【《主蒸汽温度的常见结构分析》2200字】

PAGE59主蒸汽温度的常见结构分析目录TOC\o"1-3"\h\u31644主蒸汽温度的常见结构分析 1282501.1主蒸汽温度单回路的控制结构 172321.2主蒸汽温度串级控制结构 1315131.3主蒸汽导前温度微分信号的双回路控制结构 3297281.4两种控制方案的优劣势 51.1主蒸汽温度单回路的控制结构主蒸汽温度控制的单回路系统框图如图1.11所示。它主要由两部分组成：调节控制器和被控对象。调节控制器可以起到正反馈作用或者负反馈作用，但是一般而言负反馈作用下的控制系统往往是稳定的。当调节控制器起正反馈作用时，调节控制的输出信号会随着输入误差的增大而增大，相反，当调节控制器起负反馈作用时，调节控制的输出信号会随着输入误差的增大而减小，从而抑制误差的进一步增大。如果在主蒸汽的生产过程中发生了扰动，如上文提到的主蒸汽流量、烟气量或减温水量，由于蒸汽温度在动态响应上存在惯性和延迟大的特点，所以只能当扰动对主蒸汽的温度产生了影响后才会开始动作，所以这种控制无法及时响应，较难获得优质的主蒸汽，使得主蒸汽在后续流程中难以满足要求。图1.11主蒸汽温度单回路控制系统1.2主蒸汽温度串级控制结构由于简单的单回路系统无法满足主蒸汽温度控制的需求，所以在后续的研究中又有了串级控制结构的系统。串级结构的控制系统相比简单的单回路控制系统能够更好的实现主蒸汽的温度控制，响应快速，控制品质优良，所以被广泛的使用起来。当主蒸汽的温度T1在收到减温水Wj扰动时，存在较大的延迟。串级结构的主蒸汽的温度控制系统的示意图如图1.12所示。主调节器PID1主要是调节主蒸汽温度T1，让T1工作在合理的要求内，而PID2作为副调节器，主要是根据主调节器的输出信号和传感器的主蒸汽温度T2进行控制，来调节输出信号从而控制喷水减温装置执行控制命令，完成减温水量对主蒸汽温度的调节。图1.12主蒸汽温度串级控制系统从图1.12可以看出，这种结构的控制系统拥有两个控制回路，包括副回路和主回路，可以用图1.13所示的控制原理图对主蒸汽的串级控制系统进行简单的原理表示。图1.13主蒸汽温度串级控制原理框图在图1.13中，控制原理描述如下：副回路：由导前区W02(s)，副PID2调节控制器WT2(s)，温度变送器γT2，执行器Kz以及减温水调节的控制Kμ组成。主回路：由惰性区W01(s)，主蒸汽温度的主PID1调节控制器WT1(s)，主蒸汽温度变送器γT1以及副回路组成。在图1.13中，当喷水减温装置处产生Wj的减温水量扰动时会引起副回路中温度T2的变化，此时副控制回路的PID2调节控制便会发挥作用，调节输出信号控制喷水减温装置开关阀的开关渡，从而维持温度T2在稳定的值下，降低与温度T1之间的误差。在主蒸汽温度T1与参考值之间发生误差后，主调节控制器PID1变化动作，但是此时它是通过改变副回路中PID2控制器的作用来改变喷水减温装置的开关阀的，使主蒸汽温度控制在参考值。由于要达到快速控制的效果，副回路的PID控制器在控制带宽上应该要大于主回路的控制带宽，这样才会能够快速响应主PID控制的输出结果。所以有学者为了保证快速控制的特性，将副回路中的PID控制器选择比例或比例-微分控制，而主调节控制器为了消除主蒸汽温度的稳态误差，往往选择比例积分控制或者比例积分微分控制。1.3主蒸汽导前温度微分信号的双回路控制结构主蒸汽导前微分的结构图如图1.15所示。在该结构中，温度T2进行先进行一个微分控制，虽然T1与T2几乎同时变大或变小，但是通过这种控制能够使温度T2的控制速度快于T1，从而发挥导前的作用，以此来提高控制的响应速度，以及快速性。针对图1.15的导前微分温度控制结构，图1.14给出了该结构的控制原理基本示意图。图1.14导前微分双回路控制结构基本原理示意图图1.15主蒸汽温度导前微分双回路控制结构将各部分的控制部分代入图1.14所示的基本原理示意图后，可得图1.16所示的示意图。图1.16主蒸汽温度导前微分双回路控制原理框图 在图1.16所示的图中，WT(s)为温度调节控制器的传奇函数，WD(s)为导前微分的控制传递函数。 同时可以将图1.16所示的控制框图进行转化，得到图1.17所示等效串级控制形式的控制框图。该框图中实际相当于根据传递函数相同的原理，将导前微分的控制传函提到主控制回路中。图1.17主蒸汽温度导前微分双回路等效串级形式控制原理框图在图1.17中，等效串级形式的控制系统的主调节控制器的传函为：(1.2)等效的副PID调节控制器的传递函数为：(1.3)一般而言TD参数较大，所以公式1.3可以化简为：(1.4)从公式1.4可以看出，导前微分的控制系统可以根据串级控制系统相同的方法进行控制参数的整定与设置。1.4两种控制方案的优劣势 上文中所讨论的两种主蒸汽温度的控制方案在火电生产过程中都有较多的应用，也都能满足主蒸汽的生产要求，二者主要有以下区别：1）如果考虑硬件设备或者仪器的话，导前微分的温度双回路控制更容易实现一些；2）考虑参数配置的时候，虽然导前微分的双回路控制设计可以等效成串级控制系统形式，主PID控制和副PID控制器都可以等效为PI控制器，在实际的应用中为了加快动态响应速度，副控制器往往选择比例或比例微分控制以此加快控制速度，而主控制器可以选择比例积分控制或者比例积分微分控制来消除稳态误差。而等效形式的后内环一直存在微分控制，相比串级控制而言，副控制器的抗扰动能力相对较差，而由于主回路只有积分控制，所以导前微分控制的主回路的快速响应控制也没有串级控制系统优秀。 3）由于导前微分是等效成了串级控制系统的形式，主副回路中均含有导前微分项，所以在计算控制参数时，主回路