火電廠熱工自動控制技術(shù)及應(yīng)用

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，我國的火電機組正朝著高參數(shù)、大容量、低能耗、少污染、高自動化的方向迅猛發(fā)展，火力發(fā)電生產(chǎn)過程的自動化水平顯著提高，一些新的控制理念和控制方法已在新建大型火電機組上開始得到應(yīng)用。為了滿足廣大從事熱工自動控制的科研人員和火電機組運行人員學(xué)習(xí)提高的需要，同時也為了滿足準(zhǔn)備進入熱工自動控制領(lǐng)域人員的學(xué)習(xí)要求，編寫了本書。熱工自動化主要包括自動檢測、順序控制、自動保護和自動控制。本書主要介紹自動控制內(nèi)容。全書共分三篇，第一篇主要介紹自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識；第二篇主要介紹火電廠組的熱工控制系統(tǒng)，內(nèi)容包括汽包鍋爐和直流鍋爐的蒸汽溫度控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)和燃燒過程控制系統(tǒng)，此外，還介紹了單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)以及汽輪機旁路控制系統(tǒng)；第三篇為提高部分，主要介紹先進控制策略的基本知識以及這些控制策略在火電廠熱工控制系統(tǒng)上的應(yīng)用。在本書的編寫中，考慮到600Mw火力發(fā)電機組已成為當(dāng)前我國的主力機組，因此重點介紹了600MW火力發(fā)電機組熱工控制方法，特別介紹了一些新的控制理念和控制方法以及典型應(yīng)用。另外，還介紹了循環(huán)流化床鍋爐控制及在300MW機組的典型應(yīng)用。以往汽輪機旁路控制多采用專業(yè)廠家的專門電子控制裝置，缺乏統(tǒng)一性和通用性，但這樣的局面在600MW火力發(fā)電機組有所改變，一些機組已采用計算機分散控制系統(tǒng)（DCS）進行控制。因此，本書增加了汽輪機旁路控制系統(tǒng)的介紹。本書由華北電力大學(xué)自動化系劉禾、白焰和李新利編寫。其中李新利編寫第一篇，劉禾編寫第二篇，白焰編寫第三篇，最后由劉禾進行統(tǒng)稿。本書的編寫得到了華北電力大學(xué)自動化系楊國田的大力幫助，同時研究生劉征遠(yuǎn)、蘭立剛、王亞婧等同學(xué)參與了部分章節(jié)的文字輸入和繪圖工作，在此，對他們表示衷心感謝！限于編者水平，對新理論、新技術(shù)的認(rèn)識和實踐也在不斷完善之中，書中的不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地闡述了過程控制的基本原理、基本方法，同時還介紹了許多新的控制理念、控制方法及其在火電廠大型單元機組上的實際應(yīng)用。     全書共分三篇，第一篇主要是自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，內(nèi)容包括控制系統(tǒng)基本概念，熱工對象動態(tài)特性，常規(guī)控制規(guī)律，單回路控制系統(tǒng)的分析、整定，以及串級控制系統(tǒng)、前饋—反饋控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)和多變量控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和控制特點。第二篇為火電廠熱工控制系統(tǒng)，內(nèi)容包括汽包鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)，汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)，鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)，單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，直流鍋爐控制系統(tǒng)，循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)以及汽輪機旁路控制系統(tǒng)。第三篇為先進控制策略及其在火電廠熱工控制系統(tǒng)上的典型應(yīng)用。     本書可供從事熱工自動控制的科研人員和火電機組運行人員閱讀，也可作為自動化、測控技術(shù)與儀器、熱能與動力工程以及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。

書籍目錄

前言第一篇　自動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)　第一章　概論    第一節(jié)　熱工自動化的發(fā)展    第二節(jié)　控制系統(tǒng)組成與分類    第三節(jié)　控制系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)　第二章　熱工對象動態(tài)特性    第一節(jié)　概述    第二節(jié)　被控對象一般特性    第三節(jié)　建模方法    第四節(jié)　試驗數(shù)據(jù)處理　第三章　常規(guī)控制規(guī)律    第一節(jié)  比例控制（P控制）    第二節(jié)　積分控制（I控制）    第三節(jié)　微分控制（D控制）　第四章　單回路控制系統(tǒng)    第一節(jié)　概述    第二節(jié)　被控對象特性對控制品質(zhì)的影響    第三節(jié)　測量元件和變送器特性對控制質(zhì)量的影響    第四節(jié)　調(diào)節(jié)機構(gòu)特性對控制質(zhì)量影響    第五節(jié)　單回路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定    第六節(jié)  自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場投運的一般步驟　第五章  串級控制系統(tǒng)    第一節(jié)  串級控制系統(tǒng)的組成    第二節(jié)  串級控制系統(tǒng)的特點    第三節(jié)  串級控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍    第四節(jié)  串級控制系統(tǒng)的設(shè)計原則    第五節(jié)  串級控制系統(tǒng)的整定　第六章　前饋一反饋控制系統(tǒng)    第一節(jié)　概述    第二節(jié)　前饋控制系統(tǒng)的形式    第三節(jié)　前饋控制器參數(shù)的整定　第七章  比值控制系統(tǒng)    第一節(jié)　概述    第二節(jié)  比值控制系統(tǒng)的類型    第三節(jié)  比值控制系統(tǒng)的設(shè)計和實施　第八章　其他復(fù)雜控制系統(tǒng)    第一節(jié)　分程控制系統(tǒng)    第二節(jié)　大遲延控制系統(tǒng)　第九章  多變量控制系統(tǒng)    第一節(jié)　概述    第二節(jié)　耦合程度描述    第三節(jié)　解耦控制系統(tǒng)設(shè)計第二篇　火電廠熱工控制系統(tǒng)　第十章　汽包鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)    第一節(jié)　過熱蒸汽溫度系統(tǒng)概述    第二節(jié)　過熱蒸汽溫度控制方案    第三節(jié)　過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)實例    第四節(jié)　再熱蒸汽溫度一般控制方案    第五節(jié)　再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)實例　第十一章　汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)    第一節(jié)　概述    第二節(jié)　給水流量調(diào)節(jié)方式    第三節(jié)　給水控制基本方案    第四節(jié)　給水全程控制    第五節(jié)　600Mw單元機組給水全程控制實例　第十二章　鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)    第一節(jié)　概述    第二節(jié)　燃燒過程被控對象動態(tài)特性    第三節(jié)　燃燒過程控制基本方案    第四節(jié)　燃燒控制中的幾個問題    第五節(jié)  中儲式鍋爐燃燒過程控制    第六節(jié)　直吹式鍋爐燃燒過程控制    第七節(jié)　600Mw機組燃燒過程控制實例　第十三章　單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 　第十四章　直流鍋爐控制系統(tǒng) 　第十五章　循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng) 　第十六章　汽輪機旁路控制系統(tǒng) 第三篇　先進控制策略及應(yīng)用 　第十七章　先進控制策略 　第十八章　先進控制策略應(yīng)用 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一篇 自動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)第一章 概論第一節(jié) 熱工自動化的發(fā)展一、熱工自動化的發(fā)展階段電廠熱工過程采用自動化技術(shù)已有較長的歷史，1766年波爾佐諾夫發(fā)明的鍋爐給水調(diào)節(jié)裝置、1784年瓦特發(fā)明的蒸汽機離心擺調(diào)速裝置，是熱能動力設(shè)備最早的自動控制裝置，也是整個自動化領(lǐng)域的早期成果。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，火力發(fā)電機組已由過去的中低壓、中小容量發(fā)展到現(xiàn)在的高參數(shù)、大容量的單元機組，其生產(chǎn)過程的操作由運行人員手動控制到陸續(xù)采用各種自動控制裝置，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制，使火力發(fā)電廠的自動化水平目益提高和發(fā)展。自動化控制技術(shù)是理論與技術(shù)相結(jié)合的一門專業(yè)，它的發(fā)展可分為理論與技術(shù)兩個方面。從理論上，大致分為以下三個發(fā)展階段：（1）20世紀(jì)50年代以前，一般以簡單控制系統(tǒng)為主，機組容量小，自動化水平較低。理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論，它是用傳遞函數(shù)對被控對象進行數(shù)學(xué)描述，以根軌跡法和頻率法作為分析和綜合系統(tǒng)的基本方法。（2）20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)設(shè)備走向大型化，生產(chǎn)系統(tǒng)日趨復(fù)雜，機組的運行與操作要求更為嚴(yán)格。原來的簡單控制已不能滿足生產(chǎn)要求，理論上以狀態(tài)空間分析方法為基礎(chǔ)，出現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論。現(xiàn)代控制理論以線性系統(tǒng)為前提進行研究，這是控制理論質(zhì)的飛躍。但實際生產(chǎn)過程應(yīng)用中，效果并不十分理想。（3）由于被控對象機理復(fù)雜，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，第三代控制理論的出現(xiàn)以滿足生產(chǎn)要求。以專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制為主，同時還有以專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行生產(chǎn)過程設(shè)備故障分析和性能分析。從技術(shù)裝備發(fā)展上來分，有以下三個階段：（1）20世紀(jì)30～40年代，火力發(fā)電機組容量較小，熱工生產(chǎn)過程主要是憑生產(chǎn)實踐經(jīng)驗來控制，局限于一般的控制元件及機電式控制儀器，采用比較笨重的基地式儀表實現(xiàn)機、爐、電各自獨立的分散的局部自動控制。機、爐、電各控制系統(tǒng)之間沒有或很少有聯(lián)系。（2）20世紀(jì)50～60年代，出現(xiàn)了電動單元組合儀表和巡回檢測裝置，因而實現(xiàn)了機、爐作為一個單元整體來進行集中控制，儀表盤裝在一起監(jiān)視，從而使機、爐啟停運行更為協(xié)調(diào)，對提高設(shè)備效率和強化生產(chǎn)過程有所促進，適應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備日益大型化與連續(xù)化發(fā)展的需要。

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