熱工自動控制系統(tǒng)

1、第七章第七章 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗浙江大學馮曉露返回目錄返回目錄上一頁上一頁第七章第七章 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)試驗一、汽包水位控制系統(tǒng)信號的測量和修正一、汽包水位控制系統(tǒng)信號的測量和修正1。汽包水位的測量 玻璃管水位計：主要用于就地觀察水位 電觸電水位計：曾用于水位保護 差壓式水位計：主要用于水位的控制，目前也作為水位保護信號源，但在 鍋爐起停過程中誤差較大，此時應以電極式水位計為準2。差壓式水位計的計算和修正0HpLLHswSa2、蒸汽流量的測量和修正、蒸汽流量的測量和修正),(tpPKD),(tp)/(0561. 066. 1001. 0

2、56.18),(3mkgptptp 過熱蒸汽密度，過熱蒸汽壓力和溫度的函數(shù)p - - - - - 過熱蒸汽絕對壓力t - - - - - 過熱蒸汽溫度K - - - - - 流量系數(shù)3 3、給水流量的計算和修正、給水流量的計算和修正273tPKQt給水溫度K流量系數(shù)1 1給水量擾動時的動態(tài)特性給水量擾動時的動態(tài)特性 給水量擾動時，汽包水位的變化過程可以分別從兩個角度加以分析： 1、僅僅從物質(zhì)平衡的角度來分析； 2、僅僅從熱平衡的角度來分析。二、汽包水位控制對象特性試驗二、汽包水位控制對象特性試驗 綜合上述兩種角度分析的結(jié)果，對曲線和曲線進行線性疊加，得到在給水量階躍擾動下，汽包水位的實際變化曲

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

4、延時間也較短。汽包水位動態(tài)特性的特點總結(jié)：汽包水位動態(tài)特性的特點總結(jié)：1、具有遲延；2、具有“虛假水位”現(xiàn)象；3、無自平衡能力三、三、 單級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定單級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定 1、單級三沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成D2內(nèi)回路(inner loop)的分析與整定 內(nèi)回路的主要任務是當給水流量側(cè)產(chǎn)生自發(fā)性擾動時，必須迅速消除擾動，使被調(diào)量（汽包水位H）基本不受到自發(fā)性擾動的影響；當內(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。WWSISW1)()(3外回路(outer loop)的分析與整定 外回路可以看作是

5、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。 4. 蒸汽流量側(cè) 的選擇 D 要使靜態(tài)偏差為零，靜態(tài)時必須滿足ID=IW，即：wwDDWD 在正常運行時，可認為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。 串級系統(tǒng)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)比單級系統(tǒng)更加靈活，克服靜態(tài)偏差完全由主調(diào)節(jié)器實現(xiàn)，分流系數(shù)D取值不必考慮靜態(tài)偏差的問題，D值可取得大一些，以利于更好地改善調(diào)節(jié)過程的調(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，可通過主調(diào)節(jié)器的和Ti來整定，W的影響并不大，從而使內(nèi)、外回路互不影響。四、四、 串級

6、三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定串級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)及參數(shù)整定 1、串級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的選擇此時蒸汽流量信號不一定與給水流量信號嚴格配合，即: 2內(nèi)回路(inner loop)整定 與單級三沖量系統(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 設計變速泵最小流量控制系統(tǒng)：用一次測量元件和流量變送器對各個給水泵的入口流量進行測量，通過各泵的再循環(huán)調(diào)節(jié)閥將泵出口的部分給水流回除氧器，以保證通過給水泵的流量高于設計的最小流量。 第一節(jié)第一節(jié) 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)過熱蒸汽溫度調(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鍋爐過熱器結(jié)構示意圖 第一節(jié)第一節(jié) 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 一過熱蒸汽溫度的動態(tài)特性試驗一過熱蒸汽溫度的動態(tài)特性試驗 三種擾動：蒸汽量、煙氣量和減溫水量。1蒸汽量擾動時，過熱蒸汽溫度的動態(tài)特性 特點是有遲延，有慣性，有自平衡能力。階躍響應曲線 蒸汽量變化對汽溫變化的傳遞函數(shù)可用下式近似表示： sDDeSTKsDssG1)()()(2煙氣側(cè)擾動時過熱蒸汽溫度的動態(tài)特性 階躍響應曲線： 煙氣擾動時的過熱器出口汽溫的階躍響應曲線 特點是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。3減溫水量擾動時過熱蒸汽溫度的動態(tài)

8、特性 導前區(qū)：導前汽溫2測點前至減溫器 惰性區(qū)：過熱器出口汽溫1測點到導前汽溫測點 )()()(202swssG)()()(2101sssG )()()()()(01021sGsGswssG式中2導前汽溫1過熱器出口汽溫 w減溫噴水量 減溫水量擾動時過熱蒸汽溫度被調(diào)對象的階躍響應曲線圖： 2)1 ()(2202nSTKsG1)1 ()(2101nSTKsGnTSKsGsGsG)1 ()()()(0102汽溫對象的傳遞函數(shù)可用下式表示：一般n2=2 一般n12 二串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)二串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 1系統(tǒng)構成及工作原理 2 2串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析與整定串級汽溫調(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 串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理框圖G02(s)導前區(qū)對象傳遞函數(shù)；G01(s)惰性區(qū)對象傳遞函數(shù)；r1和r2溫度1和2的變送器系數(shù)；Kz執(zhí)行機構傳遞系數(shù)；K噴水調(diào)門傳遞系數(shù)；W1調(diào)節(jié)作用下減溫水量；W1擾動作用下減溫水量；W總減溫水量，W=W1+W221（1）內(nèi)回路分析設副調(diào)節(jié)器選用比例調(diào)節(jié)規(guī)律： 此時可將除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)整定原則對內(nèi)回路進行整定計算。 （2）外回路

10、分析 當內(nèi)回路整定好后，可把它看作一個快速隨動系統(tǒng)，則 2121rI即：整個內(nèi)回路等效為一個比例環(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)對象，則等效被調(diào)對象的傳遞函數(shù)為： )()(0121*01sGrrsG根據(jù)單回路整定方法來整定外回路。 導前汽溫微分信號雙回路系統(tǒng)為串級系統(tǒng)的方框圖 上一頁上一頁返回目錄返回目錄三采用導前汽溫微分信號的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)三采用導前汽溫微分信號的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 1系統(tǒng)構成及工作原理 該系統(tǒng)可用等效串級系統(tǒng)整定和補償法整定兩種方法來整定。 2等效串級系統(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可見等效主調(diào)節(jié)器為PI作用，其比例帶和積分時間分別為：DiDTTK11（2）等效副調(diào)節(jié)器)11 ()(2STKsGiDPI可見等效副調(diào)節(jié)器也為PI作用，其比例帶和積分時間分別為：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，積分作用就不停的進行積分運算，使調(diào)節(jié)器輸出不斷增加或減少，當被調(diào)量偏差存在時間較長時，調(diào)節(jié)器的輸出就會達到其上限或下限，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、串級控制結(jié)構

12、中主調(diào)防止積分飽和的方法四、串級控制結(jié)構中主調(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 燃燒過程自動控制系統(tǒng)返回目錄返回目錄上一頁上一頁一、燃燒過程自動調(diào)節(jié)的任務 鍋爐燃燒過程自動調(diào)節(jié)的目的在于使進入鍋爐的燃燒鍋爐燃燒過程自動調(diào)節(jié)的目的在于使進入鍋爐的燃燒的燃燒熱量與鍋爐的蒸汽負荷要求相適應，同時保證鍋的燃燒熱量與鍋爐的蒸汽負荷要求相適應，同時保證鍋爐燃燒過程安全經(jīng)濟地運行。爐燃燒過程安全經(jīng)濟地運行。 鍋爐燃燒調(diào)節(jié)需要包鍋爐燃燒調(diào)節(jié)需要包括下列幾項內(nèi)容：括下列幾項內(nèi)容： 1 1、燃料量調(diào)節(jié)、燃料量調(diào)節(jié) 2 2、送風量調(diào)節(jié)、送風量調(diào)節(jié) 3 3、引風量調(diào)節(jié)、引風量調(diào)節(jié) 二、燃燒

13、過程調(diào)節(jié)的特點 燃燒過程的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三個被調(diào)量和三個調(diào)節(jié)量。燃燒過程的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三個被調(diào)量和三個調(diào)節(jié)量。鍋爐的運行實踐表明，對燃燒過程的三個被調(diào)量的調(diào)節(jié)鍋爐的運行實踐表明，對燃燒過程的三個被調(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。 這主要由于對象內(nèi)部這主要由于對象內(nèi)部每個被調(diào)量都同時受到幾每個被調(diào)量都同時受到幾個調(diào)節(jié)量的影響，而每個個調(diào)節(jié)量的影響，而每個調(diào)節(jié)量的改變又能同時影調(diào)節(jié)量的改變又能同時影響幾個被調(diào)量。左圖表示響幾個被調(diào)量。左圖表示了燃燒對象的調(diào)節(jié)了燃燒對象的調(diào)節(jié) 量對被量對被調(diào)量的這種影響。所以燃調(diào)量的這種影響。所以燃燒過程調(diào)節(jié)對象是一個多燒過程調(diào)節(jié)對象是一個多輸入多輸出的多變量相關輸入多輸出的多變量相關調(diào)節(jié)對象。調(diào)節(jié)對象。 燃燒對象調(diào)節(jié)量對被調(diào)量的影響燃燒對象調(diào)節(jié)量對被調(diào)量的影響 1 1燃料量的修正燃料量的修正 （1）熱量信號DQ 熱量信號DQ的表達式為 : 其中：D蒸汽流量kg/s Ck蓄熱系數(shù)，kg/Mpa Pd汽包壓力 Mpa 汽包壓力信號微分 （2）熱值校正 a.對總?cè)剂狭康男Ｕ?b.對給煤機煤量的熱值校正 c.熱值校正對機前壓力的影響 dtdPCDDdkQ dtdPd2 2氧量的校正氧量的校正 氧量校正的原因： 鍋爐實際上是非線性系統(tǒng)，僅靠前饋獲得的風量不能保證最佳的氧量； 氧量設定值是負荷的函數(shù)，與負荷呈非線性關系（而鍋爐機組是按線性系