《热工过程自动控制技术》课件第二章
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第二章锅炉侧控制第一节直流锅炉简介超临界机组指的是锅炉内工质的压力超过了临界点。
水的临界点是22.115MPa/374.15℃。
在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在,理论上认为,水的状态参数达到临界点时,水的汽化会在一瞬间完成。
由于在临界参数下汽水密度相等,因此在超临界压力下无法维持汽包锅炉的自然循环,直流锅炉成为唯一型式。
随着机组向大容量高参数方向发展,直流锅炉由于热效率高在火电厂中得到了愈来愈广泛的应用。
直流锅炉属于强制循环锅炉,其工质在给水泵压头作用下,顺序地通过加热段、蒸发段和过热段,一次性的将给水全部转变为过热蒸汽,它的循环倍率等于1。
直流锅炉在工作原理、运行和控制等方面都有其自身的特点:(1)强制循环直流锅炉的汽水流程如图2-1所示,工质从水变成过热蒸汽的加热流动完全靠给水泵的压头来驱动。
因此,较汽包锅炉而言,受热面可以任意布置,适应各种压力的锅炉。
(2)各受热段之间没有固定的界限直流锅炉没有汽包,因此加热段、蒸发段及过热面段没有严格的界限。
当锅炉的给水流量或燃烧率改变时,各个受热段的分界就发生移动。
例如当燃烧率增加时,蒸发段与过热段之间的分界向汽水流程的前面移动(加热段、蒸发段缩短,过热段伸长);当给水流量增加时,蒸发段与过热段之间的分界则向后移动。
由于受热面界限的变化,锅炉的过热蒸汽温度会发生很大的变化,如图2-2所示。
当给水流量不变而燃烧率增加时,由于蒸发所需的热量不变,因而加热和蒸发的受热段缩短,过热受热段增加,所增加的燃烧热量全部用于使过热蒸汽加温,因此汽温将上升。
对于一般直流锅炉,燃烧率和给水流量的比例变化1将使过热蒸汽温度变化约8~10℃。
在实际运行中,负荷变化等原因引起燃料与给水流量的比例失调往往超过1%,从而使过热汽温发生很大的变化,所以只采用改变喷水流量作给水泵省煤器水冷壁过热器为调温手段将很难把出口汽温校正过来。
因此,对于直流锅炉来说,调节汽温的手段应是使燃烧率和给水流量保持适当比例(粗调), 再采用喷水减温作为过热汽温的细调手段,以使过热汽温精确地等于给定值。
热工过程自动控制Automatic Control of Thermal Process课程代码:02410069学分:3学时:48 (其中:课堂教学学时:44实验学时:4上机学时:0课程实践学时:0 )先修课程:能源与动力工程控制基础适用专业:能源与动力工程教材:《热工过程自动控制》(自编讲义)一、课程性质与课程目标(一)课程性质《热工过程自动控制》是能源与动力工程专业教学计划中重要的专业技术基础课,它是在自动化技术、计算机技术、通讯技术、电子技术、传感技术、测量技术、先进制造技术、管理学等课程知识的基础上,将自动控制原理应用到热工过程的一门应用科学。
通过本课程的学习,使学生掌握热工过程自动控制的基本原理以及必要的理论知识和工程实践能力,为学生毕业后从事本专业以及相关专业方面的工作打下坚实的基础。
(二)课程目标课程目标1:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析热工过程自动控制中的复杂工程问题。
课程目标2:能够针对热工过程自动控制中的复杂工程问题,选择恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,提出热工过程自动控制的解决方案、预期的实现目标以及控制质量的综合评定,并能够理解其局限性。
课程目标3:能够就热工过程自动控制中的复杂工程问题与业界同行进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达和解释。
(三)课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系(认证专业专业必修课程填写)1.毕业要求3:系统掌握本专业领域宽广的、必需的技术理论基础,主要包括机械和力学理论(机械原理、机械设计、理论力学、材料力学)、能源动力工程理论、热流体理论(热力学、流体力学、传热学)、电工电子和自动控制理论以及必要的计算机知识。
2.毕业要求4:掌握本专业领域方向所必需的专业知识和基本技能,了解学科前沿及发展趋势,并对其它相关专业方向的有关知识有一定了解。
3.毕业要求5:具有设计和实施工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析。
陈绍炳于向军编著《热工自动控制原理》习题参考答案长沙理工大学能源与动力工程学院 自动化教研室 石阳春E-mail: shiyc_110@第2章 线性自动控制系统的数学描述2-1 系统框图如图2-44所示,求输入为给定函数时的输出响应。
图2-44 系统框图解:(a) 212111)()(+=⋅+=S SS S U S Y , 21)(SS U = 225.025.05.0)2(1)(22++−=+=S S S S S S Y , ∴ te t t y 225.025.05.0)(−+−= (b)221212)()(+=⋅+=S S S S U S Y , S S U 1)(=22)(+=S S Y , ∴ te t y 22)(−=(c) )41)(21(1414212)()(++=+⋅+=S S S S S U S Y , S S U 1)(=41162188)41)(21(1)(+−++=++=S S S S S S S Y ,∴421688)(tt e e t y −−−+=(d) 15225121512)()(+=⋅+++=S SS S U S Y , S S U 1)(=(a) 输入u(t) = t(b) 输入u(t) = 1(t)(c) 输入u(t) = 1(t)(d) 输入u(t) = 1(t)(e) 输入u(t) = 1(t)(f) 输入u(t) = 1(t)15252)1(52)(+−=+=S S S S S Y , ∴t e t y −−=5252)( (e) 01.0)1.0(01.01)110(1)101(11)101(1)()(2222++=++=+++=S S S S S U S Y , S S U 1)(=01.0)1.0(1.05.001.0)1.0()1.0(5.05.0]01.0)1.0[(01.0)(222++×−+++−=++=S S S S S S S Y ∴ 10sin 5.010cos 5.05.0)(1010te t et y t t −−−−=或 )2(5.0)02.02.0(02.05.0]01.0)1.0[(01.0)(2002222ωζωω++×=++×=++=S S S S S S S S S Y ∴ )4510sin(21(5.0)(10°+−=−tet y t(f))1(3)13(2131212)()(++=+⋅+=S S S S U S Y , S S U 1)(=13432)1(3)13(2)(++=++=S S S S S S Y , ∴t e t y −+=3432)(2-2 由电阻R 和电容C 组成如图2-45所示的电路:图2-45 系统电路图⑴建立传递函数)()()(12S U S U S G =的表达式,说明为何种环节;⑵当输入u 1为单位阶跃函数时,画出输出u 2(t)响应曲线,并标出特征参数。
声明:亲们,鉴于有些撸友的课本至今还是空白,特把容嬷嬷课的重点圈出,仅供参考,真诚帮人,高手勿喷。
热工过程控制自动控制技术第一章自动控制原理基础一、自动控制系统的组成自动控制装置(变送器、控制器、执行器)、生产设备(被控对象)二、自动控制系统的基本控制方式开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有顺向作用,又有反向联系的控制过程复合控制就是开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式三、自动控制系统的品质指标稳定性(衰减率=0.75~0.98,即振荡2~3次)、准确性(静态偏差y越小越好)、快速性控制系统在阶跃信号作用下过渡过程的基本形式(稳定的控制系统(非周期过渡过程、衰减振荡的过程)、不稳定的控制系统(等幅震荡过程、渐扩振荡过程))四、数学模型数学模型是描述系统输入、输出变量以及内部各物理量(或变量)之间关系的数学表达式建立控制系统数学模型的目的是为了用一定的数学方法对系统的性能进行定性分析和定量计算,乃至综合与校正系统五、环节的基本联接方式环节的串联:串联后总的传递等于各串联环节传递函数的乘积环节的并联:并联环节的总传递函数为各并联环节传递函数的代数和六、控制系统的稳定性分析稳定性是指系统受到扰动作用后偏离原来的平衡状态,在扰动作用消失后,经过一段过渡过程是将能否回复到原来的平衡状态或足够准确地回到原来平衡状态的性能。
稳定性取决于系统本身固有的特征,而与扰动信号无关。
第二章自动控制系统综述一、自平衡能力对象受到干扰作用后,平衡状态被破坏,无需外加任何控制作用,依靠对象本身自动平衡的倾向,逐渐地达到新的平衡状态的性质,称为对象的自平衡能力。
对象自平衡的实质是对象输出量变化对输入量发生影响的结果,或者说,对象内部存在着负反馈。
二、控制器的控制规律比例控制(P)是及时、快速的;比例积分控制(PI)是缓慢的、逐渐的;比例微分控制(PD);比例微分积分控制(PID)三、串级控制系统在结构上形成了两个闭环,一个闭环在里面,称为内回路或者副回路,在控制过程中起着“粗调”的作用;一个闭环在外面,称为外回路或者主回路,用来完成“细调”任务。