《热工自动化基础》PPT课件

1、1.第一章，热工自动化基础，1.1概述1.2热工控制对象1.3变送器1.4执行器1.5调节器1.6热工系统的主要控制模式1.7热工控制系统的评估指标1.8 SAMA图、2、1-1概述，3。生产过程自动化是保持生产稳定、降低成本、改善劳动条件和促进文明生产的重要标志。自动化水平是衡量一个国家生产技术和科学水平是否先进的重要标志。与其他民用工业部门相比，火电厂热工自动化技术历史悠久，自动化水平较高。电厂热工自动化水平是衡量电厂生产技术是否先进和企业现代化的重要标志。自动控制系统的组成以工业生产中的温度、压力、液位和浓度等状态参数为控制参数的控制系统称为过程控制系统。图锅炉汽包水位手动控制示意图。任

2、务：保证锅炉安全运行，将汽包水位稳定在一定范围内。室温手动调节演示、5、图、手动控制原理图、图、汽包水位自动控制系统原理图，自动控制系统是用自动装置代替上述手动操作来完成控制任务而形成的。室温自动调节演示、6、自动控制系统可由以下部分组成：测量变送器：用于测量调节量，并将调节量转换成便于传输和合成的比例信号。给定元件：用于设定调节量的给定值或对应给定值的电信号。图汽包水位自动控制原理框图、7。调速器：接收调节量信号与给定值比较后的偏差信号，并向执行器输出一定的常规控制指令。8、执行：根据调节器发出的控制指令，推动调节机构，改变调节量。调节机构：接受控制以改变调节量的特定装置。受控热生产过程或设

3、备。调整量：表示热处理是否满足规定工作条件的物理量。干扰：生产过程中导致调节量偏离给定值的各种因素。调整量：由控制动作改变和控制的物理量。自动控制系统分类1闭环控制系统(又称反馈控制系统)按控制方式分类：其控制量信号反馈到控制设备的输入端，成为控制设备生产控制功能的基础。只要控制量与给定量之间存在偏差，控制设备就会对被控对象施加影响，直到被控量满足要求。特征：基于偏差，消除偏差，并能克服各种干扰对控制量的影响。由于控制功能滞后于干扰，控制相对不及时。开环控制系统(也称前馈控制系统):一种控制系统，其中控制设备和控制对象之间的信号关系不形成闭环，被控变量也不反馈给控制设备的输入。特征：根据扰动进

4、行控制，结构简单，精度差，只能克服单一扰动。复合控制系统：开环控制和闭环控制相结合的控制系统。11，2单回路控制系统根据闭环的数量进行分类：只有一个受控变量信号反馈到控制器的输入端。形成一个闭环。单回路控制系统原理框图多回路控制系统有不止一个闭环，控制器(调节器)不仅接收被控量的反馈信号，而且还有另一个输出信号直接或间接反馈到控制器的输入端。例如，串级控制系统和超前差动控制系统都是双环控制系统。串级控制系统原理框图，13，3定值控制系统根据给定值的分类因此，调节量也随给定值随机变化。如：机组负荷控制系统；军用火炮跟踪系统；导弹预测拦截系统。程序控制系统：给定值根据已知的时间函数而变化。控制的任

5、务是尽快使控制量等于给定值。例如，TAS汽轮机自动启停系统，要求汽轮机在启动过程中按照一定的程序升降转速。炉膛吹灰系统。主要自动化系统sis:厂级监控信息系统sis是发电厂生产过程自动化和电力市场交易信息网络化之间的中间环节，是发电企业发电生产和市场交易之间的中间控制层，是实现生产过程控制和生产信息管理一体化的核心，是实现信息网络化的控制中枢。实现全厂生产过程监控和全厂经济信息及成本核算的实时处理。竞价上网处理系统实现了机组间的经济负荷分配。机组运行的经济评价和运行指导。16.2.自动发电控制系统(AGC)由于调速器是差动调节的，因此对于变化范围大、周期长的变负荷元件，有必要更换汽轮发电机组的

6、同步器，即调整平移调速系统的静态特性，从而改变汽轮发电机组的输出，达到调频的目的，这就是所谓的二次调节。当电网调度中心的能量管理系统通过远程控制和自动控制实现二次调节时，称为自动发电控制。17，3。大型中间再热机组通常配备旁路热系统，其目的是协调机组和炉膛的动作，回收工作介质和保护再热器等。一个完整的旁路控制系统是充分发挥旁路系统功能的前提。协调控制系统(CCS)是在机炉控制系统的基础上组建起来的一个高层次的机炉主控制系统，它基于机炉的动态特性，应用多变量控制理论，形成几种不同的控制策略。它是机组自动控制的核心内容。FSSS炉膛安全监控系统(FSSS)或燃烧器管理系统(BMS)炉膛安全监控系统

7、包括炉膛火焰监控、炉膛压力监控、炉膛吹扫、自动点火、燃烧器自动切换、紧急情况下主燃料跳闸等。20，6。SCS顺序控制系统(sequence control system)是根据生产过程要求的预定顺序，以有计划、有步骤的方式对生产过程自动执行一系列操作的系统，称为顺序控制系统。顺序控制，又称程序控制，主要用于发电厂主机或辅机的自动启停程序控制和辅机系统的程序控制。DAS数据采集系统，也称为计算机监控系统，其基本功能是在线检测机组整个生产过程的参数，并在处理和操作后以CRT屏幕的形式提供给操作人员。该系统可以自动报警、制表和打印、计算性能指标、记录事件顺序、存储历史数据和指导操作。DEH汽轮机数字

8、电液控制系统汽轮机数字电液控制系统是汽轮发电机组的重要组成部分，它不仅能控制汽轮机的转速、功率和前压力，还能控制和保护汽轮机的启停过程和故障。23，1-2热控对象，24，1。理解物体动态特性的重要性。热工对象是热工自动控制系统的重要组成部分。设计合理的控制系统，必须了解对象的动态特性；2.为了确定控制器的最佳调谐参数，我们还必须了解对象的动态特性。3.了解对象的动态特性，我们还可以对新设计的过程设备提出要求，以满足所需的动态特性，并为设计满意的控制系统创造先决条件。25，2，相关概念1。对象：的动态特性是当对象的某个输入量改变时受控参数随时间改变的规律。这取决于工艺设备的结构、操作条件和内部物

9、理(或化学)过程。2.理论建模：物体的动态特性可以通过机理分析得到；3.实验建模：用实验方法获取物体的动态特性是工程中常用的建模方法，如时域法、频域法及相关的统计方法。4.时域法：在对象的输入端加入阶跃扰动，记录响应曲线，通过数据处理得到对象的传递函数。该方法简单易行，在工程中应用广泛。26，5。频域法：利用实验获得的物体的频率特性来研究物体的动态特性。但是，对于一些大惯量的物体，由于测试时间长，影响了正常生产，所以很少使用这种频域方法。6.相关统计方法：在目标的输入端加入伪随机信号，通过相关计算计算目标的脉冲响应函数。这种方法的最大优点是它不影响生产，所以人们越来越重视它。影响对象动态特性的

10、结构属性。影响物体动态特性的主要特征参数是容量系数、阻力和传递延迟，它们被称为大多数物体共有的结构特性。1.容量系数是衡量物体储存物质(或能量)能力的特征参数。2.阻力物质(或能量)在传输过程中总是会遇到或大或小的阻力，因此有必要给出压差(如电位差、水位差、温差等)。)推动物质(或能量)流动。物体的自我平衡：只靠物体自身恢复平衡而没有外部作用的现象。显然，物体的阻力使其在动态过程中表现出自平衡能力。3.调整后的传输延迟量的变化时间滞后于干扰发生时间的现象称为对象的传输延迟。由于物质(或能量)传输过程中传输距离的存在，延迟也被称为传输延迟或纯延迟。在设计主要设备及其控制系统时，应尽量避免或减少对

11、象传输延迟。29，1。具有自平衡能力的对象：具有这种能力的受控对象，它只依靠对象本身来恢复平衡，而不需要外部动作。2.一个没有自平衡能力的物体：在受到扰动后，它的调整量不能依靠物体自身的能力使它趋向于某一稳定值，而不管物体的体积和容量系数的大小。(4)热物体的动态特性(30)热物体具有以下特性：(1)调节量的大多数变化不振荡。(2)调节量在干扰开始时有延迟和惯性。(3)在响应曲线的最后阶段，调节量可能达到新的平衡状态(物体具有自平衡能力)，或者可能不断变化而不能进入平衡状态(物体没有自平衡能力)。(4)描述物体动态特性的特征参数有：放大系数、时间常数和延迟时间。时域方法是目前应用最广泛的方法。

12、其主要内容是：给物体增加一个阶跃扰动，记录响应曲线，然后根据响应曲线计算物体的传递函数。物体在阶跃扰动作用下的动态特性是一条阶跃响应曲线，即一条飞升曲线。阶跃响应曲线能直接反映物体的动态特性；其次，特征参数直接取自记录曲线，无需中间转换，测试方法也非常简单。1.阶跃响应曲线的测量当系统处于稳定工作状态时，通过手动或遥控装置使调节阀进行阶跃变化；与此同时但是，扰动不应太大，否则会增加对象本身的非线性因素，有时会影响生产设备的正常运行。一般情况下，扰动量一般为物体额定载荷的10%。(2)试验前，应将对象调整到要求的工作状态，并保持一段时间的稳定运行。如果进行负载上升扰动试验，应将对象的输出调整到允

13、许变化范围的下限(或上限)；相反，对象的输出应该调整到允许变化范围的上限(或下限)。(3)扰动应尽快加入。假设从干扰开始到结束的时间为，一般认为干扰是在处理测试数据时加入的。33、(4)应仔细记录阶跃响应曲线的初始部分，因为这部分数据的准确性对确定对象的动态特性参数有很大影响。对于具有自平衡能力的对象，测试过程应在输出信号达到新的稳定值时完成。(5)试验应在主要运行条件下进行(如额定负荷和平均负荷)，并在每种工况下重复几次，以获得至少两条基本相同的曲线，消除意外干扰的影响。(6)测试应在正负两个方向进行，以测试物体的非线性。线性对象在正向干扰和反向干扰下的两条响应曲线应该相同。34，2。具有自

14、平衡对象传递函数的高阶对象的阶跃响应曲线呈S形，即响应的初始周期有明显的延迟，曲线中间有拐点，曲线最终趋于某一常数。或，1。正切法、图解法、归一化单位阶跃曲线法和放大系数k的确定方法仍由目标输出和输入值(稳态值)的比值决定。切线法用于计算时间常数t和阶数n。在拐点p处切线，切线与m处的水平线相交，时间轴与l、35、2相交。让二阶物体的传递函数形式为：图，两点法，36，画出曲线的水平线，找出对应两点的时间t1和t2。对于高阶对象，37，3，无自平衡能力的对象的传递函数的计算，无自平衡能力的对象的传递函数是通过首先使响应曲线的直线段渐近线而从阶跃响应曲线计算的，该直线段在L处与时间轴相交，在H处与

15、纵轴相交。寻找没有自平衡能力的物体的特征参数。寻找物体传递函数的半对数法一种图解法，利用实验测得的阶跃响应曲线数据绘制半对数图，然后从半对数图中获得物体的时间常数。综上所述，物体的传递函数大多由一阶惯性环节或二阶惯性环节来近似，传递函数的阶一般不高于三阶。对于没有自平衡的物体，积分环节和一阶惯性环节通常串联起来描述它们。39、1-3发射机、40、1。定义变送器是一种转换各种过程变量(如温度、压力、流量、液位)以及电气和气体信号(如电压、电流、频率、气压等)的装置。)转换成便于传输的相应统一标准信号。它基于反馈原理工作，包括测量部分(即输入转换部分)、放大器和反馈部分。如压差变送器和温度变送器。41，2。变送器特性、被测变量上限、被测变量下限、输出信号上限、输出信号下限、变送器k，例如，温度变送器的输入范围为400600，输出范围为4-20mA，42，因此变送器输出的上限对应于测量范围的上限。它适用