热工过程自动控制复习题·王建国

10级热动《电厂热工过程自动控制》1．掌握自动控制系统中常用的基本术语。

被控量被控对象给定值扰动控制量控制对象

2．掌握自动控制系统常见的分类方法，并能够判别实际系统所

属类别。

按生产过程中被控量所希望保证的数值分恒值控制系统(过热汽温控制系统再热汽温控制系统) 程序控制系统随机控制系统

根据控制系统内部结构分类闭环控制系统（反馈控制系统）开环控制系统复合控制系统

3．掌握被控对象分类方法、各类对象的动态特性曲线及其平衡

特性。

有自平衡能力的无自平衡能力的

有自平衡能力对象：被控对象收到扰动后平衡被破坏，不需要外来的控制作用，而依靠被控量自身变化使对象重新恢复平衡的特性，称为对象的自平衡特性，具有这种特性的被控对象就是有自平衡能力的被控对象。

无自平衡能力对象：当这种被控量平衡关系破坏后，被控量以一定的速度继续变化下去而不会自动地在新的水平上恢复平衡，具有这种现象的对象成为无自平衡能力对象。

4．控制器有哪些基本动作规律？

各种动作规律的阶跃响应曲

线，控制动作的特点、参数变

化对其控制过程的影响。

比例控制P（有差调节）比例带减小，控制系统稳定性变差，比例带太小将使系统不稳定，系统稳定时比例带越小静态误差越小但被控量振荡加剧

积分控制I（无差调节）积分时间T1越小积分作用越强调节阀的动作越快就越容易引起和加剧振荡但与此同时振荡频率将越来越高而最大动态偏差则越来越小被控量最后都没有静态偏差。

微分控制D（超前调节）有某种程度的预见性

5．被控对象控制通道、扰动通道的特性对控制质量的影响。

扰动通道（扰动和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差也增大所以扰动通道的放大系数越小越好对控制越有利 2、时间常数越大阶次m越高，被控量受到扰动后的动态偏差就较小，这将有利于控制。

控制通道（控制作用和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差减小有利控制 2、时间常数越大阶次n越大控制作用就较迟缓控制不灵敏，显然不利控制。

6．复杂控制系统主要包括哪几种？

串级控制系统比例控制系统前馈-反馈控制系统

7．串级控制系统基本组成原理，系统中常见术语及其控制作用

分析。

常见术语：主回路副回路主对象副对象主控制对象副控制对象主控制器副控制器

串级控制系统的特点及作用归纳：1 副回路的存在，改善了对象的动态特性。减小了对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时；提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性增强了。2 对进入副回路的扰动有较强的克服能力，对进入主回路的扰动也有一定的克服能力 3 对负荷或者操作条件的变化具有一定的自适应能力

8．比值控制系统的类型，比值控制方案的选择。

单闭环比值控制系统双闭环比值控制系统变比值控制系统

选择方案：1 单闭环比值控制系统：如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定，负荷变化不大而对总流量变化无要求则可选用单闭环比值控制系统 2 双闭环比值控制系统：在生产过程中，主副流量扰动频繁，负

荷变化较大，同时要保证主副无聊总

量恒定，则可选用双闭环比值控制系

统 3 变比值控制系统当生产要求

两物料流量的比值能灵活的随第三

参数的需要进行调节时（实现两种物

料流量间的定值控制）可选择变比值

控制系统

9．过热汽温控制的任务是什么？

不仅维持出口汽温在允许范围内，并

且要求维持过热器蒸汽流程中各点

的蒸汽温度一定。以确保整个过热器

的安全运行。

10.过热汽温控制对象的各种动态

特性及其特点。

扰动主要来自3方面：蒸汽流量变

化（锅炉负荷）【特点有迟延有惯

性有自平衡能力迟延和惯性较

小】烟气传热量变化【特点迟延

较小】减温水流量变化（过热器入

口汽温变化）【特点迟延和惯性较大】

11.熟悉串级汽温控制系统的基本

组成结构（P98图6-4），

分析其控制作用。

TT 温度变送器

PT 压力变送器

θ1 导前信号减温器出口汽温

θ2 被控量主信号过热器出口温

度

P1 给定值代表负荷信号的汽轮机

第一级蒸汽压力

T1切换继电器用以选择定压运行

或滑压运行

mV/V 热电势-电压转换

V/I 电压-电流转换

I/V 电流-电压转换

f(x) 执行机构喷水减温控制阀

f1(x) f2(x) 时间函数发生器

串级汽温控制系统的主副回路控制

作用及选择规律：在过热汽温串级控

制系统中，对副回路的要求是尽快消

除减温水流量的自发扰动和进入副

回路的其他扰动，对过热汽温起粗调

作用。故副回路一般选用比例P或比

例微分调节器PD。对主回路的要求是

保持主汽温等于给定值，因此主调节

器要具有积分作用，故主回路一般选

用比例积分PI或比例积分微分调节

器PID。

12.再热汽温的控制方式有哪几

种？各种控制方式的特

点有哪些？

1、采用烟气挡板的再热汽温控制

2、采用烟气再循环的再热汽温控制

3、采用摆动燃烧器角度和多层布置

燃烧器的再热汽温控制

4、采用汽-汽热交换器的再热汽温控

制

5、采用喷水减温方式的再热汽温控

制

再热蒸汽温度自动控制系统的任务：

维持再热器出口汽温为给定值

13.给水控制的任务是什么？

使给水量适应锅炉蒸发量，维持汽包

水位在规定范围内。

14.给水控制对象在几种主要扰动

下的动态特性及特点。

给水量W 有惯性无自平衡能力

蒸汽流量D 无自平衡能力有虚假

水位

炉膛热负荷扰动Q 无自平衡能力

有不明显的虚假水位

虚假水位：锅炉负荷变化时，汽包水

位的变化具有特殊的形式，负荷增加

时，给水量小于蒸发量，在开始阶段

水位没有下降反而迅速上升，反之，

负荷降低时，水位先下降后上升，这

种现象称为虚假水位。

有虚假水位的原因：负荷增加时，给

水量小于蒸发量，水位应该下降，但

是，由于蒸发强度增加，水面下汽泡

体积变大，从而使汽包水位先上升，

引起“虚假水位”现象。

15.熟悉单级三冲量给水控制系统

的基本结构组成（P112图6-24），

并能够正确分析其控制作用。

三冲量蒸汽流量 D 汽包水位H

给水流量W

FT流量变送器

LT液位变送器

I/V 电流-电压转换

D 前馈信号（减弱虚假水位影响）

H 被控量主信号

W 反馈信号控制量

为什么W 即是前馈又是反馈当蒸汽

流量D和汽包水位H发生变化引起调

节器作用时，给水流量信号W是调节

器动作的反馈信号，当给水流量W自

身发生变化时，调节器也能使调节机

构迅速动作，使给水量迅速恢复到原

来的数值，从这个意义来讲，给水流

量W还起着前馈作用。

单级三冲量控制系统内回路作用：

克服扰动，粗调主回路作用：使

被调量等于给定值，细调前馈回

路作用：克服给水流量W的干扰

16.给水控制系统采用变速给水泵

的两种类型，变速给水泵的安

全工作区。

电动调速泵汽动调速泵

为保证变速给水泵在安全工作区，给

水控制系统包括有3个子系统：1 汽

包水位控制系统通过改变泵的转

速，控制给水流量，维持水位稳定 2

泵出口压力控制系统改变给水调节

阀开度控制给水泵出口压力保证

泵在经济安全区域内运行 3 泵最小

流量控制系统改变泵的再循环阀门

开或关以保证通过泵的流量不低于

泵所规定的最小流量

17.如何保证给水泵工作在安全

区？

3个子系统：1给水控制系统改变

泵的转速控制给水流量维持水位

稳定 2 泵出口压力控制系统改

变给水阀开度控制给水泵出口压力

维持泵在经济区内工作 3 泵最小流

量控制系统控制泵的再循环阀门

开或关控制泵的流量不低于泵所

规定的最小值

18.全程给水控制的概念。

在启停和正常运行过程中均能实现

自动给水控制的系统。

19.全程给水控制系统中测量信号

的校正。

在锅炉启动到正常工作过程中，蒸汽

流量和负荷变化范围波动较大影响

给水流量蒸汽流量汽包水位测量

的准确性为了实现全程控制，要对

这些参数的压力和温度进行校正。

汽包水位通过压力校正蒸汽流量

通过温度和压力校正给水流量通过

温度校正

20.燃烧控制的基本任务是什么？

使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉

蒸汽负荷的需要，保证锅炉安全经济

运行。

21.燃烧控制系统在负荷扰动下汽

压控制的动态特性曲线及其特

点。

在燃烧率扰动下汽压控制对象的动

态特性（1）汽轮机负荷不变无自

平衡能力（2）汽轮机调节门开度不

变有自平衡能力

在负荷扰动下汽压控制对象的动态

特性（1）汽轮机调节门开度扰动下

有自平衡能力（2）汽轮机进气流

量扰动下无自平衡能力

22.燃烧控制系统的基本组成原则

是什么？

1 能迅速改变炉膛燃烧率，适应外界

负荷变化

2 迅速发现并消除燃烧率扰动

3 确保送风，引风，燃料量等参数协

调变化

23.燃烧控制过程应包括哪几个子

系统？各子系统的结构组成

（P137图6-62、P138图6-64、图

6-65）及其控制原理。

燃料控制子系统送风控制子系统

引风控制子系统

燃料控制子系统的作用使燃料量与

外界负荷要求相适应

燃料量的测量方法包括：1给煤机转

速2 给粉机转速 3 磨煤机进出口差

压 4 热量信号（燃料进入炉膛燃烧

后后，单位时间所释放的热量折算成

蒸汽量用符号DQ表示）

24.采用热量信号的燃烧控制系统

中风煤交叉限制控制原理

（ P141图6-69）。

为实现升负荷时先加风后加煤，减负

荷时先减煤后减风的目的，系统设计

了风煤交叉限制回路。

控制原理：机组增加负荷时，锅炉负

荷指令NB同时加在风量控制系统和

燃料控制系统上，由于大值选择器作

用，风量随NB增大而增加，由于小

值选择器作用，燃料量和热量不会马

上增加，而是等实际风量上升后，燃

料量才开始增加。

25.单元机组的特点和任务是什

么？

单元机组的特点 1 单元制机组是一

个强相互关联的多变量控制对象 2

汽轮机负荷响应快，锅炉负荷响应慢

3 具有参加电网一次调频的能力，以

便使电网在二次调频之前减小电网

频率变化幅度

任务对外保证单元机组有较快的

响应速度和有一定的调频能力对

内保证主蒸汽压力偏差在允许范围

内。

26.单元机组几种典型运行方式及

特点。

1定压运行方式2滑压运行方式3联

合运行方式4调频运行方式

27.单元机组负荷控制系统由哪几

部分组成？

负荷指令管理机炉负荷控制

28.负荷指令管理包括哪几部分？

各部分的基本功能是什么？

负荷指令管理包括：负荷指令运算回

路负荷指令限制回路

目标负荷指令包括：1电网中心调度

的负荷分配指令2机组就地设定的负

荷指令3电网频率变化所要求的负荷

指令

负荷指令管理部分基本功能：对外部

负荷指令进行选择并加以处理，使之

转变为单元机组安全运行所能接受

的实际负荷指令P0 并作为机组功率

的给定值信号

29.单元机组负荷控制方式有哪

些？各种控制方式的控制过程

（原理）及主要特点。

机炉分别控制和协调控制方式

机炉分别控制：1锅炉跟随控制汽

轮机控制机组输出功率锅炉控制汽

压汽机侧先动作锅炉侧随之动作

负荷变化时能充分利用锅炉蓄热

使机组较快的适应电网的负荷要求，

但汽压波动较大不利于机组运行的

安全性和经济性

2汽机跟随控制锅炉控制机组输出

功率汽机控制汽压锅炉先动作

汽机后动作汽压波动小有利于机

组的安全和经济但未能利用锅炉蓄

热因而负荷适应能力较差不利于

带动负荷和参加电网调频

练习题：

3、生产过程中需要调节的、表征生

产过程进行状况的物理量是（ B ）。

A、扰动量

B、被调量

C、调节量

D、给定值

4、为了抑制一些可以预知的扰动，

控制系统应采用（ C ）。

A 随动控制

B 程序控制 C前馈控制

D 反馈控制

6、自动调节系统中按被调量偏差进