华北电力大学过程控制课程设计.docx
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华北电力大学过程控制课程设计
课程设计报告
（2008--2009年度第二学期）
名称：
过程控制课程设计
题目：
华润登封电厂300MW机组
蒸汽温度控制系统分析
院系：
自动化系
班级：
测控0603班
学号：
200602030308
学生姓名：
指导教师：
金秀章
设计周数：
一周
成绩：
日期：
2009年7月2日
《过程控制》课程设计（分析类）
任务书
一、目的与要求
1．目的：
通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2．要求：
能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、主要内容
1．题目：
华润登封电厂300MW机组过热蒸汽温度控制系统分析
2．内容：
1）查阅2-3篇相关资料；
2）对指定现场应用控制系统SAMA图进行分析：
分析控制系统构成，掌握工作原理，判断调节器正反作用，分析自动跟踪与无扰切换，分析主要逻辑；
3）撰写分析说明。
三、进度计划
序号
设计内容
完成时间（天）
备注
1
布置设计任务
0.5
2
查阅资料
1.0
3
SAMA图分析
2.5
4
撰写设计（分析）报告
0.5
5
答辩
0.5
四、设计成果要求
1．对指定控制系统SAMA图进行分析，力求分析正确。
2．撰写分析报告。
五、考核方式
设计报告+答辩
学生姓名：
指导教师：
金秀章
2009年7月2日
一、课程设计的目的与要求
1.目的：
通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2.要求：
能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、设计正文
控制系统的构成：
华润登封电厂300MW机组过热蒸汽温度控制系统：
汽包所产生的饱和蒸汽先流经低温对流过热器进行低温过热，然后依次流经前屏过热器、后屏过热器和高温对流过热器后送入汽轮机。
（一）、一级减温调节系统
1.SAMA图纸:
SAMA-B-40
2.一过入口、出口蒸汽温度，均采用二选均标准逻辑。
3.一级减温水流量，需进行温度补偿。
补偿公式如下：
其中：
，tnormal为减温水正常运行温度（或标定温度）。
缺省温度：
tnormal＝165℃（暂定）
说明：
目前暂无减温水温度侧点，需设定正常运行温度；
4.工作原理：
一级减温调节系统包括一个喷水调节阀，两个过热器入口蒸汽温度，A、B侧过热器出口蒸汽温度（各一个）。
调节系统采用串级控制，为提高负荷响应特性，副调节器引入总风量作为前馈信号。
主、副调节器都采用ADAPT参数调整方式，便于变参数调节。
另外，主调节器还增加了SMITH预估控制器。
一级减温调节系统温度定值是负荷（主蒸汽流量）的函数，运行人员在M/A站上可以对温度定值进行偏置。
调节系统手动时，副调节器输出自动跟踪M/A站手动输出，主调节器输出自动跟踪入口温度信号，故调节系统手、自动无扰切换。
另外，调节系统手动时，M/A站出口汽温定值偏置自动跟踪反向计算的定值偏差信号，即实现定值自动跟踪测量值，故手、自动切换，定值无扰。
5.调节器的正反作用判断：
SP：
一级减温定值偏置，零点：
-200，量程：
400。
PV：
一级过热汽温与自动定值之间的偏差（反向计算），其他同SP。
该系统由三个基本信号组成，1级过热汽温
（主信号），1级减温水出口温度
（副信号），总风量（前馈信号），规定信号极性为SP：
-，PV：
+。
汽温偏差信号为PV1–SP1，汽温偏差信号经PID运算后和前馈信号进行叠加，当减温水出口温度
增大时，减温水出口温度应该减小为正常值。
则减温水流量应增加，则应开大阀门，副PID的输出增加，而由于减温水出口温度
增大，气温偏差信号pv-sp也增加，则副PID应该属于正作用。
判断主PID的作用，假设过热汽温
增大时，为使过热汽温
减小至正常值，应使调节阀门增加即副PID输出增加。
由于副PID是正作用的，所以副PID的输入PV2-SP2应增加即SP2减小，则可知主PID输出减小。
而由于过热汽温
增大，输入PV1-SP1增大，则可以得出主PID属于反作用。
6.切手动条件：
1）一过出口蒸汽温度都坏质量；
2）一过入口蒸汽温度都坏质量；
3）主蒸汽流量坏质量；
4）出口蒸汽温度偏差大；
5）总风量坏质量；
6）阀位偏差大；
7）阀位坏质量；
8）减温阀故障。
9）蒸汽流量低。
7.投自动步骤：
1）检查入口、出口蒸汽温度是否正常；
2）检查阀位是否正常；
3）检查减温阀是否故障；
4）检查出口蒸汽温度定值偏置是否跟踪，或温度偏差是否大；
5）投自动。
说明：
1）调节系统未经热工人员调试，禁止投入自动；
2）调整PID参数；
3）自动状态下，禁止调整前馈系数。
（二）、二级减温调节系统
1.SAMA图纸:
SAMA-B-41/42
2.A、B侧二过入口蒸汽温度，均采用二选均标准逻辑。
3.二级级减温水流量，需进行温度补偿。
补偿公式如下：
其中
，tnormal为减温水正常运行温度（或标定温度）。
缺省温度：
tnormal＝165℃（暂定）
说明：
目前暂无减温水温度侧点，需设定正常运行温度；
4.工作原理：
A、B侧二级减温调节系统是分别独立的串级控制系统，各包括一个喷水调节阀，两个过热器入口蒸汽温度，1个过热器出口蒸汽温度。
调节系统采用串级控制，为提高负荷响应特性，副调节器引入总风量作为前馈信号。
主、副调节器都采用ADAPT参数调整方式，便于变参数调节。
另外，主调节器还增加了SMITH预估控制器。
二级减温调节系统温度定值是负荷（主蒸汽流量）的函数，运行人员在M/A站上可以对温度定值进行偏置。
调节系统手动时，副调节器输出自动跟踪M/A站手动输出，主调节器输出自动跟踪入口蒸汽温度信号，故调节系统手、自动无扰切换。
另外，调节系统手动时，M/A站出口汽温定值偏置自动跟踪反向计算的定值偏差信号，即实现定值自动跟踪测量值，故手、自动切换，定值无扰。
5.调节器的正反作用判断：
SP：
二级减温定值偏置，零点：
-200，量程：
400。
PV：
二级汽温与自动定值之间的偏差（反向计算），其他同SP。
左二级减温调节系统调节器的正反作用判断：
该系统由三个基本信号组成，1级过热汽温
（主信号），1级减温水出口温度
（副信号），总风量（前馈信号），规定信号极性为SP：
-，PV：
+。
汽温偏差信号为PV1–SP1，汽温偏差信号经PID运算后和前馈信号进行叠加，当减温水出口温度
增大时，减温水出口温度应该减小为正常值。
则减温水流量应增加，则应开大阀门，副PID的输出增加，而由于减温水出口温度
增大，汽温偏差信号pv-sp也增加，则副PID应该属于正作用。
判断主PID的作用，假设过热汽温
增大时，为使过热汽温
减小至正常值，应使调节阀门增加即副PID输出增加。
由于副PID是正作用的，所以副PID的输入PV2-SP2应增加即SP2减小，则可知主PID输出减小。
而由于过热汽温
增大，输入PV1-SP1增大，则可以得出主PID属于反作用。
右二级减温调节系统调节器的正反作用判断：
该系统由三个基本信号组成，1级过热汽温
（主信号），1级减温水出口温度
（副信号），总风量（前馈信号），规定信号极性为SP：
-，PV：
+。
汽温偏差信号为PV1–SP1，汽温偏差信号经PID运算后和前馈信号进行叠加，当减温水出口温度
增大时，减温水出口温度应该减小为正常值。
则减温水流量应增加，则应开大阀门，副PID的输出增加，而由于减温水出口温度
增大，水位偏差信号pv-sp也增加，则副PID应该属于正作用。
判断主PID的作用，假设过热汽温
增大时，为使过热汽温
减小至正常值，应使调节阀门增加即副PID输出增加。
由于副PID是正作用的，所以副PID的输入PV2-SP2应增加即SP2减小，则可知主PID输出减小。
而由于过热汽温
增大，输入PV1-SP1增大，则可以得出主PID属于反作用。
6.切手动条件：
1）二过出口温度都坏质量；
2）二过入口温度都坏质量；
3）主蒸汽流量坏质量；
4）出口蒸汽温度偏差大；
5）总风量坏质量；
6）阀位偏差大；
7）阀位坏质量；
8）减温阀故障；
9）蒸汽流量低。
7.投自动步骤
1）检查入口、出口蒸汽温度是否正常；
2）检查阀位是否正常；
3）检查减温阀是否故障
4）检查温度定值偏置是否跟踪，或温度偏差是否大；
5）投自动。
说明：
1）调节系统未经热工人员调试，禁止投入自动；
2）调整PID参数；
3）自动状态下，禁止调整前馈系数。
（三）三级减温调节系统
1.SAMA图纸:
SAMA-B-43/44
工作原理：
三级减温调节系统，包括：
A、B侧各1个减温阀，A、B侧各2个入口蒸汽温度，和混合后的3个出口蒸汽温度。
调节系统实际有1个主调节器、1个A侧副调节器和1个B侧副调节器。
主汽温定值直接从A侧M/A站上给定，主调节器的输出作为A、B副调节器的入口蒸汽温度定值。
为提高负荷响应特性，A、B侧副调节器引入总风量作为前馈信号。
主、副调节器都采用ADAPT参数调整方式，便于变参数调节。
另外，主调节器还增加了SMITH预估控制器。
A、B侧都手动，则调节系统手动；A、B侧有一侧自动，则调节系统自动。
调节系统手动时，A、B侧副调节器输出分别自动跟踪A、B侧M/A站手动输出，主调节器输出自动跟踪A、B侧入口蒸汽温度信号的平均值，故调节系统手、自动无扰切换。
另外，调节系统手动时，主汽温定值自动跟踪测量值，故手、自动切换，定值无扰。
工作原理：
减温调节系统串级控制系统，包括一个喷水调节阀，一个过热器入口蒸汽温度，一个过热器出口蒸汽温度。
调节系统采用串级控制，SP1与PV1求偏差后经PID1输出后作为PID2的SP值，SP2与PV2求偏差经过PID2输出，调节系统手动时，副调节器输出自动跟踪M/A站手动输出，主调节器输出自动跟踪入口蒸汽温度信号，故调节系统手、自动无扰切换。
另外，调节系统手动时，M/A站出口汽温定值偏置自动跟踪反向计算的定值偏差信号，即实现定值自动跟踪测量值，故手、自动切换，定值无扰。
2.A、B侧三过入口蒸汽温度，均采用二选均标准逻辑，三过出口蒸汽温度（即主汽温）采用三选中标准逻辑，原理及操作如前所述。
3.三级级减温水流量，需进行温度补偿。
补偿公式如下：
其中
，tnormal为减温水正常运行温度（或标定温度）。
缺省温度：
tnormal＝165℃（暂定）
说明：
目前暂无减温水温度侧点，需设定正常运行温度；
4.调节器的正反作用判断：
A侧：
SP：
主汽温定值，零点：
0，量程：
600。
PV：
主汽温，其他同SP。
该系统由三个基本信号组成，1级过热汽温
（主信号），1级减温水出口温度
（副信号），总风量（前馈信号），规定信号极性为SP：
-，PV：
+。
汽温偏差信号为PV1–SP1，汽温偏差信号经PID运算后和前馈信号进行叠加，当减温水出口温度
增大时，减温水出口温度应该减小为正常值。
则减温水流量应增加，则应开大阀门，副PID的输出增加，而由于减温水出口温度
增大，气温偏差信号pv-sp也增加，则副PID应该属于正作用。
判断主PID的作用，假设过热汽温
增大时，为使过热汽温
减小至正常值，应使调节阀门增加即副PID输出增加。
由于副PID是正作用的，所以副PID的输入PV2-SP2应增加即SP2减小，则可知主PID输出减小。
而由于过热汽温
增大，输入PV1-SP1增大，则可以得出主PID属于反作用。
B侧：
SP：
显示主汽温定值；
PV：
主汽温。
说明：
SP始终跟踪SP，显示主汽温定值。
规定信号极性为SP：
-，PV：
+。
汽温偏差信号为PV-SP，汽温偏差信号经PID运算后和前馈信号进行叠加，当减温水出口温度增大时，减温水出口温度应该减小为正常值。
则减温水流量应增加，则应开大阀门，PID的输出增加，而由于减温水出口温度增大，水位偏差信号pv-sp也增加，则PID应该属于正作用。
5.A、B侧M/A切手动条件：
1）主汽温都坏质量；
2）主汽温偏差大；
3）总风量坏质量；
4）A（B）侧三过入口温度都坏质量；
5）A（B）侧阀位偏差大；
5）A（B）侧阀位坏质量；
6）A（B）侧减温阀故障。
8）蒸汽流量低。
6.投自动步骤
1）检查入口、出口蒸汽温度是否正常；
2）检查阀位是否正常；
3）检查减温阀是否故障；
4）检查温度定值偏置是否跟踪，或温度偏差是否大？
5）投自动。
说明：
1）调节系统未经热工人员调试，禁止投入自动；
2）调整PID参数；
3）自动状态下，禁止调整前馈系数。
三、课程设计总结或结论
通过本次课程设计，使我对《过程控制》所学内容加深了巩固，培养了我的分析能力。
加强了对实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、SAMA图分析等能力，锻炼了基本控制系统工程设计能力、创新意识，具有很大的意义。
我所分析的过热蒸汽温度控制系统是一个串级控制系统，具有串级控制系统的优点抗干扰能力强、改善对象动态特性和自适应能力强等。
引入1级过热汽温
（主信号），1级减温水出口温度
（副信号），总风量（前馈信号），构成了一个前反馈系统。
主PID是反作用，副PID是正作用的。
加强了对实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、SAMA图分析等能力，锻炼了基本控制系统工程设计能力、创新意识，具有很大的意义。
四、参考文献
1、《过程控制》金以慧主编清华大学出版社1993年4月第1版
2、登封锅炉MCS设计说明书何同祥金秀章翟永杰编制华北电力大学
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