1熱控專業(yè)與運(yùn)行技術(shù)講課2014.7主要內(nèi)容一、熱控常用儀表及測(cè)量原理介紹二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)系統(tǒng)三、分散控制系統(tǒng)（DCS）介紹四、運(yùn)行中熱控缺陷的辨識(shí)2一、熱控常用儀表及測(cè)量原理介紹現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量參數(shù)的分類：現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量參數(shù)一般分為溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)。下面就介紹一下這四大參數(shù)的測(cè)量原理，以及測(cè)量這四大參數(shù)所運(yùn)用的儀表。31、溫度的測(cè)量與變送

溫度測(cè)量?jī)x麥種類繁多，若按測(cè)量方式的不同，測(cè)溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者感溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，后者的感溫元件卻不與被測(cè)介質(zhì)相接觸。接觸式測(cè)溫元件簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高；但是，由于測(cè)溫元件要與被測(cè)介質(zhì)接觸進(jìn)行充分的熱交換才能達(dá)到熱平衡，因而產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象，而且可能與被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；另外高溫材料的限制，接觸式測(cè)溫儀表不能應(yīng)用于很高溫度的測(cè)量。而非接觸式測(cè)溫儀表不與被測(cè)介質(zhì)接觸，因而其測(cè)溫范圍很廣，其測(cè)溫上限原則上不受限限制；由于它是通過熱輻射來測(cè)量溫度的，所以不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)，測(cè)溫速度也較快，但是這種方法受到被測(cè)介質(zhì)至儀表之間的距離以及幅射通道上的水汽、煙霧、塵埃等其它介質(zhì)的影響，因此測(cè)量量精度較低。51、溫度的測(cè)量與變送

下表列出了常用測(cè)溫儀麥的測(cè)溫原理、測(cè)溫范圍和主要特點(diǎn)。表中所列的各種溫度計(jì)，機(jī)械式的大多只能就地指示，幅射式的精度較差，只有電的測(cè)溫儀表精度高，且測(cè)溫元件很容易與溫度變送器配用，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)傳，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)記錄和調(diào)節(jié)。因此，在生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用最多的是熱電偶和熱電阻溫度計(jì)。本節(jié)僅介紹這兩種溫度計(jì)。67

雙金屬溫度計(jì)實(shí)例

工業(yè)用雙金屬溫度計(jì)雙金屬電接點(diǎn)溫度計(jì)給煤機(jī)超溫報(bào)警1、溫度的測(cè)量與變送1.1

熱電偶溫度計(jì)1）熱電偶是應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測(cè)量元件。

2）既可用于流體溫度測(cè)量也可用于固體溫度測(cè)量，既可以檢測(cè)靜態(tài)溫度也能測(cè)量動(dòng)態(tài)溫度。

3）在火電廠中，主蒸汽、過熱器管壁與高溫?zé)煔獾鹊臏囟榷际遣捎脽犭娕紲y(cè)量的。

4）熱電偶一般用于測(cè)量100～1600℃范圍內(nèi)溫度，用特殊材料制成的熱電偶還可測(cè)更高或更低的溫度；

5）熱電偶將感受到的溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)輸出，便于測(cè)量、信號(hào)傳輸、自動(dòng)記錄和控制等。101、溫度的測(cè)量與變送12熱電偶是由兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料(如上圖中的A和B)焊接或絞接而成。焊接的一端稱為熱電偶的熱端(測(cè)量端或工作端)，和導(dǎo)線連接的一端稱為熱電偶的冷端(自由端)。組成熱電偶的兩根導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱作熱電極。把熱電偶的熱端插入需要測(cè)溫的生產(chǎn)設(shè)備中，冷端置于生產(chǎn)設(shè)備的外面，如果兩端所處的溫度不同(譬如，熱端溫度為t，冷瑞溫度為to)，則在熱電偶回路中便會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)E。該熱電勢(shì)E與熱電偶兩端的溫度t和to均E有關(guān)。如果保持t。不變，則熱電勢(shì)E只是被測(cè)溫度t的函數(shù)。用電測(cè)儀表測(cè)得E的數(shù)值后，便知道被測(cè)溫度t的大小。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是元件所在一端為熱端，電子間的溫度作為冷端補(bǔ)償，從電子間測(cè)量出mV值得出的溫度加上冷端補(bǔ)償溫度就得出該元件所測(cè)出的實(shí)際溫度值，即DCS顯示值。我們廠中主要使用的是K分度(鎳鉻-鎳硅)熱電偶，還有如S分度(鉑銠10-鉑)；E分度號(hào)(鎳鉻-康銅)；T分度號(hào)(銅-康銅)；J分度號(hào)（鐵-康銅）；R分度號(hào)(鉑銠13-鉑)等熱電偶。熱電偶主要測(cè)量是高溫介質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)的高溫?zé)煔?、蒸汽?、溫度的測(cè)量與變送

1.2熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)由熱電阻、電測(cè)儀表(動(dòng)圈儀表或平衡電橋)和連接導(dǎo)線所組成，其中熱電阻是感溫元件，有導(dǎo)體的和半導(dǎo)體兩種。熱電阻溫度計(jì)廣泛用來測(cè)量中、低溫(一般為500℃以下)。它的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，在測(cè)量中、低溫時(shí)，它的輸出信號(hào)比熱電偶要大得多，靈敏度高，同樣可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和多點(diǎn)測(cè)量。141、溫度的測(cè)量與變送熱電阻的測(cè)溫原理金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變比而變化的。溫度的變化，導(dǎo)致了導(dǎo)體電阻的變化。實(shí)驗(yàn)證明，大多數(shù)金屬導(dǎo)體在溫度每升高1℃時(shí)，其電阻值要增加0.4一0.6%，熱電阻溫度計(jì)就是把溫度變化所引起熱電阻的變化值，通過測(cè)量電路(電橋)轉(zhuǎn)換成電壓(毫伏)信號(hào)，然后由顯示儀表指示或記錄被測(cè)溫度。熱電阻溫度計(jì)與熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理是不相同的。熱電偶溫度計(jì)把溫度的變化通過感溫元件——熱電偶轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)的變化值來測(cè)量溫度的；而熱電阻溫度計(jì)則是把溫度的變化通過感溫元件——熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻的變化來測(cè)量溫度的。

151、溫度的測(cè)量與變送

對(duì)于制作熱電阻絲的材料是有一定技術(shù)要求的，一般應(yīng)具有下列特性；電阻溫度系數(shù)要大，則測(cè)量靈敏度就高；熱容量要小，則對(duì)溫度變化的響應(yīng)就快，即動(dòng)態(tài)特性較好；電阻率要大，則相同的電阻值下電阻體體積就小，因而熱容量也??；在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)；要容易加工，有良好的復(fù)制性，電阻與溫度的關(guān)系最好近于線性或?yàn)槠交那€，以便于分度和讀數(shù)；價(jià)格便宜等。根據(jù)具體情況，目前應(yīng)用最廣泛的是鉑和銅，分度號(hào)Pt50鉑電阻、分度號(hào)Pt100鉑電阻和分度號(hào)Cu50銅電阻、分度號(hào)Cu100銅電阻。熱電阻是由電阻體、保護(hù)套管以及接線盒等主要部件所組成。除電阻體外，其余部分的結(jié)構(gòu)形狀一般與熱電偶的相應(yīng)部分相同。161、溫度的測(cè)量與變送

在選用測(cè)溫儀表解決現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫問題時(shí)，首先要分析被測(cè)對(duì)象特點(diǎn)及狀態(tài)，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度計(jì)的特點(diǎn)及其技術(shù)指標(biāo)確定選用的類型。一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:1．儀表的可能測(cè)溫范圍及常用測(cè)溫范圍，是否符合被測(cè)對(duì)象的溫度變化范圍的要求;2．儀表的精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間是否適應(yīng)測(cè)溫要求;3．根據(jù)測(cè)量場(chǎng)所有無沖擊、振動(dòng)及電磁場(chǎng)，來考慮儀表的防震、防沖擊、抗干擾性能是否良好;4．儀表輸出信號(hào)能否自動(dòng)記錄和遠(yuǎn)傳;5．儀表的防腐性、防爆性和連續(xù)使用期限，是否滿足被測(cè)對(duì)象的要求;6．電源電壓、頻率變化及環(huán)境溫度變化對(duì)儀表示值的影響程度;7．測(cè)溫元件的體積大小是否適當(dāng);8．儀表使用是否方便、安裝維護(hù)是否容易。172、壓力的測(cè)量與變送在壓力測(cè)量中，通常有絕對(duì)壓力，表壓力、負(fù)壓、或真空度等名詞。絕對(duì)壓力是指介質(zhì)所受的實(shí)際壓力。Pa表壓是指高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓之差，P即：

P表=Pa-P大負(fù)壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差，即：

P真=P大-P絕因?yàn)楦鞣N工藝設(shè)備和測(cè)量?jī)x表都處于大氣中，所以工程上都用表壓力或真空度來表示壓力的大小。我們用壓力表來測(cè)量壓力的數(shù)值，實(shí)際上也都是表壓或真空度（絕對(duì)壓力表的指示值除外）。因此，在工程上無特別說明時(shí)，所提的壓力均指表壓力或真空度。182、壓力的測(cè)量與變送

目前，電力生產(chǎn)中應(yīng)用中廣泛的一種壓力測(cè)量?jī)x表是彈性元件。根據(jù)測(cè)壓范圍不同，常用的測(cè)壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，彈性元件發(fā)生彈性變型，而產(chǎn)生相應(yīng)的位移，通過轉(zhuǎn)換，可將位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以遠(yuǎn)傳顯示，報(bào)警或調(diào)節(jié)用。202、壓力的測(cè)量與變送

主要壓力檢測(cè)儀表：（1）彈簧管壓力表彈簧管壓力表是壓力儀表的主要組成部份之一，它有著極為廣泛的應(yīng)用價(jià)值，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，品種規(guī)格齊全、測(cè)量范圍廣、便于制造和維修和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。彈簧管壓力表是單圈彈簧壓力表的簡(jiǎn)稱。它主要由彈簧管、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪）、示數(shù)裝置（指針和分度盤）以及外殼等幾部份組成，如下圖所示。彈簧管是一端封閉并彎成270度圓孤形的空心管子。212、壓力的測(cè)量與變送

它的截面呈扁圓形或橢圓形，橢圓的長軸2a與圖面垂直的彈簧管的中心軸O相平行。管子封閉的一端B為自由端，即位移輸出端；而另一端A則是固定的，作為被測(cè)壓力的輸入端。當(dāng)由它的固定端A通入被測(cè)壓力P后，由于呈橢圓形截面的管子在壓力P的作用下，將趨于圓形，彎成圓弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴(kuò)張變形，使自由端B發(fā)生位移。此時(shí)彈簧管的中心角γ要隨即減小Δγ，也就是自由端將由B移到B，處，如圖2-3(b)上虛線所示。此位移量就相應(yīng)于某一壓力值。自由端B的彈性變形位移通過拉桿使扇形齒輪作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，使固定在中心齒輪軸上的指針也作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，從而在面板的刻度標(biāo)尺上顯示出被測(cè)壓力的數(shù)值。由于彈簧管自由端位移而引起彈簧管中心角相對(duì)變化值Δγ/γ與被測(cè)壓力P之間具有比例關(guān)系，因此彈簧管壓力表的刻度標(biāo)尺是均勻的。232、壓力的測(cè)量與變送

由上述可如，彈簧管真空表。彈簧管壓力表除普通由端將隨壓力的增大而向外伸張。反之若管內(nèi)壓力小于管外壓力，則自由端將隨負(fù)壓的增大而向內(nèi)彎曲。所以，利用彈簧管不僅可以制成壓力表，而且還可制成真空表，還有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧用壓力表等。為了能表明具體適用何種特殊介質(zhì)的壓力測(cè)量，常在其表殼、襯圈或表盤上涂以規(guī)定的色標(biāo)，并注有特殊介質(zhì)的名稱，使用時(shí)應(yīng)予以注意。還有一種是電接點(diǎn)壓力表，可以設(shè)備報(bào)警點(diǎn)，達(dá)到某一壓力點(diǎn)時(shí)開關(guān)接點(diǎn)動(dòng)作。242、壓力的測(cè)量與變送壓力變送器工作原理壓力變送器用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成4-20mADC信號(hào)輸出。具體工作原理有：電阻式、電感式、電容式、電渦流式、磁電式、壓電式、光電式、磁彈性式、振頻式等電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)最常用的是電容式壓力變送器。262、壓力的測(cè)量與變送電容式當(dāng)壓力直接作用在測(cè)量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測(cè)量膜片上的高精度電路將這個(gè)微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，然后采用專用芯片將這個(gè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號(hào)或者1-5V電壓信號(hào)。

由于測(cè)量膜片采用標(biāo)準(zhǔn)化集成電路，內(nèi)部包含線性及溫度補(bǔ)償電路，所以可以做到高精度和高穩(wěn)定性，變送電路采用專用的兩線制芯片，可以保證輸出兩線制4-20mA電流信號(hào)，方便現(xiàn)場(chǎng)接線。272、壓力的測(cè)量與變送陶瓷式壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)。283、流量的測(cè)量與變送

應(yīng)當(dāng)指出，流體的密度是隨工況參數(shù)而變化的。對(duì)于液體，由于壓力變化對(duì)密度的影響很小，一般可以忽略不計(jì)；但因溫度變化所產(chǎn)生的影響，則應(yīng)引起注意。不過一般溫度每變化10℃時(shí)，液體的密度變化約在1%以內(nèi)。所以，除溫度變化較大，測(cè)量準(zhǔn)確度要求較高的場(chǎng)合外，往往也可以忽略不計(jì)。對(duì)于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，例如，在常溫附近，溫度每變化10℃，密度變化約為3%。在常壓附近，壓力每變10kPa，密度也約變化3%。因此，在測(cè)量氣體體積流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)量氣體的溫度和壓力，并將工作狀態(tài)下的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)體積流量。所謂標(biāo)準(zhǔn)體積流量，在工業(yè)上是指20℃、0.10133MPa(稱標(biāo)定狀態(tài))或0℃、0.10133MPa(稱標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))條件下的體積流量。在儀表計(jì)量上多數(shù)以標(biāo)定狀態(tài)條件下的體積流量為標(biāo)準(zhǔn)體積流量。流量測(cè)量的方法和儀表種類繁多，其測(cè)量原理和儀表的結(jié)構(gòu)形式各不相同。針對(duì)電力生產(chǎn)過程的不同要求，采用不同的流量?jī)x表。下表中列出了幾種主要類型流量表(或稱流量計(jì))的性能及適用場(chǎng)合。303、流量的測(cè)量與變送313、流量的測(cè)量與變送3.1差壓式流量計(jì)差壓式(也稱節(jié)流式)流量計(jì)是使用歷史最久，應(yīng)用也最廣泛的一種流量測(cè)量?jī)x表，同時(shí)也是目前生產(chǎn)中最成熟的流量測(cè)量?jī)x表之一。它是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差與其流量有關(guān)而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。差壓式流量計(jì)通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置(包括節(jié)流元件和取壓裝置)、導(dǎo)壓管和差壓計(jì)或差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成。在單元組合儀表中，由節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號(hào)，常通過差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以供顯示、調(diào)節(jié)用。323、流量的測(cè)量與變送節(jié)流現(xiàn)象及其原理流體在有節(jié)流元件的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流元件前后的管璧處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象，如圖3-1所示。所謂節(jié)流裝置就是設(shè)置在管道中能使流體產(chǎn)生局部收縮的節(jié)流元件和取壓裝置的總稱。應(yīng)用最廣泛的節(jié)流元件是孔板，其次是噴嘴、文丘里管。334、液位的測(cè)量與變送4差壓式液位計(jì)

差壓式液位計(jì)是應(yīng)用差壓計(jì)或差壓變送器來測(cè)量變送器液位的，是目前應(yīng)用得最廣泛的一種液位測(cè)量?jī)x表。差壓式液位汁是利用容器內(nèi)液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的，如圖所示。

34+-HP氣

P液

Q入

P出排污當(dāng)差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相時(shí)根據(jù)流體靜力學(xué)原理，我們知道，變送器正壓室受到的壓力為：Pl=P氣十Hρg式中H液位高度;ρ介質(zhì)密度;g重力加速度;P氣氣相壓力。圖4-3差壓變送器測(cè)量液位示意圖二、自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)把工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、液位、濃度等狀態(tài)參數(shù)作為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)叫過程控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)可以由以下幾個(gè)部分組成：測(cè)量變送器：用來測(cè)量被調(diào)量，并把被調(diào)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的某種便于傳遞和綜合的信號(hào)。給定元件：用來設(shè)置被調(diào)量的給定值或與該給定值對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。調(diào)節(jié)器：接受被調(diào)量信號(hào)和給定值比較后的偏差信號(hào)，輸出一定規(guī)律的控制指令給執(zhí)行器。

執(zhí)行器：根據(jù)調(diào)節(jié)器送來的控制指令去推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變調(diào)節(jié)量。35二、自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)控制對(duì)象：被控制的熱工生產(chǎn)過程或設(shè)備。被調(diào)量：表征熱工過程是否符合規(guī)定工況的物理量。擾動(dòng)：生產(chǎn)過程中引起被調(diào)量偏離給定值的各種因素。調(diào)節(jié)量：由控制作用來改變并去控制被調(diào)量變化的物理量。36二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

1．按控制方式分類

閉環(huán)控制系統(tǒng)（也稱反饋控制系統(tǒng)）：它的被控量信號(hào)反饋到控制設(shè)備的輸入端，成為控制設(shè)備生產(chǎn)控制作用的依據(jù)。只要被控量與給定量之間有偏差，控制設(shè)備就要對(duì)控制對(duì)象施加作用，直到被控量符合要求為止。特點(diǎn):基于偏差，消除偏差，可克服各種擾動(dòng)對(duì)被控量的影響。由于控制作用落后于干擾，因此相對(duì)來講控制不及時(shí)。二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)開環(huán)控制系統(tǒng)（也稱前饋控制系統(tǒng)）：控制設(shè)備和控制對(duì)象在信號(hào)關(guān)系上沒有形成閉合回路的控制系統(tǒng)，其被控量沒有反饋到控制設(shè)備的輸入端。特點(diǎn):按擾動(dòng)進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度差，只能克服單一擾動(dòng)。復(fù)合控制系統(tǒng)：開環(huán)控制和閉環(huán)控制組合的一種控制系統(tǒng)。二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)常規(guī)PID控制規(guī)律常規(guī)PID控制即比例-積分-微分控制規(guī)律。1、比例調(diào)節(jié)規(guī)律指調(diào)節(jié)器輸出的控制作用u（t）與其偏差輸入信號(hào)e(t)之間成比例關(guān)系，即比例增益

二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)比例調(diào)節(jié)規(guī)律的特點(diǎn)：（1）動(dòng)作快，調(diào)節(jié)及時(shí)、迅速；（2）對(duì)干擾有很強(qiáng)的抑制作用；（2）調(diào)節(jié)過程結(jié)束，被調(diào)量偏差仍存在，存在靜態(tài)偏差，稱為有差調(diào)節(jié)。

比例帶大，則調(diào)節(jié)閥動(dòng)作幅度小，被調(diào)量變化平穩(wěn)，超調(diào)量小，但殘差較大，靜態(tài)偏差隨比例帶的加大而加大；減小比例帶導(dǎo)致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定，比例帶設(shè)置必須有一定的穩(wěn)定裕度。二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)2、積分調(diào)節(jié)規(guī)律積分調(diào)節(jié)規(guī)律是調(diào)節(jié)器輸出控制作用u（t）與其偏差輸入信號(hào)e（t）隨時(shí)間的積累值成正比特點(diǎn)：

只要偏差存在，積分控制作用一直增加；消除穩(wěn)態(tài)偏差，實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，其控制作用體現(xiàn)在調(diào)節(jié)過程的后期。結(jié)論：積分時(shí)間越小，積分速度越快，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作愈快，容易引起和加劇振蕩。積分調(diào)節(jié)作用是隨時(shí)間而逐漸增強(qiáng)的，與比例調(diào)節(jié)作用相比過于遲緩，惡化了動(dòng)態(tài)品質(zhì)，使過渡過程的振蕩加劇，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)微分調(diào)節(jié)規(guī)律

微分調(diào)節(jié)規(guī)律是調(diào)節(jié)器輸出的控制作用與其偏差輸入信號(hào)的變化速度成正比。對(duì)于定值控制系統(tǒng)，偏差信號(hào)的變化速度就是被調(diào)量的變化速度加入微分調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)超前調(diào)節(jié)，有利于克服動(dòng)態(tài)偏差，將大大改善調(diào)節(jié)過程。微分調(diào)節(jié)作用的大小僅與偏差信號(hào)的變化速度有關(guān)，而與偏差值大小無關(guān)。

微分作用的引入使系統(tǒng)控制過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都得以提高，可適當(dāng)減小靜態(tài)偏差，但它不能像積分作用那樣消除穩(wěn)態(tài)偏差。調(diào)節(jié)過程開始時(shí)，被調(diào)量偏差小，但其變化速度卻較大，可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的位移。但當(dāng)調(diào)節(jié)過程結(jié)束，執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置最后總是回復(fù)到原來的數(shù)值，不能適應(yīng)負(fù)荷的變化。二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)綜上：比例調(diào)節(jié)作用是最基本的調(diào)節(jié)作用，使“長勁”，比例作用貫徹于整個(gè)調(diào)節(jié)過程之中；積分和微分作用為輔助調(diào)節(jié)作用。積分作用則體現(xiàn)在調(diào)節(jié)過節(jié)過程的后期，用以消除靜態(tài)偏差，使“后勁”；微分作用則體現(xiàn)在調(diào)節(jié)過程的初期，使“前勁”PID算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過程中過去、現(xiàn)在和將來的主要信息，而且其配置幾乎最優(yōu)。比例(P)代表了當(dāng)前的信息，起糾正偏差的作用，使過程反應(yīng)迅速。微分(D)在信號(hào)變化時(shí)有超前控制作用，代表了將來的信息。在過程開始時(shí)強(qiáng)迫過程進(jìn)行，過程結(jié)束時(shí)減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過渡過程。積分(I)代表了過去積累的信息，它能消除靜差，改善系統(tǒng)靜態(tài)特性。此三作用配合得當(dāng)，可使動(dòng)態(tài)過程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，收到良好的效果。二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)熱控控制系統(tǒng)方式一.反饋控制

反饋控制是根據(jù)被調(diào)量與給定值的偏差值來控制的。反饋控制的特點(diǎn)是必須在被調(diào)量與給定值的偏差出現(xiàn)后，調(diào)節(jié)器才能對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)來補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響。如果干擾已經(jīng)發(fā)生，而被調(diào)參數(shù)還未變化時(shí)，調(diào)節(jié)器是不會(huì)動(dòng)作的。即反饋控制總是落后于干擾作用。因此稱之為“不及時(shí)控制”。反饋控制方案的本身決定了無法將干擾對(duì)被控量的影響克服在被控量偏離設(shè)定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的進(jìn)一步提高。44二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)二.前饋控制

1.基本原理

考慮到偏差產(chǎn)生的直接原因是干擾作用的結(jié)果，如果直接按擾動(dòng)而不是按偏差進(jìn)行控制，也就是說，當(dāng)干擾一出現(xiàn)調(diào)節(jié)器就直接根據(jù)檢測(cè)到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進(jìn)行控制。由于干擾發(fā)生后被控量還未顯示出變化之前，調(diào)節(jié)器就產(chǎn)生了控制作用，這在理論上就可以把偏差徹底消除。按照這種理論構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)，顯然，前饋控制對(duì)于干擾的克服要比反饋控制系統(tǒng)及時(shí)得多。

若系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器能根據(jù)干擾作用的大小和方向就對(duì)被調(diào)節(jié)介質(zhì)進(jìn)行控制來補(bǔ)償干擾對(duì)被調(diào)量的影響，則這種控制就叫做“前饋控制”或“擾動(dòng)補(bǔ)償”。

45二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)三、復(fù)合控制

基本原理

工程實(shí)際中，為克服前饋控制的局限性從而提高控制質(zhì)量，對(duì)一兩個(gè)主要擾動(dòng)采取前饋補(bǔ)償，而對(duì)其它引起被調(diào)參數(shù)變化的干擾采用反饋控制來克服。以這種形式組成的系統(tǒng)稱為前饋一反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)既能發(fā)揮前饋調(diào)節(jié)控制及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又能保持反饋控制對(duì)各種擾動(dòng)因素都有抑制作用的長處，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

46二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)四、串級(jí)控制

1.基本原理主調(diào)節(jié)器的輸出是副調(diào)節(jié)器的輸入。主參數(shù)(主變量)：

串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被調(diào)參數(shù)稱為主參數(shù)。副參數(shù)(副變量)：

其給定值隨主調(diào)節(jié)器的輸出而變化，能映主信號(hào)數(shù)值變化的中間參數(shù)稱為副參數(shù)。這是一個(gè)為了提高控制質(zhì)量而引起的輔助參數(shù)。主調(diào)節(jié)器(主控制器)：根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差而動(dòng)作，其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值的調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，記為WT1(s)副調(diào)節(jié)器(副控制器)：

其給定值由主調(diào)節(jié)器的輸出決定，并根據(jù)

副參數(shù)與給定值(即主調(diào)節(jié)器輸出)的偏差動(dòng)作的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器47二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)2.串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

串級(jí)控制仍然是一個(gè)定值控制系統(tǒng)，主參數(shù)在干擾作用下的控制過程與單回路控制系統(tǒng)的過程具有相同的指標(biāo)和形式，但與單回路系統(tǒng)比較，串級(jí)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

(1)串級(jí)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力

(2)串級(jí)控制系統(tǒng)可減小副回路的時(shí)間常數(shù)，改善對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率。

(3)串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力48三、分散控制系統(tǒng)介紹1.

分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

DCS系統(tǒng)也稱分布式控制系統(tǒng)，

指控制功能分散、風(fēng)險(xiǎn)分散、操作顯示集中、采用分布式結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。其實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技術(shù)。其功能特點(diǎn)是：通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范化、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠等。

其硬件設(shè)備由管理操作應(yīng)用工作站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和通信網(wǎng)絡(luò)組成。49三、分散控制系統(tǒng)介紹包含工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站

A.

工程師站提供技術(shù)人員生成控制系統(tǒng)的人機(jī)接口，主要用于系統(tǒng)組態(tài)和維護(hù)，技術(shù)人員也可以通過工程師站對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。

B.

操作員站提供技術(shù)人員與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的人機(jī)交互界面，用于監(jiān)視可以完成數(shù)據(jù)的狀態(tài)值顯示和操作員對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的操作。

C、現(xiàn)場(chǎng)控制站用于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集處理，控制策略的實(shí)現(xiàn)，并具有可靠的冗余保證、網(wǎng)絡(luò)通信功能。50三、分散控制系統(tǒng)介紹分散控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用模塊化設(shè)計(jì)方法，通過靈活組態(tài)，合理的配置，可以實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組的模似量控制系統(tǒng)（MCS）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、鍋爐燃燒控制和爐膛安全系統(tǒng)（FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）等功能。DAS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)指采用數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)工藝系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理、記錄、顯示和報(bào)警，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行運(yùn)算分析，并提出運(yùn)行指導(dǎo)的監(jiān)視系統(tǒng)。

51三、分散控制系統(tǒng)介紹MCS模擬量控制系統(tǒng)指通過控制變量自動(dòng)完成被控制變量調(diào)節(jié)的回路。CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)指將鍋爐-汽輪發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)整體進(jìn)行控制，通過控制回路協(xié)調(diào)鍋爐汽輪機(jī)在自動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行給鍋爐、汽輪機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，以適應(yīng)負(fù)荷變化的需要，盡最大可能發(fā)揮機(jī)組的調(diào)頻、調(diào)峰的能力，它直接作用的執(zhí)行級(jí)是鍋爐燃料控制系統(tǒng)和汽輪機(jī)控制系統(tǒng)。

52三、分散控制系統(tǒng)介紹

SCS順序控制系統(tǒng)指對(duì)火電機(jī)組的輔機(jī)及輔助系統(tǒng)，按照運(yùn)行規(guī)律規(guī)定的順序（輸入信號(hào)條件順序、動(dòng)作順序或時(shí)間順序）實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或停止過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)。FSSS爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)指對(duì)鍋爐點(diǎn)火和油槍進(jìn)行程序自動(dòng)控制，防止鍋爐爐膛由于燃燒熄火、過壓等原因引起爐膛爆炸（內(nèi)爆或外爆）而采取的監(jiān)視和控制措施的自