熱工自動化復(fù)習(xí)重點(diǎn)總結(jié)

1、一、自動調(diào)節(jié)的基本概念1. 運(yùn)算部件：接受變送器來的被調(diào)量信號與給定值比較。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：按照調(diào)節(jié)器發(fā)出的調(diào)節(jié)信號使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作，改變調(diào)節(jié)作用。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：在生產(chǎn)設(shè)備上用來改變調(diào)節(jié)量的裝置。調(diào)節(jié)通道：調(diào)節(jié)作用至被調(diào)量之間的信號聯(lián)系。 干擾通道：干擾作用至被調(diào)量之間的信號聯(lián)系。 前向通道：從輸入端到輸出端的信號傳遞路徑。反饋通道：從輸出端到輸入端的信號傳遞路徑。 擾動：引起被調(diào)量變化的各種原因。內(nèi)擾：經(jīng)過調(diào)節(jié)通道作用到對象上的擾動。 外擾：經(jīng)過干擾通道作用到對象上的擾動。2. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類：按給定值：恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 按結(jié)構(gòu)：反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)、前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)、復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.

2、典型輸入函數(shù)：階躍函數(shù)、單位脈沖函數(shù)、斜坡函數(shù)、正弦函數(shù)4. 四種典型的調(diào)節(jié)過程：非周期調(diào)節(jié)過程、衰減震蕩調(diào)節(jié)過程、等幅震蕩調(diào)節(jié)過程、漸擴(kuò)震蕩調(diào)節(jié)過程。5. 主要性能指標(biāo)：穩(wěn)定性（衰減率） 、準(zhǔn)確性（動態(tài)偏差，靜態(tài)偏差） 、快速性（調(diào)節(jié)時間） 、品質(zhì)指標(biāo)（絕 對值積分準(zhǔn)則，超調(diào)量） ，峰值時間二、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1. 靜態(tài)特性：在平衡狀態(tài)時，輸出信號和引起它變化的輸入信號之間的關(guān)系。 動態(tài)特性：在不平衡狀態(tài)時，輸出信號和引起它變化的輸入信號之間的關(guān)系。2. 傳遞函數(shù)：線性定常系統(tǒng)在零初始條件下，系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）輸出信號的拉普拉斯變換與輸入信號的拉普 拉斯變換之比。3拉式變換的基本定理：線性

3、定理、微分定理、積分定理、位移定理、延遲定理、初值定理、終值定理、 卷積定理。4. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)：比例、積分、微分（理想微分，實(shí)際微分） 、慣性、純遲延環(huán)節(jié)。三、熱工對象和自動調(diào)節(jié)器1. 有自平衡能力對象和無自平衡能力的對象的特征參數(shù)：自平衡系數(shù)、時間常數(shù)（飛升速度） 、延遲時間。2. 六種基本調(diào)節(jié)作用（P、I、D PI、PD PID）對系統(tǒng)質(zhì)量的影響（1）比例調(diào)節(jié)作用：動作快，對干擾能及時并有很強(qiáng)的抑制作用，存在著靜態(tài)偏差。（2）積分調(diào)節(jié)作用 : 能消除靜態(tài)偏差。但由于積分調(diào)節(jié)作用是隨時間而逐漸增強(qiáng)的，與比例調(diào)節(jié)作用相比 較過于遲緩，所以在改善靜態(tài)品質(zhì)的同時卻惡化了動態(tài)品質(zhì)，使過渡過程

4、的振蕩加劇，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn) 定，（3）微分調(diào)節(jié)作用 : 具有超前的調(diào)節(jié)作用； 只有單純微分調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)器在工業(yè)上是不能使用的， 微分調(diào) 節(jié)作用只能作為工業(yè)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)作用的一個組成部分。（4）PI 調(diào)節(jié)器 : 綜合了 P 調(diào)節(jié)器和 I 調(diào)節(jié)器兩者的性質(zhì)。它的超調(diào)量及調(diào)節(jié)時間與 P 調(diào)節(jié)器差不多，但沒 有靜態(tài)偏差。（5）PD 調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)時間短，存在靜態(tài)誤差，比 P 調(diào)節(jié)器?。?）PID調(diào)節(jié)器：綜合了 PI和PD調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)，它具有比PD調(diào)節(jié)還要小的超調(diào)量，積分作用消除了靜態(tài)誤差，但由于積分作用的引入，調(diào)節(jié)時間比 PD 調(diào)節(jié)器要長。四、系統(tǒng)的時域分析1. 二階系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)： 超調(diào)量、 衰

5、減率、調(diào)節(jié)時間、 靜態(tài)偏差（穩(wěn)態(tài)誤差） 、上升時間、峰值時間。2. 上升時間：響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的 10%上升到 90%所需的時間。五、系統(tǒng)的頻域分析1. 頻率特性： 在穩(wěn)定的線性系統(tǒng)的輸入端作用一個正弦型號，當(dāng)系統(tǒng)相對穩(wěn)定后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出也必 定是一個同頻率的正弦信號，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的振幅比值及相位差取決于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和輸入信號的頻 率。2. 奈奎斯特判據(jù)：（1 ）開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件是開環(huán)系統(tǒng)頻率特性G （ j 3 ）K曲線在3從零變化到正無窮時不包圍（-1, jO） 點(diǎn)，若包圍（-1, j0） 點(diǎn)閉環(huán)系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的，穿過（-1 , jO ）點(diǎn)閉環(huán)系統(tǒng)邊界 穩(wěn)定。（2）開

6、環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定時（有 K 個正實(shí)部根） ，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是開環(huán)系統(tǒng)頻率特性G （ j 3）K 曲線在3從零變化到正無窮時逆時針包圍（-1, jO） 點(diǎn)K/2圈。六、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定1. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定：在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運(yùn)前，合理的選擇調(diào)節(jié)器的各個參數(shù)的最佳值就是對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整 定。2. 比例帶5 （比例調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)的倒數(shù)）、積分時間Ti、微分時間TD,對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響（靜態(tài)指標(biāo)、 動態(tài)指標(biāo)、衰減率）比例帶 5 對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響1、減小比例帶可以獲得較小的靜態(tài)偏差和動態(tài)偏差；2、 比例帶減小，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，會使系統(tǒng)震蕩劇烈，衰減率減小，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定型。）積分時間 Ti 對 調(diào)節(jié)質(zhì)量

7、的影響1、積分作用使靜態(tài)偏差為零，積分時間越小，積分作用越強(qiáng)；2、積分作用的增強(qiáng)使衰減率減小；3、積分作用的增強(qiáng)使動態(tài)偏差減小。微分時間 TD 對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響1 、適當(dāng)增加微分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性增加，但過強(qiáng)會使系統(tǒng)不穩(wěn)定；2、微分作用使動態(tài)偏差和調(diào)節(jié)時間都減小。3. 單回路整定有哪幾種方法？ 答：臨界比例帶法、衰減曲線法、圖表整定法。4. 各種整定方法的整定步驟 一臨界比例帶法 具體整定步驟如下：1 設(shè)置調(diào)節(jié)器整定參數(shù)Ti ”, Td=0 （即變成比例調(diào)節(jié)器）。5置于較大的數(shù)值后，將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行。 2系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，適量減小比例帶的數(shù)值并施加階躍擾動，直到出現(xiàn)等幅振蕩為止。記錄此時的臨界

8、比例帶5 c和臨界振蕩周期Tc。3. 根據(jù)臨界比例帶5 c和臨界振蕩周期Tc，通過查表，求出調(diào)節(jié)器中的各整定參數(shù)。4. 將計算出的各整定參數(shù)值設(shè)置到調(diào)節(jié)器中，對系統(tǒng)作階躍擾動試驗(yàn)，觀察被調(diào)量的 階躍響應(yīng)，適當(dāng)修改各整定參數(shù)，直到滿意為止。二. 衰減曲線法 具體整定步驟如下：1設(shè)置調(diào)節(jié)器的整定參數(shù) Ti ”, Td=0，5置于較大的數(shù)值后，將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行。2. 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，適量減小比例帶的數(shù)值并施加階躍擾動，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程達(dá)到所要求 的衰減率時，記錄此時的比例帶 5 s 和衰減振蕩周期 Ts。3根據(jù)比例帶5 S、衰減振蕩周期Ts查表，求出調(diào)節(jié)器中的各整定參數(shù)。4. 將求出的各整定參值設(shè)置

9、到調(diào)節(jié)器中，對系統(tǒng)作階躍擾動試驗(yàn)，觀察被調(diào)量的階躍響應(yīng)，適當(dāng)修改各整 定參數(shù)，直到滿意為止。三. 圖表整定法 圖表整定法是通過被調(diào)對象階躍響應(yīng)曲線的特征參數(shù)，經(jīng)查圖表求取調(diào)節(jié)器各整定參數(shù)的。圖表整定法適 用于典型的多容熱工被調(diào)對象。采用圖表整定法首先對被調(diào)對象作階躍擾動試驗(yàn)，記錄階躍響應(yīng)曲線，求取階躍響應(yīng)曲線上的特征參數(shù)：自平衡率p、飛升速度£、遲延時間T和時間常數(shù)TC,然后通過整定參數(shù)表的計算公式計算調(diào)節(jié)器的各整定 參數(shù)。表中的計算公式是依據(jù)衰減率 書=0.75制定的，若需要得到其它衰減率數(shù)值，計算公式要進(jìn)行修正。七、汽包鍋爐給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)1、什么是虛假水位？產(chǎn)生原因、在設(shè)計時采

10、用什么樣的措施？ 答：虛假水位：對汽包而言，在其輸出蒸汽流量增加，輸入給水流量不變的情況下，汽包水位一開始不但 不下降，反而上升的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：蒸汽流量擾動導(dǎo)致。解決措施：將蒸汽流量信號作為系統(tǒng)的前饋信號，當(dāng)蒸汽 流量改變時，調(diào)節(jié)作用使給水流量 W 同方向改變，所以可以有效地減少或消除虛假水位現(xiàn)象產(chǎn)生誤差帶來 的影響。2、給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)有哪三種類型？各自的優(yōu)缺點(diǎn)？單沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：1、這是一種最基本、最簡單的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，適用于低參數(shù)、小容量的鍋爐；2、不能克服虛假水位；3 、調(diào)節(jié)作用滯后，汽包水位波動較大，調(diào)節(jié)時間較長；4、對于大容量高參數(shù)鍋爐，在低負(fù)荷工況下也可以采用。 單級三沖量給水自

11、動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：1、克服了虛假水位；2、汽包水位不受給水自擾動的影響；3 、調(diào)節(jié)品質(zhì)提高，但受到靜態(tài)偏差的影響；4、分流系數(shù)a W的數(shù)值同時影響內(nèi)、外回路的穩(wěn)定性，給整定工作帶來不變。串級三沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：1、調(diào)節(jié)更加靈活；2、內(nèi)、外回路相互獨(dú)立，互不影響。3、三沖量三個沖量的引用，分別起到什么作用？汽包水位H:作為被調(diào)量，實(shí)現(xiàn)微調(diào)。蒸汽流量D:作為前饋信號，克服虛假水位。給水流量W克服內(nèi)擾，實(shí)現(xiàn)粗調(diào)。4、 單級三沖量的整定過程？整定目的？為什么a D 必須等于 a W？ 答：整定的具體步驟和穩(wěn)定性分析如下：1內(nèi)回路的分析與整定（1） 、當(dāng)給水流量自擾動時，迅速的消除擾動，使汽包水位H 基本

12、不受其影響；（2） 、當(dāng)內(nèi)回路外部發(fā)生擾動汽包水位 H 發(fā)生變化時，內(nèi)回路要具有快速隨動的特性，使給水流量W 盡快 地起到調(diào)節(jié)汽包水位的作用。整定內(nèi)回路時，視外回路為開路，則內(nèi)回路化簡為一個單回路系統(tǒng)。2外回路的分析與整定 內(nèi)回路化簡為一個比例環(huán)節(jié)后，外回路已可以看作是一個單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所以可以采用整定單回路調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的方法來整定外回路。3蒸汽流量側(cè) D a 的選擇要使靜態(tài)偏差為零，靜態(tài)時必須滿足ID=IW，即：D D w w D y a =Wy a在正常運(yùn)行時，可認(rèn)為 D=Vy y D=y W則有a D=a W因此，為了克服靜態(tài)偏差，蒸汽流量側(cè)分流器的分流 系數(shù)a D必須等于給水流量側(cè)分流

13、器的分流系數(shù)a W6、全程給水控制系統(tǒng)必須要解決的問題有哪些？解決措施？1測量信號的準(zhǔn)確性。解決的思路:找出測量準(zhǔn)確性受影響的原因，并找出它們之間的函數(shù)關(guān)系，在設(shè)計調(diào)節(jié)系統(tǒng)時引入這些物理量，便于在調(diào)節(jié)系統(tǒng)加以校正。2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)切換。 在低負(fù)荷運(yùn)行時宜采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 在非低負(fù)荷工況下采用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 解決的方法：在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中增加邏輯控制功能。3. 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的切換。解決措施：低負(fù)荷運(yùn)行時通常采用改變調(diào)節(jié)閥門的開度改變給水流量：高負(fù)荷運(yùn)行時 采用改變給水泵轉(zhuǎn)速改變給水流量。7、為什么低負(fù)荷時不投單級三沖量？ 鍋爐在低負(fù)荷工況下，蒸汽流量和給水流量的測量值誤差很大，所以在低負(fù)荷運(yùn)行時采用

14、 單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。八、氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)1氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總特點(diǎn)？答：有延遲、有慣性、有自平衡能力。2、過熱器和再熱器出口汽溫分別由哪個量來調(diào)節(jié)？ 答：過熱蒸汽溫度：噴水減溫調(diào)節(jié)。再熱蒸汽溫度：煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。3、影響過熱汽溫變化的因素(擾動)有哪些？汽水側(cè)：蒸汽量、煙氣量和減溫水量。 煙氣側(cè)：爐膛熱負(fù)荷、火焰中心位置、燃料成分、過?？諝庀禂?shù)、煙溫和煙速、受熱面清潔度4、采用減溫水量調(diào)節(jié)過熱汽溫的原因？不能用減溫水調(diào)節(jié)再熱蒸汽的原因？采用減溫水的原因：1、通過噴水減溫改變過熱器入口蒸汽溫度，可以有效地調(diào)節(jié)過熱器出口蒸汽溫度； 2、蒸汽流量的變化與鍋爐負(fù)荷有關(guān)，由外部負(fù)荷決定；3、煙氣側(cè)調(diào)節(jié)會影響燃燒工況，

15、且會影響再熱汽溫。5、串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定步驟？ 答：整定原則為：內(nèi)回路動作時，外回路可以視為開路狀態(tài)；當(dāng)外回路動作時，內(nèi)回路可視為快速隨動系統(tǒng)。如果符合以上條件，則串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以采取內(nèi)、外回路分別整定的方法進(jìn)行整定。一般nT>3n2T2成立時即可認(rèn)為內(nèi)回路為快速隨動系統(tǒng)(1) 內(nèi)回路分析(2) 外回路分析(3)將5 1、5 2、Ti帶入整個系統(tǒng)，進(jìn)行微調(diào)，直到滿意為止。6、導(dǎo)前汽溫信號的作用？ 答：導(dǎo)前汽溫可以提前反映擾動，動態(tài)時可以使調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用超前，穩(wěn)態(tài)時可使過熱器出口汽溫等于 給定值，從而改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。7、試述采用導(dǎo)前汽溫微分信號的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的等效串級整定法和

16、補(bǔ)償法的整定步驟，并分析比較。答：1、等效串級系統(tǒng)整定方法將方框圖 8-9 等效變換成圖 8-10，為串級形式的雙回路系統(tǒng)。在內(nèi)外回路分別有等效主、副調(diào)節(jié)器，即( 1 )等效主調(diào)節(jié)器( 2)等效副調(diào)節(jié)器整定步驟：A、nT>3n2T2 ，可使用內(nèi)外回路分別整定。B、整定外回路：內(nèi)回路視為快速隨動系統(tǒng)，整定出 KD , TD。C整定內(nèi)回路，外回路視為開路。求出5，TI。D將所求參數(shù)帶入原系統(tǒng)，投閉環(huán)，加階躍擾動，進(jìn)行微調(diào)。直至滿足要求。2、補(bǔ)償法整定3、兩種方法的分析比較內(nèi)回路穩(wěn)定性：等效串級法比例帶大于補(bǔ)償法，因此，內(nèi)回路穩(wěn)定性大于補(bǔ)償法； 外回路穩(wěn)定性：補(bǔ)償法中等效比例帶比等效串級法大的

17、多，所以外回路穩(wěn)定性高。 采用補(bǔ)償法時，可以不用考慮內(nèi)外回路之間的影響。當(dāng) nT<3n2T2 時，只能用補(bǔ)償法！8、在煙氣側(cè)調(diào)節(jié)再熱汽溫的方法有哪些？各自的原理及特點(diǎn)？答：一煙氣旁路法 煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫的主要特性有： 1用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫有一定的遲延。2調(diào)節(jié)特性的好壞是指調(diào)節(jié)的開度范圍是否在擋板最佳轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，煙氣流量與擋板開度的關(guān)系是否呈線性關(guān)系。3雙煙道同步調(diào)節(jié)。在鍋爐啟動時，兩煙道擋板角度均為45°。利用旁路煙道法調(diào)節(jié)再熱汽溫的調(diào)節(jié)方法有多種，基本思路都是以擋板調(diào)節(jié)為主并以噴水減溫為輔助手段，圖 8-22 所示是其中的一種方案， ?二擺動燃燒器傾角法?燃燒器擺動角度對

18、爐膛出口汽溫的影響如圖8-24 所示 :?擺動燃燒器傾角的再熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。三煙氣再循環(huán)法 四汽汽熱交換器法9、為什么不采用減溫水調(diào)節(jié)再熱汽溫？ 答：用噴水減溫調(diào)節(jié)再熱汽溫會增大中低壓缸流量，使做功增加，在機(jī)組總功率不變的情況下，高壓缸功 率下降，使整個機(jī)組循環(huán)效率下降，因此，噴水減溫只作為事故噴水減溫。第九章1、單元機(jī)組汽包燃燒控制的任務(wù)是什么？有哪幾個被控量？相應(yīng)的控制變量是什么？ 答：一、燃燒過程自動調(diào)節(jié)的任務(wù)：1燃料量調(diào)節(jié) 燃料量調(diào)節(jié)就使進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒所產(chǎn)生的蒸汽量滿足的外部負(fù)荷要求信號。燃料量調(diào)節(jié)是鍋爐調(diào)節(jié)中 最基本也是最主要的一個系統(tǒng)。2送風(fēng)量調(diào)節(jié)送風(fēng)量調(diào)節(jié)應(yīng)保證鍋爐燃燒過程的

19、經(jīng)濟(jì)性。 3引風(fēng)量調(diào)節(jié)（負(fù)壓調(diào)節(jié)） 引風(fēng)量調(diào)節(jié)應(yīng)使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，并保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)。 二、控制量：燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量。2、為什么采用熱量信號？理想熱量信號與實(shí)際熱量信號有什么不同？ 答：根據(jù)圖 9-7 ，燃料量作階躍變化，而汽機(jī)閥門開度不變時，熱量信號也相應(yīng)的作階躍變 化；閥門開度作階躍變化而燃料量不變時，盡管蒸發(fā)量變化，但汽包壓力信號與蒸汽量的變化相反，結(jié)果 熱量信號不變。熱量信號隨著燃料量的變化而變化，所以可用熱量信號作為測量信號代表燃料量。3、燃燒控制系統(tǒng)中，常用來反映燃料量的信號有哪幾種？答： 1電機(jī)轉(zhuǎn)速 2 熱量信號 DQ3直吹制粉設(shè)備調(diào)節(jié)中煤量的測量（1）. 鋼球磨和中速磨（或豎開磨）裝煤量的測量（2）. 風(fēng)扇磨功率信號代替給煤量 （3）. 電子皮帶秤（ 4）煤粉濃度