【正文】 2f1y2y主控制器 副控制器 控制閥副對象 主對象副變送器主變送器主回路副回路內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 的比值作為被控變量，這是一種典型的定值系統(tǒng)，只不過從動量控制器的測量值是由兩個流量值相除得出的 ，如圖 (b)所示。 比值控制系統(tǒng)是按功能命名的系統(tǒng)。例如在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，空氣與燃料的流量間應(yīng)保持一 定的比值，當(dāng)燃料流量增加或減少時，空氣流量應(yīng)隨之增加或減少。 （ 4） 可以實現(xiàn)更靈活的控制方式，主控制器在必要時可以切除。 （ 3） 容許副回路各環(huán)節(jié)的特性在一定范圍內(nèi)變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)。 （ 2） 改善主控制器的廣義對象的特性。串級控制系統(tǒng)應(yīng)用中，大多 屬于該目的。在 設(shè)計時對副回路的構(gòu)成應(yīng)考慮：包含主要擾動；包含整個對象內(nèi)次大的時間常數(shù)（有自衡對象）或包含最大時間常數(shù)（非自衡對象）。其典型系統(tǒng)框圖 如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 串級控制系統(tǒng) 采用不止一個控制器，而且控制器之間相串聯(lián)，一個控制器的輸出作為下一個控制器的設(shè)定值的系統(tǒng)，稱為串級控制系統(tǒng)。另外，自整定 PID控制器的研究多年來受到關(guān)注。在工程應(yīng)用中要注意針對過程特性，采用不同的改進(jìn) PID 算法及 其相關(guān)的算法 , 如多維 PID 控制、時間比例控制 Dahlin 控制算法等。 對于該類控制系統(tǒng)，最常用的控制算法是采用 PID 控制算法或其變形算法。在系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)上是否能采用簡單控制系統(tǒng)，取決于控制的精度要求、對象的易控程度、擾動的大小和頻繁程度等因素。具有反向特性的過程鍋爐液位在負(fù)荷變化時的響應(yīng)是最典型的例子。 （ 4） 具有反向特性的過程。有自衡的振蕩過程，指的是衰減振蕩，最后能趨近新的穩(wěn)態(tài)。 （ 3） 有自衡的振蕩過程。這類過程在階躍作用下， C（ t） 會一直上升或下降，直到極限值。過程能夠自發(fā)地趨于新的穩(wěn)態(tài)值的性質(zhì)稱為自衡性。在過程控制中，這類過程是最常見的。這樣，輸入輸出關(guān)系往往可用傳遞函數(shù)來描述。過程的數(shù)學(xué)模型，如從其內(nèi)在規(guī)律來考慮，往往相當(dāng)復(fù)雜，例如，有非線性、分布參數(shù)和時變等情況。隨動系統(tǒng)的重點在于跟蹤，要跟得穩(wěn)，跟得快，跟得準(zhǔn)；定值系統(tǒng)的關(guān)鍵在于一個定字，要定得又穩(wěn)又快又準(zhǔn)。 對設(shè)定值變動的隨動系統(tǒng)與設(shè)定值不變的定值系統(tǒng)，控制要求有相同的一面，也有監(jiān)控系統(tǒng)控制裝置執(zhí)行器 檢測 、 變送生 產(chǎn) 過 程內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 不同的一面。因此 ，通常在穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性三個方面提出各種單項控制指標(biāo)。即使在高水平的自動控制方案中，這類系統(tǒng)仍占控制回路的絕大多數(shù)。在 DCS 中，一般都備有多種常規(guī)控制算法模塊。 控制工程是綜合性的應(yīng)用學(xué)科，本章對有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹。它是控制理論在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括理論的移植與改造、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究、控制算法的確定以及控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。在這個優(yōu)化結(jié)果的指導(dǎo)下，進(jìn)行鍋爐燃燒優(yōu)化控制。該系統(tǒng)可將監(jiān)測數(shù)據(jù)存入管理數(shù)據(jù)庫，以便操作人員快速準(zhǔn)確地了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，同時也便于管理人員能及時分析運行情況，做出生產(chǎn)管理決策，通過對一些主要的過程變量實施自動控制，使整個系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定、 有效地運行。冷卻塔的作 用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散人大氣。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設(shè)備吸取廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式稱為直流冷卻。 循環(huán)水系統(tǒng)：為機組提供冷卻水源。過濾處理是使用石英砂等濾料除去細(xì)小懸浮物。其流程一般為：天然水――混凝沉淀――過濾――離子交換――補給水。所包涵的主要設(shè)備有斗輪機、碎煤機、翻車機、輸煤皮帶等。 其它系統(tǒng)：壓縮空氣系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、膠球系統(tǒng) 、 保安系統(tǒng)等。密封系統(tǒng)的功能是密封冷卻介質(zhì)的外泄。 潤滑油系統(tǒng)：為汽輪機提供潤滑、冷卻用油。 主機油系統(tǒng)：包括潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)、調(diào)節(jié)、保安 系統(tǒng)。 凝結(jié)水系統(tǒng)：將凝結(jié)水輸送到除氧器，完成加熱、除氧、化學(xué)處理和剔除雜質(zhì)。 軸封系統(tǒng)：防止汽輪機內(nèi)部高壓蒸汽向外泄露，保證汽輪機效率，保持真空系統(tǒng)嚴(yán)密性。 再熱蒸汽系統(tǒng)：輔助主蒸汽系統(tǒng)做功，提高機組熱效率。 其它輔助系統(tǒng)：包括燃油系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng) 等。 制粉系統(tǒng)：完成燃料的磨碎、干燥。 汽水系統(tǒng)：鍋爐的汽水系統(tǒng)的主要功用是接受燃料的熱能，提升介質(zhì)的熱勢能，增內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 壓增溫，完成介質(zhì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。例如：爐膛負(fù)壓一般要求在 20 ~ 60帕之間比較合適，保證爐膛不往外噴火。例如：一般燃?xì)忮仩t需要將含氧量控制在%~3%之間比較好。 （ 2） 保證 爐膛內(nèi)氧的含量。主要流程有煙氣流程、通風(fēng)流程、排灰出渣流程等。 火電廠各個系統(tǒng)概述 鍋爐主要系統(tǒng) ： 燃燒系統(tǒng)： 主要由鍋爐的燃燒室、送風(fēng)裝置 、 送煤裝 置、灰渣排放裝置等組成。 蓄電池：指放電后經(jīng)充電能復(fù)原繼續(xù)使用的化學(xué)電池。 6KV、 380V 配電裝置：完成電能分配，控制設(shè)備的裝置。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體、護環(huán)、心環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、滑環(huán)、同軸激磁機電樞組成。定子由定子鐵心、定子線圈、機座、端蓋、風(fēng)道等組成。其勵磁方式為發(fā)電機的勵磁線圈 FLQ（即轉(zhuǎn)子繞組）由同軸的并激直流勵磁機經(jīng)電刷及滑環(huán)來供電。因而將一次能源 （水力、煤、 油、風(fēng)力、原子能等）轉(zhuǎn)換為二次能源的發(fā)電機，現(xiàn)在幾乎都是采用三相交流同步發(fā)電機。主要設(shè)備包括主油箱、主油泵、交直流油泵、冷油器、油凈化裝置等。 凝結(jié)泵：將凝汽器的凝結(jié)水通過各級低壓加熱器補充到除氧器。 除氧器：除去鍋爐給水中的各種氣體，主要是水中的游離氧。 給水泵：將除氧水箱的凝結(jié)水通過給水泵提高壓力，經(jīng)過高壓加熱器加熱后，輸送到鍋爐省煤器入口，作為鍋爐主給水。 汽輪機是一種將蒸汽的熱勢能轉(zhuǎn)換成機械能的旋轉(zhuǎn)原動機。汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。轉(zhuǎn)動部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。汽輪機本體 由固定部分（ 定 子）和轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）組成。 汽輪機本體是完成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。 燃燒器：將攜帶煤粉的一次風(fēng)和助燃的二次風(fēng)送入爐膛，并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使煤粉能迅速穩(wěn)定的著火，同時使煤粉和空氣合理混合，達(dá)到煤粉在爐內(nèi)迅速完全燃燒?？疹A(yù)器分為導(dǎo)熱式和回轉(zhuǎn)式。 空氣預(yù)熱器 ：空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。 引風(fēng)機：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動煙氣，完成煙氣及空氣的熱交換。 調(diào)節(jié)閥減溫器爐膛燃燒嘴熱空氣燃料省煤器爐墻熱空氣送往爐膛空氣預(yù)熱器給水 ( 由給水泵來 )冷空氣 ( 由送風(fēng)機來 )煙氣 ( 由引風(fēng)機送往煙囪 )汽包DP MD S過熱蒸汽送負(fù)荷設(shè)備過熱器內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3 一次風(fēng)機：干燥燃料，將燃料送入爐膛，一般采用離心式風(fēng)機。 按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動方式分類：自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流 鍋爐、復(fù)合循環(huán)鍋爐。由爐膛、煙道、汽水系統(tǒng)（其中包括受熱面、汽包、聯(lián)箱和連接管道）以及爐墻和構(gòu)架等部分組成的整體，稱為 “鍋爐本體 ”。 圖 鍋爐工藝流程圖 火電廠設(shè)備介紹 鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電廠中的主要熱力設(shè)備之一。在 汽輪機內(nèi)作完功的過熱蒸汽被凝汽器冷卻成凝結(jié)水 ,凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)泵送到低壓加熱器加熱 ,然后送到除氧器除氧 ,再經(jīng)給水泵送到高壓加熱器加熱后 ,送到鍋爐繼續(xù)進(jìn)行熱力循環(huán)?；旌衔锉诲仩t汽包內(nèi)的汽水分離器進(jìn)行分離 ,分離出的水經(jīng)下降管送到水冷壁管繼續(xù)加熱 ,分離出的蒸汽送到過熱器 ,加熱成符合規(guī)定溫度和壓力的過熱蒸汽 ,經(jīng)管道送到汽輪機作功。煤粉倉的煤粉由給粉機送到鍋爐本體的噴燃器 ,由噴燃器噴到爐膛內(nèi)燃燒。 火電廠簡介 火電廠工藝流程 火電廠的一般工藝流程是將 存在儲煤場中的原煤由輸煤設(shè)備從儲煤場送到鍋爐的原煤斗 中 ,再由給煤機送到磨煤機中磨成煤粉。中國的火電成本低，到 1990 年，火力發(fā)電占總發(fā)電量的 72％。世界上絕大多數(shù)國家的電力生產(chǎn)仍以火電為主。中國大陸最大的火電廠是諫壁電廠（ 萬千瓦）。 50 年代中期，各國陸續(xù)投運 30～ 60 萬千瓦火電機組。 1901年，瑞士勃朗－鮑威利有限公司制成第一臺 5000 千瓦汽輪發(fā)電機， 1902 年達(dá)到 15000千瓦。 1882 年，中國上海建成一座裝有 12 千瓦直流發(fā)電機乍浦路火電廠，為電燈供電。 1886 年，美國建成第一座交流發(fā)電廠。這座火電廠安裝直流發(fā)電機，給附近照明供電。 Distributed Control System 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................... I Abstract .............................................................................................................................. II 第一章 引言 ...................................................................................................................... 1 火力發(fā)電概述 .............................................................................................................. 1 火電廠簡介 .................................................................................................................. 1 火電廠工藝流程 ............................................................................................... 1 火電廠設(shè)備介紹 ............................................................................................... 2 火電廠各個系統(tǒng)概述 ....................................................................................... 4 設(shè)計思想 ...................................................................................................................... 6 第二章 過程控制技術(shù) ...................................................................................................... 7 常規(guī)控制系統(tǒng) .............................................................................................................. 7 單回路控制系統(tǒng) ............................................................................................... 7 串級控制系統(tǒng) ................................................................................................... 9 比值控制系統(tǒng) ................................................................................................... 9 前饋控制系統(tǒng) ................................................................................................. 10 時滯補償控制系統(tǒng) ......................................................................................... 11 選擇性控制系統(tǒng) .........................................................