热工过程自动控制

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。

热工自动控制模拟试题及答案一、单选题（共58题，每题1分，共58分）1.当系统中某个参数从(____)变化时，特征方程的根在复平面上的变化曲线称为根轨迹。

A、（-∞，0]B、(-∞,∞)C、(-1,1)D、[0,∞）正确答案：D2.三冲量给水自动控制系统中，给水量的扰动属于系统的（）。

A、控制量B、外扰C、不确定D、内扰正确答案：D3.一阶系统的单位阶跃响应是(____)的。

A、单调递减B、单调递增C、不确定D、有增有减正确答案：B4.某二阶系统传递函数G(s)= 1/[(S+1)(S+2)] ，则此系统为(____)。

A、无阻尼B、临界阻尼C、过阻尼D、欠阻尼正确答案：C5.ζ=0时，二阶系统的阶跃响应为(____)过程。

A、衰减振荡B、等幅振荡C、扩散振荡D、非周期正确答案：B6.线性系统的(____)反映了系统在扰动消失后系统自身的一种恢复能力。

A、快速性B、补偿性C、稳定性D、准确性正确答案：C7.在水循环稳定流动的情况下，运动压头(____)循环回路的流动阻力。

A、不确定B、等于C、大于D、小于正确答案：B8.闭环控制系统的控制方式为(____)。

A、按扰动信号控制B、按偏差信号控制C、按输入信号控制D、按反馈信号控制正确答案：B9.0<ζ<1时，二阶系统的阶跃响应为(____)过程。

A、扩散振荡B、非周期C、等幅振荡D、衰减振荡正确答案：D10.再热汽温控制系统的任务是（）。

A、同时保持再热器入口、出口汽温为给定值B、保持再热器低温段汽温为给定值C、保持再热器入口汽温为给定值D、保持再热器出口汽温为给定值正确答案：D11.闭环的作用就是应用反馈来(____)偏差。

A、不确定B、不改变C、减小D、增大正确答案：C12.串级控制系统中起主导作用的那个被调节参数称为（）。

A、副参数B、中间参数C、不确定D、主参数正确答案：D13.（）是目前火电厂中普遍采用的一种计算机网络控制系统A、顺序控制系统B、炉膛安全控制系统C、分散控制系统D、协调控制系统正确答案：C14.传递函数只适用于(____)系统。

电厂热工自动控制技术研究摘要：随着我国科技进步和综合国力的不断壮大，各行各业自动化水平都有了显著的提高，其中电厂热工自动化方面有着较为突出的发展趋势，其主要是结合智能化来实现电厂热工自动化。

现时代的电厂自动化相比于传统的电厂自动化，无论是在人力的消耗还是对于资源的损耗方面都有着显著的缩减，大大提高了企业的经济效益，这得益于电厂热工自动化对于智能化方面的尝试与创新。

关键词：电厂；自动控制；智能化前言：随着我国生活水平的不断提高，人们对于电能方面的要求也越来越大，所以能够更好地满足人们的日常需求，更好地对电厂热工自动化控制方面进行研究是必要的。

对于电厂热工自动化方面，不能只看到眼前的利益，应该将眼光放得更为长远，想要通过智能化的引进来实现电厂热工自动控制方面技术的创新，一开始肯定是非常困难的，也只有解决出现的各种问题，才能够真正的实现电厂热工自动控制技术方面的进步。

1、电厂热工自动化控制技术概述1.1电厂热工自动化简析热工自动化技术是将控制、工程、仪表、信息等方面的理论和高新技术进行综合运用，通过对热力学参数的控制、检测，以实现对生产过程的控制、检测、改进、管理，最终实现安全生产、优质优量、节能降耗的目标。

热工技术主要应用在锅炉、汽机等设备的自动控制，使机组可以根据工况自动调节适应，以保持安全、节能的运行状态。

火电厂由于工作环境比较特殊，具有热力设备多、系统庞杂、生产繁复的特点，设备的运行条件比较恶劣，长期处于高压、高温的易燃环境中，因此，现代热工系统一般还包括自动检测、自动预警等功能。

随着电厂热工自动化的发展，相关的电厂热工的自动化机械向着更高的温度、压力、更大的容量方向发展。

在电厂热工自动化发展的前期，并不是完全的自动化，因为技术发展不足的原因，当时的电厂热工的相关机械仍需要手工的操作，需要一定的人工。

随着科学技术的不断发展，计算机技术的普及，计算机技术在电厂热工的自动化方面也得到了应用。

目前所提到的电厂热工的自动化一般是以电脑为控制端，以相关的电厂热工的自动化设备为终端进行的。

试析常见电厂热工自动控制技术要点电厂是利用燃料进行热能转化，并将其转化为电能的设施。

热工自动控制技术是电厂运行过程中重要的一环，主要用于控制和调节燃料燃烧过程、锅炉热力过程、汽轮机过程和发电机过程等，以实现电厂高效稳定的运行。

下面将对常见电厂热工自动控制技术要点进行分析。

1. 燃料燃烧自动控制技术：电厂常用的燃料包括煤、天然气、柴油等。

燃料燃烧自动控制技术通过监测燃烧器的氧气浓度、燃料流量、燃烧温度等参数，并根据设定值进行控制，保证燃烧过程的稳定和高效。

燃烧系统还需要根据燃烧负荷的变化来调节燃料投入量，以提供足够的热量。

2. 锅炉热力过程自动控制技术：锅炉是电厂的核心设备，通过将燃料燃烧产生的热量传递给工质（一般是水蒸汽），以产生蒸汽驱动汽轮机发电。

锅炉热力过程的自动控制技术主要包括对水位、压力、温度等参数的测量和调节。

通过控制给水泵的水位控制阀来调节给水量，保持锅炉水位稳定；通过控制燃烧器的调节系统来调节锅炉出口蒸汽温度，以满足不同负荷情况的要求。

3. 汽轮机过程自动控制技术：汽轮机是电厂的发电机组，通过将高温高压的蒸汽转化为机械能，进而驱动发电机发电。

汽轮机过程的自动控制技术主要包括对蒸汽流量、压力、温度等参数的测量和调节。

通过控制汽轮机进汽阀的开度和排汽阀的开度来调节蒸汽流量和压力；通过控制汽轮机的热量抽取系统来调节蒸汽温度。

常见电厂热工自动控制技术要点包括燃料燃烧自动控制技术、锅炉热力过程自动控制技术、汽轮机过程自动控制技术和发电机过程自动控制技术。

这些技术能够实时监测和调节关键参数，保证电厂安全、高效、稳定运行。

随着科技的进步，电厂热工自动控制技术将不断发展，为电厂的运行提供更高水平和更可靠的支持。

（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。

热工自动控制系统课程设计1. 引言热工自动控制系统是在热工过程中采用自动化技术实现的控制系统。

它可以实现对热工过程的自动控制和监测，提高热工系统的运行效率和安全性。

本课程设计旨在针对热工自动控制系统的实际应用，通过设计热工自动控制系统，提高学生的实践能力和综合素质。

本文将详细介绍该课程设计的设计要求、设计方案、设计流程、实验结果等内容。

2. 设计要求热工自动控制系统是一种微型化的自动控制系统，要求学生在设计中考虑到系统的精度、可靠性、复杂性等因素。

具体要求如下：2.1 系统稳定性热工自动控制系统需要保证系统的稳定性，能够在热工过程中保持系统的平衡状态。

因此，学生需要考虑到系统的控制算法、传感器精度等问题。

2.2 系统精度和可靠性自动控制系统需要具备高的精度和可靠性。

学生需要考虑到系统的控制精度、传感器的滞后、误差等问题。

2.3 系统复杂程度自动控制系统需要考虑到系统的复杂程度，学生需要合理设计系统的结构、控制算法、传感器数量等问题。

3. 设计方案3.1 系统结构设计系统结构设计是热工自动控制系统设计的首要任务。

学生需要结合实际应用场景，选取合适的控制器、传感器、执行器等元件，合理设计系统结构。

3.2 控制算法设计热工自动控制系统的控制算法是实现自动控制的核心。

学生应针对具体应用场景，选择合适的控制算法，采用模拟和数字信号处理技术，提高控制效果和精度。

3.3 系统软件编程学生应根据系统功能和任务需求，采用一种或多种编程语言实现系统功能和任务。

3.4 实验装置调试在设备选型、软件编写等工作结束后，学生需要实际进行系统装置调试。

针对装置调试过程中出现的问题，结合知识和经验，及时解决调试过程中出现的问题。

4. 设计流程4.1 策划首先，在设计热工自动控制系统之前，学生应依据本体系的课程要求，深入了解相关知识和技术，根据实际应用场景制定详细的设计方案和设计流程。

4.2 分配任务学生应根据个人特长、知识背景等因素，分配具体任务。

试析常见电厂热工自动控制技术要点电厂热工自动控制技术是指利用自动化系统、计算机技术、仪表仪器等现代科技手段对电厂的热工系统进行监测、调节和控制的一种技术。

随着电力行业的快速发展和电厂的不断升级改造，热工自动控制技术的要点也在不断地更新和完善。

本文将从控制系统结构、控制原理、控制策略和常见问题分析等方面进行论述，试析常见电厂热工自动控制技术要点。

一、控制系统结构电厂热工自动控制系统是由监控系统、执行系统、控制器和调节器等部分组成的。

监控系统主要负责对电厂燃烧系统、锅炉系统、汽轮机系统等进行实时监测和数据采集，监控系统可以采用现场总线、工业以太网等网络通信技术，实现远程监控和故障诊断。

执行系统主要包括控制阀、调节阀、执行机构等，用于根据控制系统的指令对燃料供给、烟气排放、蒸汽调节等进行实时控制。

控制器是控制系统的核心部分，它根据监测系统采集的数据来对过程进行分析和判断，生成控制指令传输给执行系统。

调节器主要通过对控制参数进行调整来实现对热工过程的精确控制。

二、控制原理三、控制策略电厂热工自动控制系统的控制策略是根据不同的热工系统特点和要求来选择相应的控制策略，实现对热工过程的最佳控制。

常见的控制策略包括比例-积分-微分（PID）控制、模糊控制、神经网络控制等。

PID控制是一种经典的控制策略，通过对系统的偏差、积分和微分进行调节来实现对过程的精确控制。

模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，通过对系统的模糊规则进行推理和判断来实现对过程的控制。

神经网络控制是一种基于人工智能的控制策略，通过对系统的神经网络进行训练和学习来实现对过程的智能控制。

四、常见问题分析在电厂热工自动控制系统的运行过程中，常见的问题包括控制系统故障、传感器故障、执行器故障等。

控制系统故障可能导致对热工过程的控制失效，严重影响电厂的安全运行。

传感器故障可能导致对热工过程监测数据的失实，影响控制系统的判断和分析。

执行器故障可能导致对热工过程的调节失效，无法根据控制器的指令进行调节。

热工过程自动控制原理教学大纲（总学分：4 总上课时数：64 实验时数：10）东南大学能源与环境学院能源信息及自动化系一、课程的性质与目的本课程是动力工程系一门必修的主要的学科基础课。

课程针对热工过程的特点，介绍自动控制的基本原理，并结合上机仿真实验，加深对理论的理解。

目的是使学生掌握自动控制的基本原理和的基本分析方法，为进一步学习热工自动控制系统（或制冷自动控制系统）、计算机控制技术与系统等课程，以及将来从事自动化方面的工作打下扎实的理论基础。

二、课程内容的教学要求1.绪论（1）自动控制的基本概念：理解自动控制的含义和主要内容。

（2）反馈控制原理：掌握反馈控制的原理，特点，主要术语，人工调节到自动调节。

（3）方框图：了解方框图的概念、主要符号，会画出简单系统的方框图。

（4）控制系统分类：掌握按信号的馈送方式分类和按给定值分类两种分类方法，了解其它分类方法。

2.线性系统数学描述（1）微分方程描述：了解推导一个简单物理系统的微分方程描述的方法，理解线性、非线性微分方程及高阶微分方程的概念。

（2）拉普拉斯变换：掌握拉普拉斯变换及其运算规则，熟练掌握部分分式展开求拉普拉斯变换的方法。

（3）传递函数描述：深刻理解传递函数的定义，熟练进行传递函数与微分方程的互换。

（4）脉冲响应与阶跃响应：熟练掌握求解典型系统脉冲响应与阶跃响应的方法。

（5）基本环节与基本联接方式：掌握基本环节与基本联接方式，理解常见的几种环节。

（6）方框图变换与简单物理系统传递函数推导：熟练掌握方框图变换方法和梅森公式，会推导简单物理系统传递函数。

3.热工对象与自动调节器动态特性（1）对象特性：掌握有自平衡和无自平衡两类对象的特点、阶跃响应曲线及特征参数，典型的传递函数形式。

（2）由阶跃响应曲线求近似传递函数：了解由阶跃响应曲线求近似传递函数的几种方法。

（3）工业调节器及基本调节作用：掌握工业调节器及基本的调节作用，深刻理解其特点与使用场合。

热工过程自动控制原理课程设计1. 引言本课程设计旨在通过实际的热工过程控制系统，帮助学生更好地理解热工过程自动控制原理。

本次课程设计主要包括以下内容：热工过程自动控制基础、温度控制、压力控制、流量控制和自动化程度优化等方面。

2. 热工过程自动控制基础热工过程自动控制系统是指通过自动化技术实现对热工过程的自动控制。

其中自动化技术包括传感器、执行器、控制器和人机界面等。

热工过程自动控制主要应用于各种生产过程中的热处理、加热、冷却、干燥、燃烧等环节。

热工过程自动控制系统的主要特点包括：控制精度高、响应速度快、控制范围广、操作简单等。

同时，热工过程自动控制系统也具有很强的适应性和可靠性。

3. 温度控制温度控制是热工过程自动控制系统中最常见的一种控制方式。

通过温度传感器采集实时温度信号，传输至控制器，由控制器通过调节执行器的动作实现温度的自动控制。

温度控制的主要方法包括：比例控制、积分控制、微分控制和PID控制等。

其中，PID控制是温度控制中最为广泛应用的一种控制方式，其控制精度高，响应速度快，适用于各种热工过程的自动控制。

4. 压力控制压力控制是一种常见的热工过程自动控制方式。

通过压力传感器采集实时压力信号，传输至控制器，由控制器通过调节执行器的动作实现压力的自动控制。

压力控制的主要方法包括：比例控制和PID控制等。

其中，PID控制同样适用于压力控制，其控制精度高，响应速度快，能够实现对不同范围的压力进行自动控制。

5. 流量控制流量控制是一种能够实现对液体或气体流量自动控制的控制方式。

通过流量传感器采集实时流量信号，并传输至控制器，由控制器通过调节执行器的动作实现对流量的自动控制。

流量控制的主要方法包括：比例控制、积分控制、微分控制和PID控制等。

其中，PID控制同样适用于流量控制，其控制精度高，能够较好地实现对液体或气体流量的自动控制。

6. 自动化程度优化热工过程自动控制系统的自动化程度是评价自动化程度的一个重要指标。