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1、过程控制系统及工程信息学院自动化系：孙洪程信息学院自动化系：孙洪程 Email:S第第1616章章 传热设备的控制传热设备的控制 传热设备的控制传热设备的控制第第11章章16.116.1概述概述概述概述16.216.2传热设备的特性传热设备的特性传热设备的特性传热设备的特性16.316.3一般传热设备的控制一般传热设备的控制一般传热设备的控制一般传热设备的控制16.416.4锅炉设备的控制锅炉设备的控制锅炉设备的控制锅炉设备的控制16.516.5加热炉的控制加热炉的控制加热炉的控制加热炉的控制16.616.6蒸发器的控制蒸发器的控制蒸发器的控制蒸发器的控制16.116.1概述概述概述概述对物料
2、进行加热或冷却的设备称为传热设备对物料进行加热或冷却的设备称为传热设备对物料进行加热或冷却的设备称为传热设备对物料进行加热或冷却的设备称为传热设备结构形式：列管式、蛇管式、夹套式、套管式结构形式：列管式、蛇管式、夹套式、套管式结构形式：列管式、蛇管式、夹套式、套管式结构形式：列管式、蛇管式、夹套式、套管式 一般传热设备（以上）一般传热设备（以上）一般传热设备（以上）一般传热设备（以上）特殊传热设备：加热炉、锅炉、蒸发器等特殊传热设备：加热炉、锅炉、蒸发器等特殊传热设备：加热炉、锅炉、蒸发器等特殊传热设备：加热炉、锅炉、蒸发器等 传热设备的类型传热设备的类型传热设备的类型传热设备的类型16.1.
3、116.1.1 传热方式：传热方式：传热方式：传热方式：传导、对流、辐射传导、对流、辐射传导、对流、辐射传导、对流、辐射物流接触关系：物流接触关系：物流接触关系：物流接触关系：直接接触式，间壁式、蓄热式直接接触式，间壁式、蓄热式直接接触式，间壁式、蓄热式直接接触式，间壁式、蓄热式 热量交换形式：热量交换形式：热量交换形式：热量交换形式：无相变的热量交换、有相变的热量交换无相变的热量交换、有相变的热量交换无相变的热量交换、有相变的热量交换无相变的热量交换、有相变的热量交换16.216.2一般传热设备的控制一般传热设备的控制一般传热设备的控制一般传热设备的控制换热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器等换
4、热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器等换热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器等换热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器等传热设备作用及控制传热设备作用及控制传热设备作用及控制传热设备作用及控制16.1.216.1.2（1 1）对工艺介质进行加热或冷却对工艺介质进行加热或冷却对工艺介质进行加热或冷却对工艺介质进行加热或冷却（2 2）使工艺介质发生相变使工艺介质发生相变使工艺介质发生相变使工艺介质发生相变（3 3）热量回收热量回收热量回收热量回收 主要是进行温度控制，以及一些保护性控制主要是进行温度控制，以及一些保护性控制主要是进行温度控制，以及一些保护性控制主要是进行温度控制，以及一些保护性控制 控制要求：控
5、制要求：换热器的特性换热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2图图图图 逆流单程换热器逆流单程换热器逆流单程换热器逆流单程换热器G2c2T2iG1c1T1iG1c1T10G2c2T20 对象静态特性分析对象静态特性分析对象静态特性分析对象静态特性分析 基于热量平衡方程和传热速率方程，基于热量平衡方程和传热速率方程，基于热量平衡方程和传热速率方程，基于热量平衡方程和传热速率方程，用于系统扰动分析及用于系统扰动分析及用于系统扰动分析及用于系统扰动分析及静态控制设计依据静态控制设计依据静态控制设计依据静态控制设计依据假设工艺介质与载热体均无相变，而且假设工艺介质与载热体均无相变，而且没有热
6、损失。没有热损失。即即被加热物料得到的热量被加热物料得到的热量/单位时间单位时间=载热体放出的热量载热体放出的热量/单位时间单位时间换热器的特性换热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2q=KFT 单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式换热器的特性换热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2热交换过程的传热速率方程热交换过程的传热速率方程K 为传热系数；为传热系数；Fm为传热面积；为传热面积；Tm 为传热壁两侧流体的平均温差为传热壁两侧流体的平均温差.对于逆流单程换热器，可取对数平均值若在1/3 3 之间，则可用算术平均近似换热器的特性换
7、热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2热交换过程的静态方程热交换过程的静态方程单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式仿真分析（静态放大倍数）：仿真分析（静态放大倍数）：仿真分析（静态放大倍数）：仿真分析（静态放大倍数）：T1iT1oT1iT1o：式式式式11-8T2iT1o11-8T2iT1o：式式式式11-911-9换热器的特性换热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2仿真分析（静态放大倍数）：仿真分析（静态放大倍数）：仿真分析（静态放大倍数）：仿真分析（静态放大倍数）：T1o-G2T1o-G2：T1o-G1T1o-G1：3124换
8、热器的特性换热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2严重非线性，若其它环节为线性，调节阀需选用等百分数阀。对象动态特性分析对象动态特性分析对象动态特性分析对象动态特性分析 换热器的特性换热器的特性换热器的特性换热器的特性16.216.2T1iT1oT1iT1o：动态纯滞后环节动态纯滞后环节动态纯滞后环节动态纯滞后环节T2iT1oT2iT1o、G1T1oG1T1o、G2T1oG2T1o带纯滞后的二阶惯性环节带纯滞后的二阶惯性环节带纯滞后的二阶惯性环节带纯滞后的二阶惯性环节 分布参数对象：既是时间函数，分布参数对象：既是时间函数，分布参数对象：既是时间函数，分布参数对象：既是时间函数，又
9、是空间的函数又是空间的函数又是空间的函数又是空间的函数 精确描述：偏微分方程，精确描述：偏微分方程，精确描述：偏微分方程，精确描述：偏微分方程，求解困难求解困难求解困难求解困难 经验公式近似描述：经验公式近似描述：经验公式近似描述：经验公式近似描述：特点：简单易行特点：简单易行特点：简单易行特点：简单易行 但但但但是是是是，当当当当G2G2已已已已经经经经很很很很大大大大，而而而而温温温温差差差差较较较较小小小小时时时时，迟迟迟迟钝钝钝钝控制控制控制控制 另外，若工艺上不允许另外，若工艺上不允许另外，若工艺上不允许另外，若工艺上不允许对载热体节流时，不对载热体节流时，不对载热体节流时，不对载热
10、体节流时，不能采用这种方案能采用这种方案能采用这种方案能采用这种方案 控制方案控制方案 两类基本方案：控制载热体流量、旁路控制介质流量两类基本方案：控制载热体流量、旁路控制介质流量两类基本方案：控制载热体流量、旁路控制介质流量两类基本方案：控制载热体流量、旁路控制介质流量 换热器的控制换热器的控制换热器的控制换热器的控制16.316.3工业工业介质介质G1载热体载热体G2TC图图图图16-816-8 控制载热体流量控制载热体流量控制载热体流量控制载热体流量用载热体流量控制介质出口温用载热体流量控制介质出口温用载热体流量控制介质出口温用载热体流量控制介质出口温度，最常用的方法度，最常用的方法度，
11、最常用的方法度，最常用的方法 介质旁路控制介质旁路控制介质旁路控制介质旁路控制 介质混合过程介质混合过程介质混合过程介质混合过程 控制及时（相当于前馈机理）控制及时（相当于前馈机理）控制及时（相当于前馈机理）控制及时（相当于前馈机理）另外，还可以组成前馈另外，还可以组成前馈另外，还可以组成前馈另外，还可以组成前馈串级控制方案图串级控制方案图串级控制方案图串级控制方案图换热器的控制换热器的控制换热器的控制换热器的控制16.3.116.3.1图图图图16-916-9工业介质工业介质G1载热体载热体G2TC蒸汽加热器的控制蒸汽加热器的控制蒸汽加热器的控制蒸汽加热器的控制16.3.216.3.2 控制
12、载热体流量控制载热体流量控制载热体流量控制载热体流量 蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽发发发发生生生生相相相相变变变变，可可可可同同同同时时时时通通通通过过过过TT和和和和传传传传热热热热面面面面积积积积控控控控制制制制，只只只只是是是是要注意出口液体能够连续排出。要注意出口液体能够连续排出。要注意出口液体能够连续排出。要注意出口液体能够连续排出。蒸汽作为热载体，工业常用蒸汽作为热载体，工业常用蒸汽作为热载体，工业常用蒸汽作为热载体，工业常用蒸汽蒸汽G2TC凝液凝液G1图图图图16-1216-12 控制冷凝液排量控制冷凝液排量控制冷凝液排量控制冷凝液排量 热载体的出口控制，通过改变热载体的出口控制，通过改变热
13、载体的出口控制，通过改变热载体的出口控制，通过改变F F控制控制控制控制 控控控控制制制制阀阀阀阀控控控控制制制制液液液液体体体体，口口口口径径径径可可可可以以以以小小小小些些些些，液液液液体体体体 控控控控制制制制平平平平稳稳稳稳，缺点：滞后缺点：滞后缺点：滞后缺点：滞后 蒸汽蒸汽G2凝液凝液TCFCG1蒸汽加热器的控制蒸汽加热器的控制蒸汽加热器的控制蒸汽加热器的控制16.3.216.3.2图图图图16-1416-14前馈前馈前馈前馈-反馈控制系统反馈控制系统反馈控制系统反馈控制系统冷凝冷却器的控制冷凝冷却器的控制冷凝冷却器的控制冷凝冷却器的控制16.3.316.3.3缺点：控制不灵活，另外
14、要保证液位不能过高，防止汽带液缺点：控制不灵活，另外要保证液位不能过高，防止汽带液缺点：控制不灵活，另外要保证液位不能过高，防止汽带液缺点：控制不灵活，另外要保证液位不能过高，防止汽带液T-LT-L串级控制系统串级控制系统串级控制系统串级控制系统热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量气氨气氨TC液氮液氮图图图图16-1616-16 控制载热体流量控制载热体流量控制载热体流量控制载热体流量优点：控制平稳，对出口气相压力没有影响优
15、点：控制平稳，对出口气相压力没有影响优点：控制平稳，对出口气相压力没有影响优点：控制平稳，对出口气相压力没有影响冷凝冷却器的控制冷凝冷却器的控制冷凝冷却器的控制冷凝冷却器的控制16.3.316.3.3 控制汽相流量控制汽相流量控制汽相流量控制汽相流量控制灵活，但出口压力波控制灵活，但出口压力波控制灵活，但出口压力波控制灵活，但出口压力波 动，若动，若动，若动，若直接进入压缩机，对压缩机有影响直接进入压缩机，对压缩机有影响直接进入压缩机，对压缩机有影响直接进入压缩机，对压缩机有影响 TCLC液氮液氮气氨气氨传热设备的控制传热设备的控制16.116.1概述概述概述概述16.216.2传热设备的特性
16、传热设备的特性传热设备的特性传热设备的特性16.316.3一般传热设备的控制一般传热设备的控制一般传热设备的控制一般传热设备的控制16.416.4锅炉设备的控制锅炉设备的控制锅炉设备的控制锅炉设备的控制16.516.5加热炉的控制加热炉的控制加热炉的控制加热炉的控制16.616.6蒸发器的控制蒸发器的控制蒸发器的控制蒸发器的控制第第11章章教学进程教学进程教学进程教学进程热空气送往炉膛265DSD过热蒸汽送负荷设备Pm378给水（由水泵来）1燃料热空气 1一燃烧嘴；2一炉膛；3一汽包；4一减温器；5一炉墙；6一过热器；7一省煤器；8一空气预热器烟气（经引风机送往烟囱）冷空气（由送风机来）16.
17、416.4锅炉设备的控制锅炉设备的控制锅炉设备的控制锅炉设备的控制16.4.116.4.1概述概述概述概述燃烧系统、给水系统、蒸汽产生系统燃烧系统、给水系统、蒸汽产生系统燃烧系统、给水系统、蒸汽产生系统燃烧系统、给水系统、蒸汽产生系统 锅炉产生蒸汽，而蒸汽一般是过程设备的能量来源锅炉产生蒸汽，而蒸汽一般是过程设备的能量来源锅炉产生蒸汽，而蒸汽一般是过程设备的能量来源锅炉产生蒸汽，而蒸汽一般是过程设备的能量来源动力动力动力动力设备，而蒸汽质量对过程生产有直接影响设备，而蒸汽质量对过程生产有直接影响设备，而蒸汽质量对过程生产有直接影响设备，而蒸汽质量对过程生产有直接影响作用：作用：分类：分类：锅炉
18、有多种分类，根据锅炉用途、燃料性质（煤、油、气）锅炉有多种分类，根据锅炉用途、燃料性质（煤、油、气）锅炉有多种分类，根据锅炉用途、燃料性质（煤、油、气）锅炉有多种分类，根据锅炉用途、燃料性质（煤、油、气）结构：结构：压力：压力：低压小于或等于低压小于或等于低压小于或等于低压小于或等于2.45MPa2.45MPa的锅炉，蒸汽温度多为饱和温度或不的锅炉，蒸汽温度多为饱和温度或不的锅炉，蒸汽温度多为饱和温度或不的锅炉，蒸汽温度多为饱和温度或不高于高于高于高于400400。中压为中压为中压为中压为2.944.90MPa2.944.90MPa的锅炉，蒸汽温度为的锅炉，蒸汽温度为的锅炉，蒸汽温度为的锅炉，
19、蒸汽温度为450450。高压为高压为高压为高压为7.8410.8MPa7.8410.8MPa的锅炉，蒸汽温度多为的锅炉，蒸汽温度多为的锅炉，蒸汽温度多为的锅炉，蒸汽温度多为540540.超高压为超高压为超高压为超高压为11.814.7MPa11.814.7MPa的锅炉，蒸汽出口温度为的锅炉，蒸汽出口温度为的锅炉，蒸汽出口温度为的锅炉，蒸汽出口温度为540540,少数少数少数少数为为为为555555.亚临界压力为亚临界压力为亚临界压力为亚临界压力为15.719.6MPa15.719.6MPa的锅炉，出口蒸汽温度为的锅炉，出口蒸汽温度为的锅炉，出口蒸汽温度为的锅炉，出口蒸汽温度为540540或或或
20、或555555,少数为少数为少数为少数为570570.超临界压力为超临界压力为超临界压力为超临界压力为22.1MPa22.1MPa以上。以上。以上。以上。347.15347.15 （4 4）水处理控制）水处理控制）水处理控制）水处理控制 防止或减少结垢防止或减少结垢防止或减少结垢防止或减少结垢 主要控制系统主要控制系统主要控制系统主要控制系统16.4.116.4.1概述概述概述概述（1 1）汽包水位控制）汽包水位控制）汽包水位控制）汽包水位控制保持水量与蒸汽量的物料平衡保持水量与蒸汽量的物料平衡保持水量与蒸汽量的物料平衡保持水量与蒸汽量的物料平衡（2 2）燃烧控制）燃烧控制）燃烧控制）燃烧控制
21、保证燃烧的经济性和安全性保证燃烧的经济性和安全性保证燃烧的经济性和安全性保证燃烧的经济性和安全性（3 3）蒸汽控制）蒸汽控制）蒸汽控制）蒸汽控制控制过热蒸汽的温度控制过热蒸汽的温度控制过热蒸汽的温度控制过热蒸汽的温度16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉的汽包水位控制一般比较严格锅炉的汽包水位控制一般比较严格锅炉的汽包水位控制一般比较严格锅炉的汽包水位控制一般比较严格 汽包水位的控制是锅炉和蒸汽用户的平稳、安全的保证汽包水位的控制是锅炉和蒸汽用户的平稳、安全的保证汽包水位的控制是锅炉和蒸汽用户的平稳、安全的保证汽包水位的控制是锅炉和
22、蒸汽用户的平稳、安全的保证水位过高水位过高水位过高水位过高影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，使过热蒸汽温度下降使过热蒸汽温度下降使过热蒸汽温度下降使过热蒸汽温度下降 水位过低水位过低水位过低水位过低可能全部汽化，产生危险可能全部汽化，产生危险可能全部汽化，产生危险可能全部汽化，产生危险汽包水位的动态特性汽包水位的动态特性汽包水位的动态特性汽包水位的动态特性影响因素多影响因素多影响因素多影响因素多主要讨论水流量、蒸汽流量主要讨论水流量、蒸汽流量主要讨论水流量、蒸汽流量主要讨论水流量、蒸汽流量LL
23、特性特性特性特性16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制给水流量给水流量给水流量给水流量WLWL阶跃响应阶跃响应阶跃响应阶跃响应HH曲线曲线曲线曲线，相当于积分加纯滞后环节，相当于积分加纯滞后环节，相当于积分加纯滞后环节，相当于积分加纯滞后环节给水温度越低，纯滞后时间越大给水温度越低，纯滞后时间越大给水温度越低，纯滞后时间越大给水温度越低，纯滞后时间越大 WHH1Htt曲曲曲曲线线线线HH汽汽汽汽包包包包水水水水位位位位，开开开开始始始始上上上上升升升升，然然然然后后后后再再再再下下下下降降降降，“虚虚虚虚假假假假水位水位水位水位”现象现
24、象现象现象16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制 蒸汽流量蒸汽流量蒸汽流量蒸汽流量DLDL曲线曲线曲线曲线H1DH1D突然增加，物料平衡，水位下降突然增加，物料平衡，水位下降突然增加，物料平衡，水位下降突然增加，物料平衡，水位下降曲线曲线曲线曲线H2DH2D突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，气泡增加，水位上升气泡增加，水位上升气泡增加，水位上升气泡增加，水位上升HH1 1HH2 2HH非最小相位特性对象为非最小相
25、位（存在位于复平面右半平面的零点）的条件为对给水扰动控制滞后对给水扰动控制滞后对给水扰动控制滞后对给水扰动控制滞后16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（1 1）单冲量控制系统）单冲量控制系统）单冲量控制系统）单冲量控制系统汽包水位的单回路控制，汽包水位的单回路控制，汽包水位的单回路控制，汽包水位的单回路控制，“单冲量单冲量单冲量单冲量”汽包水位汽包水位汽包水位汽包水位 适用于负荷小的锅炉适用于负荷小的锅炉适用于负荷小的锅炉适用于负荷小的锅炉 三个问题：三个问题：三个问题：三个问题：不能克服虚假水位带来的后果不能克服虚假水位带来的后果不
26、能克服虚假水位带来的后果不能克服虚假水位带来的后果 对蒸汽负荷的变化控制不灵敏对蒸汽负荷的变化控制不灵敏对蒸汽负荷的变化控制不灵敏对蒸汽负荷的变化控制不灵敏蒸汽蒸汽气泡气泡省省煤煤器器给水给水LC前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）反馈（汽包水位）控制系统反馈（汽包水位）控制系统反馈（汽包水位）控制系统反馈（汽包水位）控制系统16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（2 2）双冲量控制系统）双冲量控制系统）双冲量控制系统）双冲量控制系统 为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，为
27、了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，“双冲量双冲量双冲量双冲量”静态前馈静态前馈静态前馈静态前馈I=C1ICC2IFI0蒸汽蒸汽ICIFI0LC给水给水（b）GCC1GVGPCGmFC2GmGPDIFL0ICI0ID16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制 加法器系数加法器系数加法器系数加法器系数IIC C汽包水位信号，汽包水位信号，汽包水位信号，汽包水位信号，C11C11IIF F蒸汽流量信号，蒸汽流量信号，蒸汽流量信号，蒸汽流量信号，C2C2根据静态前馈补偿设置根据静态前馈补偿设置根据静态前馈补偿设置
28、根据静态前馈补偿设置I0I0偏置值，调整偏置值，调整偏置值，调整偏置值，调整I I的输出，正常负荷下，的输出，正常负荷下，的输出，正常负荷下，的输出，正常负荷下，I0I0与与与与C2C2、IFIF相互抵消相互抵消相互抵消相互抵消16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制安全角度，保护锅炉，气闭，防止烧干安全角度，保护锅炉，气闭，防止烧干安全角度，保护锅炉，气闭，防止烧干安全角度，保护锅炉，气闭，防止烧干保护蒸汽用户，气开保护蒸汽用户，气开保护蒸汽用户，气开保护蒸汽用户，气开16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包
29、水位的控制锅炉汽包水位的控制 阀、控制器、运算器符号阀、控制器、运算器符号阀、控制器、运算器符号阀、控制器、运算器符号阀的开闭形式：阀的开闭形式：阀的开闭形式：阀的开闭形式：控制器正反作用：控制器正反作用：控制器正反作用：控制器正反作用：对象：正，对象：正，对象：正，对象：正，若气闭阀，若气闭阀，若气闭阀，若气闭阀，LC=LC=正，若气开阀正，若气开阀正，若气开阀正，若气开阀LC=LC=负负负负运算器正负号：运算器正负号：运算器正负号：运算器正负号：C2C2：取决于控制阀开闭形式取决于控制阀开闭形式取决于控制阀开闭形式取决于控制阀开闭形式 蒸汽量蒸汽量蒸汽量蒸汽量 给水量应该给水量应该给水量应
30、该给水量应该：气闭：气闭：气闭：气闭：I I应该应该应该应该C2C2取取取取“-”“-”气开：气开：气开：气开：I I应该应该应该应该C2C2取取取取“+”“+”双冲量控制系统其它形式双冲量控制系统其它形式双冲量控制系统其它形式双冲量控制系统其它形式LC水位水位蒸汽量蒸汽量给水阀给水阀LC水位水位蒸汽量蒸汽量TdS给水阀给水阀16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制在在在在双双双双冲冲冲冲量量量量基基基基础础础础上上上上，进进进进一一一一步步步步克克克克服服服服给给给给水水水水干干干干扰扰扰扰，引引引引入入入入给给给给水水水水流流流流量量
31、量量信号信号信号信号16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制（3 3）三冲量控制系统）三冲量控制系统）三冲量控制系统）三冲量控制系统 I=ICCIF-I0蒸汽蒸汽LCFC给水给水IFICIFI0I前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）前馈（蒸汽流量）串级（汽包水位串级（汽包水位串级（汽包水位串级（汽包水位给水流量）控制系统给水流量）控制系统给水流量）控制系统给水流量）控制系统 GPDGmFGPCGP2GC2GmFGC1GmIFICI0I0IFIUL16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉
32、汽包水位的控制I0I0与与与与ICIC抵消抵消抵消抵消 16.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制 加法器系数加法器系数加法器系数加法器系数C C根据给水流量变化根据给水流量变化根据给水流量变化根据给水流量变化W=W=蒸汽流量变化蒸汽流量变化蒸汽流量变化蒸汽流量变化（前馈补偿）（前馈补偿）（前馈补偿）（前馈补偿）对于对于对于对于I0I0，正常负荷时，正常负荷时，正常负荷时，正常负荷时由由由由于于于于CICIF F作作作作为为为为流流流流量量量量控控控控制制制制器器器器的的的的给给给给定定定定，蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽流流流流量量量量增增增增加加加加
33、，给给给给水水水水流流流流量量量量应应应应该该该该提提提提高高高高，C C永永永永远远远远为为为为正正正正（与与与与阀阀阀阀的的的的形形形形式式式式无无无无关关关关，与与与与双双双双冲量不同）冲量不同）冲量不同）冲量不同）I=II=IC C+CI+CIFF-I0-I016.4.216.4.2锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制锅炉汽包水位的控制 阀、控制器、运算器符号阀、控制器、运算器符号阀、控制器、运算器符号阀、控制器、运算器符号阀安全角度确定阀安全角度确定阀安全角度确定阀安全角度确定控制器按串级系统确定（先副后主）控制器按串级系统确定（先副后主）控制器按串级系统确定（先副
34、后主）控制器按串级系统确定（先副后主）运算器符号：运算器符号：运算器符号：运算器符号：出口温度控制出口温度控制出口温度控制出口温度控制控制方案控制方案控制方案控制方案 一级过热器、二级过热器、减温器一级过热器、二级过热器、减温器一级过热器、二级过热器、减温器一级过热器、二级过热器、减温器16.4.316.4.3过热蒸汽系统控制过热蒸汽系统控制过热蒸汽系统控制过热蒸汽系统控制d/dtTC图图图图16-3416-34双冲量控制双冲量控制双冲量控制双冲量控制T2CT1C减温水减温水图图图图16-3316-33串级串级串级串级减温器减温器减温器减温器与燃料种类（油、气、煤）、燃烧设备、锅炉形式有关与燃
35、料种类（油、气、煤）、燃烧设备、锅炉形式有关与燃料种类（油、气、煤）、燃烧设备、锅炉形式有关与燃料种类（油、气、煤）、燃烧设备、锅炉形式有关 基本要求：基本要求：基本要求：基本要求：（1 1）出口蒸汽压力稳定，根据蒸汽负荷调节燃烧程度出口蒸汽压力稳定，根据蒸汽负荷调节燃烧程度出口蒸汽压力稳定，根据蒸汽负荷调节燃烧程度出口蒸汽压力稳定，根据蒸汽负荷调节燃烧程度（2 2）燃烧良好燃烧良好燃烧良好燃烧良好（3 3）安全安全安全安全16.4.416.4.4 锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制（1 1）蒸汽压力与燃烧控制）蒸汽压力与燃烧控制）蒸汽压力与燃烧控制）蒸汽
36、压力与燃烧控制 一般，用燃料量控制蒸汽压力，单回路一般，用燃料量控制蒸汽压力，单回路一般，用燃料量控制蒸汽压力，单回路一般，用燃料量控制蒸汽压力，单回路/串级串级串级串级 燃烧控制要求燃料与空气的一定比例，比值控制燃烧控制要求燃料与空气的一定比例，比值控制燃烧控制要求燃料与空气的一定比例，比值控制燃烧控制要求燃料与空气的一定比例，比值控制 加入逻辑关系，加入逻辑关系，加入逻辑关系，加入逻辑关系，16.4.416.4.4 锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制FCFCFCFCLSHSPCPCKK燃料阀燃料阀燃料阀燃料阀空气阀空气阀空空气气量量空空气气量量燃料量燃
37、料量燃料量燃料量pp图图图图16-3516-35图图图图16-3416-34燃料与空气比值的最优化燃料与空气比值的最优化燃料与空气比值的最优化燃料与空气比值的最优化 维维维维持持持持燃燃燃燃烧烧烧烧，理理理理论论论论上上上上要要要要维维维维持持持持一一一一个个个个最最最最低低低低空空空空气气气气量量量量，实实实实际际际际空空空空气气气气量量量量要要要要略略略略大大大大于于于于最最最最低低低低量量量量，过过过过剩剩剩剩空空空空气气气气量量量量。大大大大，能能能能量量量量浪浪浪浪费费费费，小小小小，燃燃燃燃烧烧烧烧不完全不完全不完全不完全 对对对对 于于于于 不不不不 同同同同 的的的的 燃燃燃燃
38、 料料料料，都都都都 有有有有 一一一一 个个个个 最最最最 优优优优 空空空空 气气气气 量量量量 最最最最 经经经经 济济济济 燃燃燃燃 烧烧烧烧 16.4.416.4.4 锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制（2 2）烟气含氧量控制）烟气含氧量控制）烟气含氧量控制）烟气含氧量控制可通过烟气含氧量信号间接获得可通过烟气含氧量信号间接获得可通过烟气含氧量信号间接获得可通过烟气含氧量信号间接获得燃料阀燃料阀空气阀空气阀燃料量燃料量空气量空气量最优值最优值O2pPCFCLSACFCHS16.4.416.4.4 锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的
39、控制锅炉燃烧过程的控制在燃烧控制方案中引入含氧量信号校正在燃烧控制方案中引入含氧量信号校正在燃烧控制方案中引入含氧量信号校正在燃烧控制方案中引入含氧量信号校正 若要求能够适应负荷变化，可构成图若要求能够适应负荷变化，可构成图若要求能够适应负荷变化，可构成图若要求能够适应负荷变化，可构成图16-4016-40的控制系统。的控制系统。的控制系统。的控制系统。燃烧嘴背压过低，实施联锁保护，切断燃气阀。燃烧嘴背压过低，实施联锁保护，切断燃气阀。燃烧嘴背压过低，实施联锁保护，切断燃气阀。燃烧嘴背压过低，实施联锁保护，切断燃气阀。16.4.416.4.4 锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的
40、控制锅炉燃烧过程的控制（3 3）炉膛负压控制及安全控制）炉膛负压控制及安全控制）炉膛负压控制及安全控制）炉膛负压控制及安全控制 炉膛负压控制炉膛负压控制炉膛负压控制炉膛负压控制引风量控制引风量控制引风量控制引风量控制 为克服滞后，可引入蒸汽压力作为前为克服滞后，可引入蒸汽压力作为前为克服滞后，可引入蒸汽压力作为前为克服滞后，可引入蒸汽压力作为前馈信号，组成前馈馈信号，组成前馈馈信号，组成前馈馈信号，组成前馈反馈控制系统反馈控制系统反馈控制系统反馈控制系统防脱火控制防脱火控制防脱火控制防脱火控制引入燃气压力信号（燃烧嘴背压）构成选择性系统引入燃气压力信号（燃烧嘴背压）构成选择性系统引入燃气压力信
41、号（燃烧嘴背压）构成选择性系统引入燃气压力信号（燃烧嘴背压）构成选择性系统防回火控制防回火控制防回火控制防回火控制16.4.416.4.4 锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制锅炉燃烧过程的控制蒸汽蒸汽气泡气泡P1CLSP2CPSAP3CK燃料燃料炉膛负压控制及安全控制炉膛负压控制及安全控制炉膛负压控制及安全控制炉膛负压控制及安全控制16.4.416.4.4 锅炉整体控制方案锅炉整体控制方案锅炉整体控制方案锅炉整体控制方案火火火火力力力力加加加加热热热热设设设设备备备备，主主主主要要要要是是是是控控控控制制制制炉炉炉炉膛膛膛膛温温温温度度度度（防防防防止止止止烧烧烧烧坏坏坏坏）、燃燃燃燃烧控制，以及被加热物料出口温度控制。烧控制，以及被加热物料出口温度控制。烧控制，以及被加热物料出口温度控制。烧控制，以及被加热物料出口温度控制。16.516.5加热炉的控制加热炉的控制加热炉的控制加热炉的控制v被控变量被控变量：工艺介质的出口温度。v控制变量控制变量：燃料油或燃料气的流量。v主要干扰主要干扰：工艺介质的进料温度、流量、组分；燃料油/燃料气的压力、流量、成分（或热值）；燃料油的雾化情况；空气充分情况；火嘴的阻力，炉膛压力等。v对象特性建模方法对象特性建模方法：定性分析+实验测试，通常可用一阶加纯滞后环节来近似。