热工自动化复习重点总结.doc

一、 自动调节的基本概念1.运算部件：接受变送器来的被调量信号与给定值比较。执行机构：按照调节器发出的调节信号使调节机构动作，改变调节作用。调节机构：在生产设备上用来改变调节量的装置。调节通道：调节作用至被调量之间的信号联系。干扰通道：干扰作用至被调量之间的信号联系。前向通道：从输入端到输出端的信号传递路径。反馈通道：从输出端到输入端的信号传递路径。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。2.调节系统的分类：按给定值：恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统按结构：反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统3.典型输入函数：阶跃函数、单位脉冲函数、斜坡函数、正弦函数4.四种典型的调节过程：非周期调节过程、衰减震荡调节过程、等幅震荡调节过程、渐扩震荡调节过程。5.主要性能指标：稳定性（衰减率）、准确性（动态偏差，静态偏差）、快速性（调节时间）、品质指标（绝对值积分准则，超调量），峰值时间二、自动调节系统的数学模型1.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。2.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。3拉式变换的基本定理：线性定理、微分定理、积分定理、位移定理、延迟定理、初值定理、终值定理、卷积定理。4. 调节系统的基本环节：比例、积分、微分（理想微分，实际微分）、惯性、纯迟延环节。三、热工对象和自动调节器1. 有自平衡能力对象和无自平衡能力的对象的特征参数：自平衡系数、时间常数（飞升速度）、延迟时间。2. 六种基本调节作用（P、I、D、PI、PD、PID）对系统质量的影响(1)比例调节作用：动作快，对干扰能及时并有很强的抑制作用，存在着静态偏差。(2) 积分调节作用: 能消除静态偏差。但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较过于迟缓，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，(3)微分调节作用: 具有超前的调节作用；只有单纯微分调节作用的调节器在工业上是不能使用的，微分调节作用只能作为工业调节器调节作用的一个组成部分。(4)PI 调节器: 综合了P 调节器和I 调节器两者的性质。它的超调量及调节时间与P 调节器差不多，但没有静态偏差。(5)PD 调节器：调节时间短，存在静态误差，比P 调节器小(6)PID 调节器：综合了PI 和PD 调节器的特点，它具有比PD 调节还要小的超调量，积分作用消除了静态误差，但由于积分作用的引入，调节时间比PD 调节器要长。四、系统的时域分析 1.二阶系统的时域性能指标：超调量、衰减率、调节时间、静态偏差（稳态误差）、上升时间、峰值时间。 2.上升时间：响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间。五、系统的频域分析 1.频率特性：在稳定的线性系统的输入端作用一个正弦型号，当系统相对稳定后，系统的稳态输出也必定是一个同频率的正弦信号，稳态输出与输入的振幅比值及相位差取决于系统本身的结构和输入信号的频率。2.奈奎斯特判据：（1）开环系统稳定时，闭环系统稳定的必要条件是开环系统频率特性G ( j ) K 曲线在从零变化到正无穷时不包围(1, j0) 点，若包围(1, j0) 点闭环系统就是不稳定的，穿过（-1，j0）点闭环系统边界稳定。（2）开环系统不稳定时（有K 个正实部根），闭环系统稳定的充要条件是开环系统频率特性G ( j ) K 曲线在从零变化到正无穷时逆时针包围(1, j0) 点K/2圈。六、自动调节系统的整定1.调节系统的整定：在自动调节系统投运前，合理的选择调节器的各个参数的最佳值就是对调节系统的整定。2. 比例带（比例调节器的放大系数的倒数）、积分时间Ti、微分时间TD,对调节质量的影响（静态指标、动态指标、衰减率）比例带对调节质量的影响1、减小比例带可以获得较小的静态偏差和动态偏差；2、比例带减小，调节作用越强，会使系统震荡剧烈，衰减率减小，降低系统的稳定型。）积分时间Ti 对调节质量的影响1、积分作用使静态偏差为零，积分时间越小，积分作用越强；2、积分作用的增强使衰减率减小；3、积分作用的增强使动态偏差减小。微分时间TD 对调节质量的影响1、适当增加微分作用会使系统稳定性增加，但过强会使系统不稳定；2、微分作用使动态偏差和调节时间都减小。3. 单回路整定有哪几种方法？答：临界比例带法、衰减曲线法、图表整定法。4. 各种整定方法的整定步骤一临界比例带法 具体整定步骤如下：1设置调节器整定参数Ti，Td=0（即变成比例调节器）。置于较大的数值后，将系统投入闭环运行。2系统运行稳定后，适量减小比例带的数值并施加阶跃扰动，直到出现等幅振荡为止。记录此时的临界比例带c和临界振荡周期Tc。3 根据临界比例带c和临界振荡周期Tc，通过查表，求出调节器中的各整定参数。4 将计算出的各整定参数值设置到调节器中，对系统作阶跃扰动试验，观察被调量的阶跃响应，适当修改各整定参数，直到满意为止。二衰减曲线法具体整定步骤如下：1设置调节器的整定参数Ti，Td=0，置于较大的数值后，将系统投入闭环运行。2系统运行稳定后，适量减小比例带的数值并施加阶跃扰动，当系统调节过程达到所要求的衰减率时，记录此时的比例带s 和衰减振荡周期Ts。3根据比例带s、衰减振荡周期Ts 查表，求出调节器中的各整定参数。4将求出的各整定参值设置到调节器中，对系统作阶跃扰动试验，观察被调量的阶跃响应，适当修改各整定参数，直到满意为止。三图表整定法图表整定法是通过被调对象阶跃响应曲线的特征参数，经查图表求取调节器各整定参数的。图表整定法适用于典型的多容热工被调对象。采用图表整定法首先对被调对象作阶跃扰动试验，记录阶跃响应曲线，求取阶跃响应曲线上的特征参数：自平衡率、飞升速度、迟延时间和时间常数Tc,然后通过整定参数表的计算公式计算调节器的各整定参数。表中的计算公式是依据衰减率=0.75 制定的，若需要得到其它衰减率数值，计算公式要进行修正。七、汽包锅炉给水自动调节系统1、什么是虚假水位？产生原因、在设计时采用什么样的措施？答：虚假水位：对汽包而言，在其输出蒸汽流量增加，输入给水流量不变的情况下，汽包水位一开始不但不下降，反而上升的现象。产生原因：蒸汽流量扰动导致。解决措施：将蒸汽流量信号作为系统的前馈信号，当蒸汽流量改变时，调节作用使给水流量W 同方向改变，所以可以有效地减少或消除虚假水位现象产生误差带来的影响。2. 、给水调节系统有哪三种类型？各自的优缺点？单冲量给水自动调节系统：1、这是一种最基本、最简单的调节系统，适用于低参数、小容量的锅炉；2、不能克服虚假水位；3、调节作用滞后，汽包水位波动较大，调节时间较长；4、对于大容量高参数锅炉，在低负荷工况下也可以采用。单级三冲量给水自动调节系统：1、克服了虚假水位；2、汽包水位不受给水自扰动的影响；3、调节品质提高，但受到静态偏差的影响；4、分流系数w的数值同时影响内、外回路的稳定性，给整定工作带来不变。串级三冲量给水自动调节系统：1、调节更加灵活；2、内、外回路相互独立，互不影响。3、三冲量三个冲量的引用，分别起到什么作用？汽包水位H：作为被调量，实现微调。蒸汽流量D：作为前馈信号，克服虚假水位。给水流量W：克服内扰，实现粗调。4、单级三冲量的整定过程？整定目的？为什么D 必须等于W？答：整定的具体步骤和稳定性分析如下：1内回路的分析与整定（1）、当给水流量自扰动时，迅速的消除扰动，使汽包水位H 基本不受其影响；（2）、当内回路外部发生扰动汽包水位H 发生变化时，内回路要具有快速随动的特性，使给水流量W 尽快地起到调节汽包水位的作用。整定内回路时，视外回路为开路，则内回路化简为一个单回路系统。2外回路的分析与整定内回路化简为一个比例环节后，外回路已可以看作是一个单回路调节系统，所以可以采用整定单回路调节系统的方法来整定外回路。3蒸汽流量侧D 的选择要使静态偏差为零，静态时必须满足 ID=IW，即： D D w w D =W 在正常运行时，可认为D=W，D=W，则有D=W，因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系数D 必须等于给水流量侧分流器的分流系数W。6、全程给水控制系统必须要解决的问题有哪些？解决措施？1测量信号的准确性。解决的思路：找出测量准确性受影响的原因，并找出它们之间的函数关系，在设计调节系统时引入这些物理量，便于在调节系统加以校正。2调节系统的结构切换。在低负荷运行时宜采用单冲量调节系统，在非低负荷工况下采用三冲量调节系统。解决的方法：在调节系统中增加逻辑控制功能。3.调节机构的切换。解决措施：低负荷运行时通常采用改变调节阀门的开度改变给水流量：高负荷运行时采用改变给水泵转速改变给水流量。7、为什么低负荷时不投单级三冲量？锅炉在低负荷工况下，蒸汽流量和给水流量的测量值误差很大，所以在低负荷运行时采用单冲量调节系统。八、气温调节系统1气温调节系统的总特点？答：有延迟、有惯性、有自平衡能力。2、过热器和再热器出口汽温分别由哪个量来调节？答：过热蒸汽温度：喷水减温调节。再热蒸汽温度：烟气侧调节。3、影响过热汽温变化的因素（扰动）有哪些？汽水侧：蒸汽量、烟气量和减温水量。烟气侧：炉膛热负荷、火焰中心位置、燃料成分、过剩空气系数、烟温和烟速、受热面清洁度4、采用减温水量调节过热汽温的原因？不能用减温水调节再热蒸汽的原因？采用减温水的原因：1、通过喷水减温改变过热器入口蒸汽温度，可以有效地调节过热器出口蒸汽温度；2、蒸汽流量的变化与锅炉负荷有关，由外部负荷决定；3、烟气侧调节会影响燃烧工况，且会影响再热汽温。5、串级汽温调节系统的整定步骤？答：整定原则为：内回路动作时，外回路可以视为开路状态；当外回路动作时，内回路可视为快速随动系统。如果符合以上条件，则串级汽温调节系统可以采取内、外回路分别整定的方法进行整定。一般nT3n2T2成立时即可认为内回路为快速随动系统（1）内回路分析（2）外回路分析（3）将1、2、Ti带入整个系统，进行微调，直到满意为止。6、导前汽温信号的作用？答：导前汽温可以提前反映扰动，动态时可以使调节器的调节作用超前，稳态时可使过热器出口汽温等于给定值，从而改善调节品质。7、试述采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统的等效串级整定法和补偿法的整定步骤，并分析比较。答：1、等效串级系统整定方法将方框图8-9 等效变换成图8-10，为串级形式的双回路系统。在内外回路分别有等效主、副调节器，即（1）等效主调节器（2）等效副调节器整定步骤：A、nT3n2T2 ，可使用内外回路分别整定。B、整定外回路：内回路视为快速随动系统，整定出KD ，TD 。C、整定内回路，外回路视为开路。求出，TI 。D、将所求参数带入原系统，投闭环，加阶跃扰动，进行微调。直至满足要求。2、补偿法整定3、两种方法的分析比较内回路稳定性：等效串级法比例带大于补偿法，因此，内回路稳定性大于补偿法；外回路稳定性：补偿法中等效比例带比等效串级法大的多，所以外回路稳定性高。采用补偿法时，可以不用考虑内外回路之间的影响。当nT3n2T2 时，只能用补偿法！8、在烟气侧调节再热汽温的方法有哪些？各自的原理及特点？答：一烟气旁路法烟气挡板调节再热汽温的主要特性有：1用挡板调节再热汽温有一定的迟延。2调节特性的好坏是指调节的开度范围是否在挡板最佳转角范围内，烟气流量与挡板开度的关系是否呈线性关系。3双烟道同步调节。在锅炉启动时，两烟道挡板角度均为45。利用旁路烟道法调节再热汽温的调节方法有多种，基本思路都是以挡板调节为主并以喷水减温为辅助手段，图8-22 所示是其中的一种方案，二摆动燃烧器倾角法燃烧器摆动角度对炉膛出口汽温的影响如图8-24 所示:摆动燃烧器倾角的再热汽温调节系统。三烟气再循环法四汽汽热交换器法9、为什么不采用减温水调节再热汽温？答：用喷水减温调节再热汽温会增大中低压缸流量，使做功增加，在机组总功率不变的情况下，高压缸功率下降，使整个机组循环效率下降，因此，喷水减温只作为事故喷水减温。第九章1、单元机组汽包燃烧控制的任务是什么？有哪几个被控量？相应的控制变量是什么？答：一、燃烧过程自动调节的任务：1燃料量调节燃料量调节就使进入锅炉的燃料燃烧所产生的蒸汽量满足的外部负荷要求信号。燃料量调节是锅炉调节中最基本也是最主要的一个系统。2送风量调节送风量调节应保证锅炉燃烧过程的经济性。3引风量调节（负压调节）引风量调节应使引风量与送风量相适应，并保持炉膛压力在要求的范围内。二、控制量：燃料量、送风量、引风量。2、为什么采用热量信号？理想热量信号与实际热量信号有什么不同？答：根据图9-7，燃料量作阶跃变化，而汽机阀门开度不变时，热量信号也相应的作阶跃变化；阀门开度作阶跃变化而燃料量不变时，尽管蒸发量变化，但汽包压力信号与蒸汽量的变化相反，结果热量信号不变。热量信号随着燃料量的变化而变化，所以可用热量信号作为测量信号代表燃料量。3、燃烧控制系统中，常用来反映燃料量的信号有哪几种？答：1电机转速 2热量信号DQ3直吹制粉设备调节中煤量的测量（1）.钢球磨和中速磨（或竖开磨）装煤量的测量(2).风扇磨功率信号代替给煤量(3).电子皮带秤（4）煤粉浓度的微机监测4、