能源生產(chǎn)過程控制

1、 DCS是分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）的簡稱，國內(nèi)一般習慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機（ 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：⑴高可靠性；（2）開放性；（3）靈活性（適應性）；（4）友好性；（5）易于維護；（6）協(xié)調(diào)性；（7）控制功能齊全；A/r- -第三章1、熱工對象動態(tài)特性的特點（1）熱工設(shè)備作為一個調(diào)節(jié)對象，它必須是一個不振蕩環(huán)節(jié)。 （安全運行的需要）（2）一般用解析的方法很難得到動態(tài)特性的精確表達式，常用階躍響應曲線（飛升曲線）來獲得對象的動態(tài)特性。3）一般是多輸入對象，施加的擾動不同，飛升曲線也不同。因此，一般需做最主要的擾動即內(nèi)部擾動下的動態(tài)特性。（4）典型的熱工對象的飛升曲線有兩種：一是有自平衡能力的對象，二是無有自平衡能力的對象。2、有自平衡能力的對象和無自平衡能力對象的區(qū)別是是否有 積分環(huán)節(jié)。3、 測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)的性能指標系統(tǒng)階躍響應的性能指標：靜態(tài)偏差：R（t）-C（a）衰減率：（B1-B2）/B1最大動態(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)對調(diào)節(jié)過程的影響： （隨著比例調(diào)節(jié)的增強，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??；減小S將逐漸使得系統(tǒng)振蕩激烈甚至導致系統(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，系統(tǒng)越不穩(wěn)定，系統(tǒng)的超調(diào)量增大，同時響應速度加快。K16、積分調(diào)節(jié)對調(diào)節(jié)過程的影響： G（s）I 無差調(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)是無差調(diào)節(jié)，即積分作用的加入使系統(tǒng)在階躍擾動下靜態(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)的動態(tài)指標，調(diào)節(jié)時間變長。積分作用是一個不穩(wěn)定因素，TI越小，KI增大，積分作用越強，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。7、微分調(diào)節(jié)對調(diào)節(jié)過程的影響：當偏差一有變化速度（此時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），微分作用便立即動作。相對于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，衰減率〃先增加到一個最大值后再下降，故適當?shù)奈⒎肿饔每商岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定。此外，微分作用對高頻波動非常敏感，會加劇調(diào)節(jié)機構(gòu)頻繁動作， 所以微分作用不宜用的太強。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)在階躍擾動下靜態(tài)偏差為零，但積分作用使系統(tǒng)的動態(tài)偏差增大，調(diào)節(jié)時間延長；?微分作用可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，并降低系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。9、 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)點串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于多了一個副回路。使得系統(tǒng)的性能得到了很大提高。它改善了被控過程的動態(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，能有效的減小在二次擾動下的動態(tài)偏差。對于負載或操作條件的變化有一定的自適應能力，它在過程控制中得到了普遍的應用。10、 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定對于串級調(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化整定方法：當主副回路的速度相差很大(一般當副回路振蕩頻率大于主回路振蕩頻率 3倍以上)，可以認為主副回路互不干擾，可以按照相互獨立的原則分別整定當主副回路速度相差不大時，可按如下方法整定串級調(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)的分析與整定負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)基于偏差；前饋控制基于擾動。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)量不受擾動作用的影響，與擾動完全無關(guān)，或在一定準確度下無關(guān)。13、 前饋-反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定因為前饋一反饋控制系統(tǒng)仍是一個單回路系統(tǒng)， 故其整定很簡單。在整定圖3.5-9的Gc時，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，也不考慮閉合回路，在完全補償時，有GM(s)=-Gf(s)/(Go(s))。因為有反饋系統(tǒng)存在，不必追求上式表達的完全補償，一般用比例微分或一階慣性環(huán)節(jié) 。14、 史密斯預估控制器的目的：消除對象的純遲延。第四章1、 單元機組負荷協(xié)調(diào)控制，其任務是：使機組能快速的跟蹤外界負荷的要求，同時又能保持主汽壓的穩(wěn)定。2、 (1)負荷控制的目標：控制鍋爐和汽機各自的出力，使之相互適應，以滿足外界負荷的要求。鍋爐、汽機出力相互適應的標志就是主汽壓的穩(wěn)定程度。負荷控制系統(tǒng)的兩個被控量：機組出力和主汽壓。負荷控制的方式：手動方式、爐跟機方式、機跟爐方式、協(xié)調(diào)控制方式。協(xié)調(diào)控制方式又分為以爐跟機為基礎(chǔ)的方式和以機跟爐為基礎(chǔ)的方式。3、負荷控制系統(tǒng)的雙輸入雙輸出指：輸入為燃燒率 (燃料量、送風量、引風量三者合稱) 和汽機調(diào)門開度，輸出為主蒸汽壓力和發(fā)電機功率。4、 單元機組動態(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的響應緩慢，且速度接近。(2) 汽機調(diào)節(jié)閥開度pT作為控制量可以快速的改變被控量pT和NE。這實質(zhì)是利用了機組內(nèi)部的蓄熱， 是—種暫態(tài)有限策略，其限制體現(xiàn)在對 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：當負荷指令改變，首先由汽機主控制器發(fā)出改變汽機調(diào)門開度指令，改變汽機的進汽量，使機組輸出電功率迅速與指令趨于一致。汽機調(diào)門開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?（及相應的調(diào)節(jié)量），使汽壓恢復到給定值。原理圖：該運行方式由汽機調(diào)功率、鍋爐調(diào)壓力， 其優(yōu)點是對電網(wǎng)的負荷響應快，充分利用了鍋爐蓄熱量。爐蓄能釋放中鍋爐壓力下降，使汽壓波動較大，機組運行穩(wěn)定性差。6、汽機跟隨方式：缺點為鍋工作原理：當負荷指令改變，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，才通過汽機主控制器發(fā)出改變汽機調(diào)門開度指令，改變進入汽機的蒸汽量，使機組輸出電功率相應改變°最終，屯功率與負荷指令趨于徴，汽壓也恢復到給定值。 『鍋爐主控制器Pt汽輪機 0^0--忙I ■:門「it川rm該運行方式由汽機調(diào)功率、鍋爐調(diào)壓力， 其優(yōu)點是對電網(wǎng)的負荷響應快，充分利用了鍋爐蓄熱量。爐蓄能釋放中鍋爐壓力下降，使汽壓波動較大，機組運行穩(wěn)定性差。6、汽機跟隨方式：缺點為鍋工作原理：當負荷指令改變，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，才通過汽機主控制器發(fā)出改變汽機調(diào)門開度指令，改變進入汽機的蒸汽量，使機組輸出電功率相應改變°最終，屯功率與負荷指令趨于徴，汽壓也恢復到給定值。 『鍋爐主控制器Pt汽輪機 0^0--忙I ■:門「it川rm缺點為機組對負荷的起始響應很慢，不利于參加電網(wǎng)調(diào)峰。7、常見的機爐協(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： （提高機組對負荷的適應性）。（減小汽壓波動）8、燃燒控制系統(tǒng)燃料量控制子系統(tǒng);送風量控制子系統(tǒng);引風量控制子系統(tǒng);任務是通過改變給煤機轉(zhuǎn)速，使燃料量 B和燃料量指令ub相適應。鍋爐的送風量V和燃料量B相協(xié)調(diào)，以達到鍋爐最高的熱效率，保證的經(jīng)任務工制是保證一定的爐膛負壓（約— 20pa）。送風控制系統(tǒng)是一個串級控制系統(tǒng)。由于風量的反應速度比氧量的反應速度快得多，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間可以選得很小，這樣副回路可等效為一個快速跟蹤系統(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。對于前饋通道，可寫出完全補償時的關(guān)系，>vGvx(S)G°v(S)->b4G°b(S)=0—般不必要追求完全補償。 >v通常取一個常數(shù)值。 B對單兀機組，可取一沁二〉B19、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務是 維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。汽包水位是鍋爐運行中的一個重要監(jiān)控參數(shù)，它間接地表示了鍋爐負荷和給水的平衡關(guān)系，維持汽包水位是保證機爐安全運行的重要條件。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信號。11、 汽溫控制系統(tǒng)包括過熱蒸汽溫度控制(噴水減溫器)和再熱蒸汽溫度控制兩種控制系統(tǒng)目前大型機組過熱汽溫調(diào)節(jié)多采用噴水減溫器方案，將其安裝在兩組過熱器之間，設(shè)備比較簡單，而調(diào)節(jié)范圍大。12、 過熱汽溫的動態(tài)特性：蒸汽D 噴水W過熱器 過熱器1?過熱蒸汽流量對汽溫的動態(tài)特性：蒸汽流量變化會改變過熱器和煙氣之間的傳熱條件，故汽溫發(fā)生變化。但由于沿過熱汽各處溫度都發(fā)生變化，滯后和慣性小，故時間常數(shù)很小。其傳遞函數(shù)為二2(S) KD 一D(s) 1TDsTS2?煙氣傳熱量對汽溫的動態(tài)特性：煙氣傳熱量主要通過煙氣溫度的變化和煙氣流量的變化來影響過熱汽溫的，與D擾動類似，慣性小，其傳遞函數(shù)為 二2(s)_1dg(s)1T〔ST2S23噴水量對汽溫的動態(tài)特性：噴水量的擾動是系統(tǒng)