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前言由于用户对电能在质上的提高和量上的增加，电能做为特殊商品，发、供、用电必须同时进行，发电机组的稳定运行越来越重要；由于用户的用电结构也在变化，使得电网负荷的峰谷差加大，发电机组要求有调峰能力，对这种电网负荷指令的随时变化要求能够快速稳定地响应；由于单元机组容量的逐步增大，机组的热工参数的提高，热工被控对象变得越来越复杂；所有的这些，都对火力发电厂热工自动控制提出了更新更高的要求。本书在介绍了自动调节系统控制理论的基础上，以300MW火力发电单元机组为控制对象，重点对机组的协调控制系统、燃烧控制系统、给水控制系统以及蒸汽温度控制系统进行了讨论，内容包括的被控设备的工艺流程、控制系统的任务、被控对象的动态特性和燃煤机组常用的几种控制策略，并对控制方案中的一些细节进行了剖析。本书注重它的实用性和可操作性。在自动调节系统基本控制理论的内容里，介绍的主要是从事热工控制专业工作人员所必须要掌握的内容，而重点放在自动调节系统的现场试验方法上，如被控对象动态特性的试验获得方法、阀门及风门挡板的特性试验方法、自动调节系统的现场投运和整定方法等等，有些试验方法是根据我们长年在现场进行相关试验时的试验措施编写而成，具有很强的可操作性。在介绍协调、燃烧、给水和汽温控制系统的章节里，所列举的系统结构、控制逻辑、直至系数设置和参数整定，大多是在运行机组上的实例，具有参考价值。本书注意了所述内容的通用性。对同一控制对象而使用较为普偏的多种控制策略都作了介绍和讨论，并分析了各种控制策略的特点。比如协调控制系统中的直接能量平衡控制策略和间接能量平衡控制策略、燃料控制系统中的燃料控制器指令调节磨煤机一次风量和调节磨煤机的给煤机转速等等。本书还注意到编写依据的实时性和先进性，以电力行业最新的标准、规程、导则、要求和法规规定为依据编写而成。例如，在给水调节系统信号测量这一节中，《防止电力生产重大事故的二十五项重点要点》国电发[2000]589号和《国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置、安装和使用若干规定（试行）》【国电发（2001）795号】作为汽包水位补偿运算的依据；又如，在模拟量控制系统性能指标中，编写依据是2001年国家经贸委颁布执行的《火力发电厂分散控制系统运行检修导则》【DL/T774－2001】，该导则针对单机容量300MW及以上采用分散控制系统（DCS）的火力发电机组而制定，是目前热控专业对分散控制系统进行检修和维护的最新导则。另外，本书还对机组协调控制系统中设计的快速甩负荷（FCB）逻辑，从意义上、功能上、以及组态上进行了实例分析，由于目前试验难度比较大，实现起来有一定的风险，这里供各位同行讨论。吕佳同志为本书绘制了所有的插图，在此表示衷心感谢！由于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中的描述地不够详细，谬误和不妥之处也在所难免，敬请各位批评指正。何育生二00三年十月目录第一章.自动调节系统的基础知识...............................1第一节引言....................................................1第二节自动调节系统的基本概念..................................2第三节热工对象动态特性的特点..................................6第四节调节器的动态特性.......................................19第五节自动调节系统的品质指标.................................23第六节阀门和风门挡板的特性试验...............................26第七节自动调节系统的整定方法.................................28第八节自动调节系统的试验方法.................................34第九节自动调节系统中的前馈控制...............................35第十节用SAMA图表示的自动调节系统图..........................37第二章.蒸汽温度自动控制系统................................40第一节汽温控制系统的任务.....................................40第二节汽温控制系统的对象特性.................................40第三节过热汽温控制系统结构...................................44第四节汽温控制系统细节分析...................................48第五节再热汽温控制系统结构...................................52第三章.给水自动控制系统.....................错误!未定义书签。第一节给水系统信号的测量......................错误!未定义书签。第二节给水控制系统的任务......................错误!未定义书签。第三节给水控制系统的对象特性..................错误!未定义书签。第四节给水系统的设备配置......................错误!未定义书签。第五节给水全程控制系统的结构..................错误!未定义书签。第六节给水控制系统细节分析....................错误!未定义书签。第四章.燃烧控制系统.........................错误!未定义书签。第一节燃烧控制系统任务........................错误!未定义书签。第二节燃烧控制系统的对象特性..................错误!未定义书签。第三节燃烧控制系统的控制策略..................错误!未定义书签。第四节燃烧各控制子系统的分析..................错误!未定义书签。第五章.协调控制系统.........................错误!未定义书签。第一节协调控制系统的任务......................错误!未定义书签。第二节协调控制系统的对象特性..................错误!未定义书签。第三节机组的负荷控制方式......................错误!未定义书签。第四节协调控制的控制策略......................错误!未定义书签。第五节机组负荷指令和压力设定值的形成回路......错误!未定义书签。第六节机组负荷指令的限制运算逻辑..............错误!未定义书签。•1•第一章.自动调节系统的基础知识第一节引言火力发电厂的生产过程是将一次能源转换成二次能源的过程，对于燃煤机组，就是将燃煤中的化学能依次转换为热能、机械能，获得电能。电力生产过程中．除了必须保证产生的电能满足一定的电量和质量要求外，同时主要保证生产的安全和经济。这就要求生产过程必须在预定的工况下进行。但是．在实际生产过程中总会经常受到各种因素的干扰和影响，首先，机组的负荷决定于用户的需要，即网调的AGC指令，随时变动的负荷影响机组的稳定工作，这种来自外界的干扰称为外扰。其次，即使机组带固定的基本负荷运行．但它们的运行工况也会不停变动，例如．燃煤品种的变化、执行机构的抖动、运行设备的状态变化等情况的都会影响锅炉的稳定运行；进而影响整个机组的稳定。这类来自系统内部的扰动称之为内扰。因此，机组的运行工况经常由于外扰或内扰而发生变动。任何工况的变化都会引起机组某些运行参数的变化，从而使运行工艺参数发生变化而偏离规定值。过去的小型机组可以部分或全部地由人工调节。在这种情况下．运行人员必须时刻监视仪表的指示值，检查设备的的工作情况．并根据机组的运行特性进行的分析，作出正确的判断和及时的调整。运行人员对变化的参数及时进行操作．对它们加以控制，以使这些参数保持为生产所期望的数值．这一操作控制过程就是调节。随着机组容量的增大，蒸汽参数地提高以及分散控制系统的应用，这个机组的结构也愈加复杂，因此，对运行参数调节的要求也愈来愈高，人工调整已不能满足机组安全稳定运行的需求，有运行经验告诉我们，某300MW机组在升负荷过程中，汽包给水控制如果不能及时地投入自动调节，而靠运行人员手动调节，则难以将机组负荷稳定在高负荷运行。因此，需要将这个对参数的操作控制过程用一套自动控制装置来代替人工操作，完成调节任务，这就是自动调节。自动调节是一门能自动维持生产过程参数为要求值，以使生产过程保持在规定的工况下运行的自动控制技术。•2•第二节自动调节系统的基本概念一术语1被调对象：被调节的生产过程或工艺设备称为被调对象。2调节设备如传感器、变送器、调节器、执行机构等用于代替人的眼睛，大脑和手来完成调节任务的装置，称调节设备。3自动调节系统：调节设备和被调对象构成的具有调节功能的统一体称为自动调节系统。4被调量：被调对象中需要加以控制和调节的物理量，叫做被调量或被调参数。不能把对象中流入或流出的物质如水、汽等工作介质当做被调对象的被调量。5给定值：根据生产过程的要求，规定被调量应达到并保持的数值，叫做被调量的给定值。6输入量：输入到调节系统中并对被调参数产生影响的信号（包括给定值和扰动）叫做输入量。不可把调节设备使用的能源（如压缩空气、电源等）当做调节系统的输入量。7扰动：引起被调量变化的各种因素称为扰动。阶跃变化的扰动叫做阶跃扰动。8反馈：把输出量的全部或部分信号送到输入端称为反馈。反馈信号与输入信号极性相同时称为正反馈；极性相反时称为负反馈。9开环与闭环：输出量和输入量之间存在反馈回路的系统叫做闭环系统；反之，称为开环系统。二自动调节系统的分类工业生产过程中所应用的自动调节系统的形式是多种多样的，为了分析各种调节系统的特性，根据不同的分析方法有不同的分类。•3•1按给定值变化规律区分，有定值调节系统、程序调节系统和随动调节系统。定值调节系统的给定值在系统工作过程中是恒定的。扰动作用会使被调量偏离给定值，在调节过程结束后被调量能回到（或接近）给定值。锅炉的汽包水位等调节系统都属于这类系统，在任何负荷下，在任何时间，汽包水位的定值都是不变化的。按调节过程结束后被调量与给定值之间偏差的情况，定值调节系统又分为有差调节系统和无差调节。有差调节系统在调节过程结束后，被调量与给定值之间存在静差。具有比例调节规律的调节系统属于有差调节系统。无差调节系统在调节过程结束后，被调量与给定值之间不存在静差。通常，采用比例积分调节器的调节系统就是一种无差调节系统。程序调节系统的给定值是根据生产过程的工艺要求，按预先确定的时间函数变化的。例如在锅炉按升温、升压曲线启动的过程中，汽温汽压调节系统属于程序调节系统。随动调节系统的给定值既不恒定又不按预定的规律变化，而是决定于某些外来因素。系统的输出跟着给定值变化，所以又称为跟踪系统。例如锅炉烟气含氧量调节系统属于随动调节系统，含氧量的定值随负荷变化而变化。按调节系统的结构来分，有闭环调节系统、开环调节系统和复合调节系统。输出量和输入量之间存在反馈回路的系统叫做闭环系统，大多的调节系统都是闭环调节系统，如高低加水位等定值调节系统。输出量和输入量之间不存在反馈回路的系统叫做开环系统，如某300MW机组的燃料风调节系统（FUELAIRDAMPERCONTROL）和燃烬风调节系统(OVERFIREAIRDAMPERCONTROL)都是开环调节系统。既有开环调节作用又有闭环调节作用的系统复合调节系统，其调节效果比一般闭环调节系统的更好，如采用前馈信号的闭环调节系统都属于复合调节系统，其中的前馈调节，是开环调节，如引入蒸汽流量作为前馈信号的汽包水位调节系统，引入总风量作为前馈信号的炉膛负压调节系统等等。2按调节系统内闭环回路的数量来分，有单回路调节系统和多回路调节系统。单回路调节系