锅炉设备的工艺流程

汽包水位的双冲量控制
蒸汽 PF 汽 包 省 煤 器 给 水 C1PC +C2PF+C0 LC PC
∑
前馈补偿原理：假设 调节阀为气关阀， C1=1，则调节器为正 作用，而C2应取负号， 具体数值可现场调整 或根据阀门特性计算 其初始值。
汽包水位的三冲量控制
蒸汽
水 位 蒸 汽 LC PC C1PC +C2PF+C0 FC 给 水
• T0 (纯滞后时间)：
非自衡对象 PID控制系统稳定性分析 PID控制系统稳定性分析
R(s) +_ Kc Kp s Y(s) e −T0 s
开环传递函数：
1 − jT0 w 1 G ( jw) = K c K p e G ( s ) = K c K p e −T0 s jw s 稳定条件： π ∠G ( jwc ) = −(T0 wc + ) = −π π 2 0 < Kc < 2T0 K p G ( jwc ) = K c K p / wc < 1
锅炉设备的工艺流程
D PM 减温器 负荷设备 调节阀 过热蒸汽送 负荷设备
汽 包
炉墙
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过热器 炉 膛
省 煤 器
热空气 送往炉膛 空气预热器 给水
热空气 燃料 燃料嘴
冷空气 烟气 (经引风机送往烟囱)
锅炉设备的控制问题
负 荷 给水量 减温水 燃料量 送风量 引风量 锅炉设备 水 位
蒸汽温度 蒸汽压力 过剩空气 炉膛负压
通道对象：
非自衡、非最小相位、非线性等特性
汽包水位的对象特性
干扰通道特性
D
控制通道特性
G
t H H2
t H H1
H0
H H1
t
H
τ
t
H (s) K1 K2 =− + D( s) s T2 s + 1
H ( s ) K 0 −τ s = e G ( s) s
非最小相位特性
H (s) K1 K2 =− + D( s) s T2 s + 1 H ( s ) ( K 2 − K1T2 ) s − K1 − K1 (−T0 s + 1) = = D( s) s (T2 s + 1) s (T2 s + 1)
K2 T0 = − T2 K1
对象为非最小相位（存在位于复平面右半平面的零 点）的条件为
K2 T0 = − T2 > 0 K1
汽包水位的单冲量控制
蒸汽 汽 包 省 煤 器 给 水 LC
液位非自衡对象响应测试
（1）手动改变控制 器的输出信号u(k)， 观察被控变量y(k)的 变化过程。 （2）由阶跃响应曲 线得到对象基本特 征参数 。
I1
稳态： I1= I2 = I3 = I4 = Ip Q1 = KQ2 分析提降量过程？
燃料阀
空气阀
练习题
水 位 LC 蒸 汽 给 水
C2
C1
∑
C3
对于锅炉汽包水位的控制问题， 可采用如图所示的简化的三冲量 控制系统。假设调节阀为气关阀， 要求 （1）结合汽包水位的控制对象， 画出完整的系统方框图，并注明 各方框图的输入输出变量意义； （2）确定C1， C2， C3与调节器 的正反作用方向，并说明C2与C3 数值确定方法。
PF 汽 包 省 煤 器 LC PC
∑
PF
∑
FC
给水
三冲量控制系统的简化连接
水 位 蒸 汽 C2 C1 给 水
水 位 LC 蒸 汽 给 水
∑
C3
C1
C2
∑
C3
LC
锅炉蒸汽压力控制 和燃料与空气比值控制系统
燃料量 蒸汽压力 空气量 含氧量
Q1 I4
PC
Q2 × I3
HS FC AC
K
FC
LS
Ip I2
系统分解：（1）锅炉汽包水位的控制； （2）锅炉燃烧系统的控制； （3）过热蒸汽系统的控制。
汽包水位的控制问题
被控变量：汽包水位，用H (s)表示 汽包水位，用H 控制变量：汽包给水量，用G (s)表示 汽包给水量，用G 主要干扰：
蒸汽负荷（蒸汽流量），用D 蒸汽负荷（蒸汽流量），用D (s)表示
非自衡对象特征参数的获得
• Kp (稳态输出斜率)：
1 y (t 2 ) − y (t1 ) Kp = y −y t 2 − t1 max min u1 − u0 u −u min max
其中umax、umin与 ymax、ymin为输入输出的量程上下限； 若巳归一化，则 umax－ umin =1, ymax－ ymin =1。
非自衡对象 PID参数整定原则 PID参数整定原则
PID参数初始值的选择： PID参数初始值的选择：
1 Kc = ; Ti = (5 ~ 20)T0 ; Td = 0 T0 K p
将上述PID控制器投入“Auto” 将上述PID控制器投入“Auto” （自动）方 式，并适当改变控制回路的设定值，观察控 制系统跟踪性能。若响应过慢，而且无超调 存在，则适当加大K 存在，则适当加大Kc值，例如增大到原来的 两倍；反之，则减小K 两倍；反之，则减小Kc值。