能源生產(chǎn)過(guò)程控制

1、 DCS是分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）的簡(jiǎn)稱(chēng)，國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)（ Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術(shù)，2、 其基本思想是分散控制、集中管理、配置靈活、組態(tài)方便。3、DCS的特點(diǎn)：⑴高可靠性；（2）開(kāi)放性；（3）靈活性（適應(yīng)性）；（4）友好性；（5）易于維護(hù)；（6）協(xié)調(diào)性；（7）控制功能齊全；A/r- -第三章1、熱工對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)（1）熱工設(shè)備作為一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象，它必須是一個(gè)不振蕩環(huán)節(jié)。 （安全運(yùn)行的需要）（2）一般用解析的方法很難得到動(dòng)態(tài)特性的精確表達(dá)式，常用階躍響應(yīng)曲線（飛升曲線）來(lái)獲得對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。3）一般是多輸入對(duì)象，施加的擾動(dòng)不同，飛升曲線也不同。因此，一般需做最主要的擾動(dòng)即內(nèi)部擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性。（4）典型的熱工對(duì)象的飛升曲線有兩種：一是有自平衡能力的對(duì)象，二是無(wú)有自平衡能力的對(duì)象。2、有自平衡能力的對(duì)象和無(wú)自平衡能力對(duì)象的區(qū)別是是否有 積分環(huán)節(jié)。3、 測(cè)試法建模只用于建立輸入輸出模型。4、 熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)：靜態(tài)偏差：R（t）-C（a）衰減率：（B1-B2）/B1最大動(dòng)態(tài)偏差：B1（s）超調(diào)量：d=B1/C（a）偏差：e（t）=R（t）-C（a）三種基本調(diào)節(jié)規(guī)律：比例、積分、微分5、比例調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響： （隨著比例調(diào)節(jié)的增強(qiáng)，靜態(tài)偏差減小，穩(wěn)定性變差）有差調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)的殘差隨著比例帶 S的增大而增大，即隨放大系數(shù) Kp的增大而減?。粶p小S將逐漸使得系統(tǒng)振蕩激烈甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 因此比例帶的設(shè)置必須使系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度；要減小調(diào)節(jié)的殘差，不能靠無(wú)限制地減小比例帶的辦法（靜態(tài)偏差與穩(wěn)定性相矛盾）3減小，Kp增大，比例作用增強(qiáng)，系統(tǒng)越不穩(wěn)定，系統(tǒng)的超調(diào)量增大，同時(shí)響應(yīng)速度加快。K16、積分調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響： G（s）I 無(wú)差調(diào)節(jié)sTs積分調(diào)節(jié)規(guī)律反映了偏差的積累，一般不單獨(dú)采用，還是與比例作用結(jié)合構(gòu)成 PI調(diào)節(jié)規(guī)律。積分調(diào)節(jié)是無(wú)差調(diào)節(jié)，即積分作用的加入使系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)下靜態(tài)偏差為零。 積分作用可消除靜態(tài)偏差。積分作用惡化了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。積分作用是一個(gè)不穩(wěn)定因素，TI越小，KI增大，積分作用越強(qiáng)，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。7、微分調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的影響：當(dāng)偏差一有變化速度（此時(shí)偏差的變化量可能很小，利用 P或I調(diào)節(jié)都不能產(chǎn)生足夠的調(diào)節(jié)作用），微分作用便立即動(dòng)作。相對(duì)于P或I,微分調(diào)節(jié)是一種超前的調(diào)節(jié)作用。故微分作用的加入， 可有效抑止系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)偏差，改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)。微分作用可間接減小靜態(tài)偏差。TD越大，KD越大，微分作用越強(qiáng)，衰減率〃先增加到一個(gè)最大值后再下降，故適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔每商岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定。此外，微分作用對(duì)高頻波動(dòng)非常敏感，會(huì)加劇調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作， 所以微分作用不宜用的太強(qiáng)。8、 PID調(diào)節(jié)的總結(jié)?比例調(diào)節(jié)是基本的調(diào)節(jié)作用；?加入積分作用可以使系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)下靜態(tài)偏差為零，但積分作用使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)偏差增大，調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)；?微分作用可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，并降低系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。9、 串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于多了一個(gè)副回路。使得系統(tǒng)的性能得到了很大提高。它改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率，使得系統(tǒng)的抗干擾性能增強(qiáng)，能有效的減小在二次擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)偏差。對(duì)于負(fù)載或操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力，它在過(guò)程控制中得到了普遍的應(yīng)用。10、 串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定對(duì)于串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，為維持被調(diào)量為給定值，故主調(diào)節(jié)器需用 PI或PID調(diào)節(jié)器。由于中間參數(shù)不要求為某一定值，故副調(diào)節(jié)器用 P調(diào)節(jié)器或PD調(diào)節(jié)器。工程上常采用如下的簡(jiǎn)化整定方法：當(dāng)主副回路的速度相差很大(一般當(dāng)副回路振蕩頻率大于主回路振蕩頻率 3倍以上)，可以認(rèn)為主副回路互不干擾，可以按照相互獨(dú)立的原則分別整定當(dāng)主副回路速度相差不大時(shí)，可按如下方法整定串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)變成了單回路系統(tǒng)。11、 前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析與整定負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)基于偏差；前饋控制基于擾動(dòng)。12、 前饋控制的理論基礎(chǔ)：不變性原理不變性”是指控制系統(tǒng)的被調(diào)量不受擾動(dòng)作用的影響，與擾動(dòng)完全無(wú)關(guān)，或在一定準(zhǔn)確度下無(wú)關(guān)。13、 前饋-反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定因?yàn)榍梆佉环答伩刂葡到y(tǒng)仍是一個(gè)單回路系統(tǒng)， 故其整定很簡(jiǎn)單。在整定圖3.5-9的Gc時(shí)，不考慮閉合回路外的前饋部分，按單回路系統(tǒng)整定。整定 GM時(shí)，也不考慮閉合回路，在完全補(bǔ)償時(shí)，有GM(s)=-Gf(s)/(Go(s))。因?yàn)橛蟹答佅到y(tǒng)存在，不必追求上式表達(dá)的完全補(bǔ)償，一般用比例微分或一階慣性環(huán)節(jié) 。14、 史密斯預(yù)估控制器的目的：消除對(duì)象的純遲延。第四章1、 單元機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制，其任務(wù)是：使機(jī)組能快速的跟蹤外界負(fù)荷的要求，同時(shí)又能保持主汽壓的穩(wěn)定。2、 (1)負(fù)荷控制的目標(biāo)：控制鍋爐和汽機(jī)各自的出力，使之相互適應(yīng)，以滿(mǎn)足外界負(fù)荷的要求。鍋爐、汽機(jī)出力相互適應(yīng)的標(biāo)志就是主汽壓的穩(wěn)定程度。負(fù)荷控制系統(tǒng)的兩個(gè)被控量：機(jī)組出力和主汽壓。負(fù)荷控制的方式：手動(dòng)方式、爐跟機(jī)方式、機(jī)跟爐方式、協(xié)調(diào)控制方式。協(xié)調(diào)控制方式又分為以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的方式和以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的方式。3、負(fù)荷控制系統(tǒng)的雙輸入雙輸出指：輸入為燃燒率 (燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量三者合稱(chēng)) 和汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度，輸出為主蒸汽壓力和發(fā)電機(jī)功率。4、 單元機(jī)組動(dòng)態(tài)特性的特征：⑴ 鍋爐的熱慣性較大，在鍋爐控制量遲作用下pT和NE的響應(yīng)緩慢，且速度接近。(2) 汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度pT作為控制量可以快速的改變被控量pT和NE。這實(shí)質(zhì)是利用了機(jī)組內(nèi)部的蓄熱， 是—種暫態(tài)有限策略，其限制體現(xiàn)在對(duì) pT的變化范圍和變化速度的要求上。5、 鍋爐跟隨方式：工作原理：當(dāng)負(fù)荷指令改變，首先由汽機(jī)主控制器發(fā)出改變汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度指令，改變汽機(jī)的進(jìn)汽量，使機(jī)組輸出電功率迅速與指令趨于一致。汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度的變化隨即引起汽壓變化，偏離給定值。于是鍋爐主控制器根據(jù)汽壓偏差發(fā)出控制指令，改變?nèi)紵?（及相應(yīng)的調(diào)節(jié)量），使汽壓恢復(fù)到給定值。原理圖：該運(yùn)行方式由汽機(jī)調(diào)功率、鍋爐調(diào)壓力， 其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷響應(yīng)快，充分利用了鍋爐蓄熱量。爐蓄能釋放中鍋爐壓力下降，使汽壓波動(dòng)較大，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性差。6、汽機(jī)跟隨方式：缺點(diǎn)為鍋工作原理：當(dāng)負(fù)荷指令改變，由鍋爐主控制器，先發(fā)出改變?nèi)紵实闹噶?。待燃燒率的變化引起了蒸汽量、蓄熱量及汽壓相繼變化后，才通過(guò)汽機(jī)主控制器發(fā)出改變汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度指令，改變進(jìn)入汽機(jī)的蒸汽量，使機(jī)組輸出電功率相應(yīng)改變°最終，屯功率與負(fù)荷指令趨于徴，汽壓也恢復(fù)到給定值。 『鍋爐主控制器Pt汽輪機(jī) 0^0--忙I ■:門(mén)「it川rm該運(yùn)行方式由汽機(jī)調(diào)功率、鍋爐調(diào)壓力， 其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷響應(yīng)快，充分利用了鍋爐蓄熱量。爐蓄能釋放中鍋爐壓力下降，使汽壓波動(dòng)較大，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性差。6、汽機(jī)跟隨方式：缺點(diǎn)為鍋工作原理：當(dāng)負(fù)荷指令改變，由鍋爐主控制器，先發(fā)出改變?nèi)紵实闹噶?。待燃燒率的變化引起了蒸汽量、蓄熱量及汽壓相繼變化后，才通過(guò)汽機(jī)主控制器發(fā)出改變汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度指令，改變進(jìn)入汽機(jī)的蒸汽量，使機(jī)組輸出電功率相應(yīng)改變°最終，屯功率與負(fù)荷指令趨于徴，汽壓也恢復(fù)到給定值。 『鍋爐主控制器Pt汽輪機(jī) 0^0--忙I ■:門(mén)「it川rm缺點(diǎn)為機(jī)組對(duì)負(fù)荷的起始響應(yīng)很慢，不利于參加電網(wǎng)調(diào)峰。7、常見(jiàn)的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式有：以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式，工作原理：跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式工作原理： （提高機(jī)組對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性）。（減小汽壓波動(dòng)）8、燃燒控制系統(tǒng)燃料量控制子系統(tǒng);送風(fēng)量控制子系統(tǒng);引風(fēng)量控制子系統(tǒng);任務(wù)是通過(guò)改變給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，使燃料量 B和燃料量指令ub相適應(yīng)。鍋爐的送風(fēng)量V和燃料量B相協(xié)調(diào)，以達(dá)到鍋爐最高的熱效率，保證的經(jīng)任務(wù)工制是保證一定的爐膛負(fù)壓（約— 20pa）。送風(fēng)控制系統(tǒng)是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)。由于風(fēng)量的反應(yīng)速度比氧量的反應(yīng)速度快得多，回路可分別故副回路和主整定。阻尼器Gvv（s）為一階慣性環(huán)節(jié)，故副調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時(shí)間可以選得很小，這樣副回路可等效為一個(gè)快速跟蹤系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為反饋環(huán)節(jié)的倒數(shù)。）二嵐⑻QxG副回路整定好后，再按單回路的整定方法整定主回路和前饋通路。對(duì)于前饋通道，可寫(xiě)出完全補(bǔ)償時(shí)的關(guān)系，>vGvx(S)G°v(S)->b4G°b(S)=0—般不必要追求完全補(bǔ)償。 >v通常取一個(gè)常數(shù)值。 B對(duì)單兀機(jī)組，可取一沁二〉B19、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù)是 維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。汽包水位是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要監(jiān)控參數(shù)，它間接地表示了鍋爐負(fù)荷和給水的平衡關(guān)系，維持汽包水位是保證機(jī)爐安全運(yùn)行的重要條件。10、給水控制系統(tǒng)常采用三沖量系統(tǒng)。所謂三沖量，是指主蒸汽流量(汽包出□流量) 、汽包水位和給水流量這三個(gè)信號(hào)。11、 汽溫控制系統(tǒng)包括過(guò)熱蒸汽溫度控制(噴水減溫器)和再熱蒸汽溫度控制兩種控制系統(tǒng)目前大型機(jī)組過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)多采用噴水減溫器方案，將其安裝在兩組過(guò)熱器之間，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，而調(diào)節(jié)范圍大。12、 過(guò)熱汽溫的動(dòng)態(tài)特性：蒸汽D 噴水W過(guò)熱器 過(guò)熱器1?過(guò)熱蒸汽流量對(duì)汽溫的動(dòng)態(tài)特性：蒸汽流量變化會(huì)改變過(guò)熱器和煙氣之間的傳熱條件，故汽溫發(fā)生變化。但由于沿過(guò)熱汽各處溫度都發(fā)生變化，滯后和慣性小，故時(shí)間常數(shù)很小。其傳遞函數(shù)為二2(S) KD 一D(s) 1TDsTS2?煙氣傳熱量對(duì)汽溫的動(dòng)態(tài)特性：煙氣傳熱量主要通過(guò)煙氣溫度的變化和煙氣流量的變化來(lái)影響過(guò)熱汽溫的，與D擾動(dòng)類(lèi)似，慣性小，其傳遞函數(shù)為 二2(s)_1dg(s)1T〔ST2S23噴水量對(duì)汽溫的動(dòng)態(tài)特性：噴水量的擾動(dòng)是系統(tǒng)