？锅炉再热汽温控制系统的设计(附件)
火力发电厂是我国重点能源工业之一，在我国电力工业中占有主要地位。再热汽温控制系统对火力发电厂而言是一个非常重要的控制子系统，它的任务是保持再热器出口蒸汽温度在动态过程中在允许的范围内波动，稳态时等于给定值。再热汽温控制系统能够保证再热器、汽轮机等热力设备的安全，发挥机组的运行效率，提高电厂的经济性。
论文首先分析了再热汽温在不同扰动下的动态特性，在此基础上，再对汽温控制系统在电厂锅炉工作过程中的常用控制方案进行分析比较，解决了工程应用中遇到的实际问题。该控制系统最终采用在单回路控制基础上改进的串级控制的控制方案，可实现不同条件下控制再热汽温的无扰切换。最后，论文还详细的给出了该控制系统的工程实现。
关键词 锅炉，再热汽温，串级控制，无扰切换
目 录
1 绪论 5
1.1 选题的背景及其意义 5
1.2 本文主要的研究工作 5
2 DCS系统的介绍 6
2.1 DCS系统概要 6
2.2 分散控制系统结构 7
2.3 DCS系统特点与发展前景 8
3 横河 CENTUM VP 系统的介绍 9
3.1 CENTUM VP 系统配置 9
3.2 CENTUM VP 系统软件配置 11
3.3 CENTUM VP 系统优点 25
4 锅炉再热汽温控制系统的构成及工作特性 26
4.1国内再热汽温控制系统研究动态 26
4.2 再热器系统构成 26
4.3 锅炉再热汽温动态特性分析 27
5 控制策略原理与控制方案设计 28
5.1 PID控制原理 28
5.2 再热汽温的控制方式 28
5.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
锅炉再热汽温控制系统方案SAMA图 31
6 工程实现 32
6.1 项目制作流程 32
6.2 再热汽温控制系统FCS组态 32
7 虚拟测试 37
7.1 虚拟测试介绍 37
7.2 工程实际测试结果 38
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
1 绪论
近年来，随着社会智能化水平的发展，我国各行各业对先进技术水平的要求越来越高。自动控制技术作为先进技术的重要组成部分，其在各行各业的重要作用更加明显。如今，在石化、电力、水利、制药等行业，自动控制技术的运用愈加成熟。随着我国先进科技水平的不断提高，生产过程的自动控制已经成为降低成本投入，提高工作效率的重要手段，其在国民经济中占有非常重要的地位。
1.1 选题的背景及其意义
在当代电厂锅炉工作过程中，主蒸汽在高压缸中做功后，需要送到锅炉再热器中加热升温，然后再送入锅炉中压缸中做功，这样可以提高锅炉的工作效率和能源的利用率，提高整个锅炉系统的经济性。提高锅炉再热蒸汽温度对于提高锅炉热循环效率有着十分重要的意义，但是受到一些硬性条件的限制，现在一般电厂锅炉的再热蒸汽温度都控制在600℃以下。另一方面，在电厂锅炉的工作过程中，再热汽温更容易受到负荷等不同因素的影响而发生幅度很大的变化，如果不及时的进行控制，就可能会使锅炉发生爆炸，引发非常严重的事故。因此，电厂锅炉的再热汽温的控制成为各项锅炉工艺流程中非常重要的一个控制项目。
本文中主要研究的是大型火电机组再热汽温的自动控制。通过完成该课题，我在使用横河CENTUM VP分散控制系统进行复杂控制系统的设计、组态和调试方面得到了训练，为以后从事相关方面的工作打下了良好的基础。
1.2 本文主要的研究工作
根据一般电厂锅炉工作的实际情况，再热汽温控制的是保持再热器出口蒸汽温度在动态过程中处于误差允许的波动范围内，稳态时等于给定值[1]。在本文设计的系统中目标是能够实现对再热汽温自动调节。如果中途出现紧急故障，系统能够立即报警并请求人工手动控制。根据这些要求，我们应该做好以下几个方面：
1、根据再热汽温的动态特性，我们应给针对其特性给出合理的控制方案。
2、本课题要求应用DCS系统，而我们选择的是横河CENTUM VP系统的软件，我们需要完成CENTUM VP系统的软件的组态；
3、实现该控制完成的流程图设计、联锁逻辑设计,组态和画面设计以及参数设置等；
4、利用CENTUM VP系统的软件完成虚拟测试，给出该控制系统的适时趋势图、历史趋势图、报警列表等。
2 DCS系统的介绍
2.1 DCS系统概要
DCS是Distributed Control System的缩写，中文名称是集散控制系统或分布式控制系统。随着现代科技水平的进步，工业生产的组织形式也产生了从分散到集中的改变。早期的时候，控制站设在工业控制现场附近，并且各个控制装置都有独立的控制器。控制设备测量出系统的参数后，根据系统的控制策略，把测量值与给定值相比较得出的信号通过执行机构去控制生产过程[2]。
DCS系统的主要技术概述：
1、系统具有现场操作站，人机交互界面站，数据通讯系统，工程师站，人机接口单元等。
2、硬件系统具有很高的可靠性，可以在各种不同的环境下工作。硬件系统的软件拥有非常强大的数据处理功能，可以对复杂的系统进行组态，用户也可以自主的在软件平台上研究出高品质的控制算法。所以，它非常适合进行组态和使用，并且支持很多种现场总线。
3、系统在设计上使用了冗余配置和模件级的自纠正能力，具有非常高的可靠性。不论系统的哪个组件出现问题，都不会影响整个系统的工作。
4、系统的各种功能都在显示器上集中显示以及在打印机上打印，控制系统的功能和物理实现了分散。
5、分布式系统的可利用率很高，很少会发生系统故障，完全可以实现对工业生产现场的实时监控。
6、分成了多个子系统，可以满足不同用户的要求。
7、网络结构具有可靠性、开放性和先进性。
8、操作系统具有开放性和可靠性。
9、系统配置了组态工具，满足任何监控跟控制要求。
10、系统的扩展性和可裁剪性非常高，确保了系统的经济性。
2.2 分散控制系统结构
2.2.1 网络通信子系统
DCS控制系统在垂直分层时分成四个不同的层次，从上而下，分别是：全厂优化和调度级，车间操作级，过程装置级和现场控制级[3]。
2.2.2 过程控制子系统
过程控制子系统由现场设备、过程控制站组成和数据采集站组成。
1、现场设备
现场设备通常都处于工业生产现场。目前现场设备的传递方式可以分为两种。第一种是传统的4毫安到20毫安范围的模拟量传递方式；第二种是依靠现场总线传递的全数字量传递方式，基于现场总线的全数字量传递是信息传递的未来发展方向。
2.3.1 DCS系统的特点
DCS是一个多级计算机控制系统。它综合了4C技术，主要实现分散控制，集中处理。DCS特点如下：
2011年4月，横河电机因为其优越的性能和客户的好评，获得了“Frost & Sullivan 2011全球客户价值提升奖”。
3.1 横河CENTUM VP系统配置
CENTUM VP控制系统控制简单，它适用于各种规模的工厂[4]。如图3-1为centum vp的系统构成简化图。
1 绪论 5
1.1 选题的背景及其意义 5
1.2 本文主要的研究工作 5
2 DCS系统的介绍 6
2.1 DCS系统概要 6
2.2 分散控制系统结构 7
2.3 DCS系统特点与发展前景 8
3 横河 CENTUM VP 系统的介绍 9
3.1 CENTUM VP 系统配置 9
3.2 CENTUM VP 系统软件配置 11
3.3 CENTUM VP 系统优点 25
4 锅炉再热汽温控制系统的构成及工作特性 26
4.1国内再热汽温控制系统研究动态 26
4.2 再热器系统构成 26
4.3 锅炉再热汽温动态特性分析 27
5 控制策略原理与控制方案设计 28
5.1 PID控制原理 28
5.2 再热汽温的控制方式 28
5.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
锅炉再热汽温控制系统方案SAMA图 31
6 工程实现 32
6.1 项目制作流程 32
6.2 再热汽温控制系统FCS组态 32
7 虚拟测试 37
7.1 虚拟测试介绍 37
7.2 工程实际测试结果 38
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
1 绪论
近年来，随着社会智能化水平的发展，我国各行各业对先进技术水平的要求越来越高。自动控制技术作为先进技术的重要组成部分，其在各行各业的重要作用更加明显。如今，在石化、电力、水利、制药等行业，自动控制技术的运用愈加成熟。随着我国先进科技水平的不断提高，生产过程的自动控制已经成为降低成本投入，提高工作效率的重要手段，其在国民经济中占有非常重要的地位。
1.1 选题的背景及其意义
在当代电厂锅炉工作过程中，主蒸汽在高压缸中做功后，需要送到锅炉再热器中加热升温，然后再送入锅炉中压缸中做功，这样可以提高锅炉的工作效率和能源的利用率，提高整个锅炉系统的经济性。提高锅炉再热蒸汽温度对于提高锅炉热循环效率有着十分重要的意义，但是受到一些硬性条件的限制，现在一般电厂锅炉的再热蒸汽温度都控制在600℃以下。另一方面，在电厂锅炉的工作过程中，再热汽温更容易受到负荷等不同因素的影响而发生幅度很大的变化，如果不及时的进行控制，就可能会使锅炉发生爆炸，引发非常严重的事故。因此，电厂锅炉的再热汽温的控制成为各项锅炉工艺流程中非常重要的一个控制项目。
本文中主要研究的是大型火电机组再热汽温的自动控制。通过完成该课题，我在使用横河CENTUM VP分散控制系统进行复杂控制系统的设计、组态和调试方面得到了训练，为以后从事相关方面的工作打下了良好的基础。
1.2 本文主要的研究工作
根据一般电厂锅炉工作的实际情况，再热汽温控制的是保持再热器出口蒸汽温度在动态过程中处于误差允许的波动范围内，稳态时等于给定值[1]。在本文设计的系统中目标是能够实现对再热汽温自动调节。如果中途出现紧急故障，系统能够立即报警并请求人工手动控制。根据这些要求，我们应该做好以下几个方面：
1、根据再热汽温的动态特性，我们应给针对其特性给出合理的控制方案。
2、本课题要求应用DCS系统，而我们选择的是横河CENTUM VP系统的软件，我们需要完成CENTUM VP系统的软件的组态；
3、实现该控制完成的流程图设计、联锁逻辑设计,组态和画面设计以及参数设置等；
4、利用CENTUM VP系统的软件完成虚拟测试，给出该控制系统的适时趋势图、历史趋势图、报警列表等。
2 DCS系统的介绍
2.1 DCS系统概要
DCS是Distributed Control System的缩写，中文名称是集散控制系统或分布式控制系统。随着现代科技水平的进步，工业生产的组织形式也产生了从分散到集中的改变。早期的时候，控制站设在工业控制现场附近，并且各个控制装置都有独立的控制器。控制设备测量出系统的参数后，根据系统的控制策略，把测量值与给定值相比较得出的信号通过执行机构去控制生产过程[2]。
DCS系统的主要技术概述：
1、系统具有现场操作站，人机交互界面站，数据通讯系统，工程师站，人机接口单元等。
2、硬件系统具有很高的可靠性，可以在各种不同的环境下工作。硬件系统的软件拥有非常强大的数据处理功能，可以对复杂的系统进行组态，用户也可以自主的在软件平台上研究出高品质的控制算法。所以，它非常适合进行组态和使用，并且支持很多种现场总线。
3、系统在设计上使用了冗余配置和模件级的自纠正能力，具有非常高的可靠性。不论系统的哪个组件出现问题，都不会影响整个系统的工作。
4、系统的各种功能都在显示器上集中显示以及在打印机上打印，控制系统的功能和物理实现了分散。
5、分布式系统的可利用率很高，很少会发生系统故障，完全可以实现对工业生产现场的实时监控。
6、分成了多个子系统，可以满足不同用户的要求。
7、网络结构具有可靠性、开放性和先进性。
8、操作系统具有开放性和可靠性。
9、系统配置了组态工具，满足任何监控跟控制要求。
10、系统的扩展性和可裁剪性非常高，确保了系统的经济性。
2.2 分散控制系统结构
2.2.1 网络通信子系统
DCS控制系统在垂直分层时分成四个不同的层次，从上而下，分别是：全厂优化和调度级，车间操作级，过程装置级和现场控制级[3]。
2.2.2 过程控制子系统
过程控制子系统由现场设备、过程控制站组成和数据采集站组成。
1、现场设备
现场设备通常都处于工业生产现场。目前现场设备的传递方式可以分为两种。第一种是传统的4毫安到20毫安范围的模拟量传递方式；第二种是依靠现场总线传递的全数字量传递方式，基于现场总线的全数字量传递是信息传递的未来发展方向。
2.3.1 DCS系统的特点
DCS是一个多级计算机控制系统。它综合了4C技术，主要实现分散控制，集中处理。DCS特点如下：
2011年4月，横河电机因为其优越的性能和客户的好评，获得了“Frost & Sullivan 2011全球客户价值提升奖”。
3.1 横河CENTUM VP系统配置
CENTUM VP控制系统控制简单，它适用于各种规模的工厂[4]。如图3-1为centum vp的系统构成简化图。
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