第一章 热工自动化基础
热控第一章_热工自动化基础
图1-3 汽包水位自动控制系统示意图
图1-4 汽包水位பைடு நூலகம்动控制原理框图
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自动控制系统可以由以下几个部分组成： 测量变送器： 用来测量被调量，并把被调量转换为与之
成比例的某种便于传递和综合的信号。 给定元件：用来设置被调量的给定值或与该给定值对应
的电信号。 调节器：接受被调量信号和给定值比较后的偏差信号，
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开环控制系统（也称前馈控制系统）： 控制设备和控制对象在信号关系上没有形成闭合回路 的控制系统，其被控量没有反馈到控制设备的输入端。 特点: 按扰动进行控制，结构简单，精度差，只能克服 单一扰动。
复合控制系统：开环控制和闭环控制组合的一种控 制系统。
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2．按闭合回路的数目分类 单回路控制系统：只有一个被控量信号反馈到控
[a0sna1sn1an1san]C(s) [b0smb1sm 1bm 1sam]R(s)
于是，由定义得系统传递函数为：
G (s ) C (s ) b 0 s m b 1 s m 1 b m 1 s b m M (s ) R (s ) a 0 s n a 1 s n 1 a n 1 s a n N (s )
a0d dtnnc(t)a1d dtnn 11c(t)an1d dtc(t)anc(t) b0d dtm mr(t)b1d dtm m 11r(t)bm1d dtr(t)bmr(t)
式中：c(t)是系统输出量，r(t)是系统输入量，a和b是与 系统结构和参数有关的常系数。
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设r(t)和c(t)及其各阶系数在t=0时的值均为零，即零 初始条件，则对上式中各项分别求拉氏变换，并令C(s)＝ L[c(t)]，R(s)=L[r(t)]，可得s的代数方程为：
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热控介绍(PPT)
• 汽机轴封系统功能组项； • ．汽机蒸汽管路疏水阀门功能组项； • ．辅助蒸汽系统功能组项； • ．汽机油系统功能组项； • ．汽机盘车功能组项； • ．低加功能组项； • ．高加功能组项； • ．除氧器功能组项； • ．开、闭式冷却水系统功能组项； • ．低压缸喷水功能组项； • ．凝汽器水位功能组项； • ．凝汽器真空系统功能组项； • ．凝结水功能组项； • ．凝汽器胶球清洗功能组项； • ．发电机断水保护功能组项； • ．其它功能组项等。
运算、变换报警和人工设定等处理； • ．开关量输入：处理周期为100ms，中断型开关量分辨率为1ms； • ．二次计算：包括参数的和、差、平均值、变化率、最大值、最小
值和累计值； •．
• 报警处理：报警至少分为四级，LCD显示及报警打印可以由人工控制， LCD画面可以提供报警历史一览，报警数据可以打印输出，同时具有 报警闭锁功能；
热工自动化专业介绍
一、热工自动化组成
• 热工自动化（简称：热控）主要是对反映 热力生产过程运行状态的物理量、化学量 以及表征设备工作状况的参数自动地检查、 测量和监视。（主要项目为：压力、差压、 温度、流量、液位、导电度、PH值等）。
二、热控主要控制装置
• 1、DCS（分散控制系统）用于锅炉、汽机、发 电机控制（近几年随着DCS价格的不断下降， 水、灰、煤系统也开始采用DCS控制）。主要 进口品牌有：爱默生、ABB、西门子、Foxboro。 主要国产品牌：新华、和利时、国电智深、浙 大中控、南京科远。（卖成套设备）
FSSS(锅炉炉膛安全监控系统)
• 锅炉炉膛安全监控系统主要功能是保障燃烧系统安全可靠地启停和燃 烧器的正确切投及保证锅炉及其燃烧系统在各种工况（特别是变负荷 及低负荷）下安全稳定运行。
火电厂热工自动化
测量值
过程量
控制算法
被控 对象
控制过程
检测装置
执行装置 控制指令
运算 处理 装置
人
机 界
人
面
设定值
控制设备
完整的控制系统组成部分
（二）火电厂机组自动化主要功能
火电厂主要的温度参数有主汽温度、烟 气温度、给水温度、各种金属壁温、主要 辅机轴承温度、主要辅机电机线圈温度、 汽轮机轴承回油温度等。
双金属温度计
热电偶
热电阻
（五）火电厂主要的压力参数及测压仪表
火电厂主要的压力参数有主汽压力、炉 膛压力、给水压力、汽包压力、一次风压、 二次风压、汽轮机润滑油压力、EH油压、 凝汽器真空等。
调量的变化。称为调节量。 7．扰动
引起被调量偏离平衡状态的各种原因称为扰动。
给定值
控制器
广义被控对象
被调量
8．控制过程（调节过程） 原来处于平衡状态的生产过程，一旦受到扰动作用，被调量偏离原来平衡状态，
通过施加调节作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程，称为控制（调节）过程。
原平衡状态
控制过程 （调节过程）
DCS机柜
过程控制站
将各种现场产生的过程量（温度、压力、 流量等）进行数字化，并将数字化后的量存 储在存储器中；
将本站采集到的实时数据通过网络送到操 作员站（OS）、工程师站（EW）和其它现 场I/O控制站，以便实现全系统范围内的监 督和控制；
在本站实现局部自动控制、回路的计算及 闭环控制、顺序控制等。
火电厂热工自动化
电厂热工自动化技术现状与发展趋势
电厂热工自动化技术现状与发展趋势分析□薛霞【内容摘要】热工自动化随着电力事业的发展，机组容量的增大，火电厂热工自动化程度不断提高，热工监控范围不断扩大，使得热工自动化设备和系统在火电机组安全经济运行中的作用愈来愈显得重要。
本文简述了电厂热工自动化的基本内容，发展历程，浅析了分散控制系统的成就与现状和电厂热工自动化的发展趋势。
【关键词】热工自动化；DCS；管控一体化；自动化软件【作者单位】薛霞，内蒙古国电能源投资有限公司金山热电厂检修部一、电厂热工自动化的概念及基本内容电厂热工过程采用自动化技术已有较长的历史，1766年波尔佐诺夫发明的锅炉给水调节装置、1784年瓦特发明的蒸汽机离心摆调速装置，是热能动力设备最早的自动控制装置，也是整个自动化领域的早期成果。
随着现代科学技术的发展，火力发电机组已由过去的中低压、中小容量发展到现在的高参数、大容量的单元机组，其生产过程的操作由运行人员手动控制到陆续采用各种自动控制装置，实现生产过程的自动控制，使火力发电厂的自动化水平目益提高和发展。
电厂热工自动化的范围极其广泛，包括主机、辅助设备、公用系统等的自动化，大致可以分为五个基本内容：一是自动检测（测量与显示）；二是自动调节（模拟量控制）；三是顺序控制（开关量控制）；四是自动保护；五是综合自动化技术。
二、电厂热工自动化的现状随着世界高科技的飞速发展和我国机组容量的快速提高，电厂热工自动化技术不断地从相关学科中吸取最新成果而迅速发展和完善，近几年更是日新月异，随着火电机组容量的不断增大、参数的提高以及自动化装置的更新换代，火电厂自动化控制水平也在不断发展与提高。
（一）我国电厂热工自动化发展历程。
20世纪50年代，我国火电单机容量小，一般采用母管制运行方式，自动化程度较低，炉、机、电都就地或在各自单独的控制室进行控制，机组基本依赖于人工操作，辅以简单的仪表来控制生产过程。
到20世纪70年代，随着电力工业的发展，热工自动控制系统出现了集中控制方式，即在集控室内，操作人员主要通过操作按钮和各种仪表进行控制和监视，但机组的自动化水平仍很低，期间国内仪表行业研制生产的DDZ－I型、II型、III型电动单元组合仪表装备在不同容量的国产机组上被广泛采用。
热工仪表知识
粘度、易燃易爆程度等； 必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境温度、电
磁场、振动等。
压力计的选用
高炉料罐压力使用
粒化渣冷水池使用
喷煤车间废气压力使用
高炉除尘液压站使用
压力变送器接线图
第三章 流量测量仪表
涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比：
用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量较为普遍，但存 在一些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压管、 三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范围小，一般为 3比1，对流量波动较大易造成测量值偏低。
而涡街流量计具有结构简单，涡街变送器直接安装于管 道上，克服了管路泄漏现象。另外，涡街流量计的压力损 失较小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。 因此，随着涡街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使 用越来越受到人们的青睐。
一体式电磁流量计
分体式电磁流量计（高炉工业水 流量计）
电磁流量计接线图
第六节：阿里巴流量计
阿里巴流量计(又称笛形均速管流量计)是根据皮托管测速原理发展起来的一 种新型差压流量检测元件。具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器 处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性能更加优于传 统的流量仪表。
一体化差压式流量计（喷煤车 间N2总管流量计）
流量孔板（高炉炉顶氮气总 管流量计）
第三节：转子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由 下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力 承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用 下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示 流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业 上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃 材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材 质的转子流量计。
电厂热工自动化技术
电厂热工自动化技术日期:目录•电厂热工自动化技术概述•电厂热工自动化系统组成及功能•电厂热工自动化设备及技术•电厂热工自动化系统设计与优化•电厂热工自动化技术面临的挑战与解决方案•电厂热工自动化技术发展趋势与展望电厂热工自动化技术概述电厂热工自动化技术是指利用自动化仪表、控制系统、计算机等设备和技术，对火力发电厂的热力系统进行监测、控制和优化，以提高发电效率、保障生产安全和降低运行成本。
定义自动化技术贯穿于电厂的整个生产过程中，具有复杂性、高精度性、高可靠性等特点。
通过对热力系统的实时监测和控制，能够实现电厂的节能减排、提高效率和降低成本等目标。
特点定义与特点第一阶段（20世纪初-20世纪60年代）初始发展阶段，主要特点是手工操作和简单仪表控制，生产过程以经验为主导。
电厂热工自动化技术的发展历程第二阶段（20世纪60年代-20世纪80年代）自动化技术开始进入快速发展阶段，出现了许多自动化设备和控制系统，如DCS、PLC等，生产过程逐渐实现半自动化。
第三阶段（20世纪80年代至今）自动化技术进入高级发展阶段，计算机技术、信息技术和人工智能等技术的广泛应用，使得电厂的自动化水平不断提高，生产过程实现高度自动化。
电厂热工自动化技术的应用场景包括锅炉、汽轮机、发电机等主要设备的监测和控制，以及燃烧系统、给水系统、蒸汽系统等辅助系统的控制。
火电厂的热力系统通过对单元机组的整体协调控制，实现锅炉和汽轮机的优化运行，提高机组整体效率。
单元机组协调控制系统包括燃烧自动控制、给水自动控制、蒸汽温度自动控制等，通过对锅炉各参数的控制，实现锅炉的高效运行。
锅炉自动控制系统包括转速自动控制、负荷自动控制、凝汽器真空度自动控制等，通过对汽轮机各参数的控制，保证汽轮机的稳定运行。
汽轮机自动控制系统电厂热工自动化系统组成及功能测量系统能够实现对电厂热工过程中各种温度的精确测量，包括热电偶、热电阻等温度传感器以及相应的数据采集装置。
热工自动化基础试题及答案
热工自动化基础试题答案在后面一、单选题(共25题)【 1 】. 根据微小误差准则，为使测量仪表所固有的误差不影响测量结果的准确性，往往选用的测量仪表的误差小于被测量允许误差的______。
在检定工作中，应选择标准表与被检表的允许误差之比，满足______的关系。
A.1/2～1/3 1/3～1/10B.1/3～1/5 1/3～1/5C.1/5～1/7 1/5～1/7D.1/3～1/7 1/3～1/7答案：（）【 2 】. 对一些只知误差出现的大致范围，而不清楚分布规律的误差，在处理时也常按______分布规律对待。
A.矩形B.正态C.三角形D.均匀答案：（）【 3 】. 对测量仪器而言，测量仪器的偏移就是测量仪器的______误差。
测量仪器的偏移通常用适当次数重复测量的______的平均来估计。
A.附加误差基本误差B.系统示值误差C.固定误差绝对误差D.粗大误差读数误差答案：（）【 4 】. 不能确定是违反计量法行为的，是______。
A.未执行国家计量检定规程B.现场试验用过的标准仪器用于计量检定C.使用超过检定周期的计量器具D.使用检定不合格的、没有检定的计量器具答案：（）【 5 】. 根据有效数字运算规则，69.62＋3.78936＋0.6477＝______；若0.0011335取四位有效数字，应写作______。
A.74.05 0.0011B.74.06 0.001134C.74.057 0.011D.74.0576 0.001133答案：（）【 6 】. 实验标准[偏]差s(qi)和平均值的实验标准[偏]差的自由度______，为______。
A.不同n和n－1B.相同n－1C.相同n-2D.不同n－1和n－2答案：（）【7 】. 不服从均匀分布规律的是______。
A.工作环境温度引起的误差B.数字仪表的量化误差（±1）和数字计算中舍入的修约误差C.一些只知误差出现的大致范围，而不清楚分布规律的误差D.仪器的刻度差引起的误差和最小分辨率限制引起的误差答案：（）【8 】. 测量结果服从正态分布，按一倍标准偏差计算极限误差时，测量结果中相应的概率是______%。
热控基础(热工检修)
(1)校验一次元件，进行取样点确认。 (2)进行保护试验、定值确认。 (3)逻辑功能试验。 (4)系统试验检查。
12、外围控制系统检修
外围控制系统主要包括：化水、输煤、废水、 除灰、除渣、凝水处理等几个子项目，各子项目都 要进行以下几个方面的检修。
(1)检查、试验一次元件、开关、二次门。 (2)检查、修理控制卡件、机柜、报警装置。 (3)清扫检查电源装置，进行电缆测试。 (4)进行系统功能调试。
热控基础（热工检修）
主讲人：
内容提要
1.热工自动化的主要内容 2.热控检修的主要工作 3.热控常用术语与热控系统图 4.控制系统的组成及性能要求 5.控制器的基本控制规律
A、热工检测(热工测量)
对表征生产过程状态的各种参数进行测量、显示、 记录，为运行人员或自动装置的操作、事故分析等提 供依据。
13、电缆检修
(1)检查、清扫、修补电缆槽盒、桥架。 (2)检查各类电缆敷设情况，检查接线、标志、绝缘 (3)检查电缆封堵、防火。 (4)检查电缆接地情况。 (5)检查试验电缆火灾报警监视装置系统。
17、其他检修项目
(1)火焰、汽包水位监视器检修。 (2)信号及报警系统检修。 (3)基地调节器检修。 (4)电源及仪表伴热系统检修。 (5)测试元件、电缆绝缘检修。 (6)接地系统检查。
其中每一个分系统都要做以下检修项目：
(1)变送器、一次元件检查校验。 (2)执行器阀门检修，进行特性试验。 (3)检查状态指示，进行功能试验。 (4)调校伺服放大器。 (5)进行定值（负荷）扰动试验。 (6)检查氧量测量装置，标定氧化锆探头，必要时更 换。
(7)控制系统组态、参数设置检查，验证运算关系， 进行静态模拟试验、动态试验、负荷摆动试验。
《热工过程自动控制技术》课件第一章
示、记录、参数计算、参数越限和设备故障时发出报警信号、 事故记录和追忆、工业电视监视等。 ②自动保护 ：包括主机、辅机和各支持系统及其相互间的 联锁保护，以防止误操作。当设备发生故障或危险工况时， 自动采取措施防止事故扩大或保护生产设备。 ③顺序控制 ：包括主机、辅机和各支持系统的启停控制， 如输煤系统控制、锅炉吹灰控制、锅炉补给水处理控制、给 水泵启停控制、汽轮机自启停控制、锅炉点火系统控制等。 ④连续控制 ：包括对主机、辅机及各系统中的压力、温度、 流量、物位，成分等参数的控制控制，使之保持为预期的数 值。 ⑤管理和信息处理：对电厂中各台机组的生产情况(如发 电量、频率、主要参数、机组设备的完好率、寿命)，电厂 的煤、油、水资源情况，环境污染情况进行监督、分析，供 管理人员做出相应的决策。
− st
重庆电力高等专科学校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE 2011-11-7
热工过程自动控制技术
拉氏变换2
2)拉普拉斯变换的性质和定理：
• ①线性性质 • ②微分定理
d n f (t ) L = sn F ( s ) n dt
L af1 ( t ) ± bf 2 ( t ) = aF1 ( s ) ± bF2 ( s )
重庆电力高等专科学校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE 2011-11-7
热工过程自动控制技术
基本概念
1.数学模型：描述系统输入、输出变量以及内部
各物理量(或变量)之间关系的数学表达式。
2.线性系统：系统的数学模型为线性微分方程式
的控制系统称为线性系统。 线性系统满足叠加原理。
火力发电厂热工自动化设计内容深度规定
G 8 9-K01能源部电力规划设计管理局标准火力发电厂热工自动化设计内容深度规定NDGJ9 2--8 91989年北京能源部电力规划设计管理局标准火力发电厂热工自动化设计内容深度规定NDGJ 9 2—8 9批准单位：能源部电力规划设计管理局主编单位：能源部华东电力设计院1 9 8 9年北京能源部电力规划设计管理局（89）电规技字第1 l 5．号关于颁发《火力发电厂热工自动化设计内容深度规定》NDGJ 9 2—8 9的通知各电管局。
省(自治区)电力局，各部属电力设计院，省(自治区)电力设计院：为适应大机组热控设计发展的需要，我局委托华东电力设计院对原电力建设总局一九八O年制定的《火力发电厂施工图设计成品内容深度规定》和原水利电力部规划设计管理局一九七九年制定的《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》的热控专业部分进行了修订．经组织审查，现批准颁发《火力发电厂热工自动化设计内容深度规定》NDGJ 9 2—8 9，自发行之日起执行，原规定热控部分同时停止执行。
各单位在执行过程中如发现不妥或需要补充之处，请随时函告我局及负责日常管理工作的华东电力设计院。
附件：《火力发电厂热工自动化设计内容深度规定》NDGJ 9 2—8 9。
此页无正文能源部电力规划设计管理局章一九八九年九月十五日抄送：能源部电力司、基建司，科技司目录第一章总则第二章可行性研究设计成品内容深度第三章初步设计成品内容深度第四章施工图设计成品内容深度第一节一般规定第二节施工图成品内容及深度附录一初步设计热控接受外专业的资料项目附录二初步设计热控专业提供外专业资料项目附录三施工图设计热控接受外专业的资料项目附录四施工图设计热控专业提供外专业资料项目附录五热控部分施工图卷册参考目录附录六本规定用词说明第一章总则第1．0．1条为适应电力建设发展的需要，，提高火力发电厂热工自动化(以下简称热控)的设计水平，统一热控设计内容的深度，按照现行的有关标准的有关规定，在总结热控设计实践经验的基础上，制定本规定。
火电厂热工自动化系统试验
第一章火电厂热工控制系统调试基本要求第一节火电厂热工控制系统调试依据及标准现代单元制机组热工控制系统主要由DCS控制系统实现，通常按功能划分为几大系统：数据采集系统(DAS）、开关量控制系统（OCS)、炉膛安全监控系统（FSSS)、模拟量控制系统(MCS)、汽机数字电液控制系统（DEH）、旁路控制系统(BPS）等。
电力行业标准对火力发电厂热工控制系统的设计、调试和质量验收都提出了具体的要求.《火力发电厂设计技术规程》DL 5000对火力发电厂热工控制系统提出了总体性的设计要求，《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》DL/T 5175则给出了具体的设计原则和设计方法。
《DCS技术规范书》是根据各工程的特点由买卖双方签定的技术合同文件，对火力发电厂热工控制系统提出了更为具体的基本要求.新建机组热控系统的调试主要包括以下阶段：调试前的准备、控制系统受电前检查和受电后的测试、组态软件检查和功能测试、外部系统的联调、模拟量控制系统的投入和调试、协调控制系统的投入及负荷变动试验、RB试验、文档验收等。
一、热控系统调试采用的电力行业标准1。
与调试有关的设计标准DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》;DL/T5175-2003《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》；1。
施工安装、调试及验收标准DL/T 5190.5—2004《电力建设施工验收技术规范第5部分：热工自动化》；DL/T 655—2006《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程》DL/T 656-2006《火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程》DL/T 657—2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》DL/T 658-2006《火力发电厂开关量控制系统验收测试规程》DL/T 659—2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》DL/T 1012-2006《火力发电厂汽轮机监视和保护系统验收测试规程》DL/T 824—2002《汽轮机电液调节系统性能验收导则》电建［1996］第159号《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》2。
(完整版)热工自动控制基础知识
2．中间件 中间件是用来接受感受件的输出信号并将 其送到显示件的部件。 中间件的主要作用有： (1)单纯起传输作用。 (2)起信号放大作用。 (3)起变送作用。
3．显示件
显示件接受中间件送来的信号，并将其转 变为测量人员可以识别的信号，它是与测 量人员直接联系的部件。可分为三种：
(1)模拟显示：由指针、光标、色带等反映 被测参数的连续变化。
2、随机误差 随机误差是指在相同条件下多次测量同一 被测量时产生的绝对值和符号不可预知的 随机变化着的误差，又称偶然误差。 大多数随机误差服从正态分布规律，因此 可用求取算术平均值的方法予以消除随机 误差。
3、粗大误差 粗大误差是指由于操作人员的操作错误、 粗心大意及仪表的误动作等原因而造成的 误差，也称为疏失误差。即明显歪曲事实 的误差，称为粗大误差。
(2)数字显示：直接用数字显示被测参数的 大小或高低。
(3)屏幕显示：用计算机和电视屏幕等显示 测量结果。还可以给出要求的图形、数据 表格、曲线等。
二、仪表的分类
(1)按被测参数不同，可分为温度、压力、 流量、物位、成分分析仪表等。
(2)按用途不同，可分为标准用、实验室用、 工程用仪表。
(3)按显示特点不同，可分为指示式、积算 式、记录式、数字式、屏幕式。
γ＝δ/ (Xmax－Xmin) ×100％
例：体温计和高温计，量程分别为32～ 42℃，0～1000℃，如果同时有1 ℃的绝 对误差，求引用相对误差。
结果表明，引用相对误差更能说明测量的 准确程度，因此是最常用的表示方法。
二、误差的分类 1、系统误差 在相同条件下多次重复测量同一被测量， 如果每次测量值的误差恒定不变（绝对值 和符号均保持不变）或按某种确定的规律 变化，这种误差称为系统误差。
热工自动化介绍
热工自动化介绍热工自动化介绍：⒈热工自动化概述⑴热工自动化定义⑵热工自动化的应用领域⑶热工自动化的重要意义⒉热工自动化系统组成⑴主要设备和组件⑵控制系统⑶监控系统⑷数据采集与处理系统⑸传感器和执行器⑹通信网络⒊热工自动化系统的工作原理⑴信号采集与传输⑵数据处理与控制⑶监控与调节⑷故障诊断与维护⒋热工自动化系统的优势⑴提高生产效率⑵提高产品质量⑶降低生产成本⑷减少劳动力需求⑸提高工作环境安全性⒌热工自动化系统的设计与实施⑴系统需求分析⑵系统设计与方案选择⑶硬件设备选型与布局⑷软件开发与编程⑸系统调试与优化⑹系统验收与运维⒍热工自动化系统的应用案例⑴工业生产车间的燃烧控制系统⑵建筑物的暖通空调系统⑶能源发电厂的控制与监测系统⑷汽车制造工厂的生产线控制系统附件：本文档涉及的相关资料和技术文献。
法律名词及注释：⒈自动化：指利用电子技术、计算机技术、机械技术等先进技术，代替人工完成生产或工作过程的一种技术手段。
⒉控制系统：指通过采集传感器信号，经过处理和计算后，采取相应的控制策略和动作，控制生产工艺或设备的系统。
⒊监控系统：指对生产工艺或设备状态进行实时监测和记录的系统。
⒋数据采集与处理系统：指采集传感器数据并对其进行处理、存储和分析的系统。
⒌传感器：指能够将某种物理量转化为电信号输出的装置。
⒍执行器：指根据控制信号，对某一设备或工艺进行动作的装置。
⒎通信网络：指实现不同设备之间数据传输和通信的网络系统。
热控基础知识
第一篇热控基础知识第一章热工自动化概述一、概述国民经济的不断增长，增加了对电力的需求量，电力工业向大电网、大机组、高参数、高度自动化的方向发展。
由于高参数、大容量机组发展迅速，因此对机组自动化的要求日益提高，以“4C”（计算机、控制、通信、CRT）技术为基础的现代火电机组热工自动化技术也相应得到了迅速的发展。
电力工业作为国民经济的基础性产业，有别于其它工业过程的主要特征是：电能的“发、输、供、用”必须同时进行，并保持瞬时的平衡。
与此同时，参与“发、输、供、用”的所有设备构成了部件众多、结构复杂、分布广阔的动态大系统。
在这个系统中发电机组处于系统的最底层。
改革开放以来，我国电力工业不断跨上新的台阶。
1987年全国发电装机容量突破1亿千瓦，1995年3月，装机容量突破2亿千瓦。
这期间中国发电装机容量和发电量先后跃过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，到1996年居世界第2位。
截至2004年5月底，我国发电装机容量突破4亿千瓦大关，达到40060万千瓦，年发电量超过1.9万亿千瓦时。
与此同时，提高发电机组的容量和参数也成为我国电力工业发展的重要方向：单机容量从建国初期的50MW，逐步发展到70、80年代的125～300MW，目前从300MW发展的600MW已经成为主流，现在继续向更大型化900MW，甚至超过1000MW发展。
蒸汽参数也由8MPa/535℃提高到17MPa/540℃，并随着超临界和超超临界技术的推广应用，最终可达到28MPa/580℃以上。
机组的大容量和高参数带来的是过程参数测量点的大量增加，相应的控制回路数和控制的复杂程度都大为提高，生产过程对控制精度的要求更为严格。
以一台600MW机组为例，其运行过程的监控点多达6000～7000个，各种控制回路有500～600个，用于控制系统组态的各种图纸就有几千张，这些艰巨而繁重的控制任务必须要有现代化的电站自动化技术作为支撑。
二、热工自动化的发展趋势热工自动化的硬件主要是由检测传感器及仪表(包括显示仪表)、调节控制装置或系统、执行器(包括执行机构和调节机构两部分)三大部分构成。
NDGJ16—89火力发电厂热工自动化设计技术规定
能源部电力规划设计管理局火力发电厂 NDGJ16—89热工自动化设计技术规定______________________________________________________________________能源部电力规划设计管理局关于分发《火力发电厂热工自动化设计技术规定》NDGJ16—89的通知(89)电规技字第49号为适应电力建设发展的需要，我局组织有关XX对原《火力发电厂热工自动化设计技术规定》(DLGJ16—80)进行了修订。
我局于一九八八年十二月召开会议对送审稿进行了审查，现批准颁发《火力电厂热工自动化设计技术规定》NDGJ16—89。
自发行之日起执行，原颁发的《火力发电厂热工自动化设计技术规定》(DLGJ16—89)同时停止执行。
各单位在执行过程中要注意积累资料，及时总结经验，如发现不妥和需要补充之处，请随时函告我局。
一九八九年五月二十三日第一章总则第1.0.1条本规定作为《火力发电厂设计技术规程》热工仪表和控制部分的补充及具体化。
第1.0.2条火力发电厂(以简称发电厂)热工自动化的设计，应按照中档适用水产以及满足保证机组安全和其要满足经济运行的要求进行，并应积极慎重地、有步骤地推广国内外先进技术。
第1.0.3条本规定适用于汽轮发电机组容量为50～600MW新建或扩建的凝汽式发电厂以及高温高压供热式机组的热电厂的热工自动化设计。
第1.0.4条发电厂分期建设时，对控制方式、设备选型及热控试验室等有关设施应通盘考虑，合理安排。
第1.0.5条发电厂的热工自动化设计，应积极采用经过审定的标准设计、典型设计和通用设计。
第1.0.6条发电厂热工自动化设计应选用可靠性高的设备和成熟的控制技术。
新产品、新技术应经过试用和考验，鉴定合格后方可在设计中采用。
在条件合适时，应优先选用标准系列产品。
第1.0.7条发电厂热工自动化设计应根据机组容量、工艺系统的监控要求、设备的可控性和落实本体资料的基础上进行。
热工基础课程教学大纲
《热工根底》课程教学大纲英文名称：Basis of Heat Energy Engineering一、课程说明1.课程性质《热工根底》是机械类专业的主干技术根底课程，是机械设计制造及其自动化专业、农业机械化及其自动化专业的必修专业根底课。
2.课程的目的和任务：学习本课程可使学生生疏到在能源危机日趋严峻的状况下节能工作的重要性，了解并把握有关能量转换和热量传递规律方面的学问，探究提高各种热工设备热效率的技术措施，使学生能在各自以后的工作岗位上有效地开展节能技术改造工作，这是培育复合型工程技术人才科学素养的一个不行缺少的环节。
3.适应专业：本大纲适用于机械设计制造及其自动化专业、农业机械化及其自动化专业。
4.学时与学分：总学时为 40 学时，2 学分。
5.先修课程：学习本课程，首先应学好根底课程，如《大学物理》、《流体力学》、《高等数学》等课程，这样才能很好地理解和把握本课程的内容。
另外，学好本课程，也可为学习后续的《汽车拖拉机》、《食品工程原理》、《农产品加工机械与设备》、《农产品枯燥技术》等专业课程打好根底。
6．推举教材或参考书目：〔含教材名，主编，出版社，出版年份〕傅秦生，何雅玲，赵小明编著《热工根底与应用》，机械工业出版社，2023主要参考书目：蒋汉文主编〔同济大学〕，《热工学》，高等教育出版社〔其次版〕，1999王补宣主编，《热工根底》，高等教育出版社，1998张壁光，乔启宇编，《热工学》，中国林业出版社，1997陶文铨，李永堂主编，《工程热力学》，武汉理工大学出版社，2023朱明善等，《工程热力学》，清华大学出版社，1998曾丹苓等，《工程热力学》，高等教育出版社，19877．主要教学方法与手段：本课程主要实行课堂讲授的方法，局部章节辅以多媒体教学，加强直观感受和对实际热工设备工作过程、工作原理的理解。
8．考核方式：〔说明，成绩评定方法〕实行构造分，实行寻常考核与考试相结合的方式，寻常考核包括上课考勤、作业、试验等，占 30%，考试成绩占 70%。
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第一章 热工自动化基础
3. BPS 旁路控制系统（bypass control system，BPS） 大型中间再热式机组一般都设臵旁路热力系统， 其目的是在机组启、停过程中协调机、炉的动作， 回收工质，保护再热器等。完备的旁路控制系统是 充分发挥旁路系统功能的前提。
第一章 热工自动化基础
3．按给定值分类
恒值控制系统：给定值保持不变，从而被控量也
相应保持不变，主要矛盾是克服扰动对被控量的影响， 最终使被控量与给定值相等。 主要的热工控制系统，如：给水控制系统、再热汽 温控制系统等。
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第一章 热工自动化基础
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第一章 热工自动化基础
2．按闭合回路的数目分类 单回路控制系统：只有一个被控量信号反馈到控制 器的输入端。形成一个闭合回路。
图. 单回路控制系统的原理框图
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第一章 热工自动化基础
第一章 热工自动化基础
§1.1 概 述
§1.2 热工被控对象 §1.3 变送器 §1.4 执行器 §1.5 调节器
§1.6 热工系统主要控制方式
§1.7 热工控制系统评价指标 §1.8 SAMA图
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第一章 热工自动化基础
4. CCS
单元机组协调控制系统（coordination control system，CCS）
协调控制是基于机、炉的动态特性，应用多变量 控制理论形成若干不同形式的控制策略，在机、炉控 制系统基础上组织的高一级机、炉主控系统。它是单 元机组自动控制的核心内容。
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第一章 热工自动化基础
对象的自平衡：不需要外来作用只依靠对象自身 来恢复平衡的现象。显然，对象的阻力使之在动态过 程中表现出自平衡能力。 3、传输迟延
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第一章 热工自动化基础
§1-2 热工被控对象
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第一章 热工自动化基础
一、了解对象动态特性的意义 1. 热工对象是热工自动控制系统的重要组成 部分，要设计一个合理的控制系统，必须了解对象 的动态特性; 2. 要确定出控制器的最佳整定参数，也必须 了解对象的动态特性。 3. 了解对象的动态特性，还可以对新设计的 工艺设备提出要求，使之满足所需要的动态特性， 为设计满意的控制系统创造先决条件。
第一章 热工自动化基础
多回路控制系统：具有一个以上的闭合回 路，控制器(调节器)除接受被控量反馈信号外， 还有另外的输出信号直接或间接地反馈到控制 器的输入端。例如串级控制系统和导前微分控 制系统都是双回路控制系统。
图. 串级控制系统的原理框图
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♦ 实时处理全厂经济信息和成本核算 ♦ 竞价上网处理系统
♦ 实现机组之间的经济负荷分配
♦ 机组运行经济评估及运行操作指导
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第一章 热工自动化基础
2. AGC ： 自 动 发 电 控 制 系 统 ， （ automatic generation control System，AGC） 由于调速器为有差调节，因此对于变化幅度较 大、周期较长的变动负荷分量，需要通过改变汽轮 发电机组的同步器来实现，即通过平移调速系统的 调节静态特性，从而改变汽轮发电机组的出力来达 到调频的目的，称为二次调整。 当二次调整由由电网调度中心的能量管理系统 来实现遥控自动控制时，则称为自动发电控制 （AGC）。
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第一章 热工自动化基础
一、自动控制系统的组成
把工业生产过程中的温度、压力、液位、浓度等状 态参数作为被控参数的控制系统叫过程控制系统。
任务：保证锅炉的安全 运行，使汽包的水位稳定在 一定的范围内。
室温手动 调节演示
图 锅炉汽包水位人工 控制示意图
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第一章 热工自动化基础
图. 人工控制原理图
用自动化装臵代 替上述人工操作来完 成控制任务，就形成 了自动控制系统。
室温自动 调节演示
图. 汽包水位自动控制系统示意图
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3. 实验建模：用实验的方法获取对象的动态特性，是 工程中常用的建模方法，目前有时域法、频域法和相 关统计法等。
4. 时域法：是在对象的输入端加一阶跃扰动，记录响 应曲线，经数据处理求得对象的传递函数，这种方法 的特点是简单适用，因此为工程中所广泛采用。
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第一章 热工自动化基础
5. 频域法：用通过实验求得对象的频率特性来研 究对象的动态特性。但对一些惯性大的对象则因试 验时间很长而影响生产的正常进行，因此，这种频 域法用的较少。 6. 相关统计法：是在对象的输入端加一伪随机信号， 用相关计算求得对象的脉冲响应函数，这种方法的 最大优点是不影响生产，因而越来越受到人们的重 视。
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第一章 热工自动化基础
三、主要自动化系统
1. SIS：厂级实时监控信息系统（Supervisory Information System in Plant Level，简称SIS）
SIS是发电厂的生产过程自动化和电力市场交易信息网 络化的中间环节，是发电企业实现发电生产到市场交易的 中间控制层，是实现生产过程控制和生产信息管理一体化 的核心，是承上启下实现信息网络的控制枢纽。 ♦ 实现全厂生产过程监控
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第一章 热工自动化基础
开环控制系统（也称前馈控制系统）： 控制设备和控制对象在信号关系上没有形成闭 合回路的控制系统，其被控量没有反馈到控制设备 的输入端。 特点: 按扰动进行控制，结构简单，精度差， 只能克服单一扰动。
复合控制系统：开环控制和闭环控制组合的一 种控制系统。
第一章 热工自动化基础
§1-1
概
述Байду номын сангаас
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第一章 热工自动化基础
生产过程自动化是保持生产稳定、降低成本、 改进劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提 高劳动生产率的重要手段。 自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学 水平先进与否的一项重要标志。电力工业中电厂热 工过程自动化技术相对于其它民用工业部门有较长 的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平 的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代 化的重要标志。
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7. DAS 数据采集系统（data acquisition system）
又称为计算机监控系统，其基本功能是对机组 整个生产过程参数进行在线检测，经处理运算后以 CRT画面形式提供给运行人员。该系统可进行自动报 警，制表打印，性能指标计算，事件顺序记录，历 史数据存储以及操作指导等。
随动控制系统：给定值按预先不能确定的一些
随机因素而变化。因而被调量也跟随给定值而随机变 化。
如：单元机组负荷控制系统；军事上的火炮跟踪
系统；导弹预测拦截系统。
程序控制系统：给定值按已知的时间函数变化。
控制的任务是使被控量尽快与给定值相等。 例如：汽轮机自动启停系统TAS：汽轮机启动过 程中，要求汽轮机的转速按一定程序升降等；炉膛吹 灰系统等。
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第一章 热工自动化基础
6. SCS 顺序控制系统（sequence control system） 按照生产过程工艺要求预先拟定的顺序，有计划、 有步骤、自动地对生产过程进行一系列操作的系统， 称之为顺序控制系统。顺序控制也称程序控制，在 发电厂中主要用于主机或辅机的自动启停程序控制， 以及辅助系统的程序控制。
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二、相关概念
1. 对象的动态特性: 就是对象的某一输入量变化时， 其被控参数随时间变化的规律。其取决于工艺设备的 结构、运行条件和内部物理的（或化学的）过程。 2. 理论建模：可以用机理分析的方法导出对象的动态 特性；
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第一章 热工自动化基础
5. FSSS 锅炉炉膛安全监控系统（furnace safeguard supervisory system，FSSS）或称燃烧器管理系统 （burner management system，BMS） 炉膛安全监视系统包括炉膛火焰监视，炉膛压力 监视，炉膛吹扫，自动点火，燃烧器自动切换，紧急 情况下的主燃料跳闸等。