电厂热工过程自动化基本知识资料

如汽轮机负荷的变化，锅炉燃料量的变化等）

称为扰动 ；调整燃料量的装置如燃油阀、 制粉

电厂热工过程自动化基本知识

第一节 概 述

志生产过程进行情况的一些物理参数进行调节， 使

它们保持在所要求的额定值附近， 或按照

定的要求变化，如汽轮机转速，锅炉蒸汽温度、压力，汽包水位，炉膛负压等。在设备运 行中这些参数总要经常受到各种因素的影响而偏离额定值（规定值） 控制装置来实现操作的过程，就是自动调节。

例如， 在锅炉运行过程中， 锅炉出口主汽压是锅炉进出热量平衡的标志， 汽压的变化表 示锅炉的蒸发量和汽轮机的耗汽量不相适应， 这就意味着锅炉燃料燃烧产生的热量与产生

定蒸汽所需的热量不相适应， 因此， 汽压是表征锅炉运行状况的一个重要参数。 通常希望将 汽压保持在某一规定的数值，运行中，运行人员必须经常地监视仪表， 由于某种原因（如汽轮机负荷变化） ，汽压偏离所规定的数值，那么运行人员就要进行手动 操作， 调整锅炉的燃料量， 使锅炉产生的蒸汽适应汽轮机负荷的需要， 使汽压恢复到规定数

值。这里，锅炉是被调节的设备，称为 调节对象 ；需要调节的物理量汽压称为 被调量 ；被调

1、 电厂热工过程自动化主要内容 1） 自动检测，即对反映热工过程运行状态的物理量、化学量以及表征设备工作状态的参数 进行自动的检查、测量和监视。 2） 自动调节，即自动维持一个或几个能够表征热力设备正常工作状况的物理量为规定值， 消除因各种因素干扰和影响造成的运行工况偏离。 3） 自动保护，即在热力设备发生异常，甚至事故时能够自动采取保护措施，防止事故进一 步扩大，或保护设备不受损坏。 4） 程序控制，即根据预先拟定的程序及条件，自动地对机组进行启动、停止及其他一系列 操作。

2、

自动调节基本概念 在电力生产过程中，

为了保证生产的安全性、 经济性，保持设备的稳定运行， 必须对标 ，此时，用一整套自动

监视汽压的变化。若 量的汽压的规定数值称为 给定值 （或目标值） ；引起被调量汽压偏离给定值的各种原因（比

系统等称为调节机构；由调节机构控制被调量的作用称为 调节作用；随调节机构动作而改变 数量

的燃料量就是调节量。

调节过程的实质是随时检测被调量偏差并纠正偏差的过程, 给定值。

实现自动调节作用所需要的自动调节装置主要有:

测量单元（变送器），用来测量被调量的大小，并能把被调量（水位、温度、压力和流量 等）转换成与之成比例（或其他固定的函数关系） 并便于远距离传送和综合的测量信号。

调量偏离给定值时，调节单元将偏差信号按它的大小和方向以预定的规律进行运算（例 如比例、积分、微分等），根据运算结果发出一定规律的调节信号给执行器。 执行单元（执行器），按照调节单元发出的调节信号去移动调节机构，改变调节量。

节单元输出的信号控制执行器，改变调节器，直到被调量恢复到给定值或接近给定值为止。

第二节自动调节系统

为了维持汽压为规定值， 自动调节检测汽压的偏差，然

以维持被调量等于或接近于

1、 自动调节装置

1）

2）

调节单元（调节器），接受测量单元送来的被调量信号，并把它与给定值进行比较, 当被

3）

当调节对象 （锅炉）受到扰动，被调量偏离给定值后，测量单元（压力变送器）检测出

被调量的变化,

被调量与其设定值比较后的偏差值通过调节单元进行放大、

运算和综合，调

生产流程过程中存在着两种流程: 1）物质和能量流程，如蒸汽锅炉中燃料燃烧产生的 热量被受热面中的水吸收，水变成蒸汽,

蒸汽经过过热器加热后送到汽轮机作功;

2）信息

流程，如在锅炉的汽压自动调节中,

汽轮机负荷

简图：锅炉汽压自动调节原理图

后根据偏差控制燃料量，使燃料量满足产生一定蒸汽量的需要。

汽压调节对象和自动调节装置是通过信息的传递相互连接而构成自动调节系统的，这 样，研究自动调节系统就是研究信息的流程，即研究信号间的相互连接、传递和转换问题。

1调节系统分类（按信号馈送方式分类） 1）反馈调节系统。是最基本的调节系统，按被调量与给定值的偏差进行调节，调节的目的

是尽可能地减小或消除被调量与给定值之间的偏差。参见锅炉汽压自动调节原理图。 反馈调节系统属于闭环调节系统。由于调节系统是按被调量与给定值的偏差进行调节

的，因此，在调节对象受到扰动作用时， 只有在被调量出现偏差后才开始调节，调节只是为 尽快地消除偏差。例如讲BFG 热值的变化；燃料热值的变化（设定值与实际值发生变化时） 引起锅炉主蒸汽压力变化的调节过程。

2）前馈调节系统。调节器直接根据扰动信号进行调节，扰动是调节的依据。由于该系统没

有被调量的反馈信号，不构成闭环回路，故称为开环调节系统。

扰动入（t ）是引起被调量 C （t ）变化的原因，前馈调节器根据扰动进行调节，就可能 及时抵消扰动入（t ）对被调量C （t ）的影响，从而使被调量保持不变。但由于是开环系统, 调节效果无法检查，调节结束后不能保证被调量等于给定值，

所以前馈调节系统在实际生产

过程中是不能单独应用的。例如送风量的变化是引起炉膛压力波动的扰动, 风前馈信号。 3）前馈一反馈调节系统（复合调节系统）

在反馈调节系统中加入对于主要扰动的前馈调节，构成了前馈

吸风调节采用送

—反馈调节系统。

简图：前馈调节系统方框图

C (t)

当扰动发生后，前馈调节的作用是及时地补偿扰动对被调量的影响,

而反馈调节的作用则是保证被调量的偏差在允许的给定范围内。因此前馈一一反馈调节系统有较好的调节效果。

2、调节系统分类（按给定值信号特点分类） 1）恒值调节系统

在调节系统工作过程中，被调量的给定值恒定不变，从而使被调量保持为某一固定数值。

这是热工过程自动调节中应用最多的一种调节系统, 如锅炉的过热蒸汽温度、压力、汽包水

位等自动调节系统都是恒值调节系统。

2）程序调节系统

被调量的给定值是一个已知的时间函数，调节的目的是保证被调量按预先确定的时间函

数来改变。例如，锅炉在滑压启动过程中，汽压和汽温要按预先给定的曲线升高, 即按一定的升温、升压曲线启动，就要采用程序调节系统。

3）随动调节系统

被调量的给定值往往是无规律的，按事先不能确定的一些外来因素而改变。调节的结果

是使被调量尽快和准确地跟随给定值变化。例如，在汽轮机启动过程中，采用计算机对汽轮

机转速实现最优升速控制。汽轮机的最优升速率不是预先给定的，而是通过计算机按过热汽

温、再热汽温、汽缸壁温等参数在线计算出热应力的数值，与允许的热应力进行比较, 同时参照升速时汽轮机的振动、串轴等参数确定的，这样可缩短启动时间。计算机控制主汽门的