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热工控制系统课程设计指导书 热工控制系统课程设计指导书 “热工控制系统课程设计”是“火电机组控制”课程的一个重要组成部分。通过实际题 目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实践相结 合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。 一、多容对象动态特性的求取 典型环节的动态特性， 分析典型调节对象动态特性及响应曲线分析方法， 说明调节对象 传递函数中各参数的物理意义； 二、单回路系统参数整定 单回路控制系统组成和调节器参数整定， 明确单回路控制系统组成和分析方法， 分析调 节器参数整定方法，通过实例讲解调节器参数的理论整定方法和工程整定方法； 三、串级控制系统参数整定 1、蒸汽温度自动控制系统，讲解蒸汽温度控制的任务和控制对象的特点及动态特性。 利用多媒体课件， 详细分析讲解串级控制和导前微分控制两种主蒸汽温度控制方式的特点和 其控制系统的组成结构及原理框图， 说明各种常用的再热蒸汽温度控制方式的特点， 分析当 前电站主蒸汽和再热蒸汽温度控制系统的实例；能够看懂电厂 SAMA 图 2、锅炉给水控制系统，利用多媒体课件，讲解锅炉给水控制系统的任务和控制对象的 动态特性， 分析不同的给水控制系统各自的特点和工作原理， 并了解各控制系统中控制信号 的选取、 作用及静态整定方法。 以当前电站锅炉给水自动控制系统实例进行串级三冲量给水 自动控制系统分析和参数整定。 3、燃烧控制系统，讲解锅炉燃烧控制系统的组成原则和基本任务，分析不同燃烧控制 系统设计方案的特点、适用对象和控制信号的构成，详细讲解燃料量、风量和炉膛压力 3 个控制系统的组成、控制逻辑、工作原理和相互间的耦合影响关系。以当前电站实际燃烧控 制系统为例进行分析。 通过实验深入理解控制器参数对控制过程的影响以及单回路控制系统的工程整定方法， 掌握串级控制系统的组成和特点， 内、 外控制器在串级控制系统中的作用及对控制过程影响 的特点、串级控制系统的工程整定方法。 四、某电厂热工控制系统 SAMA 图分析 1、协调控制系统分析 2、主汽温控制系统 SAMA 图分析 3、锅炉给水控制系统 SAMA 图分析 4、燃烧控制系统 SAMA 图分析 第一部分 多容对象动态特性的求取 控制对象是指各种具体热工设备，例如热工过程中的各种热交换器，加热炉、锅炉、贮 液罐及流体输送设备等。 尽管它们的结构和生产过程的物理性质很不相同， 从控制的观点来 看它们在本质上有许多相似之处。 控制对象是自动控制系统中的一个重要组成部分。 它的输 出信号通常是生产过程中要求控制的被调量；它的输入信号是引起被调量变化的各种因素 (扰动作用和控制作用)。 对象的动态特性取决于它的内部过程的物理性质， 设备的结构参数和运行条件等， 原则 上可以用分析方法写出它的动态方程式。 但是由于一般热工对象内部过程的物理性质比较复 杂， 加之运行过程中的一些实际条件很难全面予以考虑， 因此用分析方法并不容易得到动态 特性的精确数学表达式。比较常用的方法是在运行条件下通过实验来获得对象的动态特性。 根据测定到的对象阶跃响应曲线， 可以把它拟合成近似的传递函数， 根据阶跃响应曲线 求近似传递函数有很多方法， 采用的传递函数在形式上也是各式各样的。 根据热工对象的特 点，介绍几种常见的方法。 （一）有自平衡能力的对象　 1。无迟延一阶对象　 无迟延一阶对象的阶跃响应曲线如图 1-1 所示，若选定的传递函数形式为：　 K W ( s) = Ts + 1 其中，T—时间常数，K—放大系数　 特征参数 T 和 K 可通过在响应曲线上作图的方法求出，其步骤是：　 (1)作稳态值的渐近线 y(∞)，则　 K= y (∞ ) ? y (ο ) Δμ 0 (2)作响应曲线起始点 c 的切线交 y(∞)线切于 m 点， cm 在时间轴上的投影为时间常 则 数 T。 　 图 1-1 无迟延一阶对象阶跃响应曲线 作响应曲线起始点的切线有时不准，可用下述方法求时间常数 T ：　 在响应曲线上找出 y(t1)＝0.632y(∞)的时间 t1，则时间常数 T＝t1-t0 2.有迟延一阶对象 有迟延的一阶对象阶跃响应曲线如图 1-2 所示。 图 1-2 无迟延一阶对象阶跃响应曲线 有自平衡能力的高阶对象的阶跃响应有时可用迟延环节和一阶惯性环节串联来等效， 若 选定的传递函数的形式为 W ( s) = K e ?τ s Tc s + 1 其中，τ—迟延时间。　 有自平衡能力的高阶对象的阶跃响应曲线如图 1-2 所示，若选定的传递函数的形式为 　 W (s) = K (Ts + 1) n 即采用一个 n 阶等容惯性环节来近似表征。 上式中有三个待定的参数：放大系数 K，时间常数 T 和阶数 n，传递函数的放大系数 K