的数学模型，并在系统数学模型的基础上，确定PID控制策略。
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山东科技大学学士学位论文 系统分析及总体设计方案
2系统分析及总体设计方案
2.1系统总体分析
首先分析锅炉过热蒸汽温度控制对象的动静态特性。目前，火电机组厂锅炉广泛采用喷水减温的方式来控制过热蒸汽温度。影响蒸汽温度变化的因素很多，但主要的有蒸汽流量、烟气传热量和减温水量等。在各种扰动下，蒸汽温度控制对象的特点是有延迟、惯性和自平衡能力。
(1)蒸汽流量扰动下的蒸汽温度对象的特性
YG-75/3.82-M1型锅炉采用复合式过热器，当锅炉负荷增加时，锅炉燃烧率增加，通过过热器的烟气量增加，而且蒸汽温度也随负荷的增大而升高，这两个因素都使对流式过热器的气温升高。然而，当负荷增加时，炉膛温度的升高并不明显，由炉膛辐射传给过热器的热量比锅炉蒸汽量增加所需热量少，因此使辐射式过热器的出口温度有所下降。可见，这两种型式的过热器对蒸汽流量的扰动的反映恰好相反，使过热器出口蒸汽温度随蒸汽流量变化的影响减小。综合而言，过热器出口蒸汽温度是随流量D的增加而升高的，特性曲线如图1.1(a)所示。蒸汽流量扰动时，沿过热器长度上各点的温度几乎是同时变化的，延迟时间较小，约为15s左右。
(2)蒸汽温度在减温水量扰动下的特性
当减温水量发生变化时，虽然减温器出口处蒸汽温度已经发生变化，但要经过较长的过热器管道才能使出口的蒸汽温度发生变化，其扰动地点（过热器入口）与测量蒸汽温度的地点（过热器出口）之间有着较大的距离，此时过热器是一个有纯滞后的多容对象。动态曲线图如图1.1(b)所示。当扰动发生后，要隔较长的时间才能使蒸汽温度发生变化，滞后时间比较大，
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山东科技大学学士学位论文 系统分析及总体设计方案
滞后时间约为30-60s。
DWS?D?WS0tTttt0?t0?t 图2.1 蒸汽温度控制特性
综上所述，可归纳出蒸汽温度控制对象的特性有以下几点：
(1)过热器出口蒸汽温度对象在扰动下具有延迟和惯性，而且有自平衡能力。改变任何一个输入参数（扰动），其他的输入参数都可能直接或间接的影响出口蒸汽温度，这使得控制对象的动态过程十分复杂。
(2)在减温水流量扰动下，过热器出口蒸汽温度对象具有较大的传递滞后和容量滞后，缩减减温器与蒸汽温度控制点之间的距离，可以改善其动态特性。
评价一个控制系统的好坏，其指标是多种多样的，但对控制系统的基本要求即控制系统所需的基本性能却是基本一致的。一般可归纳为稳定性、准确性、快速性即稳、准、快的要求。
(1)稳定性
稳定性是保证控制系统正常工作的前提条件。一个稳定的控制系统，其被控量偏离期望的初始偏差随时间的增长逐渐减小并趋于零。具体来说，对于稳定的恒指控制系统，被控量因扰动偏离期望值后，经过一个过渡过程时间，被控量应恢复到原来的期望值状态；对于稳定的随动系统，被控
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