电厂热工过程自动化基本知识

火电厂自动化基础知识计算机控制及自动调节概述自动调节概述了解自动调节的基本知识，建立自动调节的概念人工调节与自动调节•所谓自动控制是指在没有人直接参与的条件下，自动控制装置使生产设备或生产过程按预定的目标进行的一切技术手段。

•热力过程自动控制主要包括自动检测、自动调节、顺序控制及自动保护四项内容。

•所谓人工调节是指运行人员根据对参数变化原因的分析，人工操作某一阀门或挡板的开度，改变流入量或流出量，使参数恢复到给定值。

•为了使被调量恒定或按规律变化，采用一整套自动调节装置来代替运行人员的操作，这种用自动控制仪表进行的操作称为自动调节比较自动调节领域中常用技术用语•调节对象•被调量•给定值•扰动•调节量•调节机构•基本扰动：被调节的生产过程或生产设备：需要加以调节的物理量：被调量所应保持的希望值：引起被调量偏离给定值的各种因素：使被调量恢复到给定值的物理量：实现调节作用的装置：由调节机构产生的扰动自动调节系统的组成•采用自动化仪表和装置来自动完成调节任务的系统，称为自动调节系统。

•由广义调节器和调节对象两类设备组成•闭合回路•起调节作用的整套仪表和装置，包括传感器、变送器、定值器、调节器和执行器等，称为广义调节器。

•被调节器所控制的生产设备，即调节对象。

自动调节系统的分类方式•按调节系统的结构不同分类•按给定值不同分类•其他分类按调节系统结构分类•复合调节系统按给定值不同分类自动调节系统•定值调节系统•随动调节系统•程序调节系统其他分类计算机控制基础计算机控制系统的组成及各部分的作用计算机控制系统•硬件部分•软件部分•计算机控制系统的组成及各部分的作用•软件部分•硬件部分通用计算机软件系统的结构系统软件•操作系统•实时操作系统•数据库系统•Windows95、98、me、nt、2000、xp、2003、unix、linux •多任务多道程序，完成实时控制任务，与通用操作系统差别为保证实时。

•有组织动态地存储关联数据，方便多用户访问的用于数据处理的综合软件技术。

1. 前馈调节是直接根据( )进行调节的调节方式。

[单选题] *A.偏差B.扰动(正确答案)C.给定值D.测定值2. 在热工自动调节系统中，通常选用的衰减率为( )。

[单选题] *A.0B.0.75 ~ 0.95(正确答案)C.1D.0.53. 调节系统最重要的品质指标是( )。

[单选题] *A.稳定性(正确答案)B.准确性C.快速性D.可靠性4. 不属于闭环系统范围内的扰动称为()。

[单选题] *A. 内部扰动B.外部扰动(正确答案)C.阶跃扰动D.基本扰动5. 锅炉汽包水位以()作为零水位。

[单选题]*A.最低水位B.任意水位C.正常水位(正确答案)D.最高水位6. 协调控制中机尾随方式下，()。

[单选题]*A.炉控制回路自动、机控制回路手动。

B.机控制回路自动、炉控制回路手动。

(正确答案)C.炉控制回路自动、机控制回路自动。

D.炉控制回路手动、机控制回路手动。

7. PI 调节系统中，由于比例带和积分时间常数设置不当，系统调节过程浮现较大幅度振荡，()就可以有效地减小振荡。

[单选题] *A.减小比例带、减小积分时间常数B.减小比例带、增加积分时间常数C.增加比例带、减小积分时间常数D.增加比例带、增加积分时间常数(正确答案)8. 在炉尾随方式下，主汽压力升高后，炉主控输出BMCMD ()。

[单选题] *A.不变化B.变大C.变小(正确答案)D.不确定9. 在负荷运算回路中，当速率限制单元起作用时，上下速率限制为±5MW/分钟时，当速率限制单元输入信号由200MW 上升到260MW 后，速率限制电路()分钟后输出等于260MW 。

[单选题] *A.200/5=40 分钟B.260/5=52 分钟C.60/5=30 分钟(正确答案)D.无限长10. 量程为0~10MPa，精度等级为1.5 级，其允许的示值绝对误差为() MPa 。

[单选题] *A. ±1.5B. ±1.0C. ±0.15(正确答案)D. ±0.111. 测量时环境温度的改变造成的误差属于 ()。

1 自动化水平automatic level是指对一个电厂生产过程实现自动控制所达到的程度。

其中包括参数检测、数据处理、自动控制、顺序控制、报警和联锁保护及其系统设计的完善程度，最终体现在值班员的数量和所能完成的功能上。

火力发电厂的自动化水平是主辅机创造质量及可控性；仪表及控制设备质量；自动化系统设计的完善程度；施工安装质量；电厂运行维护水平及人员素质的综合体现。

2 热工自动化设计design ofthermal power plant automation根据所设计对象的条件和要求，配置一套具有对参数检测(monitor)、报警(alarm)、控制(control) (摹拟量控制、顺序控制或者开一关控制)和联锁保护(protection)功能在内的自动化系统。

即对锅炉、汽轮发机电组及其热力系统、燃烧及煤粉制备系统，除灰、除渣、脱硫、供水、补给水处理、燃油供油系统和环境保护所需的仪表和控制设备作统一的系统设计和安装布置设计。

2 ．1 控制方式control mode指值班员监视和控制机组或者其他热力设备的运行所采取的形式，主要内容是决定控制盘(台) 的位置和所能完成的监控任务。

普通分为就地控制和集中控制两类。

2 ．2 就地控制local control控制盘(台)布置在主辅设备(如锅炉、汽轮机)或者辅助系统(如除氧给水系统、热力网系统)附近，或者置于辅助车间(如补给水处理车间、供油泵房)内，值班员通过控制盘上设备，分别对被控对象的运行进行就地监视和控制。

2 ．3 集中控制centralized control将在生产上有密切联系的设备和相关系统的控制盘(台)集中布置在控制室内，值班员对配套运行的机组进行整体的监视和控制。

2 ．4 机炉集中控制boiler—turbine centralized control将锅炉、汽轮机的控制盘(台)集中布置在控制室内。

主要合用于主蒸汽系统为母管制的机组。

2 ．5 单元集中控制unit centralized control将单元机组(锅炉、汽轮机及发机电)的控制盘(台)(BTG 盘)集中布置在控制室内，值班员把单元机组作为一个整体进行监视和控制。

18．对计量标准考核的目的是：A确定其准确度；B确认其是否具有开展量值传递的资格；C评定其计量性能；D保征计量人员有证上岗。

20 下列关于误差的描述，不正确的是A、测量的绝对误差不等于测量误差的绝对值；B、测量误差简称为误差．有时可与测量的绝对误差混用；C、绝对误差是测量结果减去测量约定真值；D、误差的绝对值为误差的模，是不考虑正负号的误差值。

29 检定仪表时，通常应调节输入信号至-------的示值。

A被检仪表带数字刻度点，读取标准表；B被控仪表量程的5等分刻度点，读取标准表；C标准表带数字刻度点，读取被检仪表；D标准表量程的5等分刻度点，读取被检仪表。

31测量结果的重复性是指----------方法，在同一的测量地点和环境条件下，短时问内对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。

A同一个人使用不相同的测量仪器和；B同一个人使用同类测量仪器和相同的测量，C不同的人使用相同的测量仪器和；D同一个人使用相同的测量仪器和。

38 星形网络结构特点是——。

A各站有的分主从，有的不分主从；B各站有主从之分，全部信息都通过从站；C有主从之分，全部信息都通过主站；D各站无主从之分。

39 新建机组的分散控制系统要求空]／O点和空端子排的数量不低于总使用量的——。

A 5％～10％B 10％～15%C 15％～20％D 20%以上。

45 在分散控制系统中，开关量输入信号的光电隔离需要--------。

A一个电源B共地的两个电源；C各自接地且不共地的两个电源D不同极性的两个电源。

56 在火力发电厂单元机组的分散控制系统中，最基本的、也是最早的应用功能是——系统，最迟进入的应用功能是——。

A DAS，CCS;B SCS，DEH；C FSSS，DBF;D DAS，ECS．53 SOE主从模件正常工作时，通常每隔-------h自测试一次。

A 24；B 12;C 8；D 1。

65在分散控制系统中，根据各工艺系统的特点．协调各系统设备的运作。

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（∞）。

电厂热工自动化技术日期:目录•电厂热工自动化技术概述•电厂热工自动化系统组成及功能•电厂热工自动化设备及技术•电厂热工自动化系统设计与优化•电厂热工自动化技术面临的挑战与解决方案•电厂热工自动化技术发展趋势与展望电厂热工自动化技术概述电厂热工自动化技术是指利用自动化仪表、控制系统、计算机等设备和技术，对火力发电厂的热力系统进行监测、控制和优化，以提高发电效率、保障生产安全和降低运行成本。

定义自动化技术贯穿于电厂的整个生产过程中，具有复杂性、高精度性、高可靠性等特点。

通过对热力系统的实时监测和控制，能够实现电厂的节能减排、提高效率和降低成本等目标。

特点定义与特点第一阶段（20世纪初-20世纪60年代）初始发展阶段，主要特点是手工操作和简单仪表控制，生产过程以经验为主导。

电厂热工自动化技术的发展历程第二阶段（20世纪60年代-20世纪80年代）自动化技术开始进入快速发展阶段，出现了许多自动化设备和控制系统，如DCS、PLC等，生产过程逐渐实现半自动化。

第三阶段（20世纪80年代至今）自动化技术进入高级发展阶段，计算机技术、信息技术和人工智能等技术的广泛应用，使得电厂的自动化水平不断提高，生产过程实现高度自动化。

电厂热工自动化技术的应用场景包括锅炉、汽轮机、发电机等主要设备的监测和控制，以及燃烧系统、给水系统、蒸汽系统等辅助系统的控制。

火电厂的热力系统通过对单元机组的整体协调控制，实现锅炉和汽轮机的优化运行，提高机组整体效率。

单元机组协调控制系统包括燃烧自动控制、给水自动控制、蒸汽温度自动控制等，通过对锅炉各参数的控制，实现锅炉的高效运行。

锅炉自动控制系统包括转速自动控制、负荷自动控制、凝汽器真空度自动控制等，通过对汽轮机各参数的控制，保证汽轮机的稳定运行。

汽轮机自动控制系统电厂热工自动化系统组成及功能测量系统能够实现对电厂热工过程中各种温度的精确测量，包括热电偶、热电阻等温度传感器以及相应的数据采集装置。

2024年浅论电厂热工自动化中的节能减排措施一、电厂热工自动化概述电厂热工自动化，是指在电厂生产过程中，通过采用先进的自动化控制系统和技术，实现对热力过程的自动监测、调节、控制和管理，以提高电厂的运行效率和安全性。

热工自动化涵盖了锅炉、汽轮机、发电机等热力设备及其辅助系统的自动化，是现代电厂不可或缺的重要组成部分。

随着科技的不断进步，电厂热工自动化水平日益提高，不仅大幅提升了电厂的运行效率，也为实现节能减排目标提供了有力支持。

电厂热工自动化的应用，不仅体现在单机设备的自动化控制上，更体现在全厂乃至区域电网的协同优化调度上。

二、节能减排措施的重要性节能减排是现代社会可持续发展的必然要求，也是应对全球能源危机和环境问题的关键举措。

电厂作为能源消耗和污染排放的主要源头之一，实施节能减排措施具有特别重要的意义。

首先，节能减排有助于缓解能源压力。

随着经济的快速发展和人口规模的不断扩大，能源需求持续增长，能源供应紧张局面日益加剧。

通过实施节能减排措施，可以有效降低电厂的能耗，提高能源利用效率，从而减轻对能源的依赖和压力。

其次，节能减排对于减少污染排放、保护环境具有积极作用。

电厂运行过程中产生的废气、废水等污染物，对环境和生态造成了严重影响。

通过实施节能减排措施，可以减少污染物的排放，改善环境质量，保护生态环境。

最后，节能减排也是电厂提高自身竞争力和可持续发展的必然选择。

在能源市场竞争日益激烈的今天，电厂只有不断提高运行效率、降低成本，才能在市场中立于不败之地。

实施节能减排措施，不仅可以降低电厂的运行成本，还可以提高电厂的能源利用效率，增强电厂的市场竞争力。

三、电厂热工自动化中的节能减排措施在电厂热工自动化中，实施节能减排措施主要包括以下几个方面：1. 优化热力系统运行通过对热力系统的实时监测和数据分析，优化热力设备的运行参数，提高热力系统的整体效率。

例如，通过优化锅炉的燃烧过程、提高汽轮机的进汽参数等方式，减少能量损失，提高能源利用效率。

电厂热工过程自动化基本知识第一节概述1、电厂热工过程自动化主要内容1）自动检测,即对反映热工过程运行状态的物理量、化学量以及表征设备工作状态的参数进行自动的检查、测量和监视.2）自动调节,即自动维持一个或几个能够表征热力设备正常工作状况的物理量为规定值,消除因各种因素干扰和影响造成的运行工况偏离.3）自动保护,即在热力设备发生异常,甚至事故时能够自动采取保护措施,防止事故进一步扩大,或保护设备不受损坏.4）程序控制,即根据预先拟定的程序及条件,自动地对机组进行启动、停止及其他一系列操作.2、自动调节基本概念在电力生产过程中,为了保证生产的安全性、经济性,保持设备的稳定运行,必须对标志生产过程进行情况的一些物理参数进行调节,使它们保持在所要求的额定值附近,或按照一定的要求变化,如汽轮机转速,锅炉蒸汽温度、压力,汽包水位,炉膛负压等.在设备运行中这些参数总要经常受到各种因素的影响而偏离额定值规定值,此时,用一整套自动控制装置来实现操作的过程,就是自动调节.例如,在锅炉运行过程中,锅炉出口主汽压是锅炉进出热量平衡的标志,汽压的变化表示锅炉的蒸发量和汽轮机的耗汽量不相适应,这就意味着锅炉燃料燃烧产生的热量与产生一定蒸汽所需的热量不相适应,因此,汽压是表征锅炉运行状况的一个重要参数.通常希望将汽压保持在某一规定的数值,运行中,运行人员必须经常地监视仪表,监视汽压的变化.若由于某种原因如汽轮机负荷变化,汽压偏离所规定的数值,那么运行人员就要进行手动操作,调整锅炉的燃料量,使锅炉产生的蒸汽适应汽轮机负荷的需要,使汽压恢复到规定数值.这里,锅炉是被调节的设备,称为调节对象；需要调节的物理量汽压称为被调量；被调量的汽压的规定数值称为给定值或目标值；引起被调量汽压偏离给定值的各种原因比如汽轮机负荷的变化,锅炉燃料量的变化等称为扰动；调整燃料量的装置如燃油阀、制粉系统等称为调节机构；由调节机构控制被调量的作用称为调节作用；随调节机构动作而改变数量的燃料量就是调节量.调节过程的实质是随时检测被调量偏差并纠正偏差的过程,以维持被调量等于或接近于给定值.1、自动调节装置实现自动调节作用所需要的自动调节装置主要有：1）测量单元变送器,用来测量被调量的大小,并能把被调量水位、温度、压力和流量等转换成与之成比例或其他固定的函数关系并便于远距离传送和综合的测量信号.2）调节单元调节器,接受测量单元送来的被调量信号,并把它与给定值进行比较,当被调量偏离给定值时,调节单元将偏差信号按它的大小和方向以预定的规律进行运算例如比例、积分、微分等,根据运算结果发出一定规律的调节信号给执行器.3）执行单元执行器,按照调节单元发出的调节信号去移动调节机构,改变调节量.汽轮机负荷比较偏差值调节作用调节给定值PO量简图：锅炉汽压自动调节原理图当调节对象锅炉受到扰动,被调量偏离给定值后,测量单元压力变送器检测出被调量的变化,被调量与其设定值比较后的偏差值通过调节单元进行放大、运算和综合,调节单元输出的信号控制执行器,改变调节器,直到被调量恢复到给定值或接近给定值为止.第二节自动调节系统生产流程过程中存在着两种流程：1物质和能量流程,如蒸汽锅炉中燃料燃烧产生的热量被受热面中的水吸收,水变成蒸汽,蒸汽经过过热器加热后送到汽轮机作功；2信息流程,如在锅炉的汽压自动调节中,为了维持汽压为规定值,自动调节检测汽压的偏差,然后根据偏差控制燃料量,使燃料量满足产生一定蒸汽量的需要.汽压调节对象和自动调节装置是通过信息的传递相互连接而构成自动调节系统的,这样,研究自动调节系统就是研究信息的流程,即研究信号间的相互连接、传递和转换问题.1、调节系统分类按信号馈送方式分类1）反馈调节系统.是最基本的调节系统,按被调量与给定值的偏差进行调节,调节的目的是尽可能地减小或消除被调量与给定值之间的偏差.参见锅炉汽压自动调节原理图.反馈调节系统属于闭环调节系统.由于调节系统是按被调量与给定值的偏差进行调节的,因此,在调节对象受到扰动作用时,只有在被调量出现偏差后才开始调节,调节只是为尽快地消除偏差.例如讲BFG热值的变化；燃料热值的变化设定值与实际值发生变化时引起锅炉主蒸汽压力变化的调节过程.2）前馈调节系统.调节器直接根据扰动信号进行调节,扰动是调节的依据.由于该系统没有被调量的反馈信号,不构成闭环回路,故称为开环调节系统.λt对象简图：前馈调节系统方框图扰动λt是引起被调量Ct变化的原因,前馈调节器根据扰动进行调节,就可能及时抵消扰动λt对被调量Ct的影响,从而使被调量保持不变.但由于是开环系统,调节效果无法检查,调节结束后不能保证被调量等于给定值,所以前馈调节系统在实际生产过程中是不能单独应用的.例如送风量的变化是引起炉膛压力波动的扰动,吸风调节采用送风前馈信号.3）前馈—反馈调节系统复合调节系统在反馈调节系统中加入对于主要扰动的前馈调节,构成了前馈—反馈调节系统.+-简图：复合调节系统方框图当扰动发生后,前馈调节的作用是及时地补偿扰动对被调量的影响,而反馈调节的作用则是保证被调量的偏差在允许的给定范围内.因此前馈——反馈调节系统有较好的调节效果.2、调节系统分类按给定值信号特点分类1）恒值调节系统在调节系统工作过程中,被调量的给定值恒定不变,从而使被调量保持为某一固定数值.这是热工过程自动调节中应用最多的一种调节系统,如锅炉的过热蒸汽温度、压力、汽包水位等自动调节系统都是恒值调节系统.2）程序调节系统被调量的给定值是一个已知的时间函数,调节的目的是保证被调量按预先确定的时间函数来改变.例如,锅炉在滑压启动过程中,汽压和汽温要按预先给定的曲线升高,即按一定的升温、升压曲线启动,就要采用程序调节系统.3）随动调节系统被调量的给定值往往是无规律的,按事先不能确定的一些外来因素而改变.调节的结果是使被调量尽快和准确地跟随给定值变化.例如,在汽轮机启动过程中,采用计算机对汽轮机转速实现最优升速控制.汽轮机的最优升速率不是预先给定的,而是通过计算机按过热汽温、再热汽温、汽缸壁温等参数在线计算出热应力的数值,与允许的热应力进行比较,同时参照升速时汽轮机的振动、串轴等参数确定的,这样可缩短启动时间.计算机控制主汽门的开度,使汽轮机转速跟随最优升速率而升高.4）比值调节系统维持两个变量之间的比值保持一定数值.例如锅炉燃烧过程中,要求空气量随燃料量的变化而成比例变化,这样,才能保证经济燃烧.因此,对于锅炉燃烧经济性的调节,要求采用比值调节系统.3、自动调节系统的过渡过程在自动调节系统中,把被调量不随时间变化的平衡状态称为静态或稳态,把被调量随时间变化的不平衡状态称为动态.当系统处于静态时,扰动等于零,给定值不变,调节器和调节阀的输出都暂时不改变,这时被调量也就保持不变.当有扰动发生时,系统平衡被破坏,被调量偏离给定值,于是调节器控制调节阀,改变调节量,使被调量回到给定值,系统恢复平衡状态.这样从扰动发生,经过调节,直到系统重新建立平衡的这段过程,称为调节系统的过渡过程,或称为调节过程.一个调节系统在不同形式和幅度的扰动作用下,其调节过程是不一样的.在实际生产过程中可能遇到的扰动形式是多种多样的.为了比较调节系统工作品质的好坏,分析系统工作品质能否满足生产过程的需要,通常要选定一种比较典型的或经常出现的扰动形式,作为研究调节系统工作品质的标准输入信号.在热工过程自动调节系统中,最常用的是单位阶跃函数.在阶跃扰动作用下,过渡过程有四种基本形式：1衰减振荡过程,即被调参数经过一段时间的振荡后,能很快趋向于一个新的平衡,是比较理想的；2非周期过程,即被调参数没有振荡,单调地趋向于一个新的平衡,是一个稳定的过程；3扩幅振荡过程,即被调参数的变化幅度越来越大,直到超出限值,或受到限幅保护装置的限制为止,是一种不稳定的过程；4等幅振荡过程,被调参数的数值以及执行机构的位置都作等幅振荡,幅值既不衰减也不发散,是一种边界稳定过程.4、衡量调节过程指标1稳定性：调节过程的稳定性是对调节系统最基本的要求.只有稳定的系统才能完成正常的调节任务,不稳定的系统在工程上不能采用的.2快速性：指调节过程持续时间的长短.一般希望过渡过程时间越短越好,以避免在调节过程中出现前波未平,后波有起,被调量长期不能稳定在给定值附近的情况.3准确性：指被调量偏差的大小,它包括动态偏差和静态偏差.对于一个调节系统,必须首先保证其稳定性好,同时兼顾调节的快速性和准确性.第三节自动调节器基本调节规律自动调节器是构成自动调节系统的核心部分,它主要包括测量单元、调节单元、执行单元.测量单元和执行单元的动态特性一般都可近似看作为比例环节或时间常数很小的惯性环节,因而自动调节器的调节规律主要是指调节单元的动态性质,它直接影响着自动调节系统的调节品质.1、三种基本调节作用1）比例调节作用比例调节作用是指调节器的输出与输入成比例关系.动态方程为μt=Kpet.其中：μt为执行机构位移即调节器的输出；et为给定值与被调量的偏差,et=rt-ct；Kp为比例系数或比例增益.比例调节作用的动作规律是：执行机构的位移量μt与偏差et的大小成比例,即偏差越大,执行机构输出位移也越大；偏差的变化速度越大,执行机构输出位移的速度也越大.比例调节作用的特点是：动作快,对干扰能及时和有很强的抑制作用,但由于执行机构的位移与被调量的偏差有一一对应的关系,所以调节的结果是被调量存在着静态偏差.2）积分调节作用积分调节作用是指调节机构的位移量的变化速度dμ/dt与偏差信号et成比例的作用.动态方程式为：μt= 1/Tt edt0i其中：μt为执行机构位移即调节器的输出；et为给定值与被调量的为积分时间.偏差,et=rt-ct；TI积分调节作用的动作规律是：只要对象的被调量不等于给定值即偏差存在,那么执行机构就会不停地动作,而且偏差的数值越大,执行机构的移动速度就越大,只有当偏差等于零时即被调量等于给定值,调节器的输入信号为零,调节过程才能结束,执行机构才停止动作,调节系统才能平衡.积分调节作用的突出优点是能消除静态偏差,因为只要被调量存在偏差,调节作用变随时间不断加强,直至偏差为零.在被调量偏差消除后,由于积分规律的特点,执行机构将停留在新的与负荷变化相适应的位置上.缺点：由于积分调节作用是随时间而逐渐增强的,与比例调节作用相比过于迟缓,所以在改善静态品质的同时却恶化了动态品质,使过渡过程的振荡加剧,甚至造成系统不稳定.所以,在实际生产过程中几乎不采用单纯的积分调节作用.3）微分调节作用微分调节作用是指调节机构的位移量与被调量偏差的变化速度成正比,它的动态方程为：μt=Tdde/dt,其中：μt为执行机构位移即调节器的输出；et为给定值与被调量的偏差,et=rt-ct；Td为微分时间.微分调节作用的特点是：与比例和积分调节作用相比,它是超前的调节作用,因为在调节过程刚开始时,被调量的偏差小,但其变化速度却较大,可使执行机构产生一个较大的位移,有利于克服动态偏差.但是,当调节过程结束,即当偏差的变化速度等于零时,微分调节器的输出也将等于零,即执行机构的位置最后总是回复到原来的数值,这就不能适应负荷的变化,不能满足调节的要求.因此,只有单纯微分调节作用的调节器,在工业上是不能使用的.2、自动调节器典型调节规律1）比例调节器P调节器采用比例调节器的调节是有差调节.调节器的比例增益的选择有其两重性.比例增益Kp 越小比例带越大,Kp=1/δ,调节器的动作幅度越小,调节过程越稳定,但被调量的静态偏差增大.反之,比例增益Kp越大比例带δ越小,调节器的动作幅度越大,被调量的静态偏差减小,但调节过程易出现振荡,稳定性降低.2）比例积分调节器PI调节器在比例积分调节器中,当改变比例带δ的数值时,既改变比例作用,也改变积分作用.而两个作用的比值则不变；改变积分时间Ti的数值,只是改变积分作用的大小,从而改变了调节器中比例作用和积分作用的相对大小.比例积分调节器兼有比例调节作用和积分调节作用的特点.调节系统中采用这种调节器时,由比例作用保证调节过程的稳定性,增大比例带δ数值,可以削弱振荡倾向,但比例带δ过大,将削弱调节作用,使调节过程的时间拖长；增大Ti 值使比例作用相对增强,也能削弱振荡倾向,但Ti值不宜过大,因为Ti值过大,调节作用的积分成分将过小,调节过程时间将很长.积分调节作用可保证调节结果无差,因此,比例积分调节器在工业上得到广泛的应用.3）比例微分调节器PD比例微分调节器有两个可以整定的参数.改变微分时间Td的数值只改变微分作用的大小,改变比例带δ的数值将同时改变比例作用和微分作用的大小,而两者的比值不变.如系统处于平衡状态,则微分作用消失,但比例微分调节器仍具有比例调节器的特点,即调节过程结束后,被调量存在静态偏差.如果对象存在较大的延迟和惯性,单纯采用比例调节器达不到调节的要求时,就可以引入微分调节器作用.只要微分作用的大小选择适当,不仅可以减小调节过程中被调量的动态偏差,也能减小调节过程的振荡倾向.4）比例积分微分调节器PID比例调节作用的特点是保证过程的稳定性；积分调节作用的特点是保证调节过程作无差调节；微分调节作用的特点是补偿调节对象的延迟和惯性.3、调节器调节规律对调节品质的影响1）比例调节器P不论是什么对象,采用比例调节器都是有差调节,比例带δ越大,静态偏差就越大.调节器的比例带δ增大,意味着在相同的被调量变化下,调节作用较小,因而在受到扰动后,被调量的动态偏差将增大.总之,比例调节器的比例带δ越大,系统的衰减率越大,过程越稳定；但是,增大比例带δ,将导致过程的动态偏差和静态偏差的增大.2）比例积分调节器PI比例积分调节器的主要优点是能靠积分作用消除静态偏差,因此,在热工过程自动化中得到了最广泛的应用.与比例调节器的比例作用相似,增加比例带δ可以增加系统的稳定性,越短,系统的稳定性下降越多.积分作用使系统的稳定性下降,积分时间Ti从提高系统稳定性的角度出发,需要加大比例带δ和增加积分时间T,i 然而比例带和积分时间过大时,调节器的调节作用减弱.3）比例积分微分调节器PID微分调节作用有助于克服迟延所造成的被调量的过大变化.比例积分微分调节器既能实现无差调节,又能改善调节过程的动态品质,在工业上得到了较广泛的应用.4、复杂调节系统1）串级调节系统串级调节系统的调节品质较好,在热工自动控制中得到了广泛的应用.对于时间常数较大,阶次较高和有较大迟延的调节对象,在某些场合下即使采用PID调节规律依然不能得到满意的调节品质,这时可采用串级调节系统.系统中除了主被调量外,还有一个辅助被调量,辅助被调量对调节作用的响应应比较迅速.例如锅炉过热汽温调节系统,当减温水量改变后,过热汽温的变化较慢,减温器出口汽温变化较快,这时就可把减温器出口汽温作为过热汽温调节系统中的辅助被调量,形成一个调节回路,构成串级调节系统.1对象Ⅱ CS- - 调节对象简图：串级调节系统方框图与单回路调节系统的区别在于有两个调节器,有两个闭合回路.由调节器Ⅰ和调节对象Ⅰ构成的回路称为副回路或内回路,调节器Ⅰ称为副调节器,调节对象Ⅰ的输出信号称为辅助被调量.由调节器Ⅱ、副回路和调节对象Ⅱ所构成的回路称为主回路或外回路,调节器Ⅱ称为主调节器,调节对象Ⅱ的输出信号称为主被调量,调节对象Ⅰ和调节对象Ⅱ统称是系统的调节对象.特点：1对副回路所受到的扰动具有很强的克服能力；2副回路起改善调节对象动态特性的作用,从而提高整个系统的调节品质.2）采用中间被调量微分信号的调节系统对于时间常数大,阶次高和迟延大的调节对象,为了改善调节品质,除了采用串级调节外,还可以采用引入中间被调量微分信号的调节系统.例如过热汽温调节系统,其中间被调量就是减温器后的汽温,汽温调节器除接受过热器出口温度信号外,还同时接受减温器后汽温的微分信号.简图：采用中间被调量微分信号的调节系统方框图特点是调节器除了接受调节对象的主被调量信号外,还接受一个中间被调量的微分信号.由于中间被调量的响应比主被调量快,因此,这个微分信号起着导前作用,以补偿主被调量的滞后.在稳态时,中间被调量微分信号等于零,调节器维持主被调量为规定值.3）前馈—反馈调节系统按被调量偏差进行调节的负反馈系统,当系统受到扰动时,调节器要等到被调量出现偏差后才开始调节,因而调节作用总是落后于扰动作用的.被调量产生偏差的原因是扰动,如果调节系统能直接按扰动进行调节,就有可能及时消除被调量的偏差,这种按扰动进行的调节称为前馈调节.前馈调节是开环调节,不构成闭合回路.一般采用前馈调节器实现局部补偿,以改善调节品质,同时采用反馈调节,以确保被调量在稳态时能恢复到给定值.一般,系统中存在着经常变动、可测而不可控的扰动时,反馈调节难以克服扰动对被调量的显着影响,这时为了改善调节品质,可以引入前馈调节.例如锅炉汽包水位调节系统,引入蒸汽流量前馈信号.蒸汽流量对被控水位来说就是一个可测而不可控的扰动信号.。