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热控自动控制讲义1．自动控制系统结构2．燃烧控制2.1风煤曲线2.2总燃料量的计算：锅炉输入燃料量信号由总煤量与供油量信号相加而成，由于煤和油的单位发热量不同，为此将油流量按它与煤量的发热量之比2来计算，折算成相应的煤量，以折算后的值与燃煤量相加后作为总燃料量。
2.3给水控制给水控制设定值由以下几部分组成：●过热度校正调节器(范围±150T/H)校正范围，设定值跟据负荷产生4~20℃，同时根据负荷应对应的减温水量修正±3℃，运行可偏置-5~10℃在负荷小于130MW、给泵全手动、中间点温度坏时、非磨RB（RB结束20MIN）时不起作用。
●根据锅炉主控产生的煤水曲线●运行偏置±200T/H●省煤器防沸腾（35T/H）●过热度超过设定值10℃超驰加水23TH●一次调频修正回路给泵切手动条件：●泵未运行●给水指令与实际流量偏差超过150T/H（RB旁路）●勺管指令与反馈偏差超10%（RB旁路）2.4送风控制送风指令根据锅炉主控产生的煤风曲线乘以氧量校正调节器输出（±20%）形成，不低于387T/H送风机切手动条件：●风机停运●动叶指令与反馈偏差超15%（RB旁路）●润滑油泵全停●引风机均未投自动送风机动叶在自动时有以下限制：●开度根据负荷不超过以下如表开度，最高70%●风机电流超过85A闭锁增2.5减温水控制减温控制系统的组成是串级控制回路，主调节器采用比例积分调节规律，用于维持二级过热器出口温度等于给定值，付调节器分别是导前汽温调节器控制减温水流量，其均使用比例积分调节规律。
减温调节系统的设定值来自功率的函数，运行可以偏置。
主调节器的输出作为付调节器的设定值，输出上限受相应蒸汽压力下函数限制，防止超温与积分饱和，同时设置了减温后相应蒸汽压力下饱和温度+10℃的下限，减温器后温度上限如下：2.6注意事项●给水主控投自动后，应尽量保证偏置为0，偏置只为紧急时备用。
引言火电厂锅炉汽温控制系统具有大迟延、大惯性的特点，且影响汽温变化的扰动因素很多，如蒸汽负荷、烟气温度和流速、火焰中心位置、减温水量、给水温度等等，这些扰动会极大影响机组的平安、经济运行。
本设计的工作意义是：大型火电厂锅炉过热汽温对电厂平安经济运行有着重要影响, 过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中温度最高点，如果蒸汽温度过高就会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，威胁机组的平安运行。
如果过热蒸汽温度偏低，那么蒸汽含水量增加，会降低电厂的工作效率，甚至会使汽轮机带水，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命。
所以控制好过热器出口温度非常重要。
通常要求它的温度保持在额定值5范围内。
常规的蒸汽温度控制方案大致可分为两种: 一种是串级控制, 另一种是导前微分控制。
目前该领域的控制方法有：过热汽温FPID(模糊PID)控制系统, 基于控制历史的过热汽温模糊串级控制系统，过热汽温鲁棒PID控制系统，但以上方法都只是理论研究，应用于实际生产之中的控制方式以传统方法为主。
继续提高主汽温、再热汽温的控制品质，仍具有较高的理论与实用价值。
本文以过热汽温串级控制系统的思路对被控对象进行研究与分析，针对被控对象的大延迟，不确定等特点，选择串级控制系统能够获得较好的抗干扰性能和动态特性。
第一章单元机组燃烧系统本课题研究对象为200MW单元机组过热汽温串级控制系统，锅炉为高温、亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛前后对冲燃烧、燃煤粉汽包炉，下面将先介绍锅炉的燃烧系统。
1.1 燃烧室(炉膛)炉膛断面尺寸为深12500mm、宽13260mm的矩形炉膛其深宽比为。
这样近似正方形的矩形截面为四角布置切圆燃烧方式创造了良好的条件。
从而使燃烧室四周的水冷壁吸热比拟均匀，热偏差较小。
燃烧室上部布置四大片分隔屏过热器，便于消除燃烧室上方出口烟气流的剩余旋转，减少进入水平烟道的烟气温度偏差。
汽包，壁厚145mm，筒身长20500mm，汽包横向布置在锅炉前上方，汽包内径为1743筒身两端各与半球形封头相接，筒身与封头均用BHW-35钢材制成。
第二章汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统第一节引言第二节串级过热汽温控制系统第节第三节采用导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系统第四节过热汽温分段控制系统第五节过热汽温控制系统实例第六节再热汽温自动控制实例过热蒸汽生产流程简图过热蒸汽流程图一、过热蒸汽温度控制的任务过热蒸汽温度控制的任务维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。
如600MW国产汽包炉：长期偏差不允许超过±5℃。
二、影响过热蒸汽温度因素影响过热蒸汽温度的主要扰动有三种：蒸汽流量（负荷）扰动；烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）；减温水流量扰动。
三、过热汽温控制对象的静态特性根据传热方式分：过热器可分为对流式、辐射式和半辐式热射式过热器三种。
对于不同的过热器，蒸汽流量对蒸汽温度的影响如下图：所示：特点：有迟延，有惯性，蒸汽流量对过热器温度的影响有自平衡能力，且τ和T D 均较小。
K sD D D esT s D s G τθ−+==1)()(在烟气热量Qy（烟气温度和流速变化）产生阶跃扰动下，过热汽温θ变化的响应曲线如下图所示：特点：有迟延、有惯性、有自平衡能力。
迟时间约惯迟延时间约：10-20s，惯性时间常数：<100ssK s τθ−Q y Q Q ye sT s Q G +==1)()(θ( =WB1θγ内回路：导前区传递函数W (s)、温度变送器、副调节器W (s)执行器比例系数K 、喷水调节阀比例系数K 。
T1()执行器例系数Z 喷水调节阀例系数μ主回路：惰性区传递函数W (s)、温度变送器、主调节器W (s)内回路。
2θγT2()内回路2.主调节器的整定2. 主调节器的整定ρI11θ第三节采用导前汽温微分信号的双回路过热第节采用导前汽温微分信号的回路过热汽温控制系统一、系统的组成系统中引入了导前蒸汽温度的微分信号作为调节器的补充信号，以改善控制质量。
第1章绪论在现代火力发电厂的热工过程控制系统中，锅炉过热器出口温度（主汽温）对整个电厂的效率和安全具有十分重要的作用，是锅炉的主要参数之一，对电厂的安全经济运行有重大影响。
主汽温偏高，会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，从而威胁机组的安全运行；主汽温偏低，则会降低机组的热效率,影响机组运行的经济性.同时，主汽温偏低会使蒸汽的含水量增加，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命。
因此，必须将主蒸汽温度严格控制在给定值附近。
若温度过高，过热器和高压锅炉会被损坏，若温度过低,电厂的效率会被降低.过热器内部温度变化也要很好的抑制,否则，剧烈的温度变化会引起较大的机械压力，可能会引起锅炉破裂，从而会减少加热系统单元的生命并且增加维护费用。
因此合理控制主汽温对保证电厂的安全经济运行有重大影响。
在实际中，由于过热汽温系统具有大迟滞，大惯性,对象具有明显的滞后性线性，时变性等特点，并且具有温度波动允许范围小,模型失配，参数不确定等素，控制主汽温并不是一件容易的工作。
国内电厂在这方面还有很多工作要做，例如我国刚开始刚引进的300MW，600MW的大型机组时，主蒸汽只有一级喷水减温器作为调温手段，由于我国热控自动化应用水平有限，导致主汽温经常失控，甚至超温.到目前为止，锅炉生产厂家往往都采用至少两级喷水减温，降低控制难度来调节主汽温。
单回路调节系统(只有被调量一个反馈回路）虽然是一种最基本的最广泛的调节系统，但由于现场实际对象多半属于大迟延大惯性，用单回路调节系统性能指标很差，若调节质量要求较严时就无能为力了，采用传统的单回路控制难以达到控制要求。
因此，需要改进调节结构、增加辅助回路或添加其他环节,组成串级调节系统。
过热气温串级调节系统是火电厂最典型的调节系统,所以一般采用串级系统对生产流程加以控制.串级控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机与网络技术应用的产物，但它更是在过程工业发展对新型控制系统的强烈需要下产生的。
目录绪论第一篇简单控制系统--------------------------------------------------------------1 第一章控制系统概述------------------------------------------------------------------1 第一节概述---------------------------------------------------------------------------1 第二节自动控制系统分类---------------------------------------------------------- 第三节控制系统的性能指标------------------------------------------------------- 第二章控制对象的动态特性---------------------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节单容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第三节多容控制对象的动态特性------------------------------------------------- 第四节对象动态特性的求取------------------------------------------------------- 第三章控制仪表及调节器的控制规律--------------------------------------------- 第一节概述---------------------------------------------------------------------------- 第二节控制仪表---------------------------------------------------------------------- 第三节调节器的控制规律---------------------------------------------------------- 第四章单回路控制系统--------------------------------------------------------------- 第一节概述----------------------------------------------------------------------------- 第二节对象特性对控制质量的影响----------------------------------------------- 第三节单回路控制系统的分析----------------------------------------------------- 第四节单回路控制系统的整定----------------------------------------------------- 第五节单回路控制系统实例--------------------------------------------------------第二篇复杂控制系统-------------------------------------------------------------第五章串级控制系统-------------------------------------------- 第一节串级控制系统的基本原理和结构---------------------------- 第二节串级控制系统的分析-------------------------------------- 第三节串级控制系统主、副回路的设计和主、副调节器的选型-------- 第四节串级控制系统的整定-------------------------------------- 第六章前馈控制系统---------------------------------------------- 第一节前馈控制系统-------------------------------------------- 第二节前馈-反馈控制系统--------------------------------------- 第七章比值控制系统---------------------------------------------- 第一节比值控制系统的分析--------------------------------------第二节比值控制系统的整定--------------------------------------第八章大迟延控制系统--------------------------------------------第一节补偿纯迟延的常规控制------------------------------------第二节预估补偿控制--------------------------------------------第九章解耦控制系统----------------------------------------------第一节概述-----------------------------------------------------------------------------第二节系统的耦合--------------------------------------------------------------------第三节解耦控制方法---------------------------------------------第三篇火电厂单元机组自动控制第十章汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节串级过热汽温控制系统------------------------------------- 第三节采用导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系统------------- 第四节过热汽温分段控制系统------------------------------------- 第五节300MW机组过热汽温控制系统实例---------------------------- 第六节再热汽温控制系统-----------------------------------------第十一章汽包锅炉给水自动控制系统--------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节给水自动控制系统----------------------------------------- 第三节给水全程控制系统----------------------------------------- 第四节 300MW机组给水全程控制系统实例----------------------------第十二章燃烧过程自动控制系统------------------------------------- 第一节引言----------------------------------------------------- 第二节燃烧控制系统--------------------------------------------- 第三节典型燃烧控制系统----------------------------------------- 第四节600MW机组燃烧控制系统实例--------------------------------第十三章单元机组协调控制系统------------------------------------ 第一节引言-----------------------------------------------------第二节主控制系统----------------------------------------------- 第三节600MW机组协调控制系统实例------------------------------绪论实现生产过程自动化对国民经济的发展有十分重大的意义。
