热工自动控制系统

1、第七章第七章 汽包锅炉给水控制系统试验汽包锅炉给水控制系统试验浙江大学冯晓露返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录上一页上一页上一页上一页上一页上一页第七章第七章 汽包锅炉给水控制系统试验汽包锅炉给水控制系统试验一、汽包水位控制系统信号的测量和修正一、汽包水位控制系统信号的测量和修正1。汽包水位的测量 玻璃管水位计：主要用于就地观察水位 电触电水位计：曾用于水位保护 差压式水位计：主要用于水位的控制，目前也作为水位保护信号源，但在 锅炉起停过程中误差较大，此时应以电极式水位计为准2。差压式水位计的计算和修正0HpLLHswSa2、蒸汽流量的测量和修正、蒸汽流量的测量和修正),(tpP

2、KD),(tp)/(0561. 066. 1001. 056.18),(3mkgptptp 过热蒸汽密度，过热蒸汽压力和温度的函数p - - - - - 过热蒸汽绝对压力t - - - - - 过热蒸汽温度K - - - - - 流量系数3 3、给水流量的计算和修正、给水流量的计算和修正273tPKQt给水温度K流量系数1 1给水量扰动时的动态特性给水量扰动时的动态特性 给水量扰动时，汽包水位的变化过程可以分别从两个角度加以分析： 1、仅仅从物质平衡的角度来分析； 2、仅仅从热平衡的角度来分析。二、汽包水位控制对象特性试验二、汽包水位控制对象特性试验 综合上述两种角度分析的结果，对曲线和曲线进

3、行线性叠加，得到在给水量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线：式中：迟延时间 s； 飞升速度，即单位给水流量改变时水位的变化速度 ；1)s(s(s)G01 在给水量扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平衡 能力特性。2 2蒸汽量扰动时的动态特性蒸汽量扰动时的动态特性 蒸汽量扰动时，汽包水位的变化过程同样可以从两个角度加以分析。 1仅仅从物质平衡的角度来分析 2仅仅从热平衡的角度来分析。在蒸汽量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线。动态特性的数学描述为：s1Tsk(s)G02 式中： k比例系数 ， T时间常数 飞升速度3燃料量扰动时的汽包水位动态特性燃料量扰动时的汽包水位动态特性 燃料量扰动时的汽

4、包水位的变化与蒸汽流量扰动时相近，只是虚假水位更轻些，迟延时间也较短。汽包水位动态特性的特点总结：汽包水位动态特性的特点总结：1、具有迟延；2、具有“虚假水位”现象；3、无自平衡能力三、三、 单级三冲量给水调节系统及参数整定单级三冲量给水调节系统及参数整定 1、单级三冲量给水自动调节系统的组成D2内回路(inner loop)的分析与整定 内回路的主要任务是当给水流量侧产生自发性扰动时，必须迅速消除扰动，使被调量（汽包水位H）基本不受到自发性扰动的影响；当内回路外部发生扰动汽包水位H 发生变化时，内回路要具有快速随动的特性，使给水流量W尽快地起到调节汽包水位的作用。WWSISW1)()(3外回

5、路(outer loop)的分析与整定 外回路可以看作是一个单回路调节系统，所以可以采用整定单回路调节系统的方法来整定外回路。 4. 蒸汽流量侧 的选择 D 要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即：wwDDWD 在正常运行时，可认为D=W，D=W，则有D=W 因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系数D必须等于给水流量侧分流器的分流系数W。 串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克服静态偏差完全由主调节器实现，分流系数D取值不必考虑静态偏差的问题，D值可取得大一些，以利于更好地改善调节过程的调节品质。分流系数W取值影响内回路的稳定性，在外回路中，可通过主调节器的和Ti来整定，

6、W的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。四、四、 串级三冲量给水调节系统及参数整定串级三冲量给水调节系统及参数整定 1、串级三冲量给水控制系统的组成3外回路(outer loop)整定 4蒸汽流量侧D的选择此时蒸汽流量信号不一定与给水流量信号严格配合，即: 2内回路(inner loop)整定 与单级三冲量系统的内回路一样等效主调：)11 (11STKWWWD五、 变速给水泵的安全工作 设计变速泵最小流量控制系统：用一次测量元件和流量变送器对各个给水泵的入口流量进行测量，通过各泵的再循环调节阀将泵出口的部分给水流回除氧器，以保证通过给水泵的流量高于设计的最小流量。 第一节第一节 过热蒸汽温度

7、调节系统过热蒸汽温度调节系统第八章第八章 汽温调节系统汽温调节系统The Steam Temperature Control System锅炉过热器结构示意图 第一节第一节 过热蒸汽温度调节系统过热蒸汽温度调节系统 一过热蒸汽温度的动态特性试验一过热蒸汽温度的动态特性试验 三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。1蒸汽量扰动时，过热蒸汽温度的动态特性 特点是有迟延，有惯性，有自平衡能力。阶跃响应曲线 蒸汽量变化对汽温变化的传递函数可用下式近似表示： sDDeSTKsDssG1)()()(2烟气侧扰动时过热蒸汽温度的动态特性 阶跃响应曲线： 烟气扰动时的过热器出口汽温的阶跃响应曲线 特点是：有迟延、

8、有惯性、有自平衡能力。3减温水量扰动时过热蒸汽温度的动态特性 导前区：导前汽温2测点前至减温器 惰性区：过热器出口汽温1测点到导前汽温测点 )()()(202swssG)()()(2101sssG )()()()()(01021sGsGswssG式中2导前汽温1过热器出口汽温 w减温喷水量 减温水量扰动时过热蒸汽温度被调对象的阶跃响应曲线图： 2)1 ()(2202nSTKsG1)1 ()(2101nSTKsGnTSKsGsGsG)1 ()()()(0102汽温对象的传递函数可用下式表示：一般n2=2 一般n12 二串级汽温调节系统二串级汽温调节系统 1系统构成及工作原理 2 2串级汽温调节系

9、统的分析与整定串级汽温调节系统的分析与整定 系统方框图为： GPI(s)GP(s)G 01(s)G 02(s)KzKr2r1I0I1I2+-+-+I1WW1W2图 8-6 串级汽温调节系统原理框图G02(s)导前区对象传递函数；G01(s)惰性区对象传递函数；r1和r2温度1和2的变送器系数；Kz执行机构传递系数；K喷水调门传递系数；W1调节作用下减温水量；W1扰动作用下减温水量；W总减温水量，W=W1+W221（1）内回路分析设副调节器选用比例调节规律： 此时可将除G02(s)以外的部分视为等效调节器，则等效副调节器为: 21)(sGp*222*11)(rKKsGzup22*2rKKzu可根

10、据单回路系统整定原则对内回路进行整定计算。 （2）外回路分析 当内回路整定好后，可把它看作一个快速随动系统，则 2121rI即：整个内回路等效为一个比例环节。GPI(s)G01(s)1/r2r1I0I1+-I112图 8-7 等效外回路方框图如果将主调节器GPI（s）以外均视为被调对象，则等效被调对象的传递函数为： )()(0121*01sGrrsG根据单回路整定方法来整定外回路。 导前汽温微分信号双回路系统为串级系统的方框图 上一页上一页上一页上一页上一页上一页返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录三采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统三采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统

11、 1系统构成及工作原理 该系统可用等效串级系统整定和补偿法整定两种方法来整定。 2等效串级系统整定方法 等效主调节器)(1)(1sGsGDPI（1）等效主调节器 SGsGDPI1)(1STKSTDDD1)11 (1STKDD可见等效主调节器为PI作用，其比例带和积分时间分别为：DiDTTK11（2）等效副调节器)11 ()(2STKsGiDPI可见等效副调节器也为PI作用，其比例带和积分时间分别为：iiDTTK22/ 调节器出现积分饱和的原因：调节器具有积分作用，只要被调量偏差存在时，积分作用就不停的进行积分运算，使调节器输出不断增加或减少，当被调量偏差存在时间较长时，调节器的输出就会达到其上

12、限或下限，即出现积分饱和。防止办法：1。解除调节器的积分作用2。外部反馈模式3。引入阀位指令限制四、串级控制结构中主调防止积分饱和的方法四、串级控制结构中主调防止积分饱和的方法五、再热汽温的控制五、再热汽温的控制第九章 燃烧过程自动控制系统返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录上一页上一页上一页上一页上一页上一页一、燃烧过程自动调节的任务 锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅炉燃烧过程安全经济地运行。炉燃烧过程安全经济地运行。 锅炉燃

13、烧调节需要包锅炉燃烧调节需要包括下列几项内容：括下列几项内容： 1 1、燃料量调节、燃料量调节 2 2、送风量调节、送风量调节 3 3、引风量调节、引风量调节 二、燃烧过程调节的特点 燃烧过程的调节系统有三个被调量和三个调节量。燃烧过程的调节系统有三个被调量和三个调节量。锅炉的运行实践表明，对燃烧过程的三个被调量的调节锅炉的运行实践表明，对燃烧过程的三个被调量的调节存在着明显的相互影响。存在着明显的相互影响。 这主要由于对象内部这主要由于对象内部每个被调量都同时受到几每个被调量都同时受到几个调节量的影响，而每个个调节量的影响，而每个调节量的改变又能同时影调节量的改变又能同时影响几个被调量。左图

14、表示响几个被调量。左图表示了燃烧对象的调节了燃烧对象的调节 量对被量对被调量的这种影响。所以燃调量的这种影响。所以燃烧过程调节对象是一个多烧过程调节对象是一个多输入多输出的多变量相关输入多输出的多变量相关调节对象。调节对象。 燃烧对象调节量对被调量的影响燃烧对象调节量对被调量的影响 1 1燃料量的修正燃料量的修正 （1）热量信号DQ 热量信号DQ的表达式为 : 其中：D蒸汽流量kg/s Ck蓄热系数，kg/Mpa Pd汽包压力 Mpa 汽包压力信号微分 （2）热值校正 a.对总燃料量的校正 b.对给煤机煤量的热值校正 c.热值校正对机前压力的影响 dtdPCDDdkQ dtdPd2 2氧量的校正氧量的校正 氧量校正的原因： 锅炉实际上是非线性系统，仅靠前馈获得的风量不能保证最佳的氧量； 氧量设定值是负荷的函数，与负荷呈非线性关系（而锅炉机组