華電自動化復試過程控制總結(jié)

1、 .1過程控制中常見的被控量：溫度壓力液位成分物性2影響被控對象動態(tài)特性結(jié)構(gòu)性質(zhì)：容量系數(shù)表現(xiàn)為慣性，阻力表現(xiàn)為自平衡能力，傳遞延遲表現(xiàn)為遲延時間特性3自平衡能力：對象受到干擾，平衡狀態(tài)被破壞后，不需要任何外加調(diào)節(jié)，依靠對象自身能力經(jīng)過一段時間重新恢復平衡的能力。擁有此能力的叫有自平衡能力對象4衡量控制系統(tǒng)品質(zhì)時域指標：衰減率和衰減比 最大動態(tài)偏差和超調(diào)量 殘余誤差 調(diào)節(jié)時間和振蕩頻率 積分性能指標：誤差積分 絕對誤差積分 平方誤差積分 時間與絕對誤差乘積積分5 PID調(diào)節(jié)傳遞函數(shù)形式：G(S)=1/（1+1/TIS+TDs）或GPID=1/(1+1/Tis+TdS/(Td/Kd*s+1)比例

2、調(diào)節(jié)特點：調(diào)節(jié)及時迅速，但為有差控制存在靜態(tài)偏差，積分調(diào)節(jié)：a無差控制：只要有偏差存在控制器就會一直調(diào)整直到偏差為0,b:動作過程慢，積分環(huán)節(jié)有90度相角滯后，增加一個滯后環(huán)節(jié)使過程變慢，c:積分作用對系統(tǒng)穩(wěn)定性不利。微分作用：超前調(diào)節(jié) 減小動態(tài)偏差 減小過渡過程時間 不能單獨使用6 單回路系統(tǒng)參數(shù)整定：理論計算方法：根軌跡法，衰減頻率特性法，工程整定方法：臨界比例帶法 衰減曲線法 經(jīng)驗法 動態(tài)參數(shù)法 工程整定法：優(yōu)點：比例帶較小，動作很快，被調(diào)量波動幅度不會太大，缺點：試驗會使較小的系統(tǒng)進入不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至等幅振蕩；對有自平衡系統(tǒng)，不會進入臨界狀態(tài)。衰減曲線法：優(yōu)：試驗方法簡單易掌握，無臨界

3、比例帶法的限制。缺：因外界干擾等缺陷導致難以判斷曲線是否達到期望的衰減過程，很難獲得準確的4:1或10:1衰減過程下的比例帶和周期。經(jīng)驗法：看曲線調(diào)參數(shù)方法簡單，缺點工作量大動態(tài)參數(shù)法：優(yōu)：方法簡單省時，得到對象階躍響應(yīng)曲線后即能計算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)。缺：a由于外界干擾影響需要進行反復多次的對象特性動態(tài)試驗b需加入足夠大的擾動量才能使被調(diào)量的變化量足夠大7串級控制系統(tǒng)：兩只調(diào)節(jié)器聯(lián)起來工作，其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的輸入的給定值的系統(tǒng)。前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器。特點：1串級系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)具有快速作用，能有效地克服二次擾動的影響2內(nèi)環(huán)起了改善對象動態(tài)特性的作用，提

4、高系統(tǒng)工作頻率，提高控制品質(zhì)3內(nèi)環(huán)使系統(tǒng)有一定的自適應(yīng)能力一般串級控制系統(tǒng)：副參數(shù)的選擇原則：1副參數(shù)的選擇要使副回路時間常數(shù)小，調(diào)節(jié)通道短，反應(yīng)靈敏。2副參數(shù)可檢測變送。3副參數(shù)應(yīng)包含被控對象所受到的主要干擾(減溫水量的擾動強烈）。串級系統(tǒng)整定方法：1.逐步逼近法：1）副環(huán)。斷開主環(huán)，求Wc212) 主環(huán)。副環(huán)（ Wc21），求Wc113) 副環(huán)。主環(huán)（ Wc11 ）、副環(huán)閉合，求Wc224) 主環(huán)。主環(huán)、副環(huán)（ Wc22 ）閉合，求Wc125) 若達不到要求，3）4）。2.兩步整定法：1）副環(huán)。主環(huán)、副環(huán)都閉合，主副調(diào)都為P調(diào)節(jié)器，主調(diào)d1=100%，整定副調(diào)得到d2s和Ts2 (y=0.

5、75)2) 主環(huán)。主環(huán)、副環(huán)都閉合，主副調(diào)都為P調(diào)節(jié)器，副調(diào)d2= d2s ，整定主調(diào)得到d1s和Ts1 (y=0.75)3）查表。求主副調(diào)參數(shù)，并修正。8復合控制系統(tǒng)的組成：包括前饋控制和反饋控制。前饋控制特點：調(diào)節(jié)控制及時理想情況下能夠完全補償因擾動而引起的對被調(diào)量的影響，使被調(diào)量因干擾而引起的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)誤差均為0反饋控制系統(tǒng)加入前饋控制對系統(tǒng)穩(wěn)定性沒影響，因為前饋無論加在什么位置，他都不夠用成回路，系統(tǒng)的輸入輸出傳遞函數(shù)分母均保持不變，因而不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。9相對增益：相對增益是一個尺度，用來衡量一個預先選定的調(diào)節(jié)量對一個特定的被調(diào)量yi的影響。從被調(diào)量到y(tǒng)i的通道的相對增益：第一放大系

6、數(shù)：第二放大系數(shù)：相對增益=第一放大系數(shù)除以第二放大系數(shù)10 多變量控制系統(tǒng)解耦方法：前饋補償法，對角矩陣法，單位矩陣法解耦簡化方法：部分解耦法，靜態(tài)解耦法，采用導前滯后環(huán)節(jié)進行不完全解耦。11單元機組出力控制系統(tǒng)的控制方式：1)鍋爐跟蹤方式：優(yōu)：充分利用了鍋爐的蓄熱量，機組能較快地跟蹤外界負荷變化，缺點：由于鍋爐的慣性和延遲使主汽壓有較大波動，大幅度波動影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行。2)汽機跟蹤方式：優(yōu)點：主汽壓可以非常穩(wěn)定，對鍋爐安全運行有利，缺點：沒有調(diào)用鍋爐的蓄熱量，機組對出力設(shè)定值改變的響應(yīng)很緩慢。3）機爐協(xié)調(diào)方式：機爐兼顧、互相協(xié)調(diào)，機組能較迅速地適應(yīng)負荷的變化，又能保證主汽壓波動不致很

7、大。12 影響鍋爐蒸汽溫度變化的主要因素：蒸汽流量擾動，煙氣側(cè)傳熱量擾動，噴水量擾動汽包鍋爐和直流鍋爐調(diào)節(jié)主蒸汽溫度的手段不同點：汽包鍋爐噴水減溫方法，直流鍋爐控制燃水比來調(diào)節(jié)主蒸汽汽溫 過熱汽溫控制的任務(wù)：維持過熱器出口溫度在允13 過熱汽溫串級控制系統(tǒng)方框圖 許的范圍內(nèi)，保持過熱器管壁溫度不超過允許的溫度14 帶導前微分信號的主汽溫控制系統(tǒng)方框圖：導前微分控制系統(tǒng)等效為串級系統(tǒng)：不能將微分環(huán)節(jié)換成比例環(huán)節(jié)，因為不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差為0，使主蒸汽溫度達到設(shè)定值15 再熱汽溫的控制方式：采用煙氣控制的方式為主， 噴水減溫為輔。煙氣控制的方式：改變煙氣再循環(huán)流量 ，變化煙氣擋板位置改變尾部煙道

8、通過再熱器的煙氣的流量，采用多層布置圓形燃燒器，改變噴燃器的傾斜角度（火擺）。其它措施：a汽-汽熱交換器a蒸汽旁通。優(yōu) 點：采用煙氣控制比噴水減溫控制的經(jīng)濟性好，缺 點：不如噴水減溫方式簡單、可靠16 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù)：使給水量適應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包的水位保持在一定范圍內(nèi)，即：（1）維持汽包水位在一定的范圍內(nèi)。a正常運行時水位波動范圍：（3050）mm a異常情況: 200 m ma事故情況：（ 350 m m ）。（2）保持穩(wěn)定的給水量17 鍋爐給水控制系統(tǒng)中三沖量：汽包水位H（反饋信號，起校正作用，使汽包水位為給定值）、蒸汽流量D（前饋信號直接克服虛假水位的影響）、給水流量W（

9、反饋信號，克服因給水閥自發(fā)擾動對H（t）的影響，并保持穩(wěn)定，可以增強調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性。影響汽包水位的三個要素：給水擾動、負荷擾動、燃料量擾動18 虛假水位：暫時不真實的水位，當汽輪機耗氣量突然增大迫使鍋內(nèi)氣泡增多，同時由于燃料量不變，汽包壓力下降使水面以下的蒸汽泡膨脹，總體積增大導致汽包水位上升，因此在負荷增加后水位不但不下降反而上升?？朔赫羝髁客ㄟ^前饋引導PID輸入 19 串級三沖量鍋爐給水控制系統(tǒng)整定步驟：一般取w=1,整定內(nèi)外回路按串級控制系統(tǒng)整定（內(nèi)外回路相對獨立），D可按完全/近似補償（如靜態(tài)補償）設(shè)計21單級三沖量給水控制系統(tǒng)：+-+統(tǒng)22單級與串級三沖量的比較：1.整定（串級

10、：整定回路相對獨立，容易整定，單級：內(nèi)外回路相互影響，兼顧內(nèi)外回路）2.w的作用不同（單級為等效比例帶，串級中w可為1）3.單級要考慮靜態(tài)配合，串級不要4.串級可附加前饋量5.汽機甩負荷，鍋爐仍要維持低負荷運行時，H要保持給定值，串級調(diào)節(jié)時間長。23 史密斯補償控制的基本思想：通過加補償器使被延遲的被調(diào)量超前反映。史密斯補償系統(tǒng)方框圖：預估補償器的傳遞函數(shù)：Ksgs(s)=kpgp(s)(1-e-ds)24 燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)：使燃燒所提供的熱量適應(yīng)鍋爐蒸汽負荷的需要，并保證鍋爐安全經(jīng)濟運行。1，維持蒸汽壓力穩(wěn)定2，保證燃燒過程的經(jīng)濟性3，維持爐膛壓力穩(wěn)定4，維持燃料系統(tǒng)的正常運行25 熱

11、量信號：，如果能測出蒸汽流量和汽包壓力變化速度，就能得到代表熱負荷的熱量信號，它能迅速地反映燃料量變化的情況，采用熱量信號的燃燒控制系統(tǒng)的優(yōu)點：（1）用熱量信號代替燃料量信號可減少因直接測量煤粉量而帶來的測量誤差。由汽壓受控對象過程分析中知,熱量信號與進入爐膛的燃料量M 間呈比例關(guān)系，僅在時間上存在一個遲延環(huán)節(jié)。因此，用熱量信號代替燃料量信號是可行的。（2）用熱量信號代替燃料量信號組成的控制系統(tǒng)能消除燃料自發(fā)擾動的影響。例如，煤種發(fā)生變化其發(fā)熱量變化，變化而偏離鍋爐主指令BD，調(diào)節(jié)器PI1調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速，改變進入爐膛的煤粉量，保證熱量與BD相平衡。 26 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運行方式：機爐協(xié)調(diào)控制方

12、式，汽機跟隨鍋爐而汽機輸出功率可調(diào)方式，汽機跟隨鍋爐而機組輸出功率不可調(diào)方式，鍋爐跟隨汽機輸出功率不可調(diào)節(jié)方式，手動控制方式。27燃燒控制系統(tǒng)方案：方案一：燃料-空氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)：積分調(diào)節(jié)作用 燃料調(diào)節(jié)子系統(tǒng)：為串級控制系統(tǒng)。主調(diào)接受主汽壓力偏差產(chǎn)生燃燒率指令LD，副調(diào)根據(jù)設(shè)定值LD調(diào)節(jié)燃料量M。既能快速維持汽壓穩(wěn)定，又能消除內(nèi)回路中的二次擾動。 送風調(diào)節(jié)子系統(tǒng)： 送風調(diào)節(jié)器也根據(jù)設(shè)定值LD調(diào)節(jié)送風量V。因此在穩(wěn)態(tài)時LDMV，能保證比值關(guān)系，使鍋爐燃燒經(jīng)濟性得到保證。 引風調(diào)節(jié)子系統(tǒng)：本方案通過引風量來調(diào)節(jié)爐膛壓力,確保穩(wěn)態(tài)時PsPs0，保證燃燒的安全、經(jīng)濟性。 此方案結(jié)構(gòu)簡單，整定方便。由于燃料

13、量M和LD相平衡，因此在負荷變化時能快速改變M，維持PMPM0。但M/V依賴于對M和V的準確檢測變送。方案二 帶氧量校正的燃料-空氣系統(tǒng)1）送風量控制采用串級型比值控制系統(tǒng)a)引入鍋爐煙氣含氧量信號O2，經(jīng)校正調(diào)節(jié)器PI5，對燃料量與送風量比值進行修正。由于煙氣含氧量代表煙氣中的過?？諝庀禂?shù)。保持一定的過?？諝庀禂?shù)，即保證總?cè)剂狭颗c總風量之間的最佳比值。b)最佳煙氣含氧量與負荷有關(guān)，通常隨負荷增加而略有減少。因此以代表鍋爐實際負荷的蒸汽流量信號經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換器后，作為煙氣最佳含氧量的給定值。c)由于煙氣含氧量的測量有較大的慣性遲延，因此氧量校正回路的工作頻率通常低于送風量調(diào)節(jié)回路。當燃料量依負荷指令LD而改變時，送風量調(diào)節(jié)器PI3同時按比例改變送風量。以減少動態(tài)過程中的風煤比例失調(diào)。隨著燃料量調(diào)節(jié)過程結(jié)束，燃料量M基本穩(wěn)定。由調(diào)節(jié)器P15根據(jù)煙氣含氧量信號O2，對送風量進行細調(diào)。確保煙氣含氧雖為最佳值，即間接保證了燃料量與送風量之間為最佳比值。2）引風調(diào)節(jié)子系統(tǒng)為減少送風量改變時送引風之間動態(tài)失調(diào)而造成爐膛壓力Ps波動，自送風調(diào)節(jié)器PI3的輸出經(jīng)動態(tài)補償裝置，向引風量調(diào)節(jié)器P14引人一前饋信號，動態(tài)補償裝置通常采用微分器，以保證靜態(tài)時爐膛壓力Ps等于給定值。3）燃料量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)為串級控制系統(tǒng)。主調(diào)接受主汽壓力偏差產(chǎn)生燃燒率指