第4章导前微分控制系统.docx

1、第4章导前微分控制系统第四章 导前微分控制系统4-1系统结构1.实例02(a)系统也有两个回路组成2.结构根据上图画出原理图e e(b) 微分器WD(S)取实际微分嘶)=述1 1(c) 调节器 Wa(S)取 PI or PID Wa (S) (1 )d TiS问题：系统调节结束能否保证y=r?为什么？4-2系统分析系统主要特点：1)引入导前微分信号缩短了迟延时间，等效地 改善了控制对象的动态特性。不采用导前微分回路：调节对象为 y (I；采用导前微分回路：调节对象为 y(I1)+I2的微分信号；2)引入导前微分信号能减少动态偏差，改善控制品质；能有效抑制内扰(喷水扰动)；3)导前微分控制系统有

2、很强的 抗干扰的能力。导前微分控制系统是串级系统的变形，因此它也具有很强的 克服内扰的能力。等效成串级系统为：主调节器:*Wa1 二1 TdSWd(S) KdTdS丄(1亠Kd TdS等效副调节器:W；2(S) =Wd(S)W3(S)丄（1匕)=KdTd 1 TjS1 TDSTjS Tj 1 TdSW；2 （S）不同于一般工业调节器，而具有积分一微分特点:i.若TdTi,则Wa*2（S）具有比例+积分特点（惯性）6 TdS 1 -1 耳-1ii.若Td 2,等式两边完全相等不可能，只能做到近似补偿。在S=0处泰勒展开:KdTdS1 TdSKdTdSZS m)r 1 r气1(1=气碎 k羊,Td

3、*2 比较系数得:Kd21m 1T2 T1Kog (1 T?= D2 (S)电(1 t2s)2 k2 k23) Wa (S)整定思考题：1.对于采用导前微分信号的双回路系统， 当调节结束时能否保证被调量等于给定值？为什么？2.采用导前微分信号的双回路系统有哪几种整定方法？3.补偿法整定调节器参数步骤是什么？等效对象是如何选取的？4.图示说明导前微分系统为什么相当于改善了对象动态特性5.图示说明导前微分系统为什么可以减小动态偏差，改善控制品 质。习题：东北电院：P29第2、5、61.陈书P378第一题2.系统如下图所示已知系统满足两回路独立整定条件，且按一定 整定了 3、Ti、Kd和Td现由于某

4、种原因要提高主回路的稳定性， 而保持副回路屮不变，问3、 Kd应如何变？为什么？注：将系统等效成串级系统* 1 1主调节器Wa1(S) (1 ) P2调节器，要提高稳定性，减小比例作用，Kd TdS须增大Kd,要保持副回路W不变，应使S用Kd的比例增大，副调节器的比例系K数D不变。(见下页)64-4采用导前微分信号的双回路汽温控制系统、系统结构及其分析、整定1其中 Wd(S) D D ，Wa(S) = -(11 +TdS 范列出几个该掌握的问题：1该系统有哪几种整定方法？ 整定步骤。2.如何将该系统等效为串级系统框图？KdTdS1TTs)3.如何等效为补偿法整定主框图二、Kd、Td、Ti对系统

5、调节过程的影响Kd、Td、Ti对系统的方法整定系统时，可知:主调节器:Wag 二 1（1 ）Wd（S） Kd TdS7KdTdSI +TiS副调节器:wa2（s）=WD（s）wa（s）=1. TdS TiSK i副调节器简化：W/S） Xi 泰） 主回路：KD增加，i增大，调节过程动作速度减小，B动态偏差增大，B调节时间增大;副回路：Kd增加，2减小，0 a校正动作增大。主回路要求变Kd时为保证副回路申2不变，应使k；不变。Ti增大，2增大（不明显）,0 a调节时间增大。Kd同时影响两个回路且方向相反。三、 Kd、Td的试验确定方法补偿法整定：Kd、Td的整定原则是以构造一个动态特性较好的广义

6、被控对象W*(S)，即：KdTdS = Ki1 -而1 TdS u (1 TiS)111：Kd、Td还可以 通过实验的方法来确定：(1)将 Wa(S)与 Kz 断开，并取 Wa(s) : : = 100%,Ti = ：,Td = 0，那么，调节器的输入信号就是等效对象的输出信号；(2)将不同的Kd、Td，在运行稳定时，作减温水阶跃扰动试验，记录一组等效对象的动态响应曲线如下：ya0TDA0) iX大Kd、Td的考虑：起始阶段主要考虑心；衰减速度主要考虑Td三、两种汽温调节系统整定方法的比较导前微分信号的系统：Wd(S)二空圧时，1 +TdS相当于串级：主：Wa1(s) (V )K d TdS畐

7、IJ： Wa2（S）=0（1 丄）6 Tis补偿法整定一般使主回路的 稳定裕量增大（Kd较大）,调节质量不如串级法，尤其当调节对象惰性区的迟延和惯性比较大时更明显。4-5再热汽温控制系统再热汽温随负荷变化较大：当机组负荷降低30%,再热汽温如不加控 制，将降低2835C。采用烟气控制为主：比采用喷水控制有较高的热经济性。主要方法：1.变化烟气挡板位置。2采用烟气再循环3摆动喷燃器角度4.采用多层布置的圆形燃烧器5.汽一汽热交换一、 采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统1.结构再热器低过省煤器省煤器主烟道 旁路烟道挡板 挡板见图，把尾部烟道分成两个并列烟道。1） 通过调节主烟道挡板，可以改变流过再

8、热器的烟气量，从而调节 再热温度。2） 有两个挡板，主、旁路烟道，挡板开度变化是相反的（即一开一 关），改变挡板可改变 60%的烟气流量；再热器出口温度可变化 50C左右。3） 再热汽温对象的动态特性：主烟道挡板开度变化-再热器出口汽 温变化的动态特性。测试表明，对象为多容惯性环节，即W(S)二K(TS)例如：某125MW机组:(S)K(1 TS)4K:卩/100% A0 =52 K=0.52 C /% T=80S2控制系统三个组成部分：1） 再热汽温给定值计算2） 再热汽温主调节器回路（调主烟道挡板开度）3） 再热汽温事故调节（调喷水）（1）给定值计算般要求：当负荷高于75%时，再热汽温给定

9、值恒定（540C）。当负荷低于75%时，再热汽温给定值应小于（540C）,并随负荷 下降而下降。不能低于某一选定的最低温度再热汽温给定图中：测量元件(蒸汽流量)小选器 ：大选器给定器(540 C) 再热汽温给定值fi(x)函数发生器其中fi(x):将蒸汽流量转换为再热汽温给定值 fi(x)的输出：(1)当负荷高于75%时，输出大于540C(2)当负荷低于75%时，输出小于540C(2)再热汽温主调节回路调节任务：根据实测再热汽温B 2与给定值 毎之间的偏差来调节挡板开度。如下图：f4（X）：将主蒸汽流量-该负荷下需求的烟气挡板开度信号， 该路信号主要起前馈作用。注意 习上是“一号：Df-流过再

10、热器的烟 温和烟量f所以前馈为负的。将上面系统图画成原理图为：（包括前面的高值计算）540 最低温度给定值（3）再热汽温的事故调节（喷水）当锅炉异常时，再热汽温出现超温；此时必须喷入冷水进行强制 降温。当再热汽温恢复正常时，必须停止喷水。实现：再热汽温Q zfZ超温TPI2输出增大T经过偏差报警装置：（1）报警（2）打开电 磁阀t调节减温水&正常T关闭电磁阀T停止喷水。二、采用烟气再循环控制再热汽温的自动控制系统1.结构原理：利用再循环风机，从烟道尾部抽取低温烟气并送入炉膛。这改 变了炉膛温度和烟温、烟量，使辐射受热面吸热量下降，对流 受热面吸热量上升，达到了调节再热汽温的目的。缺点：（1）对

11、过热汽温、主汽压和蒸汽流量会产生较大扰动。（2）烟气再循环风机叶片容易被磨损和腐蚀。冉循坏烟气量主汽流量对流吸热增大主汽压力主汽温度2、控制系统负荷（或送风量）-前馈为什么环节S出来是“-”：因为负荷（or V ）增大t烟气量增大t 对流受热面吸热量增大t 0 z增大，应及 时换小挡板。这部分的调节原理图为:送风V(1)正常情况下的调节回路当B Z下降(低于给定值时)7 9 Z上升7( PIi)挡板上升 f VG上升7 9 Z上升Vg经烟温修正后作为PIi的反馈信号，形成内回路，及时消除烟 气侧的扰动，指再循环烟气流量和烟温的自发性扰动。(2)非正常情况下的动作回路当9 z 9 Zr 7通过调

12、节，使挡板J, VG J7若挡板已关死，但9 z 9 zr则：1)不再进行烟气再循环2)经偏差报警装置，报警(-P2, G/A D),开启热风门，封锁再循环烟道，防止高温路烟倒流。 3) 事故喷水(-Pi, 士 PI3)进行强制降低。I 9 z 1 时，才能进行 喷水。比例偏置器士 表示，只能当9 z高出9 Zr 一定数值后，PI3才能 动作，开启喷水调节阀，这样做的目的是允许再热汽温存在少量偏差， 以防止喷水调节阀过于频繁动作。三、 采用汽一汽热交换的再热汽温控制用一次蒸汽加热再热蒸汽，并利用三通阀改变流经热交换器的再 热蒸汽流量来控制再热汽温。由于汽一汽热交换器的调整范围很小， 还必须辅以

13、喷水。汽温控制系统小结（一） 气温调节对象的动态特性主要影响因素：（1） 减温水量 Dps（ =3040S, Tc=40100S）（2） 蒸气量 D （ =1020S, Tc=40100S）（3） 烟气侧扰动（.=1020S, Tc=40100S）特点：这些因素对过热汽温的阶跃响应曲线都有迟延，有惯性；有自 平衡的曲线，其中，迟延和惯性见上。过热汽温的调节量是喷水；再热汽温调节量是烟气量（烟温） 蒸汽量由外界确定，不能作为调节量。（二） 串级汽温自动调节系统（1） 内回路：及时消除温水的自发扰动。（2） 外回路：消除一切引起汽温变化的扰动，使汽温等于设定值 整定：（1） 内外回路工作频率相差很

14、大（W23w,or nT 32T2）分别整定，一般=0.15/ -0.9（2） 内外回路工作频率相接近，等效为可改善对象惰性区的单回路反馈系统，各用补偿整定整定原则：首先按希望的等效对象确定主调节器的 Wa1 （S）根据等效对象特性，按一般单回路调节系统整定付环节调节器Wa2（S）（三）采用导前微分信号的双回路气温调节系统导前气温输入实际的微分环节，起加强和超前作用 整定：(1)等效为串级系统；可独立整定(2)按补偿法，等效为改善对象特性的单回路系统进行 整定.整定原则：1按希望的等效对象，确定实际的微分环节Wd(s)。对象怎样选择？2根据等效对象特性，按一般单回路调节系统整定调节器 Wa(S). kD,TD,Ti对内外回路调节过程的影响.(4)再热气温的调节系统一般用烟气侧作为主要的调节手段，而喷水作为事故的调节：这 主要考虑到烟气调节能使调节通道延迟和惯性较小；另外再热器一般 安装在烟温较低的地方，这样有可能装设挡板等调节机构。(1)采用烟气挡板的再热气温控制系统。(2)采用烟气再循环的再热气温控制系统。必须学会分析这两个系统的，特别是学会将主调节部分的功能图画成调节原理图来分析.