热工过程控制系统
热工过程控制系统
第一章过程控制系统概述
1.1过程控制定义及认识 1.2过程控制目的 *1.3过程控制系统的组成1.4过程控制系统的特点*1.5过程控制系统的分类*1.6过程控制性能指标 1.7
控制的任务
1.1
过程控制定义
所谓过程控制（
1.3
被控过程（Process
指运行中的多种多样的工艺生产设备；
过程检测控制仪表（Instrumentation），
包括：
测量变送元件（Measurement）；
控制器（Controller）；
执行机构（Control Element）;
显示记录仪表
1.5 过程控制系统的分类
按系统的结构特点来分:：反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）
按给定值信号的特点来分：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统
性能指标：
对自动控制系统性能指标的要求主要是稳、快、准。
最大超调量σ%反映系统的相对稳定性,稳态误差ess反映系统的准确性，调整时间ts反映系统的快速性。
第三章过程执行器
主要内容
执行器电动执行器气动执行器调节阀及其流量特性变频器原理及应用
本节内容在本课程中的地位
执行器用于控制流入
或流出被控过程的物
料或能量，从而实现
对过程参数的自动控
制。
3.1
移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被调介质的流量也就相应地改变，从而达到调节工艺参数的目的。
3.1 调节阀
功能：接受控制器输出的控制信号，转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积。
3.1.1 调节阀的组成
执行机构：执行机构是指根据控制器控制信号产生推力或位移的装置；
3.1.2 调节阀分类
根据使用能源不同
气动调节阀：以压缩空气为能源，输入信号20～100kPa，价格便宜；多用于石油、化工等易燃易爆场合。
电动调节阀：以电为能源，输入信号4～20mA DC，价格贵；使用范围广，本质安全（本安）型也可用于易燃易爆场合。
液动调节阀：以高压液体为能源的
阀体相同、执行机构不同
气动薄膜调节阀的气开、气关形式
所谓气开式，即当信号压力增加时，
阀门开大；没气时，阀门关闭
气关式则相反，即信号压力增加时，阀门关小。没气时，阀门打开
气开、气关形式选择举例
受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定，试问调节阀应选择气开式还是气关式？
答：气关式。
3.3 气动执行机构
PC 气体
| 67 PLC and DCS 一电厂热工控制DCS系统设计 刘景芝，孙 伟 （中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏 徐州 ２２１００８） 摘 要：以西山孝义金岩公司自备电厂为背景，主要结合循环流化床锅炉机组的运行特点和控制特性，对其热工系统运用集散控制方式进行控制，并采用浙大中控的ＷｅｂＦｉｌｅｄ ＪＸ－３００Ｘ系统对单元机组的热工控制系统做了初步的整体设计。 关键词：热工控制系统；集散控制系统（ＤＣＳ）；循环流化床锅炉 中图分类号：ＴＰ３９３．０３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００７）１２－００６７－０３ A DCS system for thermal control of a power station LIU Jing-zhi, SUN Wei (The School of Information and Electrical Engineering ,China University of Mining and Technology , Xuzhou 221008 China) Abstract: This paper introduces a distributed control system for the power station of the Xishan Jinyan company. According to the operation and control requirements of the circulating fluidized bed boiler, the distributed control for the thermal system of a power unit is designed with the SUPCON WebFiled JX-300X. Keywords: thermal control system; distributed control system(DCS); circulating fluidized bed boiler １ 引言 火力发电是现代电力生产中的一种主要形式，火力发电厂 运行系统多而且复杂，各系统之间要协调运行又要对负荷变化 具有很强的适应能力，因此有效的控制火力发电厂运行极其重 要。目前火电机组都普遍采用ＤＣＳ［３］，因为ＤＣＳ系统给电厂在 安全生产与经济效益方面带来巨大作用，使以往任何控制系统 无法与其相提并论。随着各项技术的发展和用户对生产过程控 制要求的提高，一种全数字化的控制系统——现场总线控制系 统（ＦＣＳ）问世了，并得到了快速发展。虽然现场总线控技术 代表了未来自动化发展的方向并将逐步走向实用化，但由于火 电厂的具体环境和控制特点，经过论证与分析，近期内热控系统 只能以ＤＣＳ为主［１］［２］。 西山孝义金岩公司自备电厂包括２台７５ｔ／ｈ循环流化床锅 炉、２台１５ＭＷ抽汽式汽轮发电机组。本文主要针对循环流化床 锅炉，将其改造为单元机组运行。根据循环流化床锅炉和火电机 组的运行特点，分析其热控系统的功能要求，采用集散控制系统 （ＤＣＳ）实现热工自动化，并以浙大中控的ＷｅｂＦｉｌｅｄ ＪＸ－３００Ｘ为 例，进行具体系统的初步设计。 收稿日期：２００７－０７－０３ ＪＸ－３００Ｘ集散控制系统全面应用最新的信号处理技术、高 速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术和现场总线技 术，采用高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，兼具高速可靠 的数据输入输出、运算、过程控制功能和ＰＬＣ联锁逻辑控制功 能，能适应更广泛更复杂的应用要求，是一套全数字化的、结构灵 活、功能完善的新型开放式集散控制系统。 ＪＸ－３００Ｘ体系结构如下图： ２ 系统介绍及方案描述 ２．１ 系统总体方案描述 根据单元机组运行特点及要求，其控制系统一般配有以下系统： （１） 数据采集系统（ＤＡＳ）； 图１ JX－３００X体系结构图
第一章火电厂热工自动化概述 第一节引言 随着我国国民经济的高速发展，工、农业生产和人民生活对电力的需求不断增长，电力工业通过引进、消化、吸收国外的先进技术和管理经验，使电力工业得到了迅速的发展。随着单机发电容量的增大和电网容量的迅速扩大，我国已进入了大电网、大机组、高参数、高度自动化的时代。由于300MW、600MW以及以上大容量、高参数机组的新技术发展迅速，装机数量日益增多，机组对热工自动化水平的要求越来越高。另外由于微电子技术的迅猛发展，大型自动化装备的现代化程度快速提高，促使大型火力发电厂现代热工自动化技术发展迅猛。其特点是上世纪70年代中期，以计算机技术（Computer）、通讯技术（Communication）、控制技术（Control）和显示技术（CRT）为基础的计算机分散控制系统（简称DCS-Distributed Control System）的问世和其技术的日臻完善。分散控制系统广泛应用于大型发电机组的自动控制中，并将热工自动化水平推上了一个崭新的台阶，取得了十分显著的经济效益和社会效益。 与中、小容量火力发电机组相比，600MW及以上大容量机组的特点之一是监视点多、参数变化速度快和被控对象数量大，而且各个控制对象相互关联，操作稍有失误就会引起严重的后果。因此，大型发电机组必须采用完善的自动化系统。如果将大型发电机组的监视和操作任务仅交给运行人员去完成，不仅体力和脑力劳动强度大，而且很难做到及时调整和避免人为的误操作。大量事实证明，自动化技术的运用对于提高大型发电机组的安全经济运行水平是行之有效的。在机组正常运行过程中，自动化系统能根据机组运行要求，自动维持运行参数在规定值的范围内，以取得较高的热效率和较低的消耗（煤耗和厂用电率等）。当机组运行出现异常时，自动化系统能迅速按照预定的规律进行处理，以保证机组尽快恢复正常运行。如辅机故障减负荷（简称RB- RunBack）、迫升/迫降（RUNUP/RUNDOWN）、机组快速甩负荷（简称FCB-Fast Cut Back）等功能。当运行工况异常发展到可能危及到设备及人身安全时，能自动采取保护措施，以防止事故的进一步扩大和保护生产设备不受破坏。如锅炉主燃料跳闸（MFT），汽机超速保护（OPC）等功能。在机组启停过程中，自动化系统能根据机组启停时的状态和条件进行相应的控制，以避免机组产生不允许的热应力而影响机组的运行寿命，如汽机顺序控制系统。通常，自动化系统按照预先制定的规律进行工作，不需要人工干预。但在特殊情况下却要求人工给以提示或协调，即需要人的更高层次的干预。所以，随着自动化水平的提高，也要求运行人员具有更高的文化和技术素质。 建国以来，随着机组容量的增大，参数的提高，对于机组安全经济运行的要求越来越高。火电厂的自动化系统迅速发展，其功能已从单台辅机和局部热力系统发展到整个单元机组的监测与控制，并且随着整个单元机组自动化的不断完善，以及电网发展的要求，火电厂热工自动化的功能正和电网调度自动化相协调，以实现电网的自动化。尤其是目前随同整套大型火电机组同时引进的和国产的DCS系统的普遍使用，以及单元机组协调控制系统（CCS）和
热工管理（试题） 一 、 单选题 (共 37 题) 【 1 】. 火电厂发电设备检修，下面说法不妥的是______. A.采用计划、实施、检查、总结方法 B.从检修准备开始制订,各项计划和具体措施 C.到目前为止，采用的都是定期检修 D.做好施工、验收和修后评估 答案：（ ） 【 2 】. 关于热工运行中和停炉前的检查记录，规程中没有作规定的是______。 A.应使用专用记录本 B.应有检查责任人的签名和填写日期 C.集中保存不少于三个月 D.应由部门技术负责审核并签署意 见 答案：（ ） 【 3 】. 管道气压试验介质，应使用______或______。 A.空气 二氧化碳 B.二氧化碳 氮气 C.空气 氮气 D.氢气 氮气 答案：（ ） 【 4 】. 热工专业应建立的技术规程、制度中，DL/T744中未作要求的是______。 A.适合本单位的热工自动化设备检修、运行、维护规程 B.电力系统热工仪表及控制装置监督规程 C.热工控制系统定值、软件修改管理制度
D.热工技术资料管理制度（包括图纸、资料、软件的存放、修改、使用、版本更新等） 答案：（） 【5 】. 监督管理机构考核电厂热工的“四率”指标，指的是______。 A.DAS完好率仪表投入率自动投入率保护利用率 B.DAS完好率仪表准确率自动可用率保护投入率 C.DAS投入率仪表合格率自动投入率保护投入率 D.DAS投入率仪表合格率自动利用率保护动作正确率 答案：（） 【 6 】. 现场施工中，攀登阶梯的每档距离不应大于______cm。 A.30 B.40 C.45 D.60 答案：（） 【7 】. 根据规程要求，热工自动化系统设备检修、故障及损坏更换台帐，应记录的内容没有要求的是，检修、故障及损坏设备的_____。 A.更换原因 B.价格和运行时间 C.采取的措施 D.生产厂家 答案：（） 【8 】. 质量管理中，采用______的方法，把杂乱无章和错综复杂的数据、意见进行归纳汇总，使其能确切反映客观实际。 A.圆饼图 B.因果图 C.流程图 D.分层图 答案：（）
1、被调量（被控制量）：表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。 2、给定值：按生产要求被调量必须维持的希望值，简称给定值。 3、控制对象（被控对象）：被调节的生产过程或设备称为控制对象。 4、调节机构：可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节机构。 5、控制量（调节量）：由调节机构（阀门、挡板等）改变的流量（或能量），用以控制被调量的变化，称为控制量。 6、扰动：引起被调量偏离其给定值的各种原因称为扰动。如果扰动不包括在控制回路内部（例如外界负荷），就称为外扰。如果扰动发生在控制回路内部，称为内扰。其中，由于调节机构开度变化造成的扰动，称为基本扰动。变更控制器给定值的扰动称为给定值扰动，有时也称控制作用扰动。 7、控制过程：（调节过程）：原来处于平衡状态的控制对象，一旦受到扰动作用，被调量就会偏离给定值。要通过自动控仪表或运行人员的调节作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程，称为调节过程。 8、自动控制系统：自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来就构成一个自动控制系统。 9、自动控制系统分类：一 按系统结构特点分类：①反馈控制系统、②前馈控制系统、③前馈—反馈控制系统 二 按给定值特点分类：①定制控制系统（给定值保持不变，或给定值在某一很小范围内变化）例如：锅炉汽包水位控制系统、炉膛负压控制系统 ②随动控制系统（给定值是按预先不能确定的一些随机因素而变化（变化规律事先未知）的，因而要求其被调量以一定精度跟随给定值变化。）例如：锅炉燃烧控制系统。 ③程序控制系统（给定值是预定的时间函数）。 10、热工控制系统类型：有自平衡能力和无自平衡能力。 11、单回路控制系统由测量变送器、调节器、执行器及控制对象组成。 12、热工对象的动态特性一般具有以下特点：（1）对象的动态特性是不震荡的 （2）对象的动态特性在干扰发生的开始阶段有迟延和惯性 （3）在阶跃响应曲线的最后阶段，被调量可能达到新的平衡（有自平衡能力）；也可能不断变化而不在平衡下来（无自平衡能力） （4）描述对象动态的特性参数有放大系数K ，时间常数T （无自平衡能力用飞升时间Ta ）,迟延时间（包括迟延和容积迟延）或另一组参数飞升速度ε，自平衡率ρ和迟延时间η 13、PID 调节器传递函数表达式：)11(1 )() (PID s T s T S E s W d i ++==δμ 14、比例作用（P 作用）：比例作用能单独的执行调节任务，并能使控制过程趋于稳定，但使被调量产生静态偏差。 15、积分作用（I 作用）：积分作用只有极少的情况（对象自平衡能力大，惯性和迟延很小等）才能单独使用，会使控制过程变成震荡甚至不稳定，但能使被调量无静态偏差。 16、微分作用（D 作用）：微分作用不能单独使用，但能提高控制系统的稳定性，有效的减少被调量的动态偏差。 17、调节阀的理想流量特性：（理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性）①等百分比特性、②线性特性、③抛物线特性 18、调节阀的工作流量特性：（在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系，称为工作流量特性） 19、调节阀工作流量特性满足什么调节才能工作： 20、电动调节阀大致工作原理：通过接收工业自动化控制系统的信号（如：4~20mA ）来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数，实现自动化调节功能。 21、气动调节阀大致工作原理：气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。 22、控制系统性能指标：①静态偏差e(∞) ②最大动态偏差y m 或超调量ζ ③衰减率ψ和衰减比η ④控制过程时间t s 23、控制系统整定：控制系统的结构已经确定、控制仪表与控制对象都处于正常的情况下，适当选择调节器的参数（δ、Ti 、Td)使控制仪表的特性和控制对象的特性配合，从而使控制系统的运行达到最佳状态，取得最好的控制效果。 24、工程整定法：①响应曲线法：
热工控制系统课程设计 题目燃烧控制系统 专业班级: 能动1307 姓名: 毕腾 学号: 02400402 指导教师: 李建强 时间: .12.30— .01.12
目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (1) 1.1、导前区 (1) 1.2、惰性区 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (3) 2.1、广义频率特性法参数整定 (3) 2.2、广义频率特性法参数整定 (5) 2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响 (6) 第三部分串级控制系统参数整定....................... (10) 3.1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (10) 3.2 、炉膛负压控制系统 (10) 3.3、系统分析 (12) 3.4有扰动仿真 (21) 第四部分四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 (24) 4.1、送风控制系统SAMA图简化 (24) 4.2、燃料控制系统SAMA图简化 (25) 4.3、引风控制系统SAMA图简化 (27) 第五部分设计总结 (28)
第一部分 多容对象动态特性的求取 某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下: 导前区: 136324815.02++-S S 惰性区: 1 110507812459017193431265436538806720276 .123456++++++S S S S S S 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数, 能够用两点法求上述主汽温对象的传递函数, 传递函数形式为 w(s)= n TS K )1(+,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线, 然后利用两点法确 定对象传递函数。 1.1 导前区 利用MATLAB 搭建对象传递函数模型如图所示:
热工控制系统试卷1 一、名词解释（10分，每题2分） 1、峰值时间—— 2、被控对象—— 3、自平衡率ρ—— 4、稳态偏差—— 5、超调量—— 二、填空题（15分，每空1分） 1、锅炉燃烧过程自动调节的基本任务是 、 、 。 2、自动控制系统按给定值变化规律分类，可分为 调节系统、 调节系统和 调节系统。 3、衡量控制系统控制品质的指标主要有 、 、 。 4、主汽温度控制对象的动态特性特点为 、 、 。 5、给水控制对象的动态特性特点为 、 、 。 三、简答题（20分，每题5分） 1、串级控制系统比单回路控制系统为什么更适合对具有大惯性大迟延的被控对象进行控制？ 2、在主汽温串级调节系统中，惰性区动态特性的特点是什么，对主回路的要求是什么？ 3、在热工控制系统中，为什么不采用纯积分作用的调节器？ 4、锅炉给水控制对象动态特性有什么特点，如何克服“虚假水位”现象？ 四、已知3个二阶系统的闭环极点在复平面上的分布如下图所示，按表格形式比较它们的性能。（6分） 五、某系统的闭环特征方程为()4 3 2 5816200D s s s s s =++++=，判断此闭环系统的稳
定性，并确定特征方程的特征根在复平面上的分布情况。（5分）
六、某系统方框图如下图所示，求其传递函数()() () C s G s R s = 。（10分） 七、某系统的开环传递函数为()() 2 43K G s s s s = ++，绘制系统的根轨迹图，并确定使闭环系统稳定的K 值的范围。 （10 分） 八、某系统的开环零、极点分布如下图，其中-P 为极点，-Z 为零点，试绘制系统的根轨迹图。（4分） 九、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示，写出系统的开环传递函数表达式()G s 。 （10分） 十、已知某系统的开环传递函数()() 3 1 151G s s =+，要求使系统的衰减率0.75ψ=（m ＝ 0.221），求比例调节器的比例系数
1. 关于技术监督指标，说法不完全正确的是（ B ）。 A ．技术监督指标的统计数一经确定，不应随意更改。 B ．新建机组从进入试生产之日起，即应实施热控监督并进行监督指标统计、上报和考核。 C ．热控技术监督指标以一个自然年为一个考核周期。 D ．技术监督指标的统计数由技术监督支持机构与发电企业相关人员共同进行技术审核后确定。 归类：DL/T1056-2007《发电厂热工仪表及控制技术监督导则》 2. 安全生产方针是（ C ）。 A.管生产必须管安全 B.安全生产，人人有责 C.安全第一，预防为主 D.落实安全生产责任制 归类：反措 3. 对目前在线运行的分散控制系统，绝大多数要求保证数据采集系统信号输入端一点接地，以有效避免信号传输过程中的（ C ）信号 A.静电干扰 B.电磁干扰 C.共模干扰 D.串模干扰 归类：反措 4. 已授权的计量检定部门，通常都有检定证书、检定结果通知书、测试记录等，其中检定结果通知书是（ D ）。 A ．证明计量器具检定合格的文件 B ．送检仪表已检定完毕的通知 C ．下达的强制检定仪表到期送检通知 D ．计量器具检定不合格的文件 归类：规程计量规程 5. 对模件进行吹扫时，吹扫用的压缩空气须干燥无水、无油污，压力一般宜控制在（ B ）MPa 左右；清洁用吸尘器须有足够大的功率，以便及时吸走扬起的灰尘；设备清洗须使用（ B ）。 A. 0.08 酒精 B. 0.05 专用清洗剂 C. 0.1 清洗剂 D. 0.03 特殊清洗剂 归类：规程DL/T 774-2004《热工自动化系统检修运行维护规程》 6. 运行中，原先显示正常的三点给水流量信号，同时持续出现大于主汽流量过多的情况，在判断主汽流量测量信号正常的情况下，请分析最可能的原因是（ A ）。 A. 给水流量孔板或喷嘴出现故障 B. 平衡阀、负压管或负压侧阀门出现泄漏
热工控制系统课程设计 ----某直流锅炉给水控制系统设计 二○一○年十二月 目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (4) 一、广义频率特性法参数整定 (5) 二、临界比例带法确定调节器参数 (6) 三、比例、积分、微分调节器的作用 (9) 第三部分串级控制系统参数整定 (10) 一、主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (10) 二、给水串级控制系统参数整定 (13) 三、燃烧控制系统参数整定 (15)
第四部分 某电厂热工系统图分析 ........................................................ 16 参考文献： (19) 第一部分 多容对象动态特性的求取 选取某主汽温对象特定负荷下导前区和惰性区对象动态特性如下： 导前区： 1 40400657 .12++-s s 惰性区： 1 1891542269658718877531306948665277276960851073457948202 .1234567+++++++s s s s s s s 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数，可以用两点法求上述主汽温对象的传递
函数，传递函数形式为n Ts K s W )1()(+=，利用Matlab 求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象 传递函数。 导前区阶跃响应曲线： 图1-1 由曲线和两点法可得： 657.1=K 637.28,663.0657.14.0)(4.01==?=∞t y 165.61,326.1657.18.0)(8.02==?=∞t y 2092.25.0075.12 121≈=??? ? ??+-=t t t n ，8.2016.22 1≈+≈n t t T 即可根据阶跃响应曲线利用两点法确定其传递函数：2 ) 18.20(657 .1)(+-= s s W 惰性区阶跃响应曲线：
热工安装调试（试题）答案在后面 一、单选题(共137 题) 【 1 】. 线性位移差动变送器（LVDT）的输出是______信号。 A.直流电流 B.交流电压 C.交流电流 D.直流电压 答案：（） 【 2 】. 热电偶的插入深度，至少应为保护套管直径的______。 A.3倍-5倍 B.5倍-7倍 C.8倍-10倍 D.10倍-12倍 答案：（） 【 3 】. 锅炉燃烧对象，是一个______调节对象。 A.单变量 B.二变量 C.多变量 D.三变量 答案：（） 【 4 】. 测量1.2MPa压力，要求测量误差不大于4%，应选用______压力表。 A.准确度1.0级，量程0～6MPa压力表 B.准确度1.5级，量程1～4MPa压力表 C.准确度1.5级，量程0～2.5MPa压力表 D.准确度2.5级，量程0～2.5MPa压力表 答案：（） 【 5 】. 根据电容性耦合的原理，屏蔽信号传输线的屏蔽体必须接地，否则起不到抗静电干扰的作用。对信号源接地、放大器不接地的系统，信号线屏蔽层应选在______。对信号源不接地的系统，信号线屏蔽层应选在______。 A.信号源接地端与零信号基准线短接仪表侧接地 B.放大器侧接地信号源与仪表侧均接地 C.信号源与仪表侧均接地信号源接地端与零信号基准线短接 D.仪表侧接地放大器侧接地 答案：（） 【 6 】. 当压力变送器的安装位置低于取样点的位置时，压变送器的零点应进行______。 A.正迁移 B.负迁移 C.不迁移 D.不确定 答案：（） 【7 】. 小机速关组件中，可以通过调整针形阀来控制______流量，以控制速关阀开启速度。 A.进油 B.回油 C.进油和回油 D.启动油
自动化专业（火电厂热工自动化方向）培养方案 一、培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，较系统地掌握过程控制、计算机控制、检测与自动化仪表等技术方面的基础理论和专业知识，具有较强的专业技能和实际操作能力，具有创新精神、合作精神和工程意识，能在火电厂和电建安装公司从事热工过程控制、计算机控制、检测与自动化仪表方面的安装、调试、检修和维护的应用型高素质工程技术人才。 二、培养要求 1.政治素质与思想品德要求： 毕业生应具有热爱社会主义祖国，具有为国家富强，民族昌盛而奋斗的志向和责任感，能树立科学的世界观和人生观，具有敬业爱岗、团结协作和品质及良好的思想品德，遵纪守法，严谨务实，具有较好的文化修养和心理素质。 2.基本素质要求： 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文科学、社会科学、经济管理科学知识，具有较强的外语综合应用能力。 3.专业素质要求： 系统地掌握电工技术、电子技术、控制技术、计算机技术方面较为宽阔的基础理论知识及其综合应用能力；具有较强的工程实践能力和良好的工程意识，具有熟练的计算机软、硬件综合应用能力。 具有必需的制图、试验技术、信息处理、文献检索和电子仪表工艺操作等基本技能。 4.自学能力与创新意识要求： 具有较强的信息获取能力，能对自动控制新理论、新技术、新设备及其应用保持跟踪，能综合运用多种方法来分析问题、解决问题，具有较强的自主研究能力。 5.身体、心理素质要求：
掌握科学锻炼身体的方法和基本技能，达到国家规定的大学生体育合格标准。 三、主要课程 1.核心课程 公共基础课： I、高等数学（一） II、大学外语（一） 学科基础课： III、电厂热力设备及运行 IV、微机原理及应用 V、自动控制理论 VI、PLC原理及应用 专业课： VII、检测技术及仪表 VIII、过程控制仪表 IX、热工过程控制系统 X、计算机控制系统 2.主要实践环节 I、PLC原理及应用课程设计 II、计算机控制系统课程设计 III、PLC创新实践训练 IV、DCS创新实践训练 V、毕业设计 四、学制与学位
热工过程控制系统 第一章 过程控制系统概述 1.1过程控制定义及认识 1.2过程控制目的 *1.3过程控制系统的组成 1.4过程控制系统的特点 *1.5过程控制系统的分类 *1.6过程控制性能指标 1.7 过程控制仪表的发展 1.8 过程控制的地位 1.9 过程控制的任务 1.1过程控制定义及认识 过程控制定义 所谓过程控制（Process Control ）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 1.3 过程控制系统组成 被控过程（Process ）， 指运行中的多种多样的工艺生产设备； 过程检测控制仪表（Instrumentation ）， 包括： 测量变送元件（Measurement ）； 控制器（Controller ）； 执行机构（Control Element ）; 显示记录仪表 1.5 过程控制系统的分类 按系统的结构特点来分:：反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统） 按给定值信号的特点来分： 定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统 性能指标： 对自动控制系统性能指标的要求主要是稳、快、准。 最大超调量σ%反映系统的相对稳定性,稳态误差ess 反映系统的准确性，调整时间ts 反映系统的快速性。 第三章 过程执行器 主要内容 执行器 电动执行器 气动执行器 调节阀及其流量特性 变频器原理及应用 本节内容在本课程中的地位 执行器用于控制流入 或流出被控过程的物 料或能量，从而实现 对过程参数的自动控 制。 3.1 调节阀（调节机构）结构 调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之 间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被调介质的流量也就相应地改变，从而达到调节工艺参数的目的。 3.1 调节阀 功能：接受控制器输出的控制信号，转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积。 3.1.1 调节阀的组成 要求观察 思考调节变换 显示记录调节给定值执行机构检测 仪表记录仪显示器调节器控制器测量变送被控过程 执行器r(t)e(t)u(t)q(t)f(t)y(t)z(t)-控制器 测量变送 被控过程 执行器 r ( t ) e ( t ) u ( t ) q ( t ) f ( t ) y ( t ) z ( t ) -
1.电力安全规程中“两票三制”指的是什么 答：“两票”是指：① 操作票；② 工作票。 “三制”是指：① 设备定期巡回检测制；② 交接班制；③ 冗余设备定期切换制。 2?测星过程中，产生误差的因素有哪几种 答案:产生误差的因素有以下4种：① 测量装置误差；② 环境误差； ③方法误差；④人员误差。 3.热工信号报警分为几类 答案:可以分为一般报警、严重报警、机组跳闸报警。 4?简述热电偶的测温原理。 答案:当任意两种不同的导体（或者半导体）构成闭合回路，如果两点处于不同的温度，则回路中就会产生电动势，即产生了热电效应。 这个电动势与两点所处的温度存在一定的函数关系。当固定其中一点温度时，则电动势与另一点温度存在单值函数关系。热电偶就是利用这个原理测温的。 5. PID自动调节器有哪些整定参数 答案:有比例带、积分时间、微分时间3个整定参数。 6.试简述A/D转换器和D/A转换器的作用和应用场合。 答案:A/D转换器能将模拟量转换成数字量，常作为数字电路的输入，D/A转换器能将数字量转换成模拟量，常用作数字电路的输出。 7- DEH控制系统有何主要功能 答案:DEH控制系统主要有以下功能：①自动启动功能；②负荷
自动控制；③手动操作；④超速保护功能；⑤自动紧急停机功能。 8.试说明电压与电位.电压与电动势间的相互关系。 答:(1)电压是表明电场力做功能力大小的物理量；两点间电位 差的大小即为电压。 ⑵电动势是表明电源力做功能力大小的物理量；电动势的方向与电压的方向相反。 9.热电阻的测温原理是什么 答案:热电阻测温度是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的特性来达到的。 10.汽轮机本体监视一般包扌2；哪些内容 答案:汽轮机本体监视一般包括转速、轴向位移、汽缸热膨胀、胀差、轴偏心、轴承金属温度.推力瓦温度.轴承振动等。 11,汽轮机TSI包拾哪些参数的测量 答案：(1)汽轮机转速。 (2) 汽轮机偏心度。 轴承振动。 (4) 汽轮机高低压缸差胀。 汽轮机轴向位移。 (6) 壳体膨胀。 (7) 键相。 22?炉膛火焰电视监视系统包扌舌哪几部分
热工过程控制工程 实验报告 专业班级：新能源1402班 学生姓名：姜栽沙 学号：1004140220 中南大学能源学院 2017年1月
实验一热工过程控制系统认识与MCGS应用 组号______ 同组成员李博、许克伟、成绩__________ 实验时间__________ 指导教师(签名)___________ 一、实验目的 通过实验了解几种控制系统（基于智能仪表、基于计算机）的组成、工作原理、控制过程特点；了解计算机与智能仪表的通讯方式。了解组态软件的功能和特点，熟悉MCGS组态软件实现自动控制系统的整个过程。掌握MCGS组态软件提供的一些基本功能，如基本画面图素的绘制、动画连接的使用、控制程序的编写、构造实时数据库。 二、实验装置 1、计算机一台 2、MCGS组态软件一套 3、对象：SK-1-9型管状电阻炉一台；测温热电偶一支（K型）。 4、AI818/宇电519/LU-906K智能调节仪组成的温控器一台。 5、THKGK-1型过程控制实验装置（含智能仪表、PLC、变频器、控制阀）一套 6、CST4001-6H电阻炉检定炉（含电阻炉、温度控制器、测温元件、接口）一套 7、电阻炉温度控制系统接线图和方框图如图1-1、1-2所示。 三、实验内容 1、电阻炉温度控制系统（液位、流量、压力） 被控过程: 电阻炉被控变量: 电阻炉温度 操纵变量: 电阻炉的功率主要扰动：环境温度变化，电压值，电流值2、带检测控制点的流程图 3、控制系统方框图
4、控制系统中所用的仪表名称、型号（检测仪表、控制器、执行器、显示仪表）。 检测仪表：CST4001-6H电阻炉检定炉 控制器：AI818/宇电519/LU-906K智能调节仪组成的温控器 执行器：THKGK-1型过程控制实验装置（含智能仪表、PLC、变频器、控制阀） 显示仪表：计算机 5、智能仪表与计算机是怎样进行通讯？有哪几种方式？ 智能仪表与计算机通讯一般有三种方式，分别为USB接口，485接口，232接口，通过这些接口进行信号传输，计算机得以对仪表进行温控。 6、什么是组态软件？ 组态软件是指对系统的各种资源进行配置，达到系统按照预定设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的的应用软件。 四、MCGS组态界面 提供电阻炉温度控制系统一套完整组态界面图（共6个图），包括主界面、运行界面、设备工况、存盘数据、实时曲线、历史数据。
热工控制系统故障专项 应急预案 1总则 1.1编制目的：为防止热工控制系统故障导致事故扩大，避免由于热工控制系统故障导致设备损坏事件的发生，特制定本预案。 1.2编制依据：本应急预案依据《火力发电厂设计技术规程》、《火力发电厂热工控制系统运行检修导则》、《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定》、《枣庄市建阳热电有限公司公司重大突发事件应急预案》等结合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》编写。 1.3热工控制系统故障：指热工控制系统硬件、软件以及系统出现故障导致锅炉、汽轮发电机组本体设备、辅助设备、其他相关系统及设备的控制故障，造成设备被迫停止运行，对机组安全运行及设备健康状况构成严重威胁的事件。 1.4适用范围：本应急预案适用于枣庄市建阳热电有限公司热工控制系统故障事件的应对工作。 1.5热工控制系统现况：枣庄市建阳热电有限公司#1、#2炉、1 #机DCS系统为XDPS分散控制系统。DCS系统的控制范围覆盖模拟量控制系统MCS、顺序控制系统SCS、燃烧器管理系统BMS、数据采集
系统DAS、汽轮机控制系统DEH、给泵汽轮机控制系统MEH和电气控制系统ECS。控制室里，采用CRT控制并辅以大屏幕显示。 2事故类型和危害程度分析 2.1分散控制系统操作员站和过程控制单元等故障，导致控制信号消失或被控对象失去控制； 2.2分散控制系统网络或模件总线通信故障，导致信息传输中断或坏质量； 2.3热工控制系统软件存在缺陷、错误，导致控制系统发出错误指令； 2.4热工控制系统电源故障，导致控制系统停止工作； 2.5汽机控制系统（DEH）或给水泵汽机控制系统（MEH）故障，导致汽机或给水泵汽机不能正常控制和运行。 3应急处置基本原则 3.1当分散控制系统局部故障，重要的局部区域信号异常、部分主重要运行参数失去控制或其显示不能真实反映实际工况时，由值长按照规程，通过运行方式的调整、现场监视和操作等可以利用的一切手段，尽可能使机组运行稳定、设备处于安全状态。当部分操作员站（OIS）出现故障时，应由可用操作员站继续承担机组监控任务（此时应尽量减少操作），同时迅速排除故障。 3.2当全部操作员站出现故障时（所有OIS"黑屏"或"死机"），若主要后备硬手操及监视仪表可用且暂时能够维持机组现况，则转用后备操作方式运行，同时排除故障并恢复操作员站运行方式，由值长
第四次试题 一、选择题（单选，每题1分，共计20题） 1 、SCS与MCS的关系是，SCS ---------。 A优先级别高于自动调节控制，只有顺控过程结束．调节系统才能恢复对设备的控制； B优先级别低于自动调节控制，只有调节过程结束，顺控系统才能恢复对设备的控制； c系统与自动调节系统是两个互不关联的独立控制系统； D系统接受自动调节系统控制。 2、安全油压和EH油压正常．也没有ETS动作条件，但挂闸不上。检查AST电磁阀均已通电，该情况说明至少有——AST电磁阀异常。 A一只；B两只；C三只；D四只。 3、DEH调节系统四种运行方式是：①操作员自动、②汽轮机自启动ATC，③二级手动(或称遥控自动)、④一级手动(或称手动)。从高级到低级其切换顺序是-----。 A①一②一④一③B②一①一④一③；C②一①一③一④；D①一②一③一④。 4 、下列选型中，不包含在DEH负荷控制的反馈回路是---------。 A汽轮机功率校正回路；B发电机功率校正回路； C频率校正回路；D调节级压力校正回路。 5 、热工测点安装位置构选择要遵循一定的原则，取源部件之间距离应大于管道外径，但不小于---------mm。 A 200； B 100； C 250； D 150 6、一次门的严密性试验，应该用-----倍的工作压力进行水压试验，--------MIN内无渗漏。 A 1，3； B 1.25，5； C 1.5,5 D 2，10。 7、不同直径的管于对口焊接，其内径差不宜超过-------mm否则．应采用变径管。 A 0.5； B 1； C 2； D 3。 8、汽轮机轴承润滑油压力低联锁保护压力开关的取样点，应在——。 A润滑油母管的始端；B润滑袖母管的中间； C注油器出口；D润滑油母管的末端。 9、在锯弓上安装锯条时，锯条的齿面向----------- A锯弓工作时的前进方向安装；B锯弓工作时的后退方向安装； c实际需要窭装; D无所谓。 10、在安装顶棚壁温测点时，测点的安装高度为顶棚上------mm左右，且上下-------mm的地方不能有焊缝； A 300，100； B 300, 50; C 250．100； D 350．150。 11、同一段管道上开孔取源，按介质流动方向，从前列后的正确次序是----------。 A压力测点、温度测点、流量测点B流量测点、压力测点、温度测点 C温度测点、流量测点、压力测点；D压力测点、流量测点、温度测点。 12、同一段管道上开孔取源，接介质流动方向，从前列后的正确次序是----------。 A 连锁测点、自动测点、保护侧点、DAS测点； B DAS测点、自动测点，保护测点、连锁测点； C 自动测点、保护测点、连锁涮点、DAS测点； D 保护测点、连锁测点、囟动测点、DAS测点。 13 、对目前在线运行的分散控制系统，绝大多数要求保证DAS信号输人端一点接地，以有 效避免信号传输过程中的-----------信号。 A静电干扰；B电磁干扰；c共模干扰；D串模干扰。 14、振动传感器分接触式和非接触式两种，----------传感器是非接触式传感器。 A、电涡流式； B、磁电式 C、压电式 D、A、B、C选项都正确 15 、当压力变送器的安装位置低于取样点的位置时，压力变送器的零点应进行---------。
热工控制系统重点 1.反馈、前馈、复合控制系统的图形、特点。 例题：例题：反馈控制系统的特点是( A 基于偏差、消除偏差，调节及时果的准确性 )。 B 调节不及时，无法保证结 D、调节 C 基于偏差、消除偏差，调节不及时及时，无法保证结果的准确性 2.自动调节系统性能指标及它们之间的关系。 例题：评价一个自动调节系统调节过程好坏的性能指标是（ A 峰值时间、衰减率、上升时间）。 B 静态偏差、动态偏差、稳定 D 上升时性 C 静态偏差、动态偏差、衰减率、控制过程时间间、超调量、衰减率 3.环节连接方式，方框图等效变换（必考），传递函数定义 4.热工对象的分类，利用阶跃响应曲线法求取对象高阶传递函数。 5.P、I、D调节的规律。四种调节器的参数变化对调节品质的影响（选择、判断） 例题：单回路控制系统中 PI 控制作用下，如下所示哪组参数可使稳定性增强（） B、δ增大，Ti 增大 C、δ减小，Ti 增A、δ增大，Ti 减小大 D、减小，减小 6.二阶系统标准方程及符号意义。阻尼系数范围，会求取时域性能指标。 7.劳斯判据在判定系统稳定性中的应用。 8.单回路控制系统三种整定方法及其区别，开环试验与闭环试验的区别。 9.什么是串级系统，主、副调各有何种任务。 例题：串级控制系统比单回路控制系统控制性能好的原因之一在于副回路的加入改善了调节对象的动态特性。（） 10.串级系统及导前微分系统的参数整定（大题）（两种出题方式：（1）给出阶跃响应曲线（或对象高阶传递函数）（2）给出减温器与总对象的特征参数 Tc、τ） 11.串级过热汽温控制系统采用喷水减温而非烟气侧调节或蒸汽量D 进行调节的原因。 12.再热汽温控制系统的控制策略，不采用喷水减温作为主控方案的原因。 13.水位的组成，三扰动、三冲量，虚假水位图形及原因，何种扰动对水位影响最大。三冲量应分别采用何种控制方案。前馈控制方案对系统稳定性有无促进作用。
热工过程控制系统 第一章 过程控制系统概述 1.1过程控制定义及认识 1.2过程控制目的 *1.3过程控制系统的组成 1.4过程控制系统的特点 *1.5过程控制系统的分类 *1.6过程控制性能指标 1.7 过程控制仪表的发展 1.8 过程控制的地位 1.9 过程控制的任务 1.1过程控制定义及认识 过程控制定义 所谓过程控制（Process Control ）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 1.3 过程控制系统组成 被控过程（Process ）， 指运行中的多种多样的工艺生产设备； 过程检测控制仪表（Instrumentation ）， 包括： 测量变送元件（Measurement ）； 控制器（Controller ）； 执行机构（Control Element ）; 显示记录仪表 1.5 过程控制系统的分类 按系统的结构特点来分:：反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统） 要求 观察 思考 调节变换显示记录调节给定值 执行 机构检测仪表 记录仪显示器调节器 控制器 测量变送 被控过程 执行器 r(t)e(t) u(t) q(t) f(t) y(t) z(t) -
按给定值信号的特点来分： 定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统 性能指标： 对自动控制系统性能指标的要求主要是稳、快、准。 最大超调量σ%反映系统的相对稳定性,稳态误差ess 反映系统的准确性，调整时间ts 反映系统的快速性。 第三章 过程执行器 主要内容 执行器 电动执行器 气动执行器 调节阀及其流量特性 变频器原理及应用 本节内容在本课程中的地位 执行器用于控制流入 或流出被控过程的物 料或能量，从而实现 对过程参数的自动控 制。 3.1 调节阀（调节机构）结构 调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被调介质的流量也就相应地改变，从而达到调节工艺参数的目的。 3.1 调节阀 功能：接受控制器输出的控制信号，转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积。 3.1.1 调节阀的组成 执行机构：执行机构是指根据控制器控制信号产生推力或位移的装置； 控制器 测量变送 被控过 程 执行器 r ( t ) e ( t ) u ( t ) q ( t ) f ( t ) y ( t ) z ( t ) -
热工自动控制试题
1、实际应用中，调节器的参数整定方法有（临界比例带法、响应曲线法，经验法、衰减法）等4种。 2、在锅炉跟随的控制方式中，功率指令送到（汽轮机功率）调节器，以改变调节阀门开度，使机组尽快适应电网的负荷要求。 3、1151系列变送器进行正负迁移时对量程上限的影响（没有影响） 4、在燃煤锅炉中，由于进入炉膛的燃烧量很难准确测量，所以一般选用（热量）信号间接表示进炉膛的燃料量。 5、单元机组在启动过程中或机组承担变动负荷时，可采用（锅炉跟随）的负荷调节方式。 6、判断控制算法是否完善中，要看电源故障消除和系统恢复后，控制器的输出值有无（输出跟踪和抗积分饱和）等措施。 7、就地式水位计测量出的水位比汽包实际水位要（低） 8、DEH调节系统与自动同期装置连接可实现（自动并网）。 9、对于DCS软件闭环控制的气动调节执行机构，下列哪些方法不改变其行程特性（在允许范围内调节其供气压力）。 10、各种DCS系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指（现场控制站、操作员站、工程师站） 11、KMM调节器在异常工况有（连锁手动方式和后备方式）两种工作方式。 12、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差 13、当 ＜0时，系统（不稳定）。衰减率 ＜0发散振荡， ＝0等幅振荡， >0稳定，通常 ＝0.75～0.9 14、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。 15、锅炉主蒸汽压力调节系统的作用是通过调节燃料量，使锅炉蒸汽量与（汽机耗汽量）相适应，以维持汽压的恒定。 16、热工调节过程中常用来表示动态特性的表示方法有三种其中（微分方程法，）是最原始，最基本的方法。 17、分散控制系统是（微型处理机、工业控制机、数据通信系统、CRT显示器，过程通道）。 18、深度反馈原理在调节仪表中得到了广泛应用，即调节仪表的动态特性仅决定于（反馈环节）。 19、在喷嘴挡板机构中，节流孔的直径比喷嘴直径（小）。 20、在给水自动调节系统中，在给水流量扰动下，汽包水位（不是立即变化，而要延迟一段时间） 21、汽包锅炉水位调节系统投入前应进行的实验有（汽包水位动态特性试验，给水调节阀特性试验，调速给水泵特性试验）。 22、INFI－90系统对电源质量有较高要求，其电压变化不超过额定电压的（±10％）。 23、滑压运行时滑主蒸汽质量流量、压力与机组功率成（正比例）变化。 24、锅炉燃烧自动调节的任务是（维持汽压恒定、保证燃烧过程的经济性，调节引风量，保证炉膛负压，） 25、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。 26、振弦式压力变送器通过测量钢弦的（谐振频率）来测量压力的变化。 27、锅炉负荷增加时，辐射过热器出口的蒸汽温度（降低） 28、锅炉负荷增加时，对流过热器出口的蒸汽温度（升高） 29、在串级汽温调节系统中，副调节器可选用（P或PD）动作规律，以使内回路有较高的工作频率。 30、汽包水位调节对象属于（无自平衡能力多容）对象。 23、检测信号波动，必然会引起变送器输出波动，消除检测信号波动的常见方法是采用（阻尼器） 24、为避免在“虚假水位”作用下调节器产生误动作，在给水控制系统中引入（蒸汽流量）信号作为补偿信号。 25、协调控制方式是为蓄热量小的大型单元机组的（自动控制）而设计的。 26、机组采用旁路启动时，在启动的初始阶段，ＤＥＨ系统采用（高压调节阀门或中压调节阀门）控制方式。 判断： 27、汽动给水泵在机组启动时即可投入运行（×） 28、发电厂热工调节过程多采用衰减振荡的调节过程。（√） 29、对于汽包锅炉给水调节系统，进行调节系统实验时，水位定值扰动量为10mm（×） 30、在蒸汽流量扰动下，给水调节对象出现水击现象（×） 31、单元机组协调控制系统中，为加快锅炉侧的负荷响应速度，可采用前馈信号（√） 32、运行中的调节系统应做定期试验（√） 33、多容对象在比例调节器的作用下，其调节过程为非周期的（×）。