【正文】 因此，采用導(dǎo)前汽溫微分信號的雙回路系統(tǒng)的副回路，其快速跟蹤和消除干擾的性能不如串級系統(tǒng)；在主回路中，串級系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器可具有微分作用，故控制品質(zhì)也比雙回路系統(tǒng)好，特別對于慣性、延遲較大的系統(tǒng)，雙回路系統(tǒng)的控制質(zhì)量不如串級系統(tǒng)。因此加入導(dǎo)前汽溫微分信號的作用可以理解為改變了控制對象的動態(tài)特性，在控制對象慣性遲延較大的情況下導(dǎo)前汽溫微分信號的雙回路汽溫控制系統(tǒng)是控制品質(zhì)遠比單回路控制系統(tǒng)好。 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)的組成及原理. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手采用導(dǎo)前微分信號的過熱汽溫控制系統(tǒng)如圖 39 所示。（2）根據(jù) ??21()Ts整定主調(diào)節(jié)器 1()Ts。副調(diào)節(jié)器 2()TWs可選用 P（或 PD）調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器應(yīng)選用 PI 調(diào)節(jié)器，以使副回路有較高的衰減振蕩頻率。凡是需采用串級控制的生產(chǎn)過程，對控制的品質(zhì)都是很高的，不允許被調(diào)量存在靜差。因此，在設(shè)計串級控制系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)法找到一個反應(yīng)靈敏的副參數(shù)，使得干擾在影響主參數(shù)之前就得到克服，副回路的這種超前控制作用，必然使控制質(zhì)量有很大的提高。 串級溫度控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及原理過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 32 所示：. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手圖 32 過熱汽溫串級控制系統(tǒng) 該汽溫串級控制系統(tǒng)中，有主、副兩個調(diào)節(jié)器。記下 δk 和 Tk，然后按經(jīng)驗公式來確定調(diào)節(jié)器的各參數(shù)值。本次設(shè)計就是采用噴水減溫作為主要調(diào)節(jié)手段。當汽溫高時，可開大上排二次風(fēng)，關(guān)小下排二次風(fēng)，以壓低火焰中心。第二級噴水減溫器往往分兩側(cè)布置，以減小過熱汽溫?zé)崞?。因此，要求鍋爐設(shè)置適當?shù)恼{(diào)溫手段，以減小擾動對汽溫波動的影響。動態(tài)特性曲線如圖 25（a ）所示。因此本次設(shè)計主要是對二級減溫控制系統(tǒng)的設(shè)計，使機組在不同負荷下維持鍋爐二級減溫器入口和二級減溫器出口的蒸汽溫度為設(shè)定值。主回路的控制由 PID1 來完成。采用輻射式、半輻射式和對流過熱器聯(lián)合過熱系統(tǒng)，以獲得良好的過熱蒸汽溫度變化特性。蛇形管與聯(lián)箱上的管接頭焊接在一起。并且通過仿真驗證來控制效果。在這些因素的共同作用下，過熱汽溫對象除了具有多容、大慣性、大延遲的特性之外，往往還表現(xiàn)出一定的非線性和時變特性，因此，過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)是鍋爐各項控制系統(tǒng)中較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)之一。2．本人在畢業(yè)設(shè)計中引用他人的觀點和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻形式列出，對本文的研究工作做出重要貢獻的個人和集體均已在文中注明。因此，在鍋爐運行中，保證過熱蒸汽的溫度達標是非常重要的 [1]。一直以來，國內(nèi)外許多專家學(xué)者都在積極研究將這些新的控制算法應(yīng)用到過熱蒸汽溫度的控制上。（1）對流過熱器：布置在煙道內(nèi)，依靠熱煙氣對流傳熱的過熱器，稱為對流式過熱器。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手1布置在煙溫 1200℃區(qū)域的屏式過熱器；3布置在煙溫為 1000℃和 900℃區(qū)域內(nèi)的對流過熱器；4布置在燃燒室內(nèi)的輻射過熱器圖 21 布置在不同煙溫區(qū)域內(nèi)的過熱器氣溫特性 過熱器的基本結(jié)構(gòu)300MW 單元機組是是我國火力發(fā)電機組的主要型號。主回路的被控量為二級減溫器入口的蒸汽溫度，其實測值送入主回路與其給定值進行比較，形成二級減溫器入口蒸汽溫度的偏差信號。其前饋信號有主蒸汽溫度和壓力的給定值的函數(shù)，還有主蒸汽流量代表機組負荷以及送風(fēng)量、燃燒器火嘴擺動傾角等。當鍋爐負荷擾動時，蒸汽流量的變化使沿整個過熱器管路長度上各點的蒸汽流速幾乎同時改變，從而改變過熱器的對流放熱系數(shù)，使沿整個過熱器各點的蒸汽溫度幾乎同時改變，因而汽溫反應(yīng)較快。在減溫水流量擾動下，導(dǎo)前汽溫的傳遞函數(shù)可表示為： 220()1)nSKWT???? （23）式中： 2K—減溫水流量擾動下導(dǎo)前汽溫的放大系數(shù)；T—為減溫水流量擾動下導(dǎo)前汽溫對象的時間常數(shù)；2n—階數(shù)；在減溫水流量擾動下，過熱汽溫的傳遞函數(shù)可表示為： 010())nKSWT???? （24）式中： 0K一減溫水流量擾動下過熱蒸汽溫度的放大系數(shù)； T—為減溫水流量擾動下過熱蒸汽溫度的時間常數(shù)； 0n—階數(shù)；對象惰性區(qū)的傳遞函數(shù)可表示為： 1102())nSKWT??? （25）式中： 1K—減溫水流量擾動下惰性區(qū)溫度的放大系數(shù)；T—為減溫水流量擾動下惰性區(qū)溫度的時間常數(shù)； 1n—階數(shù)；總的來說，根據(jù)對過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)對象做階躍擾動試驗得出的動態(tài)特性曲線可知，它們均為有延遲的慣性環(huán)節(jié)，但各自的動態(tài)特性參數(shù)值有較大的差別。第一級布置在分隔屏過熱器之前，被調(diào)參數(shù)是屏式過熱器出口汽溫，其主要任務(wù)是保護屏式過熱器，防止壁管超溫。當汽溫高時應(yīng)盡量先投用下排的燃燒器，汽溫低時可切換成上排噴燃器運行。由以上分析可知噴水減溫調(diào)節(jié)操作簡單，調(diào)節(jié)又靈敏，只要根據(jù)汽溫的變化適當?shù)淖兏鄳?yīng)的減溫水調(diào)節(jié)閥門開度，改變進入減溫器的減溫水量即可達到調(diào)節(jié)過熱汽溫的目的。實 際 PID 調(diào) 節(jié) 器 的 階 躍 響 應(yīng) 曲 線 如 下 圖 所 示 ：teoΔ e0tμo0e??D0K1e???DPIP I D 圖 31 實際 PID 調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線實 際 PID 調(diào) 節(jié) 器 在 階 躍 輸 入 下 ， 開 始 時 微 分 作 用 的 輸 出 變 化 最 大 ， 使 總的 輸 出 大 幅 度 地 變 化 ， 產(chǎn) 生 一 個 強 烈 的 超 前 調(diào) 節(jié) 作 用 ， 把 這 種 調(diào) 節(jié) 作 用 看 成為 預(yù) 調(diào) ； 然 后 微 分 作 用 消 失 ， 積 分 作 用 逐 漸 占 主 導(dǎo) 地 位 ， 只 要 靜 態(tài) 偏 差 存 在 ，積 分 作 用 便 不 斷 增 加 ， 把 這 種 調(diào) 節(jié) 作 用 可 看 成 為 細 調(diào) ， 一 直 到 靜 態(tài) 偏 差 完 全消 失 ， 積 分 作 用 才 停 止 ； 而 在 PID 的 輸 出 中 ， 比 例 作 用 是 自 始 至 終 與 偏 差相 對 應(yīng) 的 ， 它 是 一 種 基 本 的 調(diào) 節(jié) 作 用 。但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷更新，工業(yè)生產(chǎn)過程對工業(yè)參數(shù)提出了越來越嚴格的要求，并且由于生產(chǎn)過程中各參數(shù)間的關(guān)系復(fù)雜化及控制對象遲延和慣性的增大，都使得單回路控制系統(tǒng)不能滿足要求。、副回路的設(shè)計原則（1）副參數(shù)的選擇，應(yīng)使副回路的時間常數(shù)小，控制通道短，反應(yīng)靈敏。、副調(diào)節(jié)器的選型串級控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，對于它們的選型即控制規(guī)律的選擇也有不同考慮。要達到此要求整定時應(yīng)考慮以下幾個問題： ① 對象的動態(tài)特性。（5）觀察控制過程，適當調(diào)整，直到獲得滿意的過渡過程。在時間和相位上，后一個信號超前于主信號，因此把這種系統(tǒng)稱為導(dǎo)前微分控制系統(tǒng) [6]。這個新的控制對象的輸入仍然是減溫水流量. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手信號 BW，但輸出信號為 *1?，等效控制對象的傳遞函數(shù)可以根據(jù)方框圖求得。 兩種自動控制系統(tǒng)的比較及控制方案選擇前面討論了串級過熱汽溫控制系統(tǒng)和導(dǎo)前汽溫微分信號的雙回路過熱汽溫控制系統(tǒng)，他們在實際應(yīng)用中一般都能滿足生產(chǎn)上的要求，但這兩種控制系統(tǒng)在控制質(zhì)量、系統(tǒng)構(gòu)成、整定調(diào)試等方面各有特點。，采用導(dǎo)前汽溫微分信號的雙回路系統(tǒng)較為簡單。設(shè)主汽溫對象的傳遞函數(shù)為 00021()())nKWssTs??? （318）導(dǎo)前區(qū)汽溫對象的傳遞函數(shù)為 202()1)nsTs?? （319）則等效對象的傳遞函數(shù)為 ??2* 202202022 2()()()dnKWssWWsTs??????????? （320）由上式可得 012()()dKss????????12?? （321） 可見微分器的參數(shù)時根據(jù)控制對象的惰性區(qū)來整定的，用控制對象惰性區(qū)傳遞函數(shù)的求法，由 102/?。引入了 2的微分信號后。圖 36 串級控制系統(tǒng)方框圖的等效變換（4）如果 ??2()TWs的參數(shù)值與第（ 1）步得到 ??21()TWs的參數(shù)值基本相同，那么整定就告完成。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手Wr 2( s ) W0 2( s )Wm 2( s )Wr 1( s )Wm 1( s )1 / Wm 2( s )R2( s )Y2( s )a )W0 1( s )b )R2( s ) Y2( s )圖 35 主副調(diào)節(jié)器分別獨立整定時的方框圖另外，按此方法整定串級系統(tǒng)時還應(yīng)考慮控制對象惰性區(qū)動態(tài)特性的求取。、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則（1）主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴格，同時在對副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級控制方式時，主、副調(diào)節(jié)器均可以采用比例控制。但這將與要求副回路控制通道短，反應(yīng)快相矛盾，應(yīng)在設(shè)計中加以協(xié)調(diào)。在主、副調(diào)節(jié)器均具有 PI 控制規(guī)律的情況下，當系統(tǒng)達到穩(wěn)定時，主、副調(diào)節(jié)器的輸入偏差均為零，即： 2I?= 0； 1I?= T 由此也可以認為主調(diào)節(jié)器的輸出 T是導(dǎo)前汽溫 1I?的給定值。記下此時的比例度 δk 和振蕩周期 Ts。由于過熱汽溫控制通道的遲延和慣性很大，被調(diào)量信號反應(yīng)慢，因此選擇減溫器后的汽溫作為局部反饋信號，形成了上述的兩種雙回路控制系統(tǒng)。若改變流經(jīng)過熱器的煙氣量，則煙氣流速必然改變，使對流傳熱系數(shù)變化，從而改變了煙氣對過熱器的放熱量。由于噴水減溫設(shè)備簡單，操作方便，調(diào)節(jié)又靈敏，所以仍得到廣泛應(yīng)用。所謂蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)，是指通過改變蒸汽的熱焓來調(diào)節(jié)溫度。它與蒸汽量擾動下的情況類似。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手過?？諝饬扛淖儠r，燃燒生成的煙氣量改變，因而所有對流受熱面吸熱隨之改變，而且對離爐膛出口較遠的受熱面影響顯著。其溫度的測量值送入副回路與其給定值進行比較，形成一級減溫器出口蒸汽溫度的偏差信號。第一級噴水減溫器布置在前屏過熱器之后，用來調(diào)節(jié)因負荷、給水溫度和燃料性質(zhì)變化而引起的汽溫變化，為粗調(diào)。（3）屏式過熱器和包覆過熱器 除了以上兩種過熱器，還有一種介于兩者之間的半輻射過熱器。在各種擾動作用下反映出非線性、時變等特性，從而進一步加大了汽溫控制的難度。運用計算機技術(shù)的高效率、高可靠性、全自動的微機工業(yè)測控系統(tǒng)開始日益得到重視。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！ 作 者 簽 名： 年 月 日. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手摘 要過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)是單元機組不可缺少的重要組成部分，其性能和可靠性已成為保證單元機組安全性和經(jīng)濟性的重要因素。 Smith predictor。 因此，許多火電廠都希望能有一種理想的控制策略實現(xiàn)對過熱汽溫的有效控制。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手第 2 章 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的組成與對象特性這里主要是針對 300MW 的單元機組鍋爐，通過了解其高溫、亞臨界壓力、自然循環(huán)、單爐膛前后對沖燃燒、燃煤粉汽包爐，且汽輪機為單軸、三缸、兩排汽、再熱、凝汽沖動式，說明過熱器與再熱器在鍋爐中的位置及布置情況，從而全面掌握研究對象的生產(chǎn)過程，并熟悉其動靜態(tài)特性及分析影響汽溫變化的各種因素。由于屏式過熱器具有過熱汽溫平穩(wěn)的特點，在現(xiàn)代大型鍋爐上廣泛地采用了這種過熱器。本機組鍋爐過熱器一、二級噴水減溫器的控制目標就是在機組不同負荷下維持鍋爐二級減溫器入口和二級減溫器出口的蒸汽溫度為設(shè)定值。副回路的被控量為二級減溫器出口蒸汽溫度，其溫度的測量值送入副回路與其給定值比較，形成二級減溫器出口蒸汽溫度的偏差信號。影響汽溫變化的因素很多，但主要有蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水量等。 （2）在減溫水流量擾動下，過熱器出口蒸汽溫度對象具有較大的傳遞滯后和容量滯后，減小減溫器與蒸汽溫度控制點之間的距離，可以改善其動態(tài)特性。 噴水減溫調(diào)節(jié)操作簡單，只要根據(jù)汽溫的變化適當?shù)淖兏鄳?yīng)的減溫水調(diào)節(jié)閥門開度，改變進入減溫器的減溫水量即可達到調(diào)節(jié)過熱汽溫的目的。而在低負荷時，將噴燃器向上傾斜適當角度，則可以使火焰中心位置提高，使汽溫升高。（3）調(diào)節(jié)送風(fēng)量。PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)