热工自动控制系统详解

电厂热工自动控制系统电厂热工自动控制系统单元机组的自动调节系统¾ ¾ ¾ ¾ ¾机组功率－转速调节系统汽温控制系统（过热、再热）水位控制系统（凝汽器、除氧器、汽包）燃烧控制系统（燃料、风量、炉膛压力及一、二次风配比控制）其它单回路控制系统第一部分汽温控制系统一、过热汽温控制系统1. 任务温度过高，可能造成过热器、蒸气管道和汽轮机的高压部分金属损坏；温度过低，会引起电厂热耗上升，并使汽轮机轴向推力增大造成推力轴承过载，还会引起汽轮机末级叶片蒸汽湿度增加，降低汽轮机内效率，加剧对叶片的腐蚀控制要求：最大控制偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃规定要求：2. 静态特性过热器的传热形式、结构、布置将直接影响其静态特性。

大容量锅炉一般采用对流过热器、辐射过热器和屏式过热器交替串连布置。

过热器出口温度对流式3. 动态特性蒸汽流量变化、热烟气的热量变化、减温水流量变化相同点：均为有迟延的惯性环节辐射式不同点：特性参数有较大区别蒸汽流量变化扰动下，汽温的迟延和惯性较小烟气扰动与蒸汽流量扰动相似，汽温反映较快减温水流量扰动由于管道较长，汽温反应较慢4. 控制方案串级控制导前微分控制过热器减温器出口温度TE4001TE4025末级过热器出口温度TE4024LDC指令过热器减温水阀控制逻辑静态特性：纯对流特性动态特性：更容易受负荷、燃烧工况等干扰的影响，温度变化幅度较大调节手段：烟气再循环、尾部烟道挡板、喷燃器摆角、喷水减温烟气再循环：尾部烟道烟气抽至炉膛底部，降低炉膛温度，减少炉膛的辐射传热，从而提高炉膛出口烟气的温度和流速。

使再热器的对流传热加强，达到调温的目的。

优点：反应灵敏，调温幅度大。

缺点：系统结构复杂尾部烟道挡板：尾部烟道被分割为两部分，主烟道中布置低温再热器，旁路烟道中布置低温过热器，烟气挡板布置在温度较低的省煤器下面。

优点：结构简单，操作方便缺点:调温灵敏度差，幅度小，挡板开度与汽温不成线性关系。

热工自动控制系统的主要内容
1. 热工自动控制系统能精准控制温度啊！就像妈妈能精准掌握你最爱吃的菜的火候一样，比如在炼钢的时候，它能确保温度恰到好处，钢材质量杠杠的！
2. 它还可以稳定压力呢！这就像人要保持情绪稳定一样重要，在化工厂里，它让压力始终处在安全范围内，避免出大问题呀！
3. 流量控制也是热工自动控制系统的拿手好戏哟！就如同水龙头调节水流一样，在管道运输中，它能精确控制物料的流量。

比如说石油输送，那可全靠它来把关呢！
4. 它对液位的控制那也是超厉害的呀！好比给杯子倒水要控制好水位，在蓄水池中，热工自动控制系统能确保液位高度正合适。

你能想象没有它会怎样吗？
5. 热工自动控制系统还能实现自动化调节呢！就像你设定好闹钟，它就会自动响一样方便，工厂里不用人工时刻盯着就能自动运作啦，多厉害呀！
6. 它的监控功能也不容忽视啊！这就如同有一双眼睛时刻盯着，一有异常就能马上发现，比如在电站里，它时刻保障着各项参数正常呢！
7. 故障诊断也是热工自动控制系统的强项咧！就好像医生能快速找出病因，它能迅速发现系统的毛病，及时进行处理。

这可太重要了吧！
8. 而且它的适应性很强哦！不管环境多复杂，它都能应对自如，就像一个全能战士，在各种场合都能发挥作用，比如在高温高湿的环境下也能正常工作呢！
9. 热工自动控制系统真的好牛啊！在工业生产中简直就是不可或缺的存在，有了它，我们的生产才能又稳又高效！
我的观点结论：热工自动控制系统具有极其重要的作用，在各个领域都能大显身手，我们真的应该重视并好好利用它！。

热工过程自动控制1. 什么是热工过程自动控制热工过程自动控制是指利用自动控制系统来监测和调整热工过程中的参数，以达到预定的目标。

这些参数可能包括温度、压力、流量等。

通过自动控制，可以提高热工过程的效率、稳定性和安全性。

2. 热工过程自动控制的原理是什么热工过程自动控制的原理基于控制系统的闭环反馈原理。

首先，通过传感器获取热工过程中的参数信息，如温度传感器可以测量温度值。

然后，将这些参数信息与预定的目标值进行比较，得到误差。

接下来，根据误差，控制器会采取相应的控制策略，如调整阀门开度或启动/停止加热器等，来实现热工过程的控制。

最后，通过执行器将控制信号转换为实际的操作，如控制阀门的开闭或调节加热器的功率。

3. 热工过程自动控制的优势是什么热工过程自动控制具有以下优势：- 提高效率：通过自动控制热工过程中的参数，可以优化操作条件，提高能源利用效率。

例如，根据实时需求调整加热器功率，避免能源的浪费。

- 提高稳定性：自动控制系统能够实时监测和调整热工过程中的参数，使其保持在预定的范围内。

这有助于防止过程变量的偏离和不稳定，提高过程的稳定性。

- 提高安全性：自动控制系统可以及时响应异常情况，并采取相应的措施来保护设备和人员的安全。

例如，在温度超过设定范围时，自动控制系统可以自动关闭加热器或启动冷却装置。

- 提高生产质量：通过自动控制热工过程，可以减少人为操作的误差，提高产品的一致性和质量。

4. 热工过程自动控制中常用的控制策略有哪些在热工过程自动控制中，常用的控制策略包括：- 比例控制：根据误差的大小，按比例调整控制信号。

这种控制策略适用于线性响应的系统，但可能会导致超调和稳定性问题。

- 积分控制：根据误差的累积值，进行控制信号的调整。

积分控制可以消除稳态误差，但可能导致系统的迟滞和震荡。

- 微分控制：根据误差的变化率，调整控制信号。

微分控制可以提高系统的响应速度，但对测量噪声敏感，可能引入噪声放大问题。

试析常见电厂热工自动控制技术要点随着工业化的发展，电力需求也在不断增长。

而作为电力的主要生产者，电厂在保证供电的同时也面临着能源消耗、环境污染等诸多问题。

为了提高电厂的运行效率和减少能源损耗，热工自动控制技术应运而生。

热工自动控制技术是指通过测量、控制和调节电厂内部的热工参数，以提高热功率的效率和安全性，降低损耗，减少环境污染。

本文将试析常见电厂热工自动控制技术的要点。

一、热工自动控制系统的构成热工自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器和执行机构组成。

传感器用于获取被测量的热工参数，比如温度、压力、流量等；控制器通过分析传感器获取的数据，根据设定的控制策略来控制执行器；执行器则根据控制器的指令来调整执行机构，实现对电厂热工参数的精确控制。

二、常见热工自动控制技术要点1. 温度控制技术温度是热工参数中最为关键的一个，对于电厂的运行和安全都有着重要的影响。

常见的温度控制技术包括PID控制、模糊控制和自适应控制。

PID控制是最为常见的一种控制技术，通过比例、积分和微分三个参数的组合来调整控制量，以实现对温度的精确控制。

模糊控制利用模糊逻辑来描述控制规则，通过建立模糊化的控制规则库来实现对温度的控制。

而自适应控制则是针对温度变化较大的情况，通过不断调整控制策略来适应不同的工况。

2. 压力控制技术压力是电厂内部很重要的一个参数，对于保证设备和管道的安全运行至关重要。

常见的压力控制技术同样包括PID控制、模糊控制和自适应控制。

不同的是，压力控制技术需要考虑到系统的动态响应和稳定性，因此在控制策略的选择上需要更加谨慎。

3. 流量控制技术流量控制是指对流体在电厂管道中的流动进行控制，以保证流体的正常运行和流速的均衡。

常见的流量控制技术包括开关控制、调节控制和迭代学习控制。

开关控制是通过控制阀门的开合来实现对流量的调节，适用于对流量波动不大的情况。

调节控制则是通过调整阀门的开度来实现对流量的精确控制，适用于流量波动较大的情况。

热工自动控制系统一、教材热工控制系统华北电力大学边立秀等编中国电力出版社http:〃61.155.6.178/zyf密码：200803Y二、主要参考书0:超超临界机组控制设备及系统肖大雏主编化学工业出版社2007年1.陈来九：热工过程自动调节原理与应用第三章第七章2 .电子书：热工过程自动控制杨献勇主编清华大学出版社3.《热工自动控制系统》华北电力大学李遵基4.《热工自动控制系统》东北电院张玉铎、王满稼三、课程主要内容1 •简单介绍单回路反馈系统(复习)(1)基本调节作用(2)工业调节器(3)调节器参数的整定2.重点介绍电厂热工过程自动控制系统，包括汽温、给水、燃烧自动控制3•介绍单元机组负荷(协调)控制系统(直流锅炉自动控制系统以及单元机组给水全程控制系统) 三、考核方法1.期末考试+平时成绩。

2.平时成绩包括：作业，回答问题，出勤，平时答疑，约占10%第一章概述§ 1-1火电厂自动控制的发展控制方式大致经历了三个发展阶段：1、独立控制：机、炉、电各自独立地进行控制，机、炉、电及重要的辅机各自设置一套控制表盘，它们之间无联系。

调节仪表均为大尺寸的较笨重的基地式仪表，由运行人员进行监视与控制。

国外在20-40年代，我国50年代建造的火电厂属该类型。

2、集中控制：40年代以后，由于中间再热式汽轮机的出现，使锅炉和汽轮机之间的关系更加密切，为了便于机炉的协调运行和事故处理，将它们的控制盘集中安装在一起，对机炉实行集中控制。

集中控制的初级阶段，调节仪表采用电动或汽动单元组合仪表。

50年代后，采用组件组装仪表或以微处理机为核心的数字调节器，对机炉进行集中控制。

3、集散控制系统：这里指火电厂生产过程实现最优控制与速度自动化相结合的多级计算机控制， 60年代至今，国际上火电厂都朝着这一方向发展，近几年从国外引进的火电厂机组已达到这一水平。

N-90 天生港，利港，石洞口Infi — 90Proco ntrolP 合肥二电厂 Mod-300 北仑港 WDPF 望亭利港 MAX1000 外高桥电厂TDC3000 是霍尼维尔(Honey wel)公司的产品。

热工自动控制理论与技术牛玉广北方联合电力公司华北电力大学2006年7月目录第一章热工自动控制基础1.1 自动控制的基本概念1.1.1过程控制、程序控制与运动控制●过程控制：对流程工业生产过程的控制，广泛应用于电力、冶金、石化、轻工等行业。

●程序控制（顺序控制或开关控制）：根据预先规定的顺序和条件，使生产工艺过程中的设备自动地依次进行操作。

非流程工业控制（制造业等）。

●运动控制：机器人控制等。

1.1.2 过程控制系统的组成在无人直接参与下可使生产过程或其它过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。

给定值图1-1典型的输出反馈控制系统典型的控制系统结构如图1-1所示。

它是由控制对象、测量环节、调节器和执行器构成输出反馈控制系统。

当图中控制器由模拟仪表实现时，称为模拟（连续）控制系统；当控制器由计算机实现时，则称为计算机控制系统。

由于计算机内部使用数字量进行数据的存储、运算与处理，而生产过程输入输出多为连续模拟信号，因此，计算机控制系统中首先要解决计算机与生产过程间的信号转换问题。

实现这一功能的器件是多路开关、采样保持器、模数转换器、数模转换器和保持器，控制器则由计算机实现。

典型的输出反馈计算机控制系统结构如图1-2所示。

图1-2输出反馈计算机控制系统目前普遍采用DCS实现过程控制，其本质也是一个计算机控制系统。

生产过程执行器传感/变送器输出反馈控制是状态反馈控制的特例。

计算机的使用使实现状态反馈控制成为可能，从而为现代控制理论应用于生产过程控制创造了条件。

状态反馈计算机控制系统的典型结构如图1-3所示。

图1-3状态反馈计算机控制系统控制系统的主要组成部分说明如下：一、控制对象控制对象是指所要控制的装置或设备，如风机、水泵、阀门及锅炉、汽轮机、发电机等。

在控制系统分析与设计中，控制对象以数学模型形式来描述，其一般形式为微分方程。

当然，对于复杂控制对象，其完整准确的数学模型是难以获得的，工程上往往使用经过简化的、能满足控制要求的近似模型。

第一章 过热汽温和再热汽温控制系统过热汽温控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内。

锅炉过热汽温是影响锅炉生产过程的安全性和经济性的主要参数。

过热汽温过高：管壁金属强度下降，烧坏高温段，严重影响安全；过热汽温是汽水系统中的最高点。

540+5。

过低：1）降低全厂效率：温度下降５℃－１０℃，效率下降１％2）使汽机尾部蒸汽温度升高，使汽机叶片遭受损失，影响汽机安全。

§1-1过热汽温调节对象的动态特性引起过热汽温变化的因素很多，归纳起来为：蒸汽流量Ｄ、给水温度gs T 、喷水量ps D 、喷水温度ps T 、过热器吸热量Ｑ。

主要的影响因素为： (,,)ps f D D Q θ= ① 蒸汽负荷Ｄ扰动下汽温对象的动态特性两个影响途径：a) D ↑→,B V ↑↑(通过锅炉燃烧调节系统)→流过对流过热器的烟温和烟量↑↑ →尽管Ｄ↑，但对流过热器出口温度↑。

b) D ↑→炉膛温度上升不多→辐射式过热器吸热量基本不变→由于Ｄ↑，辐射式过热器后的出口温度↓二者综合影响结果怎样？由于高中压锅炉对流受热面约占６２％，∴当D ↑→θ↑ 特性见下图：上述动态特性是指当机组加负荷时先加锅炉煤和风的情况，当先开汽机调门时，汽温的响应曲线为：c τ=10-20s T =100sτ较小θ(%)D 的过热器τ较小的原因是当Ｄ扰动时，沿整个过热器流程上各点的蒸汽流速几乎同时发生变化，因而烟气传给蒸汽的热量也几乎沿流程同时发生变化。

θ∴对D 的反应较快比较D θ→和ps D θ→特性，前者τ较小，那么似乎应该用Ｄ作为调节手段，对吗？其实这不可能，因为Ｄ由外界用户决定所以它不能满足对θ的调节要求，故它不能作为调节手段。

② 减温水量ps D 扰动下汽温对象的特性喷水减温调节过热器出口汽温θ是目前常用的调节手段，它是将给水的一部分喷入减温器，使之与蒸汽混合，以调节θ。

这里有几个问题要交代一下：a) 设计锅炉时，额定负荷下θ比给定值要高（中压：+25-40℃，高压+40-60℃）。

一、单元机组出力控制系统（单元主控）1、炉跟机。

当电网负荷指令变化时，汽机调门迅速响应。

调门开度变化，导致主汽压力变化，主汽压力调节器改变燃料量来保持汽压的稳定。

优点：充分利用了锅炉的蓄热量，使机组较快的响应电网负荷的变化。

缺点：由于锅炉的大惯性和大迟延，加燃料时，主汽压力并不能马上升高，使得主汽压力波动大。

解决办法就是，对机组出力变化的幅度和速度进行限制。

适用于参与电网调频的机组。

2、机跟炉。

电网指令变化时，锅炉燃烧量直接改变，随着燃烧量的变化主汽压力就会跟着变化，此时汽机调门开度将不断调整以保持汽压的稳定。

而调门的开大关小意味着机组出力的变化，从而适应电网指令。

特点：主汽压力是用调门来控制的，所以汽压会非常稳定，但没有利用锅炉的蓄热量，即没有把锅炉的温度所储存的能量转化为机组出力。

即让锅炉容器的温度下降来迅速增加出力。

对电网指令响应很慢，适用于基础负荷的电厂。

3、CCS方式。

当电网指令增大时，功率偏差信号同时去到汽机主控和锅炉主控去。

一方面通过开大调门响应外界负荷，另一方面锅炉主控使燃烧量增加，加大锅炉出力。

由于锅炉出力比汽机慢得多，因此主汽压力会下降，此时主汽压力与设定值有偏差，偏差信号送到锅炉主控去增加燃烧量，继续加大锅炉出力。

另一方面送到汽机主控去，把调门开度关小，以限制主汽压力的下降幅度。

当燃烧量自发减小时，比如跳磨。

主汽压力会下降，一方面主汽压力的偏差会使得汽机主控关小调门，以限制主汽压力的下降幅度。

另一方面偏差信号正作用于锅炉主控，使锅炉主控增加燃烧量，以增加锅炉出力。

在这个过程中，机组负荷会暂时的下降，但功能偏差信号形成，正作用于汽机主控和锅炉主控，使得汽机调门开大，锅炉主控指令加大。

特点：即利用了锅炉的高温蓄热能力，又发挥了汽机的快速响应功能。

14、下图为AGC指令与跟踪值的切换，当汽机主控切手动后，XV04为Array5、下图为汽机主控中，机跟炉、炉跟机的切换开关。

当点TF后，汽机主控跟的是压力偏差信号，当非TF时，跟踪功率偏差信号。

能源与动力工程学院第一章热工自动控制概论主讲：赵建立主讲赵建立能源与动力工程学院第一节热工自动控制的发展概况电能的“发输供用”必须同时进行并保持瞬时的平控制对象特征电能的发、输、供、用必须同时进行，并保持瞬时的平衡。

与此同时，参与“发、输、供、用”的所有设备构成了部件众多、结构复杂、分布广阔的动态大系统。

在这个系统中发电机组处于系统的最底层机组处于系统的最底层。

电力生产过程分为发电侧与输配电侧，相应地，从实现自动化的角度，可分为电站自动化和电力系统自动化。

能源与动力工程学院一、电厂热工控制技术的发展1、目前机组特点个随着发电机（1）监视点多(600MW机组I/O点多达3000～5000个，随着发电机-变压器组和厂用电源等电气部分监视纳入DCS之后，I/O点已超过7000个)（2）参数变化速度快和控制对象数量大(600MW机组超过1300个)，而各个控制对象又相互关联所以操作稍失误所引起的后果十分严而各个控制对象又相互关联，所以操作稍一失误，所引起的后果十分严重。

大机组的监视与控制操作任务也不能交运行人员去完成(体力、脑力体力脑力劳动强度，及时、人为操作失误），因此必须由高度计算机化的机组集控取而代之。

控取代之能源与动力工程学院随着计算机技术的迅速发展，电厂热工过程控制又经历了以下几个计算机控制过程:(1) 集中型计算机控制：用一台计算机对整个生产过程进行整体控制因此对计算机的可靠性要求很高旦计算机出现事整体控制，因此对计算机的可靠性要求很高，一旦计算机出现事故，将使整个生产受到影响。

()分散计算机控制随着微机的大批产成本的不(2) 分散型计算机控制：随着微机的大批生产，成本的不断降低，逐渐把集中控制改为用微机进行局部控制，克服了集中控制的一些缺点，但此时各系统之间很难协调起来。

(3) 计算机分散控制：它把各系统之间、厂级管理、调度(3)计算机分散控制它把各系统之间厂级管理调度等用一台功能很强的计算机进行上位管理；而把各子系统用微机控制，充分发挥了集中控制和分散控制各自的优点，是一种比较合理的控制方法。

热工自动控制系统分析摘要：热工自动控制系统一般都是作为各种发电供热企业的控制中枢而存在，它又包括机炉协调控制系统、锅炉控制系统以及送风控制系统等不同的调节系统。

本文通过简要阐述热工自动控制系统在相关发电供热企业中的实际应用现状，重点分析了几点提升热工自动控制系统运行质量和效率的策略。

关键词：热工系统；自动控制系统；策略分析引言通过正确分析以及精准描述热工自动控制系统中热工对象的动态特性，探索与监测热工自动控制系统的调节品质以及实时计算热工自动控制系统的调节器参数，能够实时掌握热工自动控制系统的运行状态，确保热工自动控制系统的运行质量与运行安全。

1.精准描述热工自动控制系统中热工对象的动态特性在热工自动控制系统工作过程中，热工对象也是该系统的一个重要组成部分，要设计一个更加合理的热工自动控制系统，必须先掌握和了解热工对象的动态特征，与此同时，要想确定热工自动控制系统控制器的最佳参数，也必须掌握和了解热工对象的动态特征。

所谓的热工对象的动态特征，实际上指的是热工对象的某一个输入量发生变化的时候，其被控参数在这些变动过程中出现的变化规律，这主要是与热工自动控制系统的结构层次、运行条件等因素有关。

因此，要想充分发挥出热工自动控制系统的最大价值和作用，相关部门应该从热工对象入手。

比如，为了能够更加精准地描述热工自动控制系统对象的动态特性，相关技术人员需要在试验中关注以下要素。

在整个过程中，技术人员首先应该确定热工自动控制系统的扰动量，因为如果扰动量过大的话，会直接影响其他干扰信号测试结果的精准度，因此，技术人员需要在确保扰动量数值在15%以下的状态下再进行其他要素的描述与试验。

此外，技术人员在正式进行试验的前后都需要将实际的热工对象直接调整到系统工作状态之下，并保持稳定运行一段时间之后再进行正式的试验，从而确保实验结果的真实性与精准度。

与此同时，技术人员需要重点关注并仔细记录热工自动控制系统阶跃响应曲线的起始部分，这部分的数据对于确定整个热工对象的动态特性参数来说意义重大，技术人员可以通过两点法以及切线法等方式来求出热工对象的传递函数。