熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、第七章第七章 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗(yàn)汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗(yàn)浙江大學(xué)馮曉露返回目錄返回目錄上一頁(yè)上一頁(yè)第七章第七章 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗(yàn)汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗(yàn)一、汽包水位控制系統(tǒng)信號(hào)的測(cè)量和修正一、汽包水位控制系統(tǒng)信號(hào)的測(cè)量和修正1。汽包水位的測(cè)量 玻璃管水位計(jì)：主要用于就地觀察水位 電觸電水位計(jì)：曾用于水位保護(hù) 差壓式水位計(jì)：主要用于水位的控制，目前也作為水位保護(hù)信號(hào)源，但在 鍋爐起停過(guò)程中誤差較大，此時(shí)應(yīng)以電極式水位計(jì)為準(zhǔn)2。差壓式水位計(jì)的計(jì)算和修正0HpLLHswSa2、蒸汽流量的測(cè)量和修正、蒸汽流量的測(cè)量和修正),(tpPKD),(tp)/(0561. 066. 1001. 0

2、56.18),(3mkgptptp 過(guò)熱蒸汽密度，過(guò)熱蒸汽壓力和溫度的函數(shù)p - - - - - 過(guò)熱蒸汽絕對(duì)壓力t - - - - - 過(guò)熱蒸汽溫度K - - - - - 流量系數(shù)3 3、給水流量的計(jì)算和修正、給水流量的計(jì)算和修正273tPKQt給水溫度K流量系數(shù)1 1給水量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性給水量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性 給水量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位的變化過(guò)程可以分別從兩個(gè)角度加以分析： 1、僅僅從物質(zhì)平衡的角度來(lái)分析； 2、僅僅從熱平衡的角度來(lái)分析。二、汽包水位控制對(duì)象特性試驗(yàn)二、汽包水位控制對(duì)象特性試驗(yàn) 綜合上述兩種角度分析的結(jié)果，對(duì)曲線和曲線進(jìn)行線性疊加，得到在給水量階躍擾動(dòng)下，汽包水位的實(shí)際變化曲

3、線：式中：遲延時(shí)間 s； 飛升速度，即單位給水流量改變時(shí)水位的變化速度 ；1)s(s(s)G01 在給水量擾動(dòng)下，被調(diào)對(duì)象具有遲延、慣性和無(wú)自平衡 能力特性。2 2蒸汽量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性蒸汽量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性 蒸汽量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位的變化過(guò)程同樣可以從兩個(gè)角度加以分析。 1僅僅從物質(zhì)平衡的角度來(lái)分析 2僅僅從熱平衡的角度來(lái)分析。在蒸汽量階躍擾動(dòng)下，汽包水位的實(shí)際變化曲線。動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述為：s1Tsk(s)G02 式中： k比例系數(shù) ， T時(shí)間常數(shù) 飛升速度3燃料量擾動(dòng)時(shí)的汽包水位動(dòng)態(tài)特性燃料量擾動(dòng)時(shí)的汽包水位動(dòng)態(tài)特性 燃料量擾動(dòng)時(shí)的汽包水位的變化與蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)相近，只是虛假水位更輕些，遲

4、延時(shí)間也較短。汽包水位動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)總結(jié)：汽包水位動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)總結(jié)：1、具有遲延；2、具有“虛假水位”現(xiàn)象；3、無(wú)自平衡能力三、三、 單級(jí)三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定單級(jí)三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定 1、單級(jí)三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成D2內(nèi)回路(inner loop)的分析與整定 內(nèi)回路的主要任務(wù)是當(dāng)給水流量側(cè)產(chǎn)生自發(fā)性擾動(dòng)時(shí)，必須迅速消除擾動(dòng)，使被調(diào)量（汽包水位H）基本不受到自發(fā)性擾動(dòng)的影響；當(dāng)內(nèi)回路外部發(fā)生擾動(dòng)汽包水位H 發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)回路要具有快速隨動(dòng)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。WWSISW1)()(3外回路(outer loop)的分析與整定 外回路可以看作是

5、一個(gè)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(lái)整定外回路。 4. 蒸汽流量側(cè) 的選擇 D 要使靜態(tài)偏差為零，靜態(tài)時(shí)必須滿足ID=IW，即：wwDDWD 在正常運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為D=W，D=W，則有D=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)D必須等于給水流量側(cè)分流器的分流系數(shù)W。 串級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)比單級(jí)系統(tǒng)更加靈活，克服靜態(tài)偏差完全由主調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，分流系數(shù)D取值不必考慮靜態(tài)偏差的問(wèn)題，D值可取得大一些，以利于更好地改善調(diào)節(jié)過(guò)程的調(diào)節(jié)品質(zhì)。分流系數(shù)W取值影響內(nèi)回路的穩(wěn)定性，在外回路中，可通過(guò)主調(diào)節(jié)器的和Ti來(lái)整定，W的影響并不大，從而使內(nèi)、外回路互不影響。四、四、 串級(jí)

6、三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定串級(jí)三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定 1、串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的組成3外回路(outer loop)整定 4蒸汽流量側(cè)D的選擇此時(shí)蒸汽流量信號(hào)不一定與給水流量信號(hào)嚴(yán)格配合，即: 2內(nèi)回路(inner loop)整定 與單級(jí)三沖量系統(tǒng)的內(nèi)回路一樣等效主調(diào)：)11 (11STKWWWD五、 變速給水泵的安全工作 設(shè)計(jì)變速泵最小流量控制系統(tǒng)：用一次測(cè)量元件和流量變送器對(duì)各個(gè)給水泵的入口流量進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)各泵的再循環(huán)調(diào)節(jié)閥將泵出口的部分給水流回除氧器，以保證通過(guò)給水泵的流量高于設(shè)計(jì)的最小流量。 第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)第八章第八章 汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)汽

7、溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)The Steam Temperature Control System鍋爐過(guò)熱器結(jié)構(gòu)示意圖 第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 一過(guò)熱蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)一過(guò)熱蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn) 三種擾動(dòng)：蒸汽量、煙氣量和減溫水量。1蒸汽量擾動(dòng)時(shí)，過(guò)熱蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)特性 特點(diǎn)是有遲延，有慣性，有自平衡能力。階躍響應(yīng)曲線 蒸汽量變化對(duì)汽溫變化的傳遞函數(shù)可用下式近似表示： sDDeSTKsDssG1)()()(2煙氣側(cè)擾動(dòng)時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)特性 階躍響應(yīng)曲線： 煙氣擾動(dòng)時(shí)的過(guò)熱器出口汽溫的階躍響應(yīng)曲線 特點(diǎn)是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。3減溫水量擾動(dòng)時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)

8、特性 導(dǎo)前區(qū)：導(dǎo)前汽溫2測(cè)點(diǎn)前至減溫器 惰性區(qū)：過(guò)熱器出口汽溫1測(cè)點(diǎn)到導(dǎo)前汽溫測(cè)點(diǎn) )()()(202swssG)()()(2101sssG )()()()()(01021sGsGswssG式中2導(dǎo)前汽溫1過(guò)熱器出口汽溫 w減溫噴水量 減溫水量擾動(dòng)時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度被調(diào)對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線圖： 2)1 ()(2202nSTKsG1)1 ()(2101nSTKsGnTSKsGsGsG)1 ()()()(0102汽溫對(duì)象的傳遞函數(shù)可用下式表示：一般n2=2 一般n12 二串級(jí)汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)二串級(jí)汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 1系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 2 2串級(jí)汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析與整定串級(jí)汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析與整定 系統(tǒng)方框圖為

9、： GPI(s)GP(s)G 01(s)G 02(s)KzKr2r1I0I1I2+-+-+I1WW1W2圖 8-6 串級(jí)汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理框圖G02(s)導(dǎo)前區(qū)對(duì)象傳遞函數(shù)；G01(s)惰性區(qū)對(duì)象傳遞函數(shù)；r1和r2溫度1和2的變送器系數(shù)；Kz執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳遞系數(shù)；K噴水調(diào)門(mén)傳遞系數(shù)；W1調(diào)節(jié)作用下減溫水量；W1擾動(dòng)作用下減溫水量；W總減溫水量，W=W1+W221（1）內(nèi)回路分析設(shè)副調(diào)節(jié)器選用比例調(diào)節(jié)規(guī)律： 此時(shí)可將除G02(s)以外的部分視為等效調(diào)節(jié)器，則等效副調(diào)節(jié)器為: 21)(sGp*222*11)(rKKsGzup22*2rKKzu可根據(jù)單回路系統(tǒng)整定原則對(duì)內(nèi)回路進(jìn)行整定計(jì)算。 （2）外回路

10、分析 當(dāng)內(nèi)回路整定好后，可把它看作一個(gè)快速隨動(dòng)系統(tǒng)，則 2121rI即：整個(gè)內(nèi)回路等效為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。GPI(s)G01(s)1/r2r1I0I1+-I112圖 8-7 等效外回路方框圖如果將主調(diào)節(jié)器GPI（s）以外均視為被調(diào)對(duì)象，則等效被調(diào)對(duì)象的傳遞函數(shù)為： )()(0121*01sGrrsG根據(jù)單回路整定方法來(lái)整定外回路。 導(dǎo)前汽溫微分信號(hào)雙回路系統(tǒng)為串級(jí)系統(tǒng)的方框圖 上一頁(yè)上一頁(yè)返回目錄返回目錄三采用導(dǎo)前汽溫微分信號(hào)的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)三采用導(dǎo)前汽溫微分信號(hào)的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 1系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 該系統(tǒng)可用等效串級(jí)系統(tǒng)整定和補(bǔ)償法整定兩種方法來(lái)整定。 2等效串級(jí)系統(tǒng)整定方法 等效主調(diào)

11、節(jié)器)(1)(1sGsGDPI（1）等效主調(diào)節(jié)器 SGsGDPI1)(1STKSTDDD1)11 (1STKDD可見(jiàn)等效主調(diào)節(jié)器為PI作用，其比例帶和積分時(shí)間分別為：DiDTTK11（2）等效副調(diào)節(jié)器)11 ()(2STKsGiDPI可見(jiàn)等效副調(diào)節(jié)器也為PI作用，其比例帶和積分時(shí)間分別為：iiDTTK22/ 調(diào)節(jié)器出現(xiàn)積分飽和的原因：調(diào)節(jié)器具有積分作用，只要被調(diào)量偏差存在時(shí)，積分作用就不停的進(jìn)行積分運(yùn)算，使調(diào)節(jié)器輸出不斷增加或減少，當(dāng)被調(diào)量偏差存在時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出就會(huì)達(dá)到其上限或下限，即出現(xiàn)積分飽和。防止辦法：1。解除調(diào)節(jié)器的積分作用2。外部反饋模式3。引入閥位指令限制四、串級(jí)控制結(jié)構(gòu)

12、中主調(diào)防止積分飽和的方法四、串級(jí)控制結(jié)構(gòu)中主調(diào)防止積分飽和的方法五、再熱汽溫的控制五、再熱汽溫的控制第九章 燃燒過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)返回目錄返回目錄上一頁(yè)上一頁(yè)一、燃燒過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù) 鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的在于使進(jìn)入鍋爐的燃燒鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的在于使進(jìn)入鍋爐的燃燒的燃燒熱量與鍋爐的蒸汽負(fù)荷要求相適應(yīng)，同時(shí)保證鍋的燃燒熱量與鍋爐的蒸汽負(fù)荷要求相適應(yīng)，同時(shí)保證鍋爐燃燒過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。爐燃燒過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 鍋爐燃燒調(diào)節(jié)需要包鍋爐燃燒調(diào)節(jié)需要包括下列幾項(xiàng)內(nèi)容：括下列幾項(xiàng)內(nèi)容： 1 1、燃料量調(diào)節(jié)、燃料量調(diào)節(jié) 2 2、送風(fēng)量調(diào)節(jié)、送風(fēng)量調(diào)節(jié) 3 3、引風(fēng)量調(diào)節(jié)、引風(fēng)量調(diào)節(jié) 二、燃燒

13、過(guò)程調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 燃燒過(guò)程的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三個(gè)被調(diào)量和三個(gè)調(diào)節(jié)量。燃燒過(guò)程的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三個(gè)被調(diào)量和三個(gè)調(diào)節(jié)量。鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐表明，對(duì)燃燒過(guò)程的三個(gè)被調(diào)量的調(diào)節(jié)鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐表明，對(duì)燃燒過(guò)程的三個(gè)被調(diào)量的調(diào)節(jié)存在著明顯的相互影響。存在著明顯的相互影響。 這主要由于對(duì)象內(nèi)部這主要由于對(duì)象內(nèi)部每個(gè)被調(diào)量都同時(shí)受到幾每個(gè)被調(diào)量都同時(shí)受到幾個(gè)調(diào)節(jié)量的影響，而每個(gè)個(gè)調(diào)節(jié)量的影響，而每個(gè)調(diào)節(jié)量的改變又能同時(shí)影調(diào)節(jié)量的改變又能同時(shí)影響幾個(gè)被調(diào)量。左圖表示響幾個(gè)被調(diào)量。左圖表示了燃燒對(duì)象的調(diào)節(jié)了燃燒對(duì)象的調(diào)節(jié) 量對(duì)被量對(duì)被調(diào)量的這種影響。所以燃調(diào)量的這種影響。所以燃燒過(guò)程調(diào)節(jié)對(duì)象是一個(gè)多燒過(guò)程調(diào)節(jié)對(duì)象是一個(gè)多輸入多輸出的多變量相關(guān)輸入多輸出的多變量相關(guān)調(diào)節(jié)對(duì)象。調(diào)節(jié)對(duì)象。 燃燒對(duì)象調(diào)節(jié)量對(duì)被調(diào)量的影響燃燒對(duì)象調(diào)節(jié)量對(duì)被調(diào)量的影響 1 1燃料量的修正燃料量的修正 （1）熱量信號(hào)DQ 熱量信號(hào)DQ的表達(dá)式為 : 其中：D蒸汽流量kg/s Ck蓄熱系數(shù)，kg/Mpa Pd汽包壓力 Mpa 汽包壓力信號(hào)微分 （2）熱值校正 a.對(duì)總?cè)剂狭康男Ｕ?b.對(duì)給煤機(jī)煤量的熱值校正 c.熱值校正對(duì)機(jī)前壓力的影響 dtdPCDDdkQ dtdPd2 2氧量的校正氧量的校正 氧量校正的原因： 鍋爐實(shí)際上是非線性系統(tǒng)，僅靠前饋獲得的風(fēng)量不能保證最佳的氧量； 氧量設(shè)定值是負(fù)荷的函數(shù)，與負(fù)荷呈非線性關(guān)系（而鍋爐機(jī)組是按線性系