华电自动化复试过程控制总结.doc

1 过程控制中常见的被控量：温度压力液位成分物性2 影响被控对象动态特性结构性质：容量系数表现为惯性，阻力表现为自平衡能力，传递延迟表现为迟延时间特性3 自平衡能力：对象受到干扰，平衡状态被破坏后，不需要任何外加调节，依靠对象自身能力经过一段时间重新恢复平衡的能力。拥有此能力的叫有自平衡能力对象4 衡量控制系统品质时域指标： 衰减率和衰减比 最大动态偏差和超调量间和振荡频率 积分性能指标：误差积分 绝对误差积分 平方误差积分积积分残余误差 调节时时间与绝对误差乘5 PID 调节传递函数形式：G(S)=1/ （1+1/TIS+TDs）或GPID=1/(1+1/Tis+TdS/(Td/Kd*s+1)比例调节特点：调节及时迅速，但为有差控制存在静态偏差，积分调节：a 无差控制：只要有偏差存在控制器就会一直调整直到偏差为0,b: 动作过程慢，积分环节有90 度相角滞后，增加一个滞后环节使过程变慢，c:积分作用对系统稳定性不利。微分作用：超前调节减小动态偏差减小过渡过程时间不能单独使用6 单回路系统参数整定：理论计算方法：根轨迹法，衰减频率特性法，工程整定方法：临界比例带法 衰减曲线法 经验法 动态参数法工程整定法：优点：比例带较小，动作很快，被调量波动幅度不会太大，缺点：试验会使较小的系统进入不稳定状态，甚至等幅振荡；对有自平衡系统，不会进入临界状态。衰减曲线法：优：试验方法简单易掌握，无临界比例带法的限制。缺：因外界干扰等缺陷导致难以判断曲线是否达到期望的衰减过程，很难获得准确的 4:1 或 10:1 衰减过程下的比例带和周期。经验法：看曲线调参数方法简单，缺点工作量大动态参数法：优：方法简单省时，得到对象阶跃响应曲线后即能计算出调节器的参数。缺：a 由于外界干扰影响需要进行反复多次的对象特性动态试验 b 需加入足够大的扰动量才能使被调量的变化量足够大7 串级控制系统： 两只调节器联起来工作， 其中一个调节器的输出作为另一个调节器的输入的给定值的系统。前一个调节器称为主调节器，后一个调节器称为副调节器。特点： 1 串级系统的内环具有快速作用，能有效地克服二次扰动的影响2 内环起了改善对象动态特性的作用，提高系统工作频率，提高控制品质 3 内环使系统有一定的自适应能力一般串级控制系统：副参数的选择原则：1 副参数的选择要使副回路时间常数小， 调节通道短，反应灵敏。 2 副参数可检测变送。 3 副参数应包含被控对象所受到的主要干扰(减温水量的扰动强烈） 。串级系统整定方法：1.逐步逼近法：1）副环。断开主环，求W c212) 主环。副环（ W c21），求 W c113) 副环。主环（ W c11 ）、副环闭合，求 W c224) 主环。主环、副环（ W c2 2 ）闭合，求 W c1 25) 若达不到要求， 3） 4）。精选文库2.两步整定法：1）副环。主环、副环都闭合，主副调都为P 调节器，主调1=100%，整定副调得到2s和 T ( =0.75)s22) 主环。 主环、副环都闭合， 主副调都为P 调节器， 副调2= 2s ，整定主调得到1s和 Ts1 ( =0.75)3）查表。求主副调参数，并修正。8 复合控制系统的组成：包括前馈控制和反馈控制。前馈控制特点：调节控制及时理想情况下能够完全补偿因扰动而引起的对被调量的影响，使被调量因干扰而引起的动态和稳态误差均为0反馈控制系统加入前馈控制对系统稳定性没影响，因为前馈无论加在什么位置，他都不够用成回路，系统的输入输出传递函数分母均保持不变，因而不影响系统稳定性。9 相对增益：相对增益是一个尺度，用来衡量一个预先选定的调节量对一个特定的被调量yi 的影响。从被调量到yi 的通道的相对增益：第一放大系数：y i,即 r ( rj )常数pijjr第二放大系数：y i,即 y r ( rj )常数pijjy r相对增益ij=第一放大系数除以第二放大系数10 多变量控制系统解耦方法：前馈补偿法，对角矩阵法，单位矩阵法解耦简化方法：部分解耦法，静态解耦法，采用导前滞后环节进行不完全解耦。11 单元机组出力控制系统的控制方式： 1)锅炉跟踪方式：优：充分利用了锅炉的蓄热量，机组能较快地跟踪外界负荷变化，缺点：由于锅炉的惯性和延迟使主汽压有较大波动，大幅度波动影响锅炉的安全稳定运行。2)汽机跟踪方式：优点：主汽压可以非常稳定，对锅炉安全运行有利，缺点：没有调用锅炉的蓄热量，机组对出力设定值改变的响应很缓慢。3）机炉协调方式：机炉兼顾、互相协调，机组能较迅速地适应负荷的变化，又能保证主汽压波动不致很大。12 影响锅炉蒸汽温度变化的主要因素：蒸汽流量扰动，烟气侧传热量扰动，喷水量扰动汽包锅炉和直流锅炉调节主蒸汽温度的手段不同点：汽包锅炉喷水减温方法，直流锅炉控制燃水比来调节主蒸汽汽温过热汽温控制的任务：维持过热器出口温度在允13 过热汽温串级控制系统方框图许的范围内，保持过热器管壁温度不超过允许的温度蒸汽流量及蒸汽流量及烟气传热量减温水压入口温度设定值主调节器副调节器调节阀减温器过热器温度变送器温度变送器-2精选文库14 带导前微分信号的主汽温控制系统方框图：导前微分控制系统等效为串级系统：等效主调节器： WT1( s)1Wd( s )等效副调节器：WT(s)()(s)2WTs Wd不能将微分环节换成比例环节，因为不能保证系统的稳态偏差为0，使主蒸汽温度达到设定值15 再热汽温的控制方式：采用烟气控制的方式为主，喷水减温为辅。烟气控制的方式：改变烟气再循环流量，变化烟气挡板位置改变尾部烟道通过再热器的烟气的流量，采用多层布置圆形燃烧器，改变喷燃器的倾斜角度（火摆）。其它措施：汽 -汽热交换器蒸汽旁通。优点：采用烟气控制比喷水减温控制的经济性好，缺点：不如喷水减温方式简单、可靠16 汽包锅炉给水控制系统的任务：使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包的水位保持在一定范围内，即： （ 1）维持汽包水位在一定的范围内。正常运行时水位波动范围：±（3050） mm异常情况 : ± 200 m m事故情况： >（ ± 350 m m ）。（ 2）保持稳定的给水量17 锅炉给水控制系统中三冲量：汽包水位H（反馈信号，起校正作用，使汽包水位为给定值）、蒸汽流量 D（前馈信号直接克服虚假水位的影响） 、给水流量 W（反馈信号，克服因给水阀自发扰动对 H（ t）的影响，并保持稳定，可以增强调节过程的稳定性。影响汽包水位的三个要素：给水扰动、负荷扰动、燃料量扰动18 虚假水位：暂时不真实的水位，当汽轮机耗气量突然增大迫使锅内气泡增多，同时由于燃料量不变，汽包压力下降使水面以下的蒸汽泡膨胀，总体积增大导致汽包水位上升，因此在负荷增加后水位不但不下降反而上升。克服：蒸汽流量通过前馈引导PID 输入19 串级三冲量锅炉给水控制系统整定步骤： 一般取 w=1,整定内外回路按串级控制系统整定（内外回路相对独立），D 可按完全/近似补偿（如静态补偿）设计-3精选文库21 单级三冲量给水控制系统：统+-22 单级与串级三冲量的比较：1.整定（串级：整定回路相对独立，容易整定，单级：内外回路相互影响，兼顾内外回路）2.w 的作用不同（单级为等效比例带，串级中w 可为 1） 3.单级要考虑静态配合，串级不要 4.串级可附加前馈量 5.汽机甩负荷，锅炉仍要维持低负荷运行时， H 要保持给定值，串级调节时间长。23 史密斯补偿控制的基本思想：通过加补偿器使被延迟的被调量超前反映。史密斯补偿系统方框图：预估补偿器的传递函数：Ksgs(s)=kpgp(s)(1-e-ds)24 燃烧控制系统的基本任务：使燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，并保证锅炉安全经济运行。 1，维持蒸汽压力稳定 2，保证燃烧过程的经济性 3，维持炉膛压力稳定 4，维持燃料系统的正常运行25 热量信号： DQdPb ，如果能测出蒸汽流量和汽包压力变化速度，就能得D Cb dt到代表热负荷的热量信号，它能迅速地反映燃料量变化的情况，-4精选文库采用热量信号的燃烧控制系统的优点：（1）用热量信号代替燃料量信号可减少因直接测量煤粉量而带来的测量误差。由汽压受控对象过程分析中知,热量信号与进入炉膛的燃料量M 间呈比例关系， 仅在时间上存在一个迟延环节。因此，用热量信号代替燃料量信号是可行的。（2）用热量信号代替燃料量信号组成的控制系统能消除燃料自发扰动的影响。例如，煤种发生变化其发热量变化，变化而偏离锅炉主指令BD，调节器PI1 调整给粉机转速，改变进入炉膛的煤粉量，保证热量与BD 相平衡。26 协调控制系统的运行方式：机炉协调控制方式，汽机跟随锅炉而汽机输出功率可调方式，汽机跟随锅炉而机组输出功率不可调方式，锅炉跟随汽机输出功率不可调节方式，手动控制方式。27 燃烧控制系统方案：方案一：燃料 -空气系统稳态：积分调节作用P M-PILD+PI1+P M 0PS-+_-2PI 3PI 4P S 0ZZZMVV S燃料调节子系统：为串级控制系统。主调接受主汽压力偏差产生燃烧率指令LD，副调根据设定值LD 调节燃料量M 。既能快速维持汽压稳定，又能消除内回路中的二次扰动。送风调节子系统：送风调节器也根据设定值LD 调节送风量V。因此在稳态时LD M V，能保证比值关系，使锅炉燃烧经济性得到保证。引风调节子系统：本方案通过引风量来调节炉膛压力,确保稳态时Ps Ps0，保证燃烧的安全、经济性。此方案结构简单，整定方便。由于燃料量M 和 LD 相平衡，因此在负荷变化时能快速改变M，维持 PM PM0。但 M/V 依赖于对M 和 V 的准确检测变送。方案二带氧量校正的燃料-空气系统DP MO 2 %_-PI+O2*5PI1+P M 0LD_+-+PI2PI 3ZZ-f x%P S-+PI 4P S 0DZ5MVV S精选文库1）送风量控制采用串级型比值控制系统a)引入锅炉烟气含氧量信号O2，经校正调节器PI5，对燃料量与送风量比值进行修正。由于烟气含氧量代表烟气中的过剩空气系数。保持一定的过剩空气系数，即保证总燃料量与总风量之间的最佳比值。b)最佳烟气含氧量与负荷有关，通常随负荷增加而略有减少。因此以代表锅炉实际负荷的蒸汽流量信号经函数转换器后，作为烟气最佳含氧量的给定值。c)由于烟气含氧量的测量有较大的惯性迟延，因此氧量校正回路的工作频率通常低于送风量调节回路。当燃料量依负荷指令LD 而改变时，送风量调节器PI3 同时按比例改变送风量。以减少动态过程中的风煤比例失调。随着燃料量调节过程结束，燃料量M 基本稳定。由调节器 P15 根据烟气含氧量信号O2，对送风量进行细调。确保烟气含氧虽为最佳值，即间接保证了燃料量与送风量之间为最佳比值。2）引风调节子系统为减少送风量改变时送引风之间动态失调而造成炉膛压力Ps 波动，自送风调节器 PI3 的输出经动态补偿装置，向引风量调节器P14 引人一前馈信号，动态补偿装置通常采用微分器，以保证静态时炉膛压力Ps 等于给定值。3）燃料量调节子系统为串级控制系统。 主调接受主汽压力偏差产生燃烧率指令LD，副调根据设定值 LD 调节燃料量 M 。既能快速维持汽压稳定，又能消除内回路中的二次扰动。此外：为了保证燃料能充分的燃烧，在燃料量与空气量之间还存在两方面的联系：(1)燃料量与空气量应成一定比例；为了保持在任何时刻都有足够的空气以实现完全燃挠，例如热负荷增大时，应先增加空气，后增加燃料量；若热负荷减小时，则应先减少燃料量，再减少空气量。28 组成一个单回路控制系统一般有这几个单元：被控对象控制单元调节机构检测变送单元，29-6