过程控制与自动化仪表第10章典型过程控制系统设计1.ppt
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1、西安理工大学自动化与信息工程学院西安理工大学自动化与信息工程学院信息与控制工程系信息与控制工程系 1 1)了解了解电厂锅炉电厂锅炉的各种控制要求,熟悉它们的的各种控制要求,熟悉它们的控制方案;控制方案;2 2)掌握锅炉燃烧过程控制系统的设计方法;掌握锅炉燃烧过程控制系统的设计方法;3 3)了解了解精馏塔的精馏塔的控制任务,熟悉各变量之间的控制任务,熟悉各变量之间的关系;关系;4 4)掌握精馏过程控制系统的设计方法;掌握精馏过程控制系统的设计方法;5 5)了解了解工程设计工程设计的基本要求与基本内容;的基本要求与基本内容;6 6)了解项目报告、施工图的设计方法以及抗干了解项目报告、施工图的设计方
2、法以及抗干扰问题的解决方案。扰问题的解决方案。典型生产过程控制与工程设计典型生产过程控制与工程设计火力发电厂外观火力发电厂外观 在火力发电厂,最基本的工艺在火力发电厂,最基本的工艺过程是用锅炉生产蒸汽,使汽轮机过程是用锅炉生产蒸汽,使汽轮机运转,进而带动发电机发电。运转,进而带动发电机发电。汽轮发电机组汽轮发电机组 锅炉控制是火力发电生产过程自锅炉控制是火力发电生产过程自动化的重要组成部分。它的主要任务动化的重要组成部分。它的主要任务是根据负荷设备(汽轮机)的需要,是根据负荷设备(汽轮机)的需要,供应一定规格(压力、温度、流量和供应一定规格(压力、温度、流量和纯度)的蒸汽。纯度)的蒸汽。火力发
3、电厂的生产流程火力发电厂的生产流程火力发电厂的生产流程火力发电厂的生产流程单元机组生产流程示意图单元机组生产流程示意图光聚热与火力发电复合系统光聚热与火力发电复合系统火电锅炉主要控制系统介绍火电锅炉主要控制系统介绍汽包水位控制的重要性汽包水位控制的重要性 将锅炉的汽包水位控制在一个将锅炉的汽包水位控制在一个允许范围内,是锅炉运行的允许范围内,是锅炉运行的主要指主要指标标,也是锅炉能提供符合质量要求,也是锅炉能提供符合质量要求的蒸汽负荷的的蒸汽负荷的必要条件必要条件。汽包水位传感器与水位电视汽包水位传感器与水位电视 以以汽包水位为被控参数汽包水位为被控参数、给水流量为控制参数给水流量为控制参数可
4、以构成可以构成单回路控制系统,称为单回路控制系统,称为单冲量单冲量控制系统。这种系统结构简单、控制系统。这种系统结构简单、设计方便。设计方便。汽包水位单冲量控制系统汽包水位单冲量控制系统 这种系统结构的缺点是克这种系统结构的缺点是克服服给水自发性干扰给水自发性干扰和和负荷干扰负荷干扰的能力差,汽包的能力差,汽包假水位现象假水位现象使使汽包水位的特性变的复杂和难汽包水位的特性变的复杂和难以控制!而汽包水位又是锅炉以控制!而汽包水位又是锅炉运行中的重要参数,一旦控制运行中的重要参数,一旦控制超标将引起严重的事故!超标将引起严重的事故!汽包水位单冲量控制系统汽包水位单冲量控制系统什么是假水位现象?该
5、如何改进汽包水位控制系统?什么是假水位现象?该如何改进汽包水位控制系统?汽包水位控制系统1.给水给水W阶跃扰动下的水位曲线阶跃扰动下的水位曲线 锅炉汽包是一个汽水分离装置,锅炉汽包是一个汽水分离装置,属于单容对象。它受给水量、用汽量属于单容对象。它受给水量、用汽量和锅炉热负荷的影响。和锅炉热负荷的影响。1)()(211sTKssWsH气泡影响汽包水位的扰动特性2.蒸汽流量蒸汽流量D扰动下的水位曲线扰动下的水位曲线1)()(222sTKssDsH气泡影响汽包水位双冲量控制要消除来自主蒸汽流量的干扰应采取何种控制方式?要消除来自主蒸汽流量的干扰应采取何种控制方式?从物质平衡的观点出发,使给水量永远
6、等于蒸发量!从物质平衡的观点出发,使给水量永远等于蒸发量!如果根据蒸汽流量的变化来校正如果根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位虚假水位的误动作,就能使调节阀动的误动作,就能使调节阀动作准确及时,减少水位的波动,改善控制质量。也就是说,若作准确及时,减少水位的波动,改善控制质量。也就是说,若将蒸汽流将蒸汽流量作为前馈信号量作为前馈信号,就构成了双冲量控制系统。,就构成了双冲量控制系统。双冲量控制系统流程图及方框图双冲量控制系统流程图及方框图汽包水位双冲量控制系统汽包水位双冲量控制系统前馈前馈-反馈复合控制反馈复合控制消除来自锅炉给水回路的干扰应采取何种控制方式?消除来自锅炉给水回路的干扰应采取何种控
7、制方式?该控制系统由主、副两个调节该控制系统由主、副两个调节器和三个冲量(器和三个冲量(汽包水位、蒸汽流汽包水位、蒸汽流量、给水流量量、给水流量)构成。其中,主调)构成。其中,主调节器为汽包水位调节器,副调节器节器为汽包水位调节器,副调节器为给水流量调节器,蒸汽流量为前为给水流量调节器,蒸汽流量为前馈信号。馈信号。汽包水位三冲量串级控制系统流程图汽包水位三冲量串级控制系统流程图 三冲量前馈反馈串级控制系三冲量前馈反馈串级控制系统在克服虚假水位的影响、维持水统在克服虚假水位的影响、维持水位稳定、提高给水控制质量等多方位稳定、提高给水控制质量等多方面都优于前述两种控制系统,是现面都优于前述两种控制
8、系统,是现场广泛采用的汽包水位控制方案。场广泛采用的汽包水位控制方案。汽包水位三冲量控制系统汽包水位三冲量控制系统过热蒸汽温度控制系统过热蒸汽温度控制系统单元机组生产流程示意图单元机组生产流程示意图减温水调节减温水调节主蒸汽温度主蒸汽温度控制要求与过程特性控制要求与过程特性 过热蒸汽温度是影响安全和经济的重要参数,要求保持在过热蒸汽温度是影响安全和经济的重要参数,要求保持在55的范围内。的范围内。过热蒸汽温度控制系统的任务是使过热器出口温度维持在过热蒸汽温度控制系统的任务是使过热器出口温度维持在允许范围内允许范围内。过热蒸汽温度控制系统过热蒸汽温度控制系统 影响过热蒸汽温度的影响过热蒸汽温度的
9、外界因外界因素素很多,例如蒸汽流量、减温很多,例如蒸汽流量、减温水量、流经过热器的烟气温度水量、流经过热器的烟气温度和流速等的变化都会影响过热和流速等的变化都会影响过热蒸汽的温度。蒸汽的温度。蒸汽温度蒸汽温度对不同干扰对不同干扰的阶跃响应的阶跃响应 由右图可知,在各种阶跃干扰由右图可知,在各种阶跃干扰作用下,其动态特性都有作用下,其动态特性都有时延时延和和惯性惯性,只是时延和惯性的大小不,只是时延和惯性的大小不同而已。同而已。过热蒸汽温度控制的问题过热蒸汽温度控制的问题 若采用若采用减温水流量减温水流量作为控制变作为控制变量则既简单又易行。但存在的问量则既简单又易行。但存在的问题是:题是:减温
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