電廠熱工過(guò)程自動(dòng)化基本知識(shí)

1、寶鋼股份公司電廠發(fā)電分廠培訓(xùn)系列教材之熱控篇 2003年8月電廠熱工過(guò)程自動(dòng)化基本知識(shí)第一節(jié) 概 述1、電廠熱工過(guò)程自動(dòng)化主要內(nèi)容1） 自動(dòng)檢測(cè)，即對(duì)反映熱工過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的物理量、化學(xué)量以及表征設(shè)備工作狀態(tài)的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)的檢查、測(cè)量和監(jiān)視。2） 自動(dòng)調(diào)節(jié)，即自動(dòng)維持一個(gè)或幾個(gè)能夠表征熱力設(shè)備正常工作狀況的物理量為規(guī)定值，消除因各種因素干擾和影響造成的運(yùn)行工況偏離。3） 自動(dòng)保護(hù)，即在熱力設(shè)備發(fā)生異常，甚至事故時(shí)能夠自動(dòng)采取保護(hù)措施，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，或保護(hù)設(shè)備不受損壞。4） 程序控制，即根據(jù)預(yù)先擬定的程序及條件，自動(dòng)地對(duì)機(jī)組進(jìn)行啟動(dòng)、停止及其他一系列操作。2、自動(dòng)調(diào)節(jié)基本概念 在電力生產(chǎn)過(guò)程

2、中，為了保證生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，保持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)標(biāo)志生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行情況的一些物理參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使它們保持在所要求的額定值附近，或按照一定的要求變化，如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，鍋爐蒸汽溫度、壓力，汽包水位，爐膛負(fù)壓等。在設(shè)備運(yùn)行中這些參數(shù)總要經(jīng)常受到各種因素的影響而偏離額定值（規(guī)定值），此時(shí)，用一整套自動(dòng)控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)操作的過(guò)程，就是自動(dòng)調(diào)節(jié)。例如，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐出口主汽壓是鍋爐進(jìn)出熱量平衡的標(biāo)志，汽壓的變化表示鍋爐的蒸發(fā)量和汽輪機(jī)的耗汽量不相適應(yīng)，這就意味著鍋爐燃料燃燒產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生一定蒸汽所需的熱量不相適應(yīng)，因此，汽壓是表征鍋爐運(yùn)行狀況的一個(gè)重要參數(shù)。通常希望將汽壓保持在某一規(guī)定的數(shù)

3、值，運(yùn)行中，運(yùn)行人員必須經(jīng)常地監(jiān)視儀表，監(jiān)視汽壓的變化。若由于某種原因（如汽輪機(jī)負(fù)荷變化），汽壓偏離所規(guī)定的數(shù)值，那么運(yùn)行人員就要進(jìn)行手動(dòng)操作，調(diào)整鍋爐的燃料量，使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽適應(yīng)汽輪機(jī)負(fù)荷的需要，使汽壓恢復(fù)到規(guī)定數(shù)值。這里，鍋爐是被調(diào)節(jié)的設(shè)備，稱為調(diào)節(jié)對(duì)象；需要調(diào)節(jié)的物理量汽壓稱為被調(diào)量；被調(diào)量的汽壓的規(guī)定數(shù)值稱為給定值（或目標(biāo)值）；引起被調(diào)量汽壓偏離給定值的各種原因（比如汽輪機(jī)負(fù)荷的變化，鍋爐燃料量的變化等）稱為擾動(dòng)；調(diào)整燃料量的裝置如燃油閥、制粉系統(tǒng)等稱為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制被調(diào)量的作用稱為調(diào)節(jié)作用；隨調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作而改變數(shù)量的燃料量就是調(diào)節(jié)量。調(diào)節(jié)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是隨時(shí)檢測(cè)被調(diào)量偏差并糾

4、正偏差的過(guò)程，以維持被調(diào)量等于或接近于給定值。1、 自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)作用所需要的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置主要有：1） 測(cè)量單元（變送器），用來(lái)測(cè)量被調(diào)量的大小，并能把被調(diào)量（水位、溫度、壓力和流量等）轉(zhuǎn)換成與之成比例（或其他固定的函數(shù)關(guān)系）并便于遠(yuǎn)距離傳送和綜合的測(cè)量信號(hào)。2） 調(diào)節(jié)單元（調(diào)節(jié)器），接受測(cè)量單元送來(lái)的被調(diào)量信號(hào)，并把它與給定值進(jìn)行比較，當(dāng)被調(diào)量偏離給定值時(shí)，調(diào)節(jié)單元將偏差信號(hào)按它的大小和方向以預(yù)定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算（例如比例、積分、微分等），根據(jù)運(yùn)算結(jié)果發(fā)出一定規(guī)律的調(diào)節(jié)信號(hào)給執(zhí)行器。3） 執(zhí)行單元（執(zhí)行器），按照調(diào)節(jié)單元發(fā)出的調(diào)節(jié)信號(hào)去移動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變調(diào)節(jié)量。 汽輪機(jī)負(fù)荷給定值P

5、O 比較 偏差值 調(diào)節(jié)作用 調(diào)節(jié)量 e 調(diào)節(jié)器 執(zhí)行器 閥門 B 鍋爐 P 汽壓 測(cè)量值 壓力變送器簡(jiǎn)圖：鍋爐汽壓自動(dòng)調(diào)節(jié)原理圖 當(dāng)調(diào)節(jié)對(duì)象（鍋爐）受到擾動(dòng)，被調(diào)量偏離給定值后，測(cè)量單元（壓力變送器）檢測(cè)出被調(diào)量的變化，被調(diào)量與其設(shè)定值比較后的偏差值通過(guò)調(diào)節(jié)單元進(jìn)行放大、運(yùn)算和綜合，調(diào)節(jié)單元輸出的信號(hào)控制執(zhí)行器，改變調(diào)節(jié)器，直到被調(diào)量恢復(fù)到給定值或接近給定值為止。第二節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)生產(chǎn)流程過(guò)程中存在著兩種流程：1）物質(zhì)和能量流程，如蒸汽鍋爐中燃料燃燒產(chǎn)生的熱量被受熱面中的水吸收，水變成蒸汽，蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱器加熱后送到汽輪機(jī)作功；2）信息流程，如在鍋爐的汽壓自動(dòng)調(diào)節(jié)中，為了維持汽壓為規(guī)定值，自動(dòng)

6、調(diào)節(jié)檢測(cè)汽壓的偏差，然后根據(jù)偏差控制燃料量，使燃料量滿足產(chǎn)生一定蒸汽量的需要。汽壓調(diào)節(jié)對(duì)象和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置是通過(guò)信息的傳遞相互連接而構(gòu)成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的，這樣，研究自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是研究信息的流程，即研究信號(hào)間的相互連接、傳遞和轉(zhuǎn)換問(wèn)題。1、調(diào)節(jié)系統(tǒng)分類（按信號(hào)饋送方式分類）1） 反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。是最基本的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按被調(diào)量與給定值的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的目的是盡可能地減小或消除被調(diào)量與給定值之間的偏差。參見鍋爐汽壓自動(dòng)調(diào)節(jié)原理圖。 反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按被調(diào)量與給定值的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此，在調(diào)節(jié)對(duì)象受到擾動(dòng)作用時(shí)，只有在被調(diào)量出現(xiàn)偏差后才開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)只是為盡快地消除偏差。例

7、如講BFG熱值的變化；燃料熱值的變化（設(shè)定值與實(shí)際值發(fā)生變化時(shí)）引起鍋爐主蒸汽壓力變化的調(diào)節(jié)過(guò)程。2） 前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器直接根據(jù)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，擾動(dòng)是調(diào)節(jié)的依據(jù)。由于該系統(tǒng)沒有被調(diào)量的反饋信號(hào)，不構(gòu)成閉環(huán)回路，故稱為開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 （t） 測(cè)量元件 前饋調(diào)節(jié)器 調(diào)節(jié)閥 對(duì)象 簡(jiǎn)圖：前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 擾動(dòng)（t）是引起被調(diào)量C（t）變化的原因，前饋調(diào)節(jié)器根據(jù)擾動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，就可能及時(shí)抵消擾動(dòng)（t）對(duì)被調(diào)量C（t）的影響，從而使被調(diào)量保持不變。但由于是開環(huán)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)效果無(wú)法檢查，調(diào)節(jié)結(jié)束后不能保證被調(diào)量等于給定值，所以前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中是不能單獨(dú)應(yīng)用的。例如送風(fēng)量的變化是引起爐膛壓力

8、波動(dòng)的擾動(dòng)，吸風(fēng)調(diào)節(jié)采用送風(fēng)前饋信號(hào)。3） 前饋反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)（復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)） 在反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)中加入對(duì)于主要擾動(dòng)的前饋調(diào)節(jié)，構(gòu)成了前饋反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 （t） 前饋調(diào)節(jié)器 擾動(dòng)通道 + + r（t）+ 反饋調(diào)節(jié)器 + 調(diào)節(jié)閥 對(duì)象 + C（t） -簡(jiǎn)圖：復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生后，前饋調(diào)節(jié)的作用是及時(shí)地補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被調(diào)量的影響，而反饋調(diào)節(jié)的作用則是保證被調(diào)量的偏差在允許的給定范圍內(nèi)。因此前饋反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)有較好的調(diào)節(jié)效果。2、調(diào)節(jié)系統(tǒng)分類（按給定值信號(hào)特點(diǎn)分類）1） 恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作過(guò)程中，被調(diào)量的給定值恒定不變，從而使被調(diào)量保持為某一固定數(shù)值。這是熱工過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)中應(yīng)用最多的一種調(diào)節(jié)

9、系統(tǒng)，如鍋爐的過(guò)熱蒸汽溫度、壓力、汽包水位等自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2） 程序調(diào)節(jié)系統(tǒng) 被調(diào)量的給定值是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，調(diào)節(jié)的目的是保證被調(diào)量按預(yù)先確定的時(shí)間函數(shù)來(lái)改變。例如，鍋爐在滑壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程中，汽壓和汽溫要按預(yù)先給定的曲線升高，即按一定的升溫、升壓曲線啟動(dòng)，就要采用程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3） 隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 被調(diào)量的給定值往往是無(wú)規(guī)律的，按事先不能確定的一些外來(lái)因素而改變。調(diào)節(jié)的結(jié)果是使被調(diào)量盡快和準(zhǔn)確地跟隨給定值變化。例如，在汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)最優(yōu)升速控制。汽輪機(jī)的最優(yōu)升速率不是預(yù)先給定的，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)按過(guò)熱汽溫、再熱汽溫、汽缸壁溫等參數(shù)在線計(jì)算出熱應(yīng)力的數(shù)值

10、，與允許的熱應(yīng)力進(jìn)行比較，同時(shí)參照升速時(shí)汽輪機(jī)的振動(dòng)、串軸等參數(shù)確定的，這樣可縮短啟動(dòng)時(shí)間。計(jì)算機(jī)控制主汽門的開度，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨最優(yōu)升速率而升高。4） 比值調(diào)節(jié)系統(tǒng) 維持兩個(gè)變量之間的比值保持一定數(shù)值。例如鍋爐燃燒過(guò)程中，要求空氣量隨燃料量的變化而成比例變化，這樣，才能保證經(jīng)濟(jì)燃燒。因此，對(duì)于鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性的調(diào)節(jié)，要求采用比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，把被調(diào)量不隨時(shí)間變化的平衡狀態(tài)稱為靜態(tài)（或穩(wěn)態(tài)），把被調(diào)量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于靜態(tài)時(shí)，擾動(dòng)等于零，給定值不變，調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥的輸出都暫時(shí)不改變，這時(shí)被調(diào)量也就保持不變。當(dāng)有擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)平衡

11、被破壞，被調(diào)量偏離給定值，于是調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥，改變調(diào)節(jié)量，使被調(diào)量回到給定值，系統(tǒng)恢復(fù)平衡狀態(tài)。這樣從擾動(dòng)發(fā)生，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)重新建立平衡的這段過(guò)程，稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，或稱為調(diào)節(jié)過(guò)程。一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在不同形式和幅度的擾動(dòng)作用下，其調(diào)節(jié)過(guò)程是不一樣的。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可能遇到的擾動(dòng)形式是多種多樣的。為了比較調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作品質(zhì)的好壞，分析系統(tǒng)工作品質(zhì)能否滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要，通常要選定一種比較典型的或經(jīng)常出現(xiàn)的擾動(dòng)形式，作為研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)。在熱工過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，最常用的是單位階躍函數(shù)。在階躍擾動(dòng)作用下，過(guò)渡過(guò)程有四種基本形式：（1）衰減振蕩過(guò)程，即被調(diào)參數(shù)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間

12、的振蕩后，能很快趨向于一個(gè)新的平衡，是比較理想的；（2）非周期過(guò)程，即被調(diào)參數(shù)沒有振蕩，單調(diào)地趨向于一個(gè)新的平衡，是一個(gè)穩(wěn)定的過(guò)程；（3）擴(kuò)幅振蕩過(guò)程，即被調(diào)參數(shù)的變化幅度越來(lái)越大，直到超出限值，或受到限幅保護(hù)裝置的限制為止，是一種不穩(wěn)定的過(guò)程；（4）等幅振蕩過(guò)程，被調(diào)參數(shù)的數(shù)值以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置都作等幅振蕩，幅值既不衰減也不發(fā)散，是一種邊界穩(wěn)定過(guò)程。4、衡量調(diào)節(jié)過(guò)程指標(biāo)1）穩(wěn)定性：調(diào)節(jié)過(guò)程的穩(wěn)定性是對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)最基本的要求。只有穩(wěn)定的系統(tǒng)才能完成正常的調(diào)節(jié)任務(wù)，不穩(wěn)定的系統(tǒng)在工程上不能采用的。2）快速性：指調(diào)節(jié)過(guò)程持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。一般希望過(guò)渡過(guò)程時(shí)間越短越好，以避免在調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)前波未平，后

13、波有起，被調(diào)量長(zhǎng)期不能穩(wěn)定在給定值附近的情況。3）準(zhǔn)確性：指被調(diào)量偏差的大小，它包括動(dòng)態(tài)偏差和靜態(tài)偏差。 對(duì)于一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，必須首先保證其穩(wěn)定性好，同時(shí)兼顧調(diào)節(jié)的快速性和準(zhǔn)確性。第三節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)器基本調(diào)節(jié)規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部分，它主要包括測(cè)量單元、調(diào)節(jié)單元、執(zhí)行單元。測(cè)量單元和執(zhí)行單元的動(dòng)態(tài)特性一般都可近似看作為比例環(huán)節(jié)（或時(shí)間常數(shù)很小的慣性環(huán)節(jié)），因而自動(dòng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律主要是指調(diào)節(jié)單元的動(dòng)態(tài)性質(zhì)，它直接影響著自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。1、三種基本調(diào)節(jié)作用1） 比例調(diào)節(jié)作用比例調(diào)節(jié)作用是指調(diào)節(jié)器的輸出與輸入成比例關(guān)系。動(dòng)態(tài)方程為（t）=Kpe（t）。其中：（t）為執(zhí)行機(jī)構(gòu)位

14、移（即調(diào)節(jié)器的輸出）；e（t）為給定值與被調(diào)量的偏差，e（t）=r（t）-c（t）；Kp為比例系數(shù)或比例增益。比例調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作規(guī)律是：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移量（t）與偏差e（t）的大小成比例，即偏差越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出位移也越大；偏差的變化速度越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出位移的速度也越大。比例調(diào)節(jié)作用的特點(diǎn)是：動(dòng)作快，對(duì)干擾能及時(shí)和有很強(qiáng)的抑制作用，但由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移與被調(diào)量的偏差有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以調(diào)節(jié)的結(jié)果是被調(diào)量存在著靜態(tài)偏差。2） 積分調(diào)節(jié)作用 積分調(diào)節(jié)作用是指調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位移量的變化速度d/dt與偏差信號(hào)e（t）成比例的作用。動(dòng)態(tài)方程式為：（t）= 1/Ti 其中：（t）為執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移（即調(diào)節(jié)器的輸

15、出）；e（t）為給定值與被調(diào)量的偏差，e（t）=r（t）-c（t）；TI為積分時(shí)間。積分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作規(guī)律是：只要對(duì)象的被調(diào)量不等于給定值（即偏差存在），那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會(huì)不停地動(dòng)作，而且偏差的數(shù)值越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)速度就越大，只有當(dāng)偏差等于零時(shí)（即被調(diào)量等于給定值，調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)為零），調(diào)節(jié)過(guò)程才能結(jié)束，執(zhí)行機(jī)構(gòu)才停止動(dòng)作，調(diào)節(jié)系統(tǒng)才能平衡。積分調(diào)節(jié)作用的突出優(yōu)點(diǎn)是能消除靜態(tài)偏差，因?yàn)橹灰徽{(diào)量存在偏差，調(diào)節(jié)作用變隨時(shí)間不斷加強(qiáng)，直至偏差為零。在被調(diào)量偏差消除后，由于積分規(guī)律的特點(diǎn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將停留在新的與負(fù)荷變化相適應(yīng)的位置上。缺點(diǎn)：由于積分調(diào)節(jié)作用是隨時(shí)間而逐漸增強(qiáng)的，與比例調(diào)節(jié)作用相比

16、過(guò)于遲緩，所以在改善靜態(tài)品質(zhì)的同時(shí)卻惡化了動(dòng)態(tài)品質(zhì)，使過(guò)渡過(guò)程的振蕩加劇，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中幾乎不采用單純的積分調(diào)節(jié)作用。3） 微分調(diào)節(jié)作用微分調(diào)節(jié)作用是指調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位移量與被調(diào)量偏差的變化速度成正比，它的動(dòng)態(tài)方程為：（t）=Td de/dt，其中：（t）為執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移（即調(diào)節(jié)器的輸出）；e（t）為給定值與被調(diào)量的偏差，e（t）=r（t）-c（t）；Td為微分時(shí)間。微分調(diào)節(jié)作用的特點(diǎn)是：與比例和積分調(diào)節(jié)作用相比，它是超前的調(diào)節(jié)作用，因?yàn)樵谡{(diào)節(jié)過(guò)程剛開始時(shí)，被調(diào)量的偏差小，但其變化速度卻較大，可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)較大的位移，有利于克服動(dòng)態(tài)偏差。但是，當(dāng)調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束，即當(dāng)偏

17、差的變化速度等于零時(shí)，微分調(diào)節(jié)器的輸出也將等于零，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置最后總是回復(fù)到原來(lái)的數(shù)值，這就不能適應(yīng)負(fù)荷的變化，不能滿足調(diào)節(jié)的要求。因此，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。2、自動(dòng)調(diào)節(jié)器典型調(diào)節(jié)規(guī)律1） 比例調(diào)節(jié)器（P調(diào)節(jié)器） 采用比例調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)是有差調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器的比例增益的選擇有其兩重性。比例增益Kp越?。ū壤龓г酱螅琄p =1/），調(diào)節(jié)器的動(dòng)作幅度越小，調(diào)節(jié)過(guò)程越穩(wěn)定，但被調(diào)量的靜態(tài)偏差增大。反之，比例增益Kp越大（比例帶越?。?，調(diào)節(jié)器的動(dòng)作幅度越大，被調(diào)量的靜態(tài)偏差減小，但調(diào)節(jié)過(guò)程易出現(xiàn)振蕩，穩(wěn)定性降低。2） 比例積分調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）在比例積分調(diào)節(jié)器中，當(dāng)改變

18、比例帶的數(shù)值時(shí)，既改變比例作用，也改變積分作用。而兩個(gè)作用的比值則不變；改變積分時(shí)間Ti的數(shù)值，只是改變積分作用的大小，從而改變了調(diào)節(jié)器中比例作用和積分作用的相對(duì)大小。比例積分調(diào)節(jié)器兼有比例調(diào)節(jié)作用和積分調(diào)節(jié)作用的特點(diǎn)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)中采用這種調(diào)節(jié)器時(shí)，由比例作用保證調(diào)節(jié)過(guò)程的穩(wěn)定性，增大比例帶數(shù)值，可以削弱振蕩傾向，但比例帶過(guò)大，將削弱調(diào)節(jié)作用，使調(diào)節(jié)過(guò)程的時(shí)間拖長(zhǎng)；增大Ti 值使比例作用相對(duì)增強(qiáng)，也能削弱振蕩傾向，但Ti 值不宜過(guò)大，因?yàn)門i 值過(guò)大，調(diào)節(jié)作用的積分成分將過(guò)小，調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間將很長(zhǎng)。積分調(diào)節(jié)作用可保證調(diào)節(jié)結(jié)果無(wú)差，因此，比例積分調(diào)節(jié)器在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。3） 比例微分調(diào)節(jié)器（P

19、D）比例微分調(diào)節(jié)器有兩個(gè)可以整定的參數(shù)。改變微分時(shí)間Td的數(shù)值只改變微分作用的大小，改變比例帶的數(shù)值將同時(shí)改變比例作用和微分作用的大小，而兩者的比值不變。如系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則微分作用消失，但比例微分調(diào)節(jié)器仍具有比例調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)，即調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)量存在靜態(tài)偏差。如果對(duì)象存在較大的延遲和慣性，單純采用比例調(diào)節(jié)器達(dá)不到調(diào)節(jié)的要求時(shí)，就可以引入微分調(diào)節(jié)器作用。只要微分作用的大小選擇適當(dāng)，不僅可以減小調(diào)節(jié)過(guò)程中被調(diào)量的動(dòng)態(tài)偏差，也能減小調(diào)節(jié)過(guò)程的振蕩傾向。4） 比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID） 比例調(diào)節(jié)作用的特點(diǎn)是保證過(guò)程的穩(wěn)定性；積分調(diào)節(jié)作用的特點(diǎn)是保證調(diào)節(jié)過(guò)程作無(wú)差調(diào)節(jié)；微分調(diào)節(jié)作用的特點(diǎn)是補(bǔ)償

20、調(diào)節(jié)對(duì)象的延遲和慣性。3、調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響1） 比例調(diào)節(jié)器（P）不論是什么對(duì)象，采用比例調(diào)節(jié)器都是有差調(diào)節(jié)，比例帶越大，靜態(tài)偏差就越大。調(diào)節(jié)器的比例帶增大，意味著在相同的被調(diào)量變化下，調(diào)節(jié)作用較小，因而在受到擾動(dòng)后，被調(diào)量的動(dòng)態(tài)偏差將增大?？傊壤{(diào)節(jié)器的比例帶越大，系統(tǒng)的衰減率越大，過(guò)程越穩(wěn)定；但是，增大比例帶，將導(dǎo)致過(guò)程的動(dòng)態(tài)偏差和靜態(tài)偏差的增大。2） 比例積分調(diào)節(jié)器（PI）比例積分調(diào)節(jié)器的主要優(yōu)點(diǎn)是能靠積分作用消除靜態(tài)偏差，因此，在熱工過(guò)程自動(dòng)化中得到了最廣泛的應(yīng)用。與比例調(diào)節(jié)器的比例作用相似，增加比例帶可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，積分時(shí)間Ti越短，

21、系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降越多。從提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度出發(fā)，需要加大比例帶和增加積分時(shí)間Ti，然而比例帶和積分時(shí)間過(guò)大時(shí)，調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用減弱。3） 比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID） 微分調(diào)節(jié)作用有助于克服遲延所造成的被調(diào)量的過(guò)大變化。比例積分微分調(diào)節(jié)器既能實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，又能改善調(diào)節(jié)過(guò)程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，在工業(yè)上得到了較廣泛的應(yīng)用。4、復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)1） 串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)較好，在熱工自動(dòng)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于時(shí)間常數(shù)較大，階次較高和有較大遲延的調(diào)節(jié)對(duì)象，在某些場(chǎng)合下即使采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律依然不能得到滿意的調(diào)節(jié)品質(zhì)，這時(shí)可采用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)中除了主被調(diào)量外，還有一個(gè)輔助被調(diào)量，輔助被調(diào)量對(duì)

22、調(diào)節(jié)作用的響應(yīng)應(yīng)比較迅速。例如鍋爐過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)減溫水量改變后，過(guò)熱汽溫的變化較慢，減溫器出口汽溫變化較快，這時(shí)就可把減溫器出口汽溫作為過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的輔助被調(diào)量，形成一個(gè)調(diào)節(jié)回路，構(gòu)成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 1 2 R（S） 調(diào)節(jié)器 調(diào)節(jié)器 調(diào)節(jié)對(duì)象 調(diào)節(jié)對(duì)象 C（S） - - 調(diào)節(jié)對(duì)象簡(jiǎn)圖：串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖與單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的區(qū)別在于有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，有兩個(gè)閉合回路。由調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)對(duì)象構(gòu)成的回路稱為副回路（或內(nèi)回路），調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)對(duì)象的輸出信號(hào)稱為輔助被調(diào)量。由調(diào)節(jié)器、副回路和調(diào)節(jié)對(duì)象所構(gòu)成的回路稱為主回路（或外回路），調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)對(duì)象的輸出信號(hào)稱為主被調(diào)量，調(diào)節(jié)對(duì)象和調(diào)節(jié)對(duì)象統(tǒng)稱是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象。