《热工过程自动调节》实验指导书

热工自动化调节系统整定试验措施机组燃料调节系统（BCS）扰动试验措施改变燃料量扰动试验措施１试验目的：（１）提高燃料调节系统在给粉机自流，卡涩等现象发生时的抗干扰能力。

（２）根据试验结果适当调整各有关参数（如：比例带，积分时间等），提高调节品质。

（３）验证控制回路的安全可靠性。

（４）提高检修人员业务素质及运行人员的应变能力。

２试验条件（１）汽包水位调整到合适位置，保持电负荷稳定不变。

（２）炉膛负压调节系统和送风调节系统处于自动状态。

（３）稳定工况下，主汽压力应保持在给定值的±0.2MPa范围内。

（４）12台给粉机运行正常，无卡涩及自流现象。

将中层粉投入自动。

调节手动状态的各台给粉机，使投入自动的那层给粉机的转速在450-550 r.p.m左右，即：确保投入自动的给粉机在线性范围内有调节的上、下余量。

（５）试验时，要有司炉和工作负责人以上岗位人员进行操作试验。

（６）主控班技术员、生产部专工、热工队专工、炉运专工到现场监护指导。

3 试验过程中记录主要数据（1）电负荷（2）汽包水位（3）主汽压力（4）汽包压力（5）速度级压力（6）锅炉指令（7）热量信号（8）给粉机平均转速（9）设定值（10）给粉机指令（11）切除的给粉机代码（12）锅炉主控切手动指令（13）修改的参数值（修改前和修改后）4 试验步骤（1）办理#1炉燃料调节系统扰动试验工作票。

（2）运行人员调整好工况，保持各主要参数稳定（负荷，主汽压力，水位）。

（3）由计算机班人员打开工程师站密码，进入过程工程师环境。

（4）主控班负责人在试验负责人的指导下，检查压力偏差模块的上、下门限值，必要时增大压力偏差值,以适应机前压力在试验过程中动态变化需要(在试验允许范围内避免锅炉主控切手动条件发出)。

（5）主控班负责人调出实时曲线（显示范围，时间适当设置）。

（6）计算机班人员检查全部应记录的I/O点是否已存入历史数据库，并检查历史数据站模拟量信号的分辨率的门限，避免模拟量信号在追忆时出现台阶现象。

Q、自动调节系统按给定值如何函数分类？按结构又如何分类？答：按给定值：1恒值调节系统生产过程中，（自动调节系统的给定值恒定不变，也就是使被调量保持为一固定数值）、2程序调节系统（系统的给定值是时间的已知函数，给定值随时间变化是预先设定的，调节系统用来保证被调量按预先设定的随时间变化的数值来改变）、3随机调节系统（系统的给定值是不可预知的，其数值决定于一些外来因素的变化，所以调节结果使被调量也跟随这个给定值随时改变）按结构及其特点：反馈调节系统（特点在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢）前馈调节系统（由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值）复合调节系统（吸取前馈和反馈系统各自长处，调节时间缩短，调节质量得到改善）按调节系统闭环回路的数目分类：单回路调节系统，多回路调节系统按调节作用的形式分类：连续调节系统，离散调节系统按系统的特性分类：线性调节系统，非线性调节系统Q、什么是静态特性、动态特性、传递函数？答：静态特性：在平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。

动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。

传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统（或环节）输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比。

传递函数性质：1传递函数是复变量s的有理真分式函数，其分子多项式次数m低于或等于分母多项式次数n，且所有系数均为实数2传递函数是描述动态特性的数学模型，它表征系统的固有特性，和输入信号的具体形式，大小无关，且不能具体表达系统的物理结构3传递函数只能表示一个输入对一个输出的关系4系统传递函数的分母就是系统的特征方程，从何能方便判断动态过程的基本特性建立微分方程的步骤：1，根据输入信号，输出信号分析各变量间的关系；2依次写出每一元件的动态特性方程3在可能条件下，对各元件的动态特性方程进行适当简化，略去一些次要因素或进行线性化处理4校区中间变量5化为微分方程的一般形式输出有关的在等号左侧，输入有关的放在等号右侧，降幂形式排列Q、什么是有自平衡能力对象？无自平衡能力对象？内扰？外扰？答：（1）有自平衡能力对象：指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。

实验一 燃烧热的测定一、实验目的1．学习煤的燃烧热的测定原理和测定方法，掌握绝热式热量计的使用方法。

2．掌握燃料实际燃烧温度的计算方法，并讨论燃料热值是否达到使用要求。

二、实验原理本实验用数字式全自动量热计测定不同煤样的燃烧热。

这是一种绝热式量热计，实验过程中外筒温度自动跟踪内筒温度，即内外筒在实验过程中“绝热”。

测量燃烧热所依据的基本原理是能量守恒定律。

样品在氧弹中燃烧放出的热，引火丝燃烧放出的热及氧气中少量氮气氧化成硝酸的生成热，全部被量热体系所吸收，其温度升高，测得了温度升高值，即可求出算该样品的燃烧热。

发热量：Gcqb h T h T KH Q f DT 43.1)]()[(1122----+=（1）式中：fDT Q ——被测试样的发热量G ——被测试样的重量（克） K ——热量计水当量（克） q ——引火线的燃烧热（卡/克） b ——实际消耗的引火线重量（g ） H ——1.000℃T 1、T 2——直接观察的内筒初始及终了平衡点温度（℃） h 1、h 2——温度为T 1、T 2时对温度计的校正C ——滴定洗弹液所消耗的1ml1/10N NaOH 溶液体积（ml ）三、实验步骤1. 精确称取燃料煤样1g ±0.1g 。

2．安装点火丝。

3．氧弹中加入10ml 蒸馏水，拧紧氧弹盖，放在充氧仪上充氧，充至压力2.8~3.0MPa ，并保持30秒钟。

4．内筒加水2100ml 左右，将氧弹放入内筒，水应淹没氧弹盖的顶面10~20mm.(注意每次用水量应一致，相差1g 以内)，观察氧弹的气密性，氧弹应无气泡漏出。

5．把氧弹放在内筒支架上，盖上顶盖。

6．按[测量]键，输入编号、样重，选择测定煤炭或生料，搅拌器形如搅拌，测试开始。

注意：液晶显示器显示内筒温度和试验时间，5min 后显示内筒温度t0和外筒温度tj ，并通电点火，仪器中“嘟嘟”报讯四声，开始重新记时。

如果点火一分钟后，温升小于0.05℃，则点火失败，仪器“嘟嘟”报警10声，显示点火失败试验终止。

第一章：自动调节的基本概念1）调节的常用术语：1、被调对象：被调节的生产设备或生产过程2、被调量：通过调节需要维持的物理量3、给定值：根据生产要求，被调量的规定数值4、扰动：引起被调量变化的各种原因5、调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量6、调节机关：在调节作用下，用来改变调节作用量的装置2）按给定值信号的特点分类：1、恒值调节系统2、程序调节系统3、随机调节系统；3）按调节系统的结构分类：1、反馈调节系统2、前馈调节系统3、符合调节系统；4）自动调节的主要性能指标：稳定性、准确性、快速性5）动态偏差：在整个调节过程中被调量偏高给定值的最大偏差值6）静态偏差：指调节过程结束后被调量和给定值之间的偏差值第二章：自动调节系统的数学模型1）传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比2）递函数具有以下性质：1、传递函数是复变量s的有理真分式函数，其分子多项式次数m低于或等于分母多项式次数n，且所有系数均为实数。

2、传递函数是描述动态特性的数学模型，它表征系统（或环节）的固有特性，和输入信号的具体形式、大小无关，且不能具体表打系统（或环节）的物理结构。

3、传递函数只能表示一个输入对一个输出的关系。

4、系统传递函数的分母就是系统的特征方程，从而能方便地判断动态过程的基本特性。

3）自动调节的基本环节：1、比例环节：输出信号能按一定比例、无延迟和无惯性的复现输入信号变化的环节。

微分方程：c(t)=Kr(t)式中：r(t)—输入信号；c(t)输出信号；K—环节的传递系数或比例系数。

传递函数:G(s)=C(s)/R(s)=K2、积分环节：输出信号和输入信号的积分成正比例。

积分环节的微分方程为：式中T1—积分时间。

积分环节的传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=1/T1s.积分环节的阶跃响应函数为：:输入信号（阶跃函数）的幅值。

3、惯性环节：惯性环节微分方程：T*dc(t)/dt+c(t)=Kr(t)式中T-惯性环节的时间常数；K—惯性环节的传递函数或静态放大系数，其值为平衡状态时输出信号与输入信号增幅值的比。

热工实验指导书篇一：热工实验指导书(正文)实验一二氧化碳p、v、t关系的测定一、实验目的1．学习在准平衡状态下，测定气体三个基本状态参数关系的方法。

2．观察在临界状态附近汽液两相互变的现象，测定co2的临界参数。

3．掌握活塞式压力计及恒温器等仪表的使用方法。

二、实验原理在准平衡状态下，气体的绝对压力p、比容v和绝对温度t之间存在某种确定关系，即状态方程f(p,v,t)?0理想气体的状态方程具有最简单的形式：pv=rt实际气体的状态方程比较复杂，目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来，虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映p、v、t之间关系的实际气体的状态方程。

因此，具体测定某种气体的p、v、t关系，并将实测结果描绘在平面的坐标图上形成状态图，乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。

因为在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系，所以具体测定时有必要保持某一个状态参数为定值，本实验就是在保持绝对温度t不变的条件下进行的。

三、实验设备本实验装置所测定的气体介质是二氧化碳。

整套装置由试验台本体、测温仪表、活塞式压力计和恒温器四大部分所组成，其系统示意在图一中。

图一试验台系统图试验台本体的结构如图二所示。

图二试验台本体其中1—高压容器；2—玻璃杯；3—压力油；4—水银；5—填料压盖；6—密封填料；7—恒温水套；8—承压玻璃管；9—co2空间；10—温度计。

它的工作情况可简述而下：由活塞式压力计送来的压力油首先进入高压容器，然后通过高压容器和玻璃杯之间的空隙，使玻璃杯中水银表面上的压力加大，迫使水银进入预先灌有co2气体的承压玻璃管，使其中的co2气体受到压缩。

如果忽略中间环节的各种压力损失，可以认为co2气体所受到的压力即活塞式压力计所输出的压力油的压力，其数值可在活塞式压力计台架上的压力表中读出。

至于承压玻璃管中co2 气体的容积，则可由水银柱的高度间接测出（下面还将详细述及）。

. .自动调节系统扰动试验案RB试验案1、试验目的：1.1 检验机组在辅机发生故障跳闸锅炉出力低于给定功率时，自动控制系统将机组负荷快速降低到实际所能达到的相应出力的能力，是对机组自动控制系统性能和功能的考验。

1.2验证控制回路的安全可靠性。

2、试验条件：2.1一次设备工作可靠。

2.2燃料自动、主汽温自动、再热汽温自动、炉膛负压自动、送风机自动、一次风压自动、给水自动、凝汽器水位自动均已投入。

2.3机组运行稳定，负荷在额定负荷附近可做15%负荷扰动。

2.4机组功率控制式应为协调式。

2.5锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）已可靠投入运行。

3 、试验步骤：3.1送风机RUNBACK试验：●模拟量控制系统投入自动。

●待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台送风机，报警显示送风机跳闸。

●最上三层磨煤机自动跳闸，负荷指令迅速减至60%负荷。

●主汽压下降及调门关小，机组负荷将自动降至需求负荷，观察机组运行情况，记录各系统曲线。

●待机组运行稳定后，重新启动跳闸送风机及磨煤机，将负荷缓慢回升至试验前位置。

●试验中以下参数应加强监视：1)运行送、引风机电流；2)炉膛压力；3)锅炉燃烧情况；4)锅炉汽包水位；5)锅炉主、再热蒸汽温度；6)锅炉空预器运行情况；●注意事项：1)注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT。

2)监视汽包水位及蒸汽温度，如有必要可手动干预，以机组能维持运行为目的。

3)如运行送、引风机电流过大，可进一步手动降低目标负荷，直至降至安全电流。

4)如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷。

3.2 给水泵RUNBACK试验：●5号机组2台给水泵并列自动运行。

●将机组投入协调式运行。

●两台给水泵并列自动运行，将备用给水泵联锁解除。

●待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台给水泵。

●最上三层磨煤机自动跳闸，备用给水泵不启动，汽包水位迅速下降，负荷指令迅速减至50%负荷。

（此过程中，若汽包水位降至-150mm，则操作员手动增加液耦指令，参与补水，以防止因汽包水位低低导致锅炉MFT）。

热工过程自动调节 1.自动调节的常用术语：〔1〕被调对象：即被调节的生产设备或生产过程。

〔2〕被调量：通过调节需要维持的物理量。

〔3〕给定值：根据生产要求，被调量的规定数值。

〔4〕扰动：引起被调量变化的各种原因。

〔5〕调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量。

〔6〕调节机关：在调节作用下，用来改变调节作用量的装置。

2.自动调节系统的分类：〔1〕按给定值信号的特点分：a.恒值调节系统：自动调节系统在运行过程中给定值恒定不变，也就是希望被调量保持为一固定数值。

这是在热工过程自动调节中应用最多的一种自动调节系统。

b.程序调节系统：这类系统的给定值是时间的函数，给定值随时间变化是预选设定的，调节系统用来保持被调量按预选设定的随时间变化的数值来改变。

C.随机调节系统：随机调节系统的给定值是不可预知的，其数值决定于一些外来因素的变化，所以调解结果使被调量也跟随这个给定值随时间改变。

〔2〕按调节系统的结构分：a.反应调节系统：反应调节系统是依据于偏差进行调节的，其特点是，在调节结束时可以使被调量等于或接近给定值；当调节系统受到扰动时必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相比照拟缓慢。

B.前馈调节系统：前馈调节系统是依据扰动进行调节的，其特点是：由于扰动影响被调量的同时调节器的调节作用已产生，所以调节速度相比照拟快；由于没有被调量的反应，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。

前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环调节系统。

C.复合调节系统：采用复合调节系统后，吸取了前馈和反应调节系统各自的长处，在调节过程中，水温偏离给定值不会太大，调节结束时，水温可等于或接近给定值。

另外，整个调节时间也可以缩短，调节质量得到改善。

3.调节系统主要的性能指标：〔1〕稳定性：只有一个稳定的系统才能完成自动调节的任务；调节系统的稳定性问题是由于系统本身的闭环反应作用所引起的，负反应是自动调节系统稳定的必要条件，而正反应往往是系统不稳定的根本原因。

《热工过程自动调节》实验指导书高伟鲁录义编华中科技大学能源与动力工程学院二O一三年实验一 典型环节的动态特性一、 实验目的1． 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的响应曲线，熟悉它们的动态特性。

2． 了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。

二、 实验仪器与软件1．PC 机 1台2． MATLAB10.0环境三、 实验内容分别改变几个典型环节的相关参数，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况（曲线至少3条），并得出规律。

1) 比例环节（K ） 2) 积分环节（ST i 1） 3) 一阶惯性环节（ST Kc +1）4) 实际微分环节（D T S ） 5) 典型二阶环节（222nn nS S K ωξωω++）同时显示三条响应曲线时的仿真框图可采用如图1－1所求形式，其中传递函数的形式根据不同环节进行设置。

图1-1 多响应输出示意图四、 实验原理1． 比例环节的传递函数为K R K R R RZ Z s G 200,1002)(211212==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-2所示。

图1-2 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形2． 积分环节(I)的传递函数为uf C K R ss C R Z Z s G 1,1001.011)(111112==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。

图1-3 积分环节的模拟电路及及SIMULINK 图形3． 惯性环节的传递函数为uf C K R K RsC R R R Z Z s G 1,200,10012.021)(121121212===+-=+-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-4所示。

图1-4 惯性环节的模拟电路及SIMULINK 图形4． 微分环节(D)的传递函数为uf C K R s s C R Z Z s G 10,100)(111112==-=-=-= uf C C 01.012=<<其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-5所示。

（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正文的第1页）《热工过程自动控制》课程设计任务书专业方向：热能与动力工程班级：学生姓名：指导教师：周数：1学分：1一、设计题目600MW单元机组直流锅炉给水控制系统的组态设计二、原始资料1. 控制对象600MW超临界机组直流锅炉给水控制系统采用两台分别带50%负荷的汽动给水泵作为正常负荷下的供水，设置一台可带50%负荷的电动给水泵，作为启动及带低负荷或两台汽动泵中有一台故障时作备用泵使用。

2. 控制要求直流锅炉必须使燃烧率和给水量随时保持适当的比例。

（1）给水流量控制回路仅当锅炉运行在纯直流工况下，才能对锅炉出口的主蒸汽温度起到粗调的作用。

为保证锅炉本身的安全运行，要求任何工况下省煤器入口给水流量不低于35%MCR；（2）给水泵串级控制回路的副调节器根据给水流量偏差输出给水泵控制指令，调节各台泵的转速以满足机组负荷变化的需要；（3）为保证给水泵的运行安全，给水流量调节阀控制回路通过调节给水阀门的开度维持泵出口母管的压力在适当范围内；（4）汽动给水泵再循环阀调节回路需保证通过每台汽泵的流量不低于最小允许流量。

三、设计任务1、了解大型单元机组控制系统概貌和集散控制系统概貌及其组态原理；2、了解ABB贝利公司Symphony集散控制设备及其重要功能模块的作用；3、掌握控制对象（包括工艺流程）及控制任务；4、根据控制系统原理进行相应集散控制系统的组态设计；给水控制系统包括三个部分：（1）给水流量指令形成回路（2）汽动给水泵转速控制回路（3）给水流量调节阀控制回路，可任选其中两部分做组态设计。

5、对所设计的部分进行组态分析。

四、建议时间安排课程设计时间安排序号内容时间1 收集资料，学习相关理论知识1天2.5天2 进行集散控制系统的组态设计并绘制组态图3 整理报告1天4 答辩0.5天5 合计5天五、成果要求1、课程设计报告（1）字数约5000左右，统一用A4纸手工书写，字迹工整。

1.火电厂热工过程自动化主要包括下列内容：自动检测、自动调节、自动保护、程序控制。

2.调节：在设备运行中参数总要经常受到各种因素的影响而偏离额定值，此时，运行人员就要及时进行操作，对他们加以控制，使这些参数保持为所希望的数值，这一过称称为调节。

由人工操作来完成的称为人工调节。

假若用一整套自动控制装置来代替人工操作就是自动调节。

3.实现自动调节所需要的自动调节装置主要有：测量单元（变送器），调节单元（调节器），执行单元（执行器）4.调节系统的分类：按信号的馈送方式分为反馈调节系统（调节时间长，能克服扰动），前馈调节系统（只能克服扰动，不存在稳定性分析），前馈-反馈调节系统。

5.调节过程：从发生扰动，经过调节，直到系统重新建立平衡的这段过程6.衡量调节过程好坏：稳定性，快速性，准确性7.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换式与输入量的拉普拉斯变换式之比。

8.静态放大系数：G(S)=C(S)/R(S)=K(s-Z1)(s-Z2) …(s-Zm)/(s-P1)(s-P2)…(s-P n)中，若取s=0，即微分方程中所有导数项都为零，则上式变为a0c（t）=b0r（t），则传递函数G（0）就是静态放大系数，即G(0)=C(0)/R(0)=b0/a0.称为系统的静态方程，反映了在稳态时输出与输入之间的关系。

9.基本环节：比例环节，积分环节，惯性环节，微分环节，实际微分环节，纯迟延环节。

10.环节的连接方式：串联，并联，反馈11.三种基本调节作用：比例调节作用P（作用动作快，对偏差有放大作用，会增加振荡），积分调节作用I（调节时间慢，能消除偏差，积分作用强会加强振荡甚至造成系统不稳定），微分调节作用D（不能消除偏差，只能使其不变，优化动态品质，恶化静态品质）。

12.自动调节器：比例调节器P，比例积分调节器PI，比例微分调节器PD，比例积分微分调节器PID。

13.工业调节器分为：模拟式调节器，数字式调节器14.模拟式自动调节器调节规律的实现方法：采用不同的反馈回路来实现调节器的动作规律；采用运算放大器的不同连接方式来实现调节器的动作规律15.二阶系统阶跃响应的特征量：上升时间tr，峰值时间tp，超调量Mp，衰减率ψ，调节时间ts，稳态误差e（∞）。

热工实验指导书唐慕萱王素美姜慧娟东南大学能源与环境学院二O O九年二月目录实验一空气定压比热容测定 (2)实验二空气绝热指数的测定 (7)实验三喷管实验—气体在喷管中流动性能的测定 (11)实验四管道沿程阻力测定 (19)实验五圆柱、机翼等物体的绕流流动显示观察 (24)实验六绕圆柱体压力分布的测定 (26)实验七稳态双平板法测定非金属材料的导热系数 (30)实验八恒热流准稳态平板法测定材料热物性 (34)实验九空气橫掠圆柱体时局部换热系数的测定 (39)实验十辐射换热角系数的测定 (49)实验十一材料表面法向热发射率（黑度）的测定 (52)附录 (56)实验一 空气定压比热容测定一、实验目的1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。

2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。

3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。

二、实验原理由热力学可知，气体定压比热容的定义式为()p p hc T∂=∂ （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M=, 此时气体的定压比热容可表示为p p TQM c )(1∂∂=（2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定)(1221t t M Q c p t t pm-=(kJ/kg ℃) (3)式中，M —气体的质量流量，kg/s;Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。

大气是含有水蒸汽的湿空气。

当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。

如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。

低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为3162741087268.41002402.41076019.102319.1T T T c p ---⨯-⨯+⨯-=(kJ/kgK)式中T 为绝对温度，单位为K 。

实验课程名称：热工过程自动控制英文名称：Automation of thermal process课程总学时：16总学分：1 实验学时：16本大纲主笔人：刘雪峰刘金平热工过程自动控制实验指导书刘雪峰刘金平编华南理工大学电力学院目录绪言 (1)实验一实验装置的基本操作与仪表调试 (2)实验二单容水箱液位/压力PID控制系统 (4)实验三双容水箱液位/压力控制系统 (9)实验四单容液位（上小水箱）PLC控制实验 (13)实验五双容液位（下小水箱）PLC控制实验 (16)实验六单片机控制系统 (19)绪言TKGK-1型过程控制实验装置是根据自动化专业及相关专业教学的特点，吸收了国外同类实验装置的特点和长处，经过精心设计，多次实验和反复论证，向广大师生推出一套全新的实验设备。

该设备可以满足《过程控制》、《自动化仪表》、《工程检测》、《计算机控制系统》等课程的教学实验。

整个系统结构紧凑、功能多样、使用方便，既能进行验证性、设计性实验，又能提供综合性实验，可满足本科、大专及中专等不同层次的教学实验要求，还可为研究开发提供实验手段。

本实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压0~5V或1~5V，电流0~10mA或4~20mA。

实验系统供电要求为单相交流220V±10%，10A；外型尺寸为：167*164*73，重量：580Kg。

TKGK-1型过程控制实验装置集多参数闭环控制为一体，由过程控制对象、调节器模块、执行器模块、变送器模块和单片机控制模块等组成，各模块间灵活组合，基本包含了目前所有的工业控制方式，涉及温度、压力、流量和液位等重要的过程控制参数。

控制对象主要由上、下两个水箱，一个电加热器复合水箱及一个储水箱组成，上、下水箱液位或压力作为被控对象由两个水泵供水（由交流、直流调速电机、齿轮泵和压力传感器等构成），水箱水温作为被控对象是由温度传感器、加热器、固态继电器等构成；管道上装有电磁流量计、阀门等。

热工自动控制系统实验讲义胡德双许洪华编承德石油高等专科学校热能工程教研室实验须知一、实验前充分准备，认真做好预习，否则不得进行实验。

二、实验室内不得喧哗、打闹。

三、与本次实验无关的仪器设备不得乱动。

四、仪表装置的启动必须征得指导教师的许可。

五、实验完毕，必须清理好现场仪表盘面，切断水、电、气源，并征得老师同意,方可离开现场。

六、实验报告每人提交一份，若同时几人一组，原始记录曲线自行描绘。

七、实验中的操作技能，实验过程中的纪律性以及报告完成的情况等均作为实验成绩评定内容。

八、实验中属于人为造成仪表故障的，应按价赔偿。

目录一、实验装置介绍二、调节器Ⅰ使用说明三、调节器Ⅱ使用说明四、调节器Ⅲ使用说明五、实验前的准备工作实验一热工对象动态特性测试——阶跃测试法实验二单回路自动调节系统——调节系统的投运、整定和质量的研究实验三串级自动调节系统——调节系统的投运、整定和质量的研究实验四比值自动调节系统——调节系统的投运、整定和质量的研究实验五双冲量自动调节系统——调节系统的投运、整定和质量的研究实验六单级三冲量自动调节系统——调节系统的投运、整定和质量的研究实验七串级三冲量自动调节系统——调节系统的投运、整定和质量的研究一热工自动控制系统实验装置介绍该控制系统为汽包锅炉给水自动调节系统的模拟装置，汽包用水箱代替，蒸汽流量用出口流量代替，通过调节入口流量即给水量可维持水位的恒定。

用它也可以完成其它的实验项目，达到其它的实验目的。

所以，用这套装置也可以来模拟过热蒸汽温度自动调节系统、燃烧过程自动调节系统的各种实施方案。

本实验装置可分为两大部分：模拟装置和仪表操作控制盘。

模拟装置是由控制系统的工艺设备（泵、管线、水箱等）、一次仪表和执行器组成的。

控制系统所用的二次仪表都安装在仪表盘上。

各控制方案的实现，只要改变模拟装置的有关工艺阀门和启动相应的机泵，同时改变操作盘上排题板的联接线路，即可构成不同的控制方案，达到不同的实验目的。

名词解释1.自动控制：在无人直接参与的情况下利用外加装置或设备使机器或生产过程的某个参数按预定规律运行。

2.被调对象：被调节的生产设备或生产过程。

被调量：通过调节需要维持的物理量。

给定值：根据生产要求，被调量的规定数值。

扰动：引起被调量变化的各种原因。

内扰：经过调节通道作用到对象上的扰动外扰：经过干扰通道作用到对象上的扰动调节机关：在调节作用下，用来改变进入被调对象的物质或能量的装置。

调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量3.传递函数：在线性定常系统中，初始条件为零时，环节输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比，称为环节的传递函数4.静态特性：在平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。

动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。

5.输出响应：系统在输入信号的作用下，输出信号随时间的变化规律6.时域分析法：根据系统的微分方程，求出当输入为某种时间函数的微分方程的解即调节系统的时间响应7.频率特性：两者的频率ω相同，但振幅和相位角不同。

当输入信号的频率改变时，输出信号的振幅和相位角会发生变化。

8.ADS指令：电网中心调度遥控的负荷分配指令填空题1.自动控制的组成：检测元件，转换原件，调节原件，执行机构，被控对象2.自动控制系统按给定值分类：恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统3.自动控制系统按结构分类：反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统4.按调节系统闭环回路分类：单回路调节系统、多回路调节系统5.按调节作用的形式分类：连续调节体统、离散调节系统6.按系统的特性分类：线性调节系统、非线性调节系统7.系统方框图主要由环节和信号线组成。

方框代表环节，箭头代表信号线。

8.调节系统的性能指标有稳定性、准确性、快速性9.工程上常用的调节系统的分析方法有时域分析法和频域分析法10.单回路整定方法有临界比例带法、衰减曲线法、图表整定法。

11.自动调节系统是由调节对象和自动调节器组成12.二阶系统传递函数的通用形式是G(s)=kw n²/(s²+2ξw n s+ w n²)，当满足0＜ξ＜1时，系统处于欠阻尼状态，当满足ξ＝1时，临界状态，当满足ξ＞1时，系统处于过阻尼状态，当满足ξ＝0时，系统处于无阻尼状态。

热工过程自动调节31调节量:即通过调节需要维持的物理量。

被调节对象:即被调节的生产设备或生产过程。

调节作用量:即在调节作用下，控制被调量变化的物理量。

2自动调节系统的分类:(1)按给定的信号的特点:恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统 (2)按调节系统的结构分:反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统。

(3)按调节系统闭环回路的数目分类:单回路调节系统、多回路调节系统。

(4)按调节作用的形式分:连续调节系统、离散调节系统。

(5)按系统的特性分:线性调节系统、非线性调节系统。

3反馈调节的特点(1)在调节结束时，可以使被调节量等于或接近于给定值，基于偏差的调节(2)在调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节速度相对较慢。

前馈调节的特点:(1)由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度响度较快。

基于扰动的调节(2)由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。

4自动调节系统的性能指标:(1)稳定性(2)准确性(3)快速性5自动调节系统典型的调节过程:非周期调节过程、衰减振荡调节过程、等幅振荡调节过程、渐扩振荡调节过程6自动调节系统的数学模型:微分方程、传递函数、时间特性、频率特性 7环节的基本连接方式:串联、并联、反馈连接8基本环节:比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节、纯迟延环节。

各环节的特点:比例环节(响应非常及时)，积分环节(响应比较缓慢)，惯性环节(响应比较缓慢取决于时间常数T)，微分环节(超前响应)，纯迟延环节(响应落后与输入信号) 9热工对象存在的特性:输出量的变化过程是不振荡的，在扰动发生的开始阶段有迟延和惯性。

在过程的最后阶段，有自平衡能力的对象输出量达到新的稳态值P不为0，无自平衡能力的对象输出量不断变化，不能达到新的稳态值P为0。

10热工对象分为:有自平衡能力的对象(指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态);无自平衡能力的对象。