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凝汽式汽轮机虚拟控制装置研究

作　者: 韩芹
导　师: 潘维加
学　校: 长沙理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: LabVIEW虚拟仪器 汽轮机控制 数学建模 仿真研究 模糊自整定PID控制
分类号: TK263
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


汽轮机组是火电厂中最主要的设备之一。汽轮机组的控制系统对保障汽轮机安全稳定运行至关重要,其性能的优劣直接影响汽轮机组和电网运行的经济性、安全性和供电品质。本文以200MW、300MW、600MW凝汽式汽轮机组为研究对象,用机理分析法分别建立了不同汽轮机控制系统中各环节(包括电液转换器、油动机、进汽容积、蒸汽功率、转子)的数学模型,并利用虚拟仪器软件工具LabVIEW对它们的动态特性进行了仿真研究。在深入研究上述三种汽轮机控制系统原理、特性和运行方式的基础上,采用图形化建模方法,利用LabVIEW软件中的仿真与控制工具包对汽轮机控制系统进行图形组态的建模,研究了汽轮机自启动控制系统和负荷控制系统,给出了最佳整定参数值,得到了三种汽轮机控制系统转速和功率的控制曲线。并采用模糊自整定PID控制方法对负荷控制进行了改进,给出了新方案下控制器参数的最佳整定值,对比分析了两种控制方案下控制系统的控制性能,仿真结果和分析表明在系统稳定性,超调量和自整定PID参数等方面,模糊自整定PID控制算法均优于传统PID控制算法。本文利用LabVIEW虚拟仪器的强大功能设计出开放、灵活、可与计算机同步发展,与网络及其他周边设备互联的汽轮机控制系统虚拟装置,具有良好的界面和易操作性,可以取代传统汽轮机控制系统模拟装置。本文的研究对于提高汽轮机的控制质量、更好地开展汽轮机控制方面的研究具有一定的理论和实际意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 国内外汽轮机控制系统现状  10-12
    1.2.1 国内外汽轮机控制系统发展现状  10-11
    1.2.2 国内外汽轮机控制系统研究现状  11-12
  1.3 建模概述  12-14
    1.3.1 建模方法  12-13
    1.3.2 建模环境  13-14
  1.3 存在的问题  14
  1.4 本文研究的内容  14-16
第二章 被控对象数学模型的建立  16-35
  2.1 汽轮机控制系统被控对象的数学模型分析  16-24
    2.1.1 数学模型建立的前提  16-17
    2.1.2 电液转换器  17-18
    2.1.3 汽轮机转子  18-19
    2.1.4 蒸汽容积  19-23
    2.1.5 其它环节的数学模型  23-24
  2.2 被控对象的仿真  24-34
    2.2.1 LabVIEW 和Simulation 工具包简介  24-25
    2.2.2 各环节的仿真  25-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 汽轮机控制系统的仿真研究  35-49
  3.1 Control 工具包简介  35-37
    3.1.1 PID 给定值曲线  35-36
    3.1.2 PID 控制参数整定表  36
    3.1.3 PID 控制器  36-37
  3.2 汽轮机的自启动控制  37-43
    3.2.1 汽轮机自启动控制原理  37-38
    3.2.2 汽轮机自启动控制的仿真研究  38-39
    3.2.3 调节器的最佳整定参数及仿真结果  39-43
  3.3 汽轮机负荷控制  43-47
    3.3.1 负荷控制原理  43-44
    3.3.2 负荷控制的仿真研究  44-45
    3.3.3 调节器的最佳整定参数及仿真结果  45-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章 汽轮机控制系统模糊 PID 控制的研究  49-61
  4.1 模糊控制概述  49-51
    4.1.1 模糊控制的组成  49-50
    4.1.2 模糊自适应PID 控制  50-51
  4.2 汽轮机模糊PID 控制系统设计  51-52
  4.3 模糊PID 控制器的设计  52-57
    4.3.1 隶属度函数设计  52-54
    4.3.2 模糊控制规则  54-56
    4.3.3 去模糊化  56-57
  4.4 仿真研究  57-60
    4.4.1 仿真框图  57-58
    4.4.2 控制参数的整定  58-59
    4.4.3 两种控制方法仿真结果对比分析  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章 汽轮机控制系统的虚拟装置  61-66
  5.1 功能介绍  61-65
    5.1.1 汽轮机类型的选择  62
    5.1.2 汽轮机给定值曲线的选择和输入  62-63
    5.1.3 汽轮机控制参数的修改  63-64
    5.1.4 实际/仿真模型信号的切换  64-65
    5.1.5 虚拟装置功能键使用说明  65
  5.2 本章小结  65-66
全文总结  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
附录（攻读硕士学位期间发表的学术论文）  72

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽轮机（蒸汽透平、汽轮机） > 构造
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