1、過控第十章實例過控第十章實例簡單控制系統(tǒng)設(shè)計與參數(shù)整定工業(yè)生產(chǎn)過程及其工藝要求千變?nèi)f化，一般可以將其劃分為單輸入單輸出過程和多輸入多輸出過程兩類。與之對應(yīng)，過程控制系統(tǒng)可以劃分為單回路控制系統(tǒng)和多回路控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)（簡單控制系統(tǒng)）是指由一個被控對象、一個測量變送器、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器（控制閥）所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)實踐中，簡單控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，有超過70的控制系統(tǒng)采用簡單控制系統(tǒng)，同時它也是設(shè)計復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。簡單控制系統(tǒng)設(shè)計與參數(shù)整定工業(yè)生產(chǎn)過程及其工藝要求千變?nèi)f化，設(shè)置溫度控制系統(tǒng)的目的是使加熱器出口溫度保持在給定值上。當(dāng)由于某些因素引起溫度偏離給定值時，控

2、制器將根據(jù)偏差情況適當(dāng)改變調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)整蒸汽流量，使溫度回復(fù)到給定值。設(shè)置液位控制系統(tǒng)的目的是使水箱液位保持在生產(chǎn)所希望設(shè)定值上。當(dāng)由于某些擾動引起液位偏離給定值時，調(diào)節(jié)器將根據(jù)偏差，輸出適當(dāng)?shù)目刂菩盘柛淖冋{(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)整出水量，使液位回復(fù)到給定值。 5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成簡單控制系統(tǒng)實例液位控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)設(shè)置壓力控制系統(tǒng)的目的是使水泵出口壓力保持在給定值上。當(dāng)由于某些因素引起壓力偏離給定值時，控制器將根據(jù)偏差情況適當(dāng)改變調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)整旁路流量，使壓力回復(fù)到給定值。共同特點，它們都包含有一個被控對象（由工業(yè)設(shè)備及相關(guān)的管道組成）、一個測量變送器、一個執(zhí)行裝置、一個調(diào)

3、節(jié)器，采用負(fù)反饋控制原理，克服擾動因素對被控變量的影響，實現(xiàn)被控變量的定值或隨動跟蹤控制。由于其結(jié)構(gòu)簡單、目標(biāo)單一被稱為簡單控制系統(tǒng)。設(shè)置溫度控制系統(tǒng)的目的是使加熱器出口溫度保持在給定值上。當(dāng)5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成控制系統(tǒng)的工程表示及方框圖溫度控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)管道儀表流程圖以標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號及文字代號簡要地表示了主要工藝設(shè)備之間的關(guān)系、工藝物料的流向，也規(guī)定了控制系統(tǒng)所要完成的具體任務(wù)、應(yīng)具備的功能。 5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成控制系統(tǒng)的工程表示及方框圖溫度控制表示被控變量和儀表功能的字母代號：第一字母A：成分分析F：流量L：液位（物位）P：壓力T：溫度第二(后繼)字母C：控

4、制E：檢測元件N：安全柵R：記錄T：變送V：控制閥Y：運算器、轉(zhuǎn)換器表示被控變量和儀表功能的字母代號：第一字母第二(后繼)字母5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成常用圖形符號測量點TIC101就地安裝 TIC101就地儀表盤安裝 TIC101集中儀表盤安裝 TIC101集散系統(tǒng)監(jiān)控 控制閥 信號交叉 信號相接 信號方向 5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成常用圖形符號測量點TIC就地安裝 5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成儀表位號組成被測參數(shù)代號 T I C1 01回路順序號，23位 工序號，12位 功能代號 5.1 簡單控制系統(tǒng)的構(gòu)成儀表位號組成被測參數(shù)代號 T I 10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-要求 安全性 -在整

5、個生產(chǎn)過程中，確保人員設(shè)備的安全。通常采用參數(shù)越限報警、事故報警、連鎖保護等措施加以保證。2) 穩(wěn)定性 -系統(tǒng)在一定的外界擾動下，在系統(tǒng)參數(shù)、工藝條件一定的變化范圍內(nèi)，能長期穩(wěn)定運行的能力。 -準(zhǔn)確性:系統(tǒng)被控量的實際運行狀況與希望狀況之間的偏差要小，使系統(tǒng)具有足夠的控制精度。 -快速性:系統(tǒng)從一種工作狀態(tài)向另一種工作狀態(tài)過渡的時間要短。3) 經(jīng)濟性 -提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的同時，降耗節(jié)能，提高經(jīng)濟效益與社會效益。10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-要求 安全性10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-步驟1.熟悉系統(tǒng)的技術(shù)要求或性能指標(biāo)2.建立被控過程的數(shù)學(xué)模型 3.確定控制方案 4.根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特

6、性進行理論分析與綜合 5.實驗驗證 6.工程設(shè)計 7.工程安裝 8.控制器的參數(shù)整定 方案設(shè)計的主要內(nèi)容：監(jiān)控方案設(shè)計、工程設(shè)計、工程安裝和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定等10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-步驟1.熟悉系統(tǒng)的技術(shù)要10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定1.被控變量的選擇 盡量選用對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全穩(wěn)定生產(chǎn)、經(jīng)濟運行等具有決定性作用、并且可以直接檢測的工藝參數(shù)作為被控變量（直接變量）。被控變量要兼顧工藝上的合理性和檢測儀表的可行性、可靠性。 當(dāng)直接變量難以獲得，或檢測滯后較大時，應(yīng)選取與直接變量具有單值函數(shù)關(guān)系的間接變量作為被控變量。間接變量對直接變量應(yīng)具有較高的控制靈敏度。

7、 當(dāng)直接變量不可測量時，往往可以采用推斷控制獲得實際取值。尋找與直接變量存在一定函數(shù)關(guān)系、可靠、容易測量的輔助變量。10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定1.被控變量的1被控參數(shù)與控制變量的選擇1.1被控參數(shù)的選擇被控變量生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量。合理選擇被控變量，關(guān)系到生產(chǎn)工藝能否達(dá)到穩(wěn)定操作、保證質(zhì)量、保證安全等目的。被控變量的選擇依據(jù)：1、根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，找出影響生產(chǎn)的關(guān)鍵變量作為被控變量1被控參數(shù)與控制變量的選擇被控變量生產(chǎn)過程中希望借助自動控例1 儲槽液位控制系統(tǒng)工藝要求儲槽液位穩(wěn)定。那么設(shè)計的控制系統(tǒng)就應(yīng)以儲槽液位為被控變量。 LC

8、TTh例1 儲槽液位控制系統(tǒng) LC TTh例2 換熱器出口溫度控制系統(tǒng)工藝要求出口溫度為定值。那么設(shè)計的控制系統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。熱物料載熱介質(zhì)冷物料熱交換器 TT TC例2 換熱器出口溫度控制系統(tǒng)熱物料載熱介質(zhì)冷物料熱交換器 2、當(dāng)不能用直接工藝參數(shù)作為被控變量時，應(yīng)選擇與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)作為被控變量。例3 化工的精餾物純度控制系統(tǒng)。精餾工藝是利用被分離物中各組分的揮發(fā)溫度不同，將各組分分離。如圖將苯甲苯混合液進行分離。苯甲苯苯甲苯 2、當(dāng)不能用直接工藝參數(shù)作為被控變量時，應(yīng)選擇與直接工藝參數(shù)該精餾塔的工藝要求是要使塔頂（或塔底）餾出物達(dá)到規(guī)定的純度。按照被控

9、變量的選擇原則1，塔頂（或塔底）餾出物的組分應(yīng)作為被控變量。但是，沒有合適的儀表在線檢測餾出物的純度，則不能直接作為被控變量。苯甲苯 苯甲苯該精餾塔的工藝要求是要使塔頂（或塔底）餾出物達(dá)到規(guī)定的純度。只好在與餾出物的純度有單值關(guān)系的工藝參數(shù)中，找出合適的變量作為被控變量，進行間接參數(shù)控制。經(jīng)工藝分析發(fā)現(xiàn)，塔內(nèi)壓力和塔內(nèi)溫度都對餾出物純度有影響。需要對二者進行比較試驗，選出一個合適的變量。苯甲苯 苯甲苯只好在與餾出物的純度有單值關(guān)系的工藝參數(shù)中，找出合適的變量作間接控制參數(shù)的確定經(jīng)試驗得出，塔頂餾出物苯的濃度分別與壓力和溫度有單值對應(yīng)關(guān)系。（塔底餾出物甲苯也一樣）從工藝合理性考慮，選擇溫度作為被

10、控變量。 間接控制參數(shù)的確定 3、被控變量必須有足夠大的靈敏度被控變量必須靈敏，容易被測量。4、選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性上例中，選擇塔內(nèi)溫度作被控變量，就是考慮了工藝上，塔內(nèi)壓力是最佳分離效率控制系統(tǒng)的被控變量。上例中，若塔頂、塔底的產(chǎn)品純度都分別設(shè)置溫控系統(tǒng)，會相互干擾，存在關(guān)聯(lián)。因此，若采用簡單控制系統(tǒng)，只能設(shè)置一個溫控系統(tǒng)，保證塔頂或塔底一端的產(chǎn)品質(zhì)量。3、被控變量必須有足夠大的靈敏度2. 控制變量的確定被控變量選定以后，應(yīng)對工藝進行分析，找出所有影響被控變量的因素。在這些變量中，有些是可控的，有些是不可控的。在諸多影響被控變量的因素中選擇一個對被控變量影響顯著且便于控制的變量

11、，作為控制變量；其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。被控變量影響變量10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定2. 控制變量的確定被控變量影響變量10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定2.控制變量的選擇 兩條通道的過程參數(shù)不一定相同，其對系統(tǒng)的影響也不一樣。 干擾通道控制通道把用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為控制變量或操縱變量。最常見的操縱變量是介質(zhì)的流量，也有以轉(zhuǎn)速、電壓等作為操縱變量的。10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定2.控制變量的對象特性對控制品質(zhì)影響的分析：1過程（通道）靜態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響如圖所示為單回路控制系統(tǒng)的等

12、效框圖。Gc(s) 控制器的傳遞函數(shù)；Go(s) 廣義控制通道（包括執(zhí)行器和變送器）的傳遞函數(shù)；Gf(s) 擾動通道的傳遞函數(shù)。 Gc(s) Gf(s) Go(s)X(s)Y(s)F(s) 10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定對象特性對控制品質(zhì)影響的分析：Gc(s) 控制器的傳遞函數(shù) 被控參數(shù)y(t)受到設(shè)定信號x(t)和干擾信號f(t)的共同影響：干擾通道控制通道 Gc(s) Gf(s) Go(s)X(s)Y(s)F(s) 10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定 被控參數(shù)y(t)受到設(shè)定信號x(t)和干擾信號f(t代入系統(tǒng)偏差公式中：將 可見，控制通道偏差和干擾通道偏差的傳函分

13、母是一樣的。將Gc(s)、 Go(s)代入：代入系統(tǒng)偏差公式中：將 可見，控制通道偏差和干擾通道K0越大，控制作用越強，穩(wěn)態(tài)誤差越??；K0越大，被調(diào)參數(shù)對控制作用的反應(yīng)越靈敏，系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性越低。Kf越大，干擾作用越強，穩(wěn)態(tài)誤差越大。故應(yīng)選放大系數(shù)大的變量作為控制變量。K0越大，控制作用越強，穩(wěn)態(tài)誤差越??；2過程（通道）動態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響1）干擾通道動態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響 干擾通道的慣性因子（Tf s+1）使干擾作用的影響緩慢。Tf 越大，干擾對被控變量的影響越緩慢，越有利于控制。 干擾進入系統(tǒng)的位置離被控變量檢測點越遠(yuǎn)，則Tf 越大，控制時最大偏差越小。10.1 過程控制系統(tǒng)設(shè)計概

14、述-控制方案確定2過程（通道）動態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響干擾通道的慣性因子（例：某控制系統(tǒng)中，干擾f1、f2、f3分別在三個位置進入系統(tǒng)。干擾離被控變量檢測點越遠(yuǎn)，則干擾通道的時間常數(shù)越大，對被控變量的影響越慢。例：某控制系統(tǒng)中，干擾f1、f2、f3分別在三個位置進入系統(tǒng) f1(t)通道慣性小，受干擾后被調(diào)參數(shù)變化速度快；當(dāng)控制作用見效時，被調(diào)參數(shù)已經(jīng)變化較大造成動態(tài)偏差較大。 所以擾動進入系統(tǒng)的位置離被控參數(shù)檢測點越遠(yuǎn)，干擾對被控參數(shù)影響越小。 y(t)yk(t)tyyk(t)yy(t)tyk(t)yy(t)t f1(t)通道慣性小，受干擾后被調(diào)參數(shù)變化 因為， f 使干擾對被控變量的影響推遲

15、了f 時間，則控制作用也推遲f 時間 ，整個過渡過程曲線也推遲時間f ，但控制品質(zhì)未變。干擾通道純滯后f不影響控制質(zhì)量。含有e f s 因為， f 使干擾對被控變量的影響推遲了 2）控制通道動態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響tGCGVGO2GFGmfreGO1y控制通道G01的時間常數(shù)T01增大，使控制速度變慢，最大偏差增大。G02是控制、干擾共用通道，T02不影響最大偏差y2(t)yk(t)yy1(t) 2）控制通道動態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響tGCGVGO2GFGy2(t)yk(t)tyy1(t)01控制通道G01的純滯后 ，使控制作用滯后01到達(dá)，造成控制偏差增大。G02是控制、干擾共用通道， 干擾作

16、用滯后02產(chǎn)生，但控制作用再滯后02到達(dá)，同樣造成控制偏差增大。y2(t)yk(t)tyy1(t)20202GCGVGO2GFGmfreGO1yy2(t)yk(t)tyy1(t)01控制通道G01的純滯 因此，控制通道時間常數(shù)T0 小一些好。表明控制變量對被控變量的影響迅速，有利于控制。 控制通道純滯后0越小越好。 0會使控制時間延長、最大偏差增大。 控制變量的選擇原則： 1、控制通道應(yīng)當(dāng)放大系數(shù)大、時間常數(shù)小、純滯后越小越好。 2、控制變量應(yīng)是工藝上允許控制的變量，并且要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟性。 因此，控制通道時間常數(shù)T0 小一些好。表明例1中，影響儲槽液位的主要因素有：液體流入量和

17、。這兩個變量影響力相當(dāng)，顯然，液體流出量可控（流入由上游設(shè)備決定）。故選液體流出量作為控制變量。 LC TThQiQo例1中，影響儲槽液位的主要因素有：液體流入量和。這兩個變量影例2中，影響出口溫度的主要因素有：載熱介質(zhì)溫度、載熱介質(zhì)流量、冷物料溫度、冷物料流量等。顯然冷物料不可控，載熱介質(zhì)流量影響力最大且可控。故選載熱介質(zhì)流量作為控制變量。熱物料載熱介質(zhì)冷物料熱交換器 TT TCQrQiTiTr例2中，影響出口溫度的主要因素有：載熱介質(zhì)溫度、載熱介質(zhì)流量例3中，若選擇提餾段某塊塔板（靈敏板）的溫度作為被控變量。那么，影響靈敏板溫度T靈的因素主要有： TT進料的流量（Q入）、進料的成分（ x入

18、）、進料的溫度（T入），回流的流量（Q回）、回流的溫度（T回），加熱蒸汽流量（Q蒸）、冷凝器冷卻溫度等。例3中，若選擇提餾段某塊塔板（靈敏板）的溫度作為被控變量。那 這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類：回流量和蒸汽流量為可控因素其它基本為不可控因素 TT 這些影響因素分為可控的和不可控的兩大類1、蒸汽流量對提餾段溫度影響比回流量對提餾段溫度影響更迅速、更顯著。2、從節(jié)能角度來講，控制蒸汽流量比控制回流量消耗的能量要小。 在兩個可控因素中，選蒸汽流量為操縱變量。因為： TT1、蒸汽流量對提餾段溫度影響比回流量對提餾段溫度影響更迅速、2.控制變量的選擇-干擾通道特性對控制質(zhì)量的影響1) 干擾通

19、道靜態(tài)增益Kf對控制質(zhì)量的影響10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定Kf越小越好,以減弱擾動對被控參數(shù)的影響；2) 干擾通道時間常數(shù)Tf對控制質(zhì)量的影響一階慣性環(huán)節(jié)的干擾通道傳遞函數(shù)為一個一階濾波器,其時間常數(shù)Tf越大,濾波能力越強,擾動越易于克服。3) 干擾通道時延時間f對控制質(zhì)量的影響干擾通道的純滯后,不影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。當(dāng)干擾通道存在容量滯后時,將對系統(tǒng)克服擾動有益。2.控制變量的選擇-干擾通道特性對控制質(zhì)量的影響1) 干當(dāng)擾動位置離被控參數(shù)越近,擾動對它的影響越大。當(dāng)擾動離被控參數(shù)越遠(yuǎn)即離調(diào)節(jié)閥越近,擾動對其影響越小,系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)使擾動作用點遠(yuǎn)離被控參數(shù).2.控制變量的選擇-干

20、擾通道特性對控制質(zhì)量的影響10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定4) 干擾進入系統(tǒng)的位置對控制質(zhì)量的影響當(dāng)擾動位置離被控參數(shù)越近,擾動對它的影響越大。2.控制變量的10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定2.控制變量的選擇-控制通道特性對控制質(zhì)量的影響1) 控制通道靜態(tài)增益Ko對控制質(zhì)量的影響控制通道的放大系數(shù)K0越大,表示控制作用越靈敏, 克服擾動的效果愈好;最佳控制過程是K0與Kc 的乘積為常數(shù),調(diào)節(jié)器Kc可調(diào)節(jié)，因此,選擇控制通道的K0 適當(dāng)大些。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定2.控制變量的選 1)選擇過程控制通道的放大系數(shù)K0 要適當(dāng)大些; 時間常數(shù)T0要適當(dāng)小些;

21、純滯后時間 越小越好, 在有純滯后的情況下, 與T0 之比小一些(小于1 ). 2) 選擇過程擾動通道的放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可能小些; 時間常數(shù)Tf要大; 擾動引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離控制過程; 容量滯后越大越有利控制 3) 廣義過程選擇參數(shù)時,應(yīng)盡量設(shè)法把幾個時間常數(shù)錯開,使其中一個時 間常數(shù)比其它時間常數(shù)大得多,同時注意減小第二, 第三個時間常數(shù). 4) 注意工藝操作的合理性經(jīng)濟性.操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量（避免以表征主要生產(chǎn)負(fù)荷的物料作為操縱變量）10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定2.控制變量的選擇-控制通道特性對控制質(zhì)量的影響 1)選擇過程控制通道的放大系數(shù)K0 要適

22、當(dāng)大些; 時10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定3. 被控變量的檢測與變送 測量元件安裝位置不當(dāng)及測量儀表本身特性等,易引入純滯后。使測量信號不能及時反映被控參數(shù)的實際值,引起測量動態(tài)誤差,降低過程控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定3. 被控變量的傳感器、變送器選擇1按照生產(chǎn)過程的工藝要求，首先確定傳感器與變送器合適的測量范圍（量程）與精度等級。2測量儀表反應(yīng)慢，會造成測量失真。應(yīng)盡可能選擇時間常數(shù)小的傳感器、變送器。OtOtTmTmx(t)y(t)x(t)y(t)3. 被控變量的檢測與變送 1按照生產(chǎn)過程的工藝要求，首先確定傳感器與變送器合適的測量3合理選擇

23、檢測點，避免測量造成對象純滯后0pH值控制系統(tǒng)圖 pHT LT LC pHC中和槽貯酸槽l04測量信號的處理 測量信號的校正與補償、測量噪聲的抑制、測量信號的線性化處理。3合理選擇檢測點，避免測量造成對象純滯后0pH值控制系統(tǒng)10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定4.執(zhí)行器的選擇 1）執(zhí)行器的選型 綜合考慮生產(chǎn)過程的特點、對執(zhí)行器推力的需求、被控介質(zhì)特性及安全 性等因素來確定執(zhí)行器類型。2）氣動執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式選擇 控制器輸出信號為零或氣源中斷時使生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài)； 在系統(tǒng)安全運行的條件下，綜合考慮節(jié)能、控制便捷等因素。3）調(diào)節(jié)閥尺寸的選擇 調(diào)節(jié)閥尺寸主要包括調(diào)節(jié)閥的開度和口徑大

24、小。 在正常運行條件下，一般要求調(diào)節(jié)閥開度處于15%85%之間。4）調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇 為保證系統(tǒng)總的開環(huán)增益在整個工作范圍內(nèi)都保持線性、恒定,需要通 過選擇調(diào)節(jié)閥的非線性流量特性來補償被控過程的非線性特性。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定4.執(zhí)行器的選擇 確定調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式 氣開（+），氣關(guān)（-） 確定被控過程的正反作用 正（輸入增加輸出，+），反（-） 確定調(diào)節(jié)器的正反作用方式 正（輸入增加輸出，-），反（+）系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)放大系數(shù)極性相乘為正10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定5.控制器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇-控制器正/反作用方式 確定調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形

25、式系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)各個環(huán)執(zhí)行器的選擇 1調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇 正常工況下，調(diào)節(jié)閥的開度應(yīng)在15%85%區(qū)間。據(jù)此原則計算、確定控制閥的口徑尺寸。2調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇按補償對象特性的原則選取。3調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)作用方式選擇 按控制信號中斷時，保證生產(chǎn)設(shè)備安全的原則確定。執(zhí)行器的選擇調(diào)節(jié)器正反作用的選擇負(fù)反饋控制系統(tǒng)的控制作用對被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復(fù)到給定值。為了保證負(fù)反饋，必須正確選擇調(diào)節(jié)器的正反作用。給定值測量變送器控制器執(zhí)行器對象操作量被控變量干擾調(diào)節(jié)器正反作用的選擇給定值測量變送器控制器執(zhí)行器對象操作為了說明選擇方法，先定義作用方向：當(dāng)某

26、個環(huán)節(jié)的輸入增加時，其輸出也增加，稱該環(huán)節(jié)為“正作用”；反之，稱為“反作用” 。按此定義：變送器都是正作用氣開閥是正作用，氣關(guān)閥是反作用被控對象有的正作用，有的反作用控制器作用方向以測量輸入與輸出的關(guān)系定義：輸入：測量值給定值為了說明選擇方法，先定義作用方向：輸入：測量值給定值控制系統(tǒng)中，各個環(huán)節(jié)的作用方向組合不當(dāng)?shù)脑挘瑫瓜到y(tǒng)構(gòu)成正反饋，不但不能起控制作用，反而會破壞生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。 因為執(zhí)行器和對象有正、反作用，為了保證控制系統(tǒng)負(fù)反饋，調(diào)節(jié)器必須有正、反作用之調(diào)整。偏差控制器執(zhí)行器對象變送器給定值被調(diào)參數(shù)干擾測量值正作用反作用正作用正作用控制系統(tǒng)中，各個環(huán)節(jié)的作用方向組合不當(dāng)?shù)脑挘瑫瓜到y(tǒng)

27、構(gòu)成正反 調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋 簡單的判定方法：閉合回路中有奇數(shù)個反作用環(huán)節(jié)。偏差控制器執(zhí)行器對象變送器給定值被調(diào)參數(shù)干擾測量值反作用正作用正作用正作用 調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋例1：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗證：設(shè)某時刻燃料壓力燃料流量爐溫出料溫度TC輸入 TC輸出閥關(guān)小爐溫出料溫度TTTC反正正正燃料出料例1：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗證：TTTC反正正正燃料例2：儲槽液位控制系統(tǒng)LTLCM正正正反出料負(fù)反饋驗證：設(shè)某時刻進料量液位LC輸入LC輸出閥開大出料量液位例2：儲槽液位控制系統(tǒng)LTLCM正正正反出料負(fù)反饋驗證：1）廣義過程控制通道

28、時間常數(shù)較大或容量滯后較大，引入D調(diào)節(jié)； 工藝容許有靜差時，選用PD調(diào)節(jié)；工藝要求無靜差時，選用PID調(diào)節(jié)。2）控制通道時間常數(shù)小、負(fù)荷變化不大且要求允許有靜差，選用P調(diào)節(jié)。3）控制通道時間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大，工藝要求無靜差，選用PI調(diào)節(jié)。4）控制通道時間常數(shù)很大且純滯后時間較大、負(fù)荷變化劇烈，簡單控制系統(tǒng) 難以滿足工藝要求，應(yīng)采用復(fù)雜控制系統(tǒng)或其他控制方案。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述-控制方案確定5.控制器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇-原則 o/To0.2，選用P或PI調(diào)節(jié)規(guī)律； 0.2o/To1.0，簡單控制系統(tǒng)一般難以滿足要求，需要采用其他控制方式。 1）廣義過程控制通道時間常數(shù)較大或容量滯后較

29、大，引入D調(diào)節(jié)；10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計用圖樣資料和文件資料表達(dá)控制系統(tǒng)設(shè)計思想和實現(xiàn)過程，并能按圖樣進行施工。 主要內(nèi)容：熟悉工藝流程、確定控制方案，完成工藝流程圖和控制流程圖繪制；在儀表選型的基礎(chǔ)上完成有關(guān)儀表信息的文件編制；完成控制室的設(shè)計及其相關(guān)條件的設(shè)計；完成信號連鎖系統(tǒng)的設(shè)計；完成儀表供電、供氣關(guān)系圖及管線平面圖的繪制；完成有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用情況統(tǒng)計及安裝材料表的編制；完成抗干擾和安全設(shè)施的設(shè)計；完成設(shè)計文件的目錄編寫等。 10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計用圖樣資料和文件資料表10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計1）立項報告設(shè)計 控制方案以及電源、氣源、儀表

30、、控制室和儀表盤布置等的確定； 確定企業(yè)自身及其協(xié)作單位的設(shè)計任務(wù)分工； 說明設(shè)計依據(jù)及其在國內(nèi)外同行業(yè)中的采用情況； 提供設(shè)備清單（價格、供貨商等）、經(jīng)費預(yù)算、參加人員等說明； 預(yù)測并分析系統(tǒng)的經(jīng)濟效益等。 具體步驟 2）施工圖設(shè)計 系統(tǒng)實施的具體技術(shù)文件和圖樣資料，包括:圖樣目錄、說明書、設(shè)備匯總表、設(shè)備裝置數(shù)據(jù)表、材料表、連接關(guān)系表、測量管路和絕熱伴熱方式表、信號原理圖、平面布置圖、接線圖、空視圖、安裝圖、工藝管道和儀表流程圖、接地系統(tǒng)圖等。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計1）立項報告設(shè)計具體步10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計1）干擾的來源 電磁輻射干擾：雷電、無線電廣播、電視、

31、電網(wǎng)和電氣設(shè)備產(chǎn)生， 空間分布范圍大、強弱差異大、性質(zhì)復(fù)雜。 引入線傳輸干擾：外部電磁波干擾和電力設(shè)備，產(chǎn)生電網(wǎng)感應(yīng)電壓和電 流，導(dǎo)致采用電網(wǎng)供電的工業(yè)控制機系統(tǒng)發(fā)生故障； 空間電磁輻射和共用信號儀表供電電源，在信號引入 線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)和電網(wǎng)干擾，引起I/O接口工作異 常和測量精度降低，甚至損壞元器件。 接地系統(tǒng)干擾：模擬地、邏輯地、屏蔽地、交流地和保護地等。 接地系統(tǒng)混亂使大地電位分布不均，存在電位差，形 成環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。 系統(tǒng)內(nèi)部干擾：來自于系統(tǒng)內(nèi)部元器件相互之間的電磁輻射。 控制系統(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計 10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計1）干擾的來源 控制系10.1過程

32、控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計2）抗干擾措施 隔離：保證絕緣材料的耐壓等級、絕緣電阻必須符合規(guī)定； 采用盡量減少干擾對信號影響的布線方式； 采用隔離器件將供電系統(tǒng)與電氣線路隔斷。 屏蔽：用金屬導(dǎo)體將被屏蔽的元件、電路、信號線等包圍。 濾波：在信號線和地之間并接電容，減少共模干擾； 在信號兩極間加裝型濾波器，可減少差模干擾。 避雷保護：信號線穿在接地金屬管內(nèi)，或敷設(shè)在接地封閉的金屬匯線槽 內(nèi)，使因雷擊而產(chǎn)生的沖擊電壓與大地短接。 控制系統(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計 10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計2）抗干擾措施 控制系10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計3）接地系統(tǒng)設(shè)計 保護性接地方式：將電子設(shè)備的接地點

33、與廠區(qū)電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)相連； 工作接地：若廠區(qū)電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)接地電阻較小、設(shè)備制造廠無特殊要求，工作接地直接與電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)相連；若電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)接地電阻較大或設(shè)備制造廠有特殊要求，則獨立設(shè)置接地系統(tǒng)； 特殊要求接地方式：本質(zhì)安全儀表應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，并要求與電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)相距5m以上；同一信號回路、同一屏蔽層、各儀表回路和系統(tǒng)只能用一個（信號回路）接地點，各接地點之間的直流信號回路需隔離；儀表類型不同，信號回路的接地位置也不同?？刂葡到y(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計 10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計3）接地系統(tǒng)設(shè)計 控制10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計3）接地系統(tǒng)設(shè)計 接地體：埋入地中并和大地接

34、觸的金屬導(dǎo)體。 接地線：用電儀表和電子設(shè)備的接地部分與接地體連接的金屬導(dǎo)體。 接地電阻：接地體對地電阻和接地線電阻的總和。 保護性接地電阻一般為4，最大不超過10； 工作接地電阻根據(jù)設(shè)備制造廠要求和環(huán)境條件確定，一般 為14。而且工作接地的接地線應(yīng)接到接地端子或接地 匯流排（25mm6mm銅條）。 控制系統(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計 10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計概述工程設(shè)計3）接地系統(tǒng)設(shè)計 控制對干燥后產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，水分含量不能波動太大,因而對干燥的溫度要嚴(yán)格控制。溫度波動小于 2 最好。由于乳化物屬于膠體物質(zhì),激烈攪拌易固化, 不能用泵輸送,采用高位槽的方法。.除去凝結(jié)塊等雜質(zhì).10.2 干燥過程的

35、控制系統(tǒng)設(shè)計工藝要求 對干燥后產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，水分含量不能波動太大,因而對干燥的 干燥器的溫度被控參數(shù)選擇控制參數(shù)選擇乳液流量q1(t) 旁路空氣量q2 (t) 加熱蒸汽量q3(t)影響干燥器溫度的因素選其中任一變量作為被控參數(shù),均可構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)10.2 干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 干燥器的溫度被控參數(shù)選擇控制參數(shù)選擇乳液流量q1(t) 影響控制方案1-選擇乳液流量作為控制變量 乳液流量是生產(chǎn)負(fù)荷,一般要求能保證產(chǎn)量穩(wěn)定,若作為控制參數(shù),則在生產(chǎn)工藝上不合理,所以不宜選為控制參數(shù)10.2 干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 控制方案1-選擇乳液流量作為控制變量 乳液流量是生產(chǎn)負(fù) 調(diào)節(jié)換熱

36、器的蒸汽流量,以改變空氣溫度。由于換熱器通常為一雙容過程,時間常數(shù)大,此方案控制通道的滯后最大,對于干燥溫度的校正作用靈敏度最差?？刂品桨?-選擇蒸汽量作為控制變量 10.2 干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 調(diào)節(jié)換熱器的蒸汽流量,以改變空氣溫度。由于換熱器通常為一 由于混合管道過長,存在管道傳輸滯后, 故控制通道事件滯后較大,對于干燥溫度的校正的作用的靈敏度要差些?？刂品桨?-選擇風(fēng)量作為控制變量 10.2 干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 由于混合管道過長,存在管道傳輸滯后, 故控制通道事件滯測量元件及變送器 被控溫度在600度以下，選用鉑熱電阻溫度計為提高檢測精度，應(yīng)用三線制接法配用溫度變送

37、器10.2 干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)形式的調(diào)節(jié)閥選用對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。選擇調(diào)節(jié)閥的公稱直徑和閥心直徑尺寸。測量元件及變送器 被控溫度在600度根據(jù)過程特性與工藝要求,可選用PI或PID控制規(guī)律。根據(jù)構(gòu)成系統(tǒng)負(fù)反饋的原則,確定調(diào)節(jié)器正反作用反向。 測量變送器：Km 為正調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式：Kv 為負(fù)輸入空氣量增加,輸出亦增加：Ko 為正選用正作用調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)器Kc取負(fù)10.2 干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 控制規(guī)律選擇根據(jù)過程特性與工藝要求,可選用PI或PID控制規(guī)律。測量變送貯槽液位過程控制系統(tǒng)的設(shè)計 工藝要求 生產(chǎn)工藝要求貯槽內(nèi)的液位常常需要維持在某個設(shè)定值上，或只允許

38、在某一小范圍內(nèi)變化。同時，為確保生產(chǎn)過程的安全，還要絕對保證液體不產(chǎn)生溢出。液體貯槽圖： 方案設(shè)計與參數(shù)整定 1. 被控參數(shù)的選擇 根據(jù)工藝要求，選擇貯槽的液位為直接被控參數(shù) 2. 控制參數(shù)的選擇 影響貯槽液位的參數(shù)有兩個，一個是液體的流入量，一個是液體的流出量 這兩個參數(shù)對被控參數(shù)的影響一樣，但從保證液體不產(chǎn)生溢出的要求考慮，選擇液體的流入量作為控制參數(shù)則更為合理。 3.測控儀表的選擇 1） 測量元件及變送器的選擇 選用差壓式傳感器與DDZ-型差壓式變送器以實現(xiàn)貯槽液位的測量和變送 貯槽液位過程控制系統(tǒng)的設(shè)計 工藝要求 生產(chǎn)工藝要求貯槽內(nèi)的液2） 調(diào)節(jié)閥的選擇 選用氣開式調(diào)節(jié)閥，由于貯槽是單

39、容特性，故選用對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥即可3） 調(diào)節(jié)器的選擇 選用P或PI調(diào)節(jié)規(guī)律均可。當(dāng)液體流入量增加時，液位輸出亦增加，故為正作用過程，為正；因調(diào)節(jié)閥選為氣開式， 也為正；測量變送環(huán)節(jié)的 都為正。因此，根據(jù)單回路系統(tǒng)的各部分增益乘積應(yīng)為正的原則，調(diào)節(jié)器的 一般應(yīng)為正，即為反作用方式的調(diào)節(jié)器。 液位貯槽控制系統(tǒng)原理圖 4. 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 這是一個簡單的單容過程，宜采用反應(yīng)曲線法進行調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定而不宜采用臨界比例度法或衰減曲線法進行參數(shù)整定。 2） 調(diào)節(jié)閥的選擇 選用氣開式調(diào)節(jié)閥，由于貯槽是單容特性，故簡單控制系統(tǒng)設(shè)計小結(jié)簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 四個環(huán)節(jié)組成被控變量的選擇控制變量的選擇控制參數(shù)的

40、整定簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計 閉環(huán)負(fù)反饋控制規(guī)律的選擇簡單控制系統(tǒng)設(shè)計小結(jié)簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 四個環(huán)節(jié)組成被控變10.3 電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程10.3 電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程10.3 電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程控制要求 （1）鍋爐控制 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制：通過控制燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量，使燃料所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷需要；使燃料量與空氣量之間保持一定的比值，以保證最經(jīng)濟燃燒，提高鍋爐的燃燒效率；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相匹配，以保持爐膛負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)。過熱蒸汽系統(tǒng)的控制：維持過熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。鍋爐汽包水位的控制：基于汽包內(nèi)部的物料平衡關(guān)系，使

41、給水量滿足鍋爐的蒸汽量需求（即負(fù)荷要求），并將汽包中水位維持在工藝允許范圍內(nèi)。10.3 電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程控制要求 （1）鍋爐10.3 電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程控制要求 （2）單元機組的出力控制 要求單元機組的出力能快速適應(yīng)負(fù)荷的需求。機組的出力大小由鍋爐和汽輪機共同決定的。兩者在適應(yīng)負(fù)荷變化的能力上有差別： 鍋爐從給水到形成過熱蒸汽是一個慣性較大的熱交換過程， 汽輪機從蒸汽進入到發(fā)出電能是一個反應(yīng)相對較快的環(huán)節(jié)。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程控制要求 （2）單元10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 影響變量給水量：給水溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，給水量變化會使汽

42、包中氣泡含量減少，導(dǎo)致水位下降。蒸汽用量：在燃料量維持不變條件下，蒸汽用量增加使汽包水位降低。但由于汽包的汽水混合特性，在蒸汽用量突然增加時，汽包壓力會瞬時下降，使汽包內(nèi)水的沸騰驟然加劇，水中氣泡迅速增加，導(dǎo)致整個水位瞬間升高，形成虛假水位上升。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 影響變量給水量10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案被控量：汽包水位控制量：給水流量 干擾量：蒸汽用量調(diào)節(jié)閥：氣關(guān)式10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案被控量10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案一：單沖量控制系統(tǒng) 蒸汽用量突然增加，應(yīng)加大給水量以滿足負(fù)荷需求；但

43、由于假水位現(xiàn)象，導(dǎo)致控制器會先減小給水量來抑制瞬間的水位升高，隨著假水位消失，汽包水位在負(fù)荷增加和給水量減少的雙重作用下，產(chǎn)生嚴(yán)重的水位下降，甚至發(fā)生危險。不適用于負(fù)荷變動較大的情況。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案一：單10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案二：雙沖量控制系統(tǒng) 將可測不可控干擾(蒸汽流量) 作為前饋引入單沖量控制系統(tǒng)，有效避免假水位引起的誤動作，并及時控制水位，減小水位波動。本質(zhì)為前饋反饋復(fù)合控制，給水量取決于汽包水位，還受蒸汽用量影響。 能有效適應(yīng)負(fù)荷需求變化，但對給水系統(tǒng)中水壓等干擾因素造成波動不能及時抑制。10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋

44、爐汽包水位控制 控制方案二：雙10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案三：三沖量控制系統(tǒng) 引入了三個測量信號：汽包水位、給水流量和蒸汽流量。本質(zhì)上是前饋串級復(fù)合控制系統(tǒng)：主回路實現(xiàn)水位調(diào)節(jié)，副回路使給水流量能適應(yīng)負(fù)荷和水位要求。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制 控制方案三：三10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 使燃料所產(chǎn)生的熱量能夠滿足蒸汽負(fù)荷的需求；要保證燃燒的經(jīng)濟性和鍋爐的安全性。 蒸汽壓力控制系統(tǒng)。 負(fù)荷變化時，通過調(diào)節(jié)燃料量使蒸汽壓力穩(wěn)定。 經(jīng)濟燃燒控制系統(tǒng)。 燃料量改變時，按照一定的比例調(diào)節(jié)送風(fēng)量，保證充分燃燒。 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)。 配合引風(fēng)量與送風(fēng)量

45、，以保證爐膛壓力穩(wěn)定。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 使燃料所產(chǎn)生10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （1）蒸汽壓力控制系統(tǒng)燃料量：燃料量增加，爐膛熱負(fù)荷增加，汽包壓力升高，汽輪機進汽閥開度不變時，主蒸汽壓力升高。 空氣量 過熱蒸汽壓力 通過控制燃料量來控制蒸汽壓力波動，用于蒸汽負(fù)荷及燃料量波動較小情況。燃料量波動大時，為抑制燃料量自身擾動，用蒸汽壓力燃料量串級控制。電網(wǎng)負(fù)荷變化，改變汽輪機進汽閥開度，使汽輪機耗汽量發(fā)生突然改變，主蒸汽壓力發(fā)生變化。10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （1）蒸汽壓10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （2）經(jīng)濟燃燒控制保持蒸

46、汽壓力的穩(wěn)定，但空燃比通過兩個控制器的正確動作而間接得到保證。 燃料量跟隨蒸汽負(fù)荷變化而變化，為主流量；送風(fēng)量為副流量。 在負(fù)荷發(fā)生變化時，送風(fēng)量的變化落后于燃料量，會導(dǎo)致燃燒的不完全性。 負(fù)荷減少，通過LS，先減少燃料量，后減少空氣量；負(fù)荷增加，通過HS，先增加空氣量，再加大燃料量。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （2）經(jīng)濟燃10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （2）經(jīng)濟燃燒控制上述方案不能保證始終保持最經(jīng)濟燃燒。因為：1）不同負(fù)荷下，兩流量的最優(yōu)化比值是不同的；2）燃料成分和熱值會變化；3）流量測量不夠準(zhǔn)確。根據(jù)煙氣含氧量與蒸汽流量之間的近似關(guān)系，獲得當(dāng)前負(fù)荷條件下的

47、煙氣含氧量設(shè)定值。 氧含量成分控制器：根據(jù)最佳值對過?？諝饬啃Ｕ?，使鍋爐在不同負(fù)荷下始終處于最優(yōu)過?？諝饬肯逻\行，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟性最高，熱效率最高。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （2）經(jīng)濟燃10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （3）爐膛壓力控制若爐膛負(fù)壓太小，爐膛內(nèi)熱煙氣甚至火焰會向外冒出，影響人員設(shè)備安全；若爐膛負(fù)壓太大，冷空氣會進入爐內(nèi)，使熱量損失增加，熱效率降低。 爐膛壓力略低于大氣壓力，保持在微負(fù)壓（-2-8mmH2O）。 通過調(diào)節(jié)煙道引風(fēng)機開度來改變引風(fēng)量，維持爐膛負(fù)壓一定。由于爐膛壓力受到引風(fēng)量和送風(fēng)量影響。特別是鍋爐負(fù)荷變化比較大時，送風(fēng)量變化會引起爐

48、膛負(fù)壓的較大波動。引入送風(fēng)量作為前饋信號，與引風(fēng)量單回路控制系統(tǒng)共同構(gòu)成前饋反饋控制系統(tǒng)，從而有效維持引風(fēng)量與送風(fēng)量之間的平衡關(guān)系。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （3）爐膛壓10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （4）安全保護系統(tǒng)燃燒嘴背壓正常時，控制燃料給入量，維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。燃燒嘴背壓過高時，背壓控制器通過低值選擇器LS，減小燃料閥開度，降低背壓，避免發(fā)生脫火。燃燒嘴背壓過低時，由PSA系統(tǒng)帶動聯(lián)鎖裝置，切斷燃料上游閥門，避免回火引發(fā)事故。 10.3 電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制 （4）安全保10.3 電廠燃煤鍋爐控制過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 采用減溫器后蒸汽溫度

49、T2與過熱蒸汽溫度T1構(gòu)成串級控制 10.3 電廠燃煤鍋爐控制過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 采用減1)爐跟機運行方式 10.3 電廠燃煤鍋爐控制機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 出力指令變化較小時，鍋爐的蓄熱能力可以滿足快速反應(yīng)需求。出力指令變化較大時，由于鍋爐蓄熱能力有限和鍋爐大慣性特性，使主蒸汽壓力波動較大，不能及時滿足汽輪機負(fù)荷要求，不利于鍋爐的安全運行。適用于參加電網(wǎng)調(diào)頻的機組。 1)爐跟機運行方式 10.3 電廠燃煤鍋爐控制機爐協(xié)調(diào)控制系2)機跟爐運行方式 10.3 電廠燃煤鍋爐控制機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 主蒸汽壓力比較穩(wěn)定，但是由于沒有充分利用鍋爐的蓄熱量和燃燒延遲，使機組對出力指令的響應(yīng)緩慢，負(fù)荷適應(yīng)性不好。

50、適用于帶基本負(fù)荷的機組上。 2)機跟爐運行方式 10.3 電廠燃煤鍋爐控制機爐協(xié)調(diào)控制系3)機爐協(xié)調(diào)控制 10.3 電廠燃煤鍋爐控制機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 有效抑制鍋爐自身擾動引起的出力波動。當(dāng)鍋爐燃料量自發(fā)增加時，主蒸汽壓力升高，通過鍋爐控制器減少燃料量，同時通過汽機壓力控制器加大蒸汽控制閥開度，增加汽輪機進氣量，從而迅速抑制主蒸汽壓力的波動。3)機爐協(xié)調(diào)控制 10.3 電廠燃煤鍋爐控制機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)10.4 選煤過程控制選煤-利用煤炭所具有的與其他礦物質(zhì)不同的物理、物理化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用物理或化學(xué)方法將原煤中的灰分、硫分和矸石等雜質(zhì)的含量降低，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的成品煤的加工技術(shù)。 10.

51、4 選煤過程控制選煤-利用煤炭所具有的與其他礦物10.4 選煤過程控制選煤生產(chǎn)過程工藝流程 10.4 選煤過程控制選煤生產(chǎn)過程工藝流程 10.4 選煤過程控制選煤生產(chǎn)過程工藝流程 1）除去原煤中的雜質(zhì)，降低灰分和硫分，提高煤炭質(zhì)量，適應(yīng)用戶的需求。2）把煤炭分成不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品，適應(yīng)用戶需要，以便合理有效地利用煤炭。3）去除煤炭中的矸石，減少無效運輸。4）去除煤炭中大部分的灰分和50-70的黃鐵礦硫，減少燃煤對大氣的污染。10.4 選煤過程控制選煤生產(chǎn)過程工藝流程 1）除去原10.4 選煤過程控制跳汰機自動控制系統(tǒng) 1）分層過程。垂直升降的變速脈動水流是物料在跳汰機中按密度分層的主要動力。

52、可以通過控制各空氣室的進排氣過程，達(dá)到控制脈動水流的目的。分層過程復(fù)雜，且密度層間的界限相對模糊，采用簡單的PID控制器很難得到好的控制效果。2）產(chǎn)品分離（即排料）過程。根據(jù)床層狀態(tài)控制排料時機，以降低錯配物比例，減少精煤流失。排料過程對行進中物料的分層必然產(chǎn)生干擾，必須嚴(yán)密地監(jiān)測密度分層狀態(tài)的動態(tài)，實現(xiàn)排料和密度分層過程兩者間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。 10.4 選煤過程控制跳汰機自動控制系統(tǒng) 1）分層過10.4 選煤過程控制跳汰機自動控制系統(tǒng) 1）床層松散度整個床層中孔隙體積占床層體積的百分比。松散度小，床層跳動不起來，不能使物料按密度分層，導(dǎo)致分層狀態(tài)變差；松散度大，床層跳動幅度太大，導(dǎo)致同性顆粒散亂，不利于分層或己分好層的床層受到破壞。2）床層密度理想分層狀態(tài)是同一密度級物料無一例外地進入床層中某一特定的區(qū)域，床層由上到下，物料密度由低到高排列，相互間不發(fā)生污染。通常采用射線密度檢測儀動態(tài)檢測不同層面上的物料密度值。3）床層厚度影響床層分層。床層厚，則不易松散，對分層不利；床層薄時，脈動水流特性不能及時調(diào)整，會造成松散過度，使床層紊亂。通常采用浮標(biāo)傳感器測得。4）脈動水流參數(shù)床層脈動水流速度和加速度與床層松散度基本呈一定比例關(guān)系。5）水壓、風(fēng)壓水壓、風(fēng)壓大，使床層跳動有力，脈動幅度高；但過大，不利于分層或使己分好層的床層受到破壞導(dǎo)致。采用壓阻式壓力變送器測量。10.4 選煤