热工过程自动控制复习题·王建国

10 级热动 电厂热工过程自动控制 1 1 掌握自动控制系统中常用的基掌握自动控制系统中常用的基 本术语 本术语 被控量 被控对象 给定值 扰动 控 制量 控制对象 2 2 掌握自动控制系统常见的分类掌握自动控制系统常见的分类 方法 并能够判别实际系统所方法 并能够判别实际系统所 属类别 属类别 按生产过程中被控量所希望保证的 数值分 恒值控制系统 过热汽温控 制系统 再热汽温控制系统 程序控 制系统 随机控制系统 根据控制系统内部结构分类 闭环 控制系统 反馈控制系统 开环 控制系统 复合控制系统 3 3 掌握被控对象分类方法 各类掌握被控对象分类方法 各类 对象的动态特性曲线及其平衡对象的动态特性曲线及其平衡 特性 特性 有自平衡能力的 无自平衡能力的 有自平衡能力对象 被控对象收到 扰动后平衡被破坏 不需要外来的 控制作用 而依靠被控量自身变化 使对象重新恢复平衡的特性 称为 对象的自平衡特性 具有这种特性 的被控对象就是有自平衡能力的被 控对象 无自平衡能力对象 当这种被控量 平衡关系破坏后 被控量以一定的 速度继续变化下去而不会自动地在 新的水平上恢复平衡 具有这种现 象的对象成为无自平衡能力对象 4 4 控制器有哪些基本动作规律 控制器有哪些基本动作规律 各种动作规律的阶跃响应曲线 各种动作规律的阶跃响应曲线 控制动作的特点 参数变化对控制动作的特点 参数变化对 其控制过程的影响 其控制过程的影响 比例控制 P 有差调节 比例带减小 控制系统稳定性变差 比例带太小 将使系统不稳定 系统稳定时 比例 带越小 静态误差越小 但被控量振 荡加剧 积分控制 I 无差调节 积分时 间 T1 越小 积分作用越强 调节阀的 动作越快 就越容易引起和加剧振荡 但与此同时 振荡频率将越来越高 而最大动态偏差则越来越小 被控量 最后都没有静态偏差 微分控制 D 超前调节 有某种程 度的预见性 5 5 被控对象控制通道 扰动通道被控对象控制通道 扰动通道 的特性对控制质量的影响 的特性对控制质量的影响 扰动通道 扰动和被控量之间的信 息通道 1 放大系数增大 静态偏 差也增大 所以扰动通道的放大系 数越小越好 对控制越有利 2 时间 常数越大 阶次 m 越高 被控量受到 扰动后的动态偏差就较小 这将有 利于控制 控制通道 控制作用和被控量之间 的信息通道 1 放大系数增大 静 态偏差减小 有利控制 2 时间常数 越大 阶次 n 越大 控制作用就较迟 缓 控制不灵敏 显然不利控制 6 6 复杂控制系统主要包括哪几种 复杂控制系统主要包括哪几种 串级控制系统 比例控制系统 前馈 反馈控制系统 7 7 串级控制系统基本组成原理 串级控制系统基本组成原理 系统中常见术语及其控制作用系统中常见术语及其控制作用 分析 分析 常见术语 主回路 副回路 主对象 副对象 主控制对象 副控制对象 主 控制器 副控制器 串级控制系统的特点及作用归纳 1 副回路的存在 改善了对象的动态 特性 减小了对象的时间常数 缩 短了控制通道 使控制作用更加及 时 提高了系统的工作频率 使振 荡周期减小 调节时间缩短 系统 的快速性增强了 2 对进入副回路 的扰动有较强的克服能力 对进入 主回路的扰动也有一定的克服能力 3 对负荷或者操作条件的变化具有 一定的自适应能力 8 8 比值控制系统的类型 比值控比值控制系统的类型 比值控 制方案的选择 制方案的选择 单闭环比值控制系统 双闭环比值 控制系统 变比值控制系统 选择方案 1 单闭环比值控制系统 如果工艺上仅要求两物料流量之比 值一定 负荷变化不大 而对总流量 变化无要求 则可选用单闭环比值控 制系统 2 双闭环比值控制系统 在 生产过程中 主副流量扰动频繁 负荷变化较大 同时要保证主副无 聊总量恒定 则可选用双闭环比值 控制系统 3 变比值控制系统 当生 产要求两物料流量的比值能灵活的 随第三参数的需要进行调节时 实 现两种物料流量间的定值控制 可 选择变比值控制系统 9 9 过热汽温过热汽温控制的任务是什么 控制的任务是什么 不仅维持出口汽温在允许范围内 并且要求维持过热器蒸汽流程中各 点的蒸汽温度一定 以确保整个过 热器的安全运行 10 10 过热汽温过热汽温控制对象的各种动态控制对象的各种动态 特性及其特点 特性及其特点 扰动主要来自 3 方面 蒸汽流量变 化 锅炉负荷 特点有迟延 有惯 性 有自平衡能力 迟延和惯性较小 烟气传热量变化 特点迟延较 小 减温水流量变化 过热器入口 汽温变化 特点迟延和惯性较大 11 11 熟悉串级汽温控制系统的基本熟悉串级汽温控制系统的基本 组成结构 组成结构 P P98 98图 图 6 46 4 分析其控制作用 分析其控制作用 TT 温度变送器 PT 压力变送器 1 导前信号 减温器出口汽温 2 被控量 主信号 过热器出口温 度 P1 给定值 代表负荷信号的汽轮机 第一级蒸汽压力 T1 切换继电器 用以选择定压运行 或滑压运行 mV V 热电势 电压转换 V I 电压 电流转换 I V 电流 电压转换 f x 执行机构 喷水减温控制阀 f1 x f2 x 时间函数发生器 串级汽温控制系统的主副回路控制 作用及选择规律 在过热汽温串级 控制系统中 对副回路的要求是尽 快消除减温水流量的自发扰动和进 入副回路的其他扰动 对过热汽温 起粗调作用 故副回路一般选用比 例 P 或比例微分调节器 PD 对主回 路的要求是保持主汽温等于给定值 因此主调节器要具有积分作用 故 主回路一般选用比例积分 PI 或比例 积分微分调节器 PID 12 12 再热汽温的控制方式有哪几种 再热汽温的控制方式有哪几种 各种控制方式的特点有各种控制方式的特点有 哪些 哪些 1 采用烟气挡板的再热汽温控制 2 采用烟气再循环的再热汽温控制 3 采用摆动燃烧器角度和多层布置 燃烧器的再热汽温控制 4 采用汽 汽热交换器的再热汽温 控制 5 采用喷水减温方式的再热汽温控 制 再热蒸汽温度自动控制系统的任务 维持再热器出口汽温为给定值 13 13 给水控制的任务是什么 给水控制的任务是什么 使给水量适应锅炉蒸发量 维持汽 包水位在规定范围内 14 14 给水控制对象给水控制对象在几种主要扰动在几种主要扰动 下的动态特性及特点 下的动态特性及特点 给水量 W 有惯性 无自平衡能力 蒸汽流量 D 无自平衡能力 有虚假 水位 炉膛热负荷扰动 Q 无自平衡能力 有不明显的虚假水位 虚假水位 锅炉负荷变化时 汽包 水位的变化具有特殊的形式 负荷 增加时 给水量小于蒸发量 在开 始阶段水位没有下降反而迅速上升 反之 负荷降低时 水位先下降后 上升 这种现象称为虚假水位 有虚假水位的原因 负荷增加时 给水量小于蒸发量 水位应该下降 但是 由于蒸发强度增加 水面下 汽泡体积变大 从而使汽包水位先 上升 引起 虚假水位 现象 15 熟悉单级三冲量给水控制系统熟悉单级三冲量给水控制系统 的基本结构组成 的基本结构组成 P P112 112图 图 6 246 24 并能够正确分析其控制作用 并能够正确分析其控制作用 三冲量 蒸汽流量 D 汽包水位 H 给水流量 W FT 流量变送器 LT 液位变送器 I V 电流 电压转换 D 前馈信号 减弱虚假水位影响 H 被控量 主信号 W 反馈信号 控制量 为什么 W 即是前馈又是反馈 当蒸汽 流量 D 和汽包水位 H 发生变化引起 调节器作用时 给水流量信号 W 是 调节器动作的反馈信号 当给水流 量 W 自身发生变化时 调节器也能 使调节机构迅速动作 使给水量迅 速恢复到原来的数值 从这个意义 来讲 给水流量 W 还起着前馈作用 单级三冲量控制系统 内回路作用 克服扰动 粗调 主回路作用 使 被调量等于给定值 细调 前馈回 路作用 克服给水流量 W 的干扰 16 16 给水控制系统采用给水控制系统采用变速给水泵变速给水泵 的两种类型 变速给水泵的安的两种类型 变速给水泵的安 全工作区 全工作区 电动调速泵 汽动调速泵 为保证变速给水泵在安全工作区 给水控制系统包括有 3 个子系统 1 汽包水位控制系统 通过改变泵的转 速 控制给水流量 维持水位稳定 2 泵出口压力控制系统 改变给水调 节阀开度 控制给水泵出口压力 保 证泵在经济安全区域内运行 3 泵最 小流量控制系统 改变泵的再循环阀 门开或关 以保证通过泵的流量不低 于泵所规定的最小流量 17 17 如何保证给水泵工作在安全区 如何保证给水泵工作在安全区 3 个子系统 1 给水控制系统 改变 泵的转速 控制给水流量 维持水位 稳定 2 泵出口压力控制系统 改 变给水阀开度 控制给水泵出口压力 维持泵在经济区内工作 3 泵最小流 量控制系统 控制泵的再循环阀门 开或关 控制泵的流量不低于泵所 规定的最小值 18 18 全程给水控制的概念 全程给水控制的概念 在启停和正常运行过程中均能实现 自动给水控制的系统 19 19 全程给水控制系统中测量信号全程给水控制系统中测量信号 的校正 的校正 在锅炉启动到正常工作过程中 蒸 汽流量和负荷变化范围波动较大 影 响给水流量 蒸汽流量 汽包水位 测 量的准确性 为了实现全程控制 要 对这些参数的压力和温度进行校正 汽包水位通过压力校正 蒸汽流量 通过温度和压力校正 给水流量通过 温度校正 20 20 燃烧控制的基本任务是什么 燃烧控制的基本任务是什么 使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉 蒸汽负荷的需要 保证锅炉安全经 济运行 21 21 燃烧控制系统在燃烧控制系统在负荷负荷扰动下汽扰动下汽 压控制的动态特性曲线及其特压控制的动态特性曲线及其特 点 点 在燃烧率扰动下汽压控制对象的动 态特性 1 汽轮机负荷不变 无 自平衡能力 2 汽轮机调节门开度 不变 有自平衡能力 在负荷扰动下汽压控制对象的动态 特性 1 汽轮机调节门开度扰动下 有自平衡能力 2 汽轮机进气流 量扰动下 无自平衡能力 22 22 燃烧控制系统的基本组成原则燃烧控制系统的基本组成原则 是什么 是什么 1 能迅速改变炉膛燃烧率 适应外 界负荷变化 2 迅速发现并消除燃烧率扰动 3 确保送风 引风 燃料量等参数 协调变化 23 23 燃烧控制过程应包括哪几个子燃烧控制过程应包括哪几个子 系统 各子系统的结构组成系统 各子系统的结构组成 P P137 137图 图 6 626 62 P P138 138图 图 6 646 64 图图 6 656 65 及其控制原理 及其控制原理 燃料控制子系统 送风控制子系统 引风控制子系统 燃料控制子系统的作用 使燃料量与 外界负荷要求相适应 燃料量的测量方法包括 1 给煤机转 速 2 给粉机转速 3 磨煤机进出口差 压 4 热量信号 燃料进入炉膛燃烧 后后 单位时间所释放的热量折算 成蒸汽量 用符号 DQ 表示 24 24 采用热量信号的燃烧控制系统采用热量信号的燃烧控制系统 中风煤交叉限制控制原理 中风煤交叉限制控制原理 P P141 141图 图 6 696 69 为实现升负荷时先加风后加煤 减 负荷时先减煤后减风的目的 系统 设计了风煤交叉限制回路 控制原理 机组增加负荷时 锅炉 负荷指令 NB 同时加在风量控制系统 和燃料控制系统上 由于大值选择 器作用 风量随 NB 增大而增加 由 于小值选择器作用 燃料量和热量 不会马上增加 而是等实际风量上 升后 燃料量才开始增加 25 25 单元机组单元机组的特点和任务是什么 的特点和任务是什么 单元机组的特点 1 单元制机组是一 个强相互关联的多变量控制对象 2 汽轮机负荷响应快 锅炉负荷响应 慢 3 具有参加电网一次调频的能力 以便使电网在二次调频之前减小电 网频率变化幅度 任务 对外 保证单元机组有较快的 响应速度和有一定的调频能力 对 内 保证主蒸汽压力偏差在允许范围 内 26 26 单元机组单元机组几种典型运行方式及几种典型运行方式及 特点 特点 1 定压运行方式 2 滑压运行方式 3 联 合运行方式 4 调频运行方式 27 27 单元机组单元机组负荷控制系统负荷控制系统由哪几由哪几 部分组成 部分组成 负荷指令管理 机炉负荷控制 28 28 负荷指令管理包括哪几部分 负荷指令管理包括哪几部分 各部分的基本功能是什么 各部分的基本功能是什么 负荷指令管理包括 负荷指令运算 回路 负荷指令限制回路 目标负荷指令包括 1 电网中心调度 的负荷分配指令 2 机组就地设定的 负荷指令 3 电网频率变化所要求的 负荷指令 负荷指令管理部分基本功能 对外 部负荷指令进行选择并加以处理 使之转变为单元机组安全运行所能 接受的实际负荷指令 P0 并作为机组 功率的给定值信号 29 29 单元机组负荷控制单元机组负荷控制方式有哪些 方式有哪些 各种控制方式的控制过程 原各种控制方式的控制过程 原 理 及主要特点 理 及主要特点 机炉分别控制和协调控制方式机炉分别控制和协调控制方式 机炉分别控制 1 锅炉跟随控制 汽 轮机控制机组输出功率 锅炉控制汽 压 汽机侧先动作 锅炉侧随之动作 负荷变化时 能充分利用锅炉蓄热 使机组较快的适应电网的负荷要求 但汽压波动较大 不利于机组运行的 安全性和经济性 2 汽机跟随控制 锅炉控制机组输出 功率 汽机控制汽压 锅炉先动作 汽机后动作 汽压波动小 有利于机 组的安全和经济 但未能利用锅炉蓄 热 因而负荷适应能力较差 不利于 带动负荷和参加电网调频 练习题 练习题 3 生产过程中需要调节的 表征生 产过程进行状况的物理量是 B A 扰动量 B 被调量 C 调节量 D 给定值 4 为了抑制一些可以预知的扰动 控制系统应采用 C A 随动控制 B 程序控制 C 前馈控制 D 反馈控制 6 自动调节系统中按被调量偏差进 行调节的系统属于 A 调节系 统 A 反馈 B 前馈 C 复合 开环 8 表征生产过程是否正常运行且需 要加以控制 调节 的物理量称为 C A 控制量 B 给定值 C 被控量 D 被控对象 10 在生产过程中用以控制被调量 变化的量称为 A A 控制量 B 给定值 C 被控量 D 被控对象 11 能够使被调量偏离其给定值的 各种因素称为 C A 被控量 B 给定值 C 扰动 D 被 控对象 12 根据被控量的检测信号与其给 定值的差 偏差 进行控制的称为 B A 前馈控制 B 反馈控制 C 开环控 制 D 程序控制 13 反馈控制属于开环控制 F 属于闭环控制 14 前馈控制属于闭环控制 F 属于开环控制 18 控制对象输入信号与输出信号 之间的传输通道叫控制通道 T 19 控制对象扰动信号与输出信号 之间的传输通道叫干扰通道 F 扰动与被控量之间的信息通道叫扰 动通道 20 控制对象的扰动通道惯性增大 对控制质量 B 存在纯迟延时 对控制质量 C A 不利 B 有利 C 无影响 D 不 确定 26 干扰通道的时间常数越大越好 T 27 阶跃响应是指在阶跃输入信号 的作用下产生的输出信号 T 29 以下哪些是调节器的基本控制 作用 ACE A 微分作用 B 比例积分作用 C 比 例作用 D 比例微分作用 E 积分作用 F 比 例积分微分作用 31 积分调节作用可消除被调量的 A 偏差 A 静态 B 动态 C 静态和动态 38 B 能使被调量无静态偏差 但单独使用时 会使调节过程振荡 甚至不稳定 A 比例作用 B 积分作用 C 微 分作用 40 PI调节器参数是 B A 比例带 B 比例带和积分时 间 C 比例带和微分时间 D 积 分时间和微分时间 41 对于 PID 调节器 C A I 的作用是减小动态偏差 D 的作 用是消除静态偏差 B I 的作用是消除动态偏差 D 的作 用是减小静态偏差 C I 的作用是消除静态偏差 D 的作 用是减小动态偏差 D I 的作用是使系统稳定 D 的作用 是超前调节 44 比例调节器是一种无差调节器 F 比例调节是有差调节 积分 调节是无差调节 微分调节是超前 调节 48 控制对象干扰通道的放大系数 越大 对控制越有利 F 错 干扰通道放大系数越大 系统 静态偏差越大 对控制越不利 49 控制对象干扰通道的放大系数 增大 会使系统的动态偏差增 大 T 50 控制对象干扰通道的时间常数 增大 对控制不利 F 干 扰通道的时间常数越大 阶次 越大 被控量收到扰动后的静 态偏差就较小 有利于控制 51 控制通道的放大系数越大 对 控制越有利 T 52 控制通道的时间常数越大 系 统反应越慢 对控制越不利 T 53 干扰通道的特征参数 放大系 数和时间常数 对控制质量没 有影响 F 有影响 54 控制通道的特征参数 放大系 数和时间常数 对扰动通道的 工作没有影响 T 55 汽包锅炉过热蒸汽温度控制系 统中的被控量为 C 控制量为 D 被控对象为 A A 过热器 B 烟气热量 C 过热蒸汽 温度 D 减温水流量 E 蒸汽流量 F 减温水温度 56 锅炉负荷增加时 对流式过热 器出口的蒸汽温度 A 辐射 式过热器出口的蒸汽温度 B 但总过热器出口的蒸汽温度 A A 升高 B 降低 C 不变 D 不确 定 57 蒸汽流量 烟气热量及减温水 流量三种扰动中 减温水流量扰动 使汽温变化较快 F 59 锅炉蒸汽温度自动控制包括 过热蒸汽温度自动控制 和 再 热蒸汽温度自动控制 系统 60 过热汽温控制系统属于定值控 制系统 T 61 串级控制属于双回路控制 T 62 串级控制系统中的内回路也称 副回路 T 63 串级控制系统中的内回路的作 用是快速消除扰动 T 64 串级控制系统中的主调节器是 保证系统无静差 T 66 为了保证串级控制系统中的无 静差调节 主调节器必须具有积分 作用 T 68 串级控制系统既能快速消除扰 动又能保证系统无静差 T 69 调节系统中 被调节量的给定 值随时间按一定规律变化 这样的 系统被称为 程序 调节系 统 随动 程序 恒值 70 微分作用的加入可减少系统的 动态 偏差 静态 动态 71 过热汽温控制系统中被控对象 为 过热器 蒸汽温度 过 热器 汽包 72 过热汽温串级调节系统的任务 是维持减温器出口汽温等于其给定 值 F 过热器 73 在恒值调节系统中 被调量的 给定值恒定不变 T 76 自动调节系统中根据扰动信号 进行调节的系统为 前馈 调节系统 前馈 反馈 复合 77 单回路自动调节系统中 扰动 通道中的迟延时间增大 系统的调 节品质将 不变 变好 变 差 不变 迟延时间大对控制通 道调节品质不不利 78 过热汽温调节对象的动态特性 表现为 有自平衡能力 有 自平衡能力的 无自平衡能力的 79 过热汽温调节系统的任务是维 持锅炉过热器的 出口汽温 等 于其给定值 入口汽温 出口汽温 80 再热汽温控制系统的任务是使 再热蒸汽温度随负荷变化 F 再热 汽温控制系统的任务 维持再热器出 口汽温为给定值 81 与过热汽温的控制相比 再热 汽温控制通道的迟延和惯性较小 可以采用单回路控制 T 82 负荷变化是锅炉蒸汽温度的主 要扰动 T 83 再热汽温控制是随动控制 F 恒值控制系统 84 被控量的给定值就是被控量的 期望值 T 期望值 规定值 85 在采用烟气挡板控制再热汽温在采用烟气挡板控制再热汽温 系统中 为什么要使主烟道挡板与系统中 为什么要使主烟道挡板与 旁路烟道挡板反向联动 旁路烟道挡板反向联动 以加大烟道烟气量的变化和克服挡 板的非线性 8787 过热蒸汽温度控制的任务是什过热蒸汽温度控制的任务是什 么 么 不仅维持过热器出口温度在允许范 围内 而且维持过热器蒸汽流程中各 点的过热蒸汽温度一定 确保整个 过热器安全运行 8888 说明过热蒸汽控制对象动态特说明过热蒸汽控制对象动态特 性的特点 性的特点 过热蒸汽控制对象的扰动来自 蒸 汽流量变化 负荷变化 烟气传热 量变化 减温水流量变化 过热器入 口汽温变化 过热蒸汽温度控 制对象的动态特性 都有自平衡能力 蒸汽流量变化 有惯性迟延自平衡能 力 惯性和迟延较小 烟气传热量变化 迟延较小 减温水流量变化 惯性和迟延较大 8989 影响过热蒸汽温度变化的因素影响过热蒸汽温度变化的因素 主要有哪些 主要有哪些 蒸汽流量变化 负荷变化 烟气传 热量变化 减温水流量变化 过热器 入口汽温变化 9090 对过热蒸汽温度控制为什么要对过热蒸汽温度控制为什么要 采用串级控制系统 采用串级控制系统 因为过热蒸汽温度控制的迟延和惯 性大 单级控制系统满足不了要求 9191 再热汽温有哪些控制方法 再热汽温有哪些控制方法 1 采用烟气挡板 2 采用烟气再循环 3 汽 汽热交换器 4 摆动燃烧器角度和 多层布置燃烧器 5 采用喷水减温 9292 串级过热蒸汽温度控制系统中 串级过热蒸汽温度控制系统中 主 副调节器的作用各是什么 各主 副调节器的作用各是什么 各 自适用的调节规律是什么 自适用的调节规律是什么 副调节器的作用 尽快消除减温水 流量引起的自发扰动和进入副回路 的其他扰动 对过热汽温起粗调作 用 P PD 主调节器的作用 是主汽温 被控 量 等于给定值 PI PID 93 给水控制系统的任务是维持给 水流量为定值 F 给谁控制系统的 任务是 是给水量与锅炉蒸发量相适 应 维持汽包水位在规定范围内 95 蒸汽流量扰动下汽包水位变化 存在虚假水位现象 T 给水控制对 象的动态特性 给水量扰动下 有惯 性无自平衡 蒸汽流量扰动下 无 自平衡能力 有虚假水位 炉膛热负 荷扰动下 有不明显的虚假水位 96 给水控制系统中是以蒸汽流量 为信号的反馈控制来消除虚假水位 的影响 F 前馈 97 给水控制对象动态特性的特点 是无自平衡能力 T 98 三冲量是指哪三个信号 三冲量是指哪三个信号 D H W D 蒸汽流量 前馈信号 H 主信号 汽包水位 被调量 W 反馈信号 给水流量 汽包水位通过压力进行校正 蒸汽 流量通过压力和温度进行校正 给 水流量通过温度进行校正 FT 流量变送器 LT 液位变送器 aD aW 蒸汽流量信号的分压系数 和给 水流量信号的分压系数 9999 什么是给水的全程控制 什么是给水的全程控制 在启停过程和正常运行均能实现自 动控制的系统 102102 在给水全程控制系统中为什么在给水全程控制系统中为什么 要对三冲量信号的测量进行自动校要对三冲量信号的测量进行自动校 正 正 在启动过程到正常运行的过程中 蒸 汽参数和负荷在很大范围内变化 影响蒸汽流量 给水流量 和水位测 量的准确性 为了实现全程控制 对 这些参数的压力和温度进行自动校 正 103 在给水全程控制系统中 采用 阀和给水泵两种执行机构调节给水 流量 是为了保证给水泵在不同负 荷阶段均能工作在安全区 104 在给水全程控制系统中 在不 同负荷阶段应采用不同的控制方式 105 在给水全程控制系统中 可以 采用汽轮机调速级压力代替蒸汽流 量信号 106 在给水全程的三冲量控制中 就是分别把三个冲量信号作为被控 量进行控制 107 给水全程控制过程中 从启动 至满负荷阶段 下面哪个控