自动调节系统基本概念-火电厂热力过程自动调节系统培训讲义

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1、MCS系统培训讲义第1章自动调节的基本概念火电厂热力过程自动调节系统培训讲义编稿：马海林部门：姓名：2003年12月1-12MCS系统培训讲义第1章自动调节的基本概念火电厂热力过程自动调节系统培训讲义第1章自动调节的基本概念第1节概念及定义1．基本概念1．1自动调节：借助于一些自动化装置，代替人使某些生产过程自动维持在规定的工艺要求下运行的过程。1．2自动调节系统：自动装置+调节对象。如下图所示：1．3自动装置的基本组成：a）测量装置——变送器：代替人眼功能；b）调节装置——调节器、比较器：代替人的大脑功能；c）执行装置——执行器、控制器：代替人的手脚功能。1．4自

2、动装置的分类及发展：1）按能源（动力源）形式：a）气动控制仪表；b）液动控制仪表；c）电动控制仪表；d）混合式控制仪表。2）按结构、功能形式：a）基地式仪表；b）单元组合式仪表；c）组装仪表；d）可编程调节器；e）集散控制系统——“4C”技术：control：应用先进、智能化控制算法，实现各种复杂过程控制；1-12MCS系统培训讲义第1章自动调节的基本概念computer：以微处理器为核心，进行过程控制；communication：利用快速、可靠的通讯手段，实现资源共享及管控一体化；CRT：丰富的人—机界面，提供多方位、互答式过程控制管理；1）发展：数字化——抗干扰

3、能力强、精度高；智能化——操作、使用简便；网络化——现场总线结构，危险分散，减小施工强度。节约原材料。2常用术语：1）调节对象：被调节的生产过程或生产设备。如：汽包水位调节中的汽包，汽温系统中的减温器，燃烧系统中的锅炉本体、主要辅机。2）被调量：调节所要维持为给定值或一定范围内的工艺参数。如：汽包水位、主汽温度、主汽压力、送风量、炉负压等3）给定值：要求被调量应具有的数值。4）调节作用：调节器要求调节机构改变其开度，调节流量的要求。5）扰动：引起被调量偏离给定值的各种原因。内扰：包含在调节系统内部的扰动量，调节作用也可称内扰。外扰：不包含在调节系统内部的扰动量。特点

4、：外扰要影响到被调量；内扰可提前消除，对被调量的影响小。6）作用方向：正作用—测量值-给定值（即当测量值↑→调节器输出值↑）；反作用—给定值-测量值（即当测量值↑→调节器输出值↓）。3自调系统的表示方法：1）结构框图：用一小方框表示调节对象，或自动装置的一个部件、设备或功能，用文字注明：a）每一个方框称为一个环节；b)每个环节的输入输出并不代表物质或能量，而是因果关系，即输入量——引起输出量变化的原因；输出量——对输入量变化的反映结果。1-12MCS系统培训讲义第1章自动调节的基本概念1）函数框图：用表示该环节特性的数学表达式代替文字注明。例：系统原理框图（SAMA

5、图）。2）框图的意义：研究系统的工具。a）简化自调系统图形表示方法；b）突出调节对象与自动装置的信号联系关系。第2节环节的特性及其表达式1环节的特性及其表达式1．1环节的特性：是指用数学表达式表示的、输出信号与输入信号之间的关系。分为静态特性和动态特性。1．2研究目的：1）对调节系统中的各个环节进行量化表示，便于分析研究；2）依据自动控制理论提供的研究方法，分析和改善调节品质。1．3环节的静态特性：1）定义：在平衡状态下，环节的输出与输入间关系。2）特点：输出、输入信号不随时间变化。3）表达式：线形代数方程。4）几种情况：①多数可用线性代数方程式描述；如：汽包水位调

6、节中，要求汽水平衡D=W汽机功率调节中，要求功率平衡D=N②对非线性特性——线性化；如汽包水位的压力自动校正方法。③某些无静态关系；如汽包水位调节中D与H、W与H关系不存在。④静态特性是动态特性的特例——初始条件。5）意义：静态参数匹配，一般从能量平衡、物质平衡的角度考虑，是调节系统的最基本要求。1．4环节的动态特性：1）定义：不平衡状态下，环节的输出与输入间的关系；2）特点：输出、输入信号是时间的函数；3）表达式：线性微分方程式——任何环节在信号传递过程中都或多或少地存在着惯性、迟延等；4）意义：研究各种干扰对系统的影响情况，得出应采取的措施—1-12MCS系统培

7、训讲义第1章自动调节的基本概念动态补偿、校正。1．5一阶惯性环节举例：流过R的电流：i=——①流过C的电流，根据电容的定义：C=q=根据电流的定义：i=——②①、②联立：解得：Uc=U1(1-)——动态关系；当t；Uc=U1——静态关系。2热工调节对象的特性2．1研究意义：a)不同的热力设备，有不同的物理反应过程——需采用不同的调节方案；b)有相同的物理过程,但设备结构不同——调节方案相同,但调节参数不同；2．2热工对象基本特点：a）一般既有延迟、又有惯性，甚至耦合——设备机构具有一定的容量、阻力等。b）非振荡环节——设计制造的从安全可靠性考虑。2．3热工对象动