热工控制考试.doc
《热工控制考试.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热工控制考试.doc（8页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
在电站生产领域，自动化（自动控制）包含的内容有哪些？
生产自动化范畴：
数据采集与管理；回路控制；顺序控制及联锁保护。
管理自动化范畴：
办公自动化系统；设备管理系统。
电站自动化的发展经历了几个阶段，各阶段的特点是什么？
第一阶段：
人工操作，劳动力密集型；（50年代）第二阶段：
关键生产环节自动化，仪表密集型；（60、70年代）第三阶段：
机、炉、电整体自动化，信息密集型；（80、90年代）第四阶段：
企业级综合自动化，知识密集型。
（90年代后期至今）
比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
闭环控制系统特点：
将被控制量的测量值与给定值进行比较；自动修正被控制量出现的偏差，控制精度高；配备测量变送装置；克服扰动的能力强。
开环控制系统特点：
被控制量的测量值与给定值不再进行比较；结构简单，成本低廉；不设置测量变送装置；克服扰动的能力差。
定性判断自动控制系统性能的指标有哪些？
它们之间的关系是什么？
稳定性、准确性、快速性。
对于同一个控制系统，其稳、准、快三方面之间是相互制约的。
如果提高了系统的快速性，往往会引起系统的动荡，动态偏差增大；改善了平稳性，过度过程又相对缓慢。
定性描述下面4条曲线的性能特点，给出其衰减率的取值范围。
答：
蓝线——，过度过程平稳，但响应速度慢，快速性差；
绿线、红线——，绿线，响应速度快，但动态偏差较大，准确性差，红线，响应速度适中，动态偏差较小，综合性能较好；
紫线——，响应速度很快，但引起系统等幅震荡，动态偏差增大，准确性差。
在热工控制系统中，影响对象动态特性的特征参数主要有哪三个？
容量系数，衡量对象储存物质（能量）能力的特征参数；阻力系数，衡量物质（能量）在传输过程中遇到阻力大小的特征参数；传递迟延，物质（能量）在传输过程因传输距离的存在而产生的响应滞后现象。
纯迟延与容积迟延在表现形式上有什么差别，容积迟延通常出现在什么类型的热工对象上？
纯迟延——物质（能量）在传输过程因距离的存在而产生的响应滞后现象；容积迟延——由于容积的增加而产生的容积滞后现象。
建立热工对象数学模型的方法有哪些？
请简要说明。
机理建模，根据对象或生产过程遵循的物理或化学规律，列写平衡方程及反映流体流动、传热、传质等基本规律的运动方程，从中获得数学模型；试验建模，根据过程的输入输出实测数据进行某种数学处理后得到模型。
该方法通常只用于建输入/输出模型，建模过程不需要深入掌握系统内部机理。
了解由阶跃响应曲线求取被控对象数学模型的方法、步骤及注意事项，能对切线法、
两点法做简单的区分。
方法：
试验建模；步骤：
施加扰动——记录数据——分析曲线
注意事项：
试验前系统处于需要的稳定工况，留出变化裕量；扰动量大小适当，既克服干扰又不影响正常运行；采样点间隔足够小，真实记录响应曲线的变化；试验在主要工况下进行，每一工况重复几次试验；进行正反两个方向的试验，减小非现行的影响。
PID控制器（包括各种组合形式）的数学表达式、特点、应用场合及注意事项。
答：
特点：
P——有差调节、调节过程迅速、控制作用贯穿整个过程；I——无差调节、调节过程较比例环节慢、不适用于无自平衡对象；D——对偏差的变化速度进行调节、调节过程具有一定的预见性、主要在调节初期起作用，调节作用及时。
注意事项：
P——理论上讲，对于二阶系统，比例带取值不影响系统稳定性；实际应用中，如果取的过小，系统振幅增大，也会导致系统不稳定。
I——理论上讲，单容对象配积分调节器，调节过程总是稳定的；实际应用中，如果取得过小，系统振幅增大，也会导致系统不稳定。
D——纯微分作用不能单独使用，切避免微分作用太强。
应用场合：
P——比例作用贯穿整个调节过程；I——积分作用体现在调节过程后期，用以消除静差；D——微分作用体现在调节过程初期，加快响应速度。
微分作用通常不单独使用，请简述原因。
调节器本身存在不灵敏区；在较小扰动下被调量的变化量和变化速率很小；在调节器无法感知误差微小变化的情况下，误差会累积成一个较大的值。
比例作用中分别加入积分和微分作用后，控制系统性能和稳定性会有哪些变化？
为保持
控制性能，相应参数应做哪些调整？
加入D调节：
调节迅速，消除稳态偏差，有效抑制被调量的震荡，提高系统稳定性。
但微分作用不宜过强，否则会引起执行机构过度动作和系统震荡，对高频干扰具有放大作用。
减小，减小静态误差。
加入I调节：
通过适当减小来补偿由于积分作用引起的稳定性下降；提高闭环系统的阻尼比，阻尼比的增加对应于衰减率的增加，相应地，系统的稳定性提高。
PID控制器的整定方法有哪些？
各有什么特点？
分别适用何种类型的被控对象？
整定方法：
临界比例带法，优点：
特点鲜明，独立于对象，缺点：
局限性大
衰减曲线法，优点：
限制少，应用广泛，缺点：
精度不高
经验法，优点：
方法简单，可操作性强，缺点：
工作量大，参数难匹配
动态参数法，优点：
对象与调节器关系明确缺点：
对象动态特性试验繁琐
简述控制系统被调量和调节量的选取原则及注意事项。
被调量的选取，一般情况下，欲维持的工艺参数就是系统的被调量；实际生产中，有些工艺参数还没有有效手段，此时需要将间接测量信号作为被调量。
调节量的选取，选择工艺上允许作为控制手段的变量，不应选择工艺上的主要物料量和不可控的变量。
简述纯迟延环节对控制系统性能的影响（根据其所处位置不同分别论述）。
干扰通道存在纯迟延不影响控制品质，只是扰动作用的影响在时间上顺延时间。
控制通道存在纯迟延，控制作用不能及时影响被调量，系统控制品质会变坏，系统动态偏差增加。
而且越大，控制品质越差。
简述SAMA的定义及基本图例。
会用SAMA绘制简单的闭环控制系统，满足一定的功
能需求。
SAMA图是美国科学仪器制造协会所采用的绘制图例（它易于理解，功能表示清楚，广为自动控制系统采用）。
测量或信号显示自动信号处理手动信号处理执行机构
简述磨煤机控制系统的控制任务、系统结构及主要功能。
控制任务：
保证磨煤机磨成煤粉的细度符合规定；保证磨煤机出口风粉混合物的温度。
系统结构——单回路控制：
磨煤机负荷控制回路；磨煤机入口负压控制回路；磨煤机出口温度控制回路。
主要功能：
将原煤块磨成煤
简述除氧器控制系统的控制任务、系统结构及主要功能。
控制任务：
去除给水中的氧气和其他气体，控制给水达到该压力下的饱和温度；维持除氧器水位，汇集各种疏水和补充水；
保证锅炉的给水储备。
系统结构：
除氧器压力控制系统；除氧器水位控制系统。
主要功能：
对锅炉给水进行除氧及去除其它气体，避免管道及锅炉受热面遭到深度及针孔腐蚀，减少对传热效果的妨碍。
简述串级控制系统的结构、功能特点及适用场合（对象）。
两个调节器、一个调节机构、两个对象、两个测量变送器。
功能：
具有很强的克服内扰的能力；减小内回路时间常数，提高系统工作频率；对工况变化有一定的适应能力。
使用场合：
多干扰，大延迟，变工况。
简述串级控制系统副回路的设计原则。
设计原则：
副对象时间常数小，调节通道短，反应灵敏；副回路包含被控对象所受的主要干扰；主、副回路工作频率适当匹配；副回路设计应考虑工艺上的合理性。
简述过热蒸汽被控对象的特点及控制难点。
特点：
主要受蒸汽流量、烟气流量及减温水流量的影响；控制难点：
过热蒸汽管排数量庞大，结构复杂。
管道流程长。
在全工况变化下，动静态偏差变化显著。
画出过热汽温串级控制系统方框图。
答：
为什么要对过热蒸汽温度采用分段控制，特点是什么？
大型锅炉过热器管道长，结构复杂。
特点，每段都是独立的汽温控制系统；分段控制不仅使过热器出口汽温保持稳定，也使中间各段汽温保持稳定，有利于管道安全；各段控制器参数分别整定；控制系统复杂，参数整定、调试、维护量大。
学会分析过热蒸汽温度控制SAMA图。
主蒸汽温度控制系统组态图由哪两部分组成？
各有什么功能？
主蒸汽温度控制系统中的温度给定值是如何产生的？
为什么？
组成，主回路——定值控制系统，要求有较高的控制精度；副回路——随动控制系统，要求快速准确跟踪主调节器的输出。
汽机第一级压力经函数组件f1（x）、f2（x）修正后作为主调节器的定值，T1位切换组件，当定压运行时，输出与f1（x）接通，滑压运行时，输出与f2（x）接通，这样可以保证在不同工况下启动时，升温速度有所不同，从而保证机组安全运行。
导前微分控制系统的特点。
导前微分控制系统等效成串级控制系统时的主副调节器
分别是什么？
导前微分控制系统中，微分器能换成比例环节吗？
为什么？
特点，等效地改善了被控对象的动态特性；减小动态偏差，改善控制品质；有很强的克服内扰的能力。
导前微分控制系统等效成串级控制系统
不能换成比例调节。
因为微分器出口静差为0.
再热汽温的控制方式有哪些？
哪种最经济？
其中哪些属于烟气侧控制？
烟气侧控制经济。
（常用烟气挡板调节）；烟气侧控制——烟气挡板控制、烟气再循环控制、燃烧器摆角控制；蒸汽侧控制——汽-汽换热器控制、喷水减温控制。
前馈控制系统的特点是什么？
一个反馈控制系统中加入前馈环节对系统稳定性有何
影响?
前馈—反馈复合控制系统的组成和特点是什么？
前馈控制的特点，干扰一旦出现，调节器直接根据检测到的干扰的大小和方向按一定规律进行控制。
显然，干扰发生后，在被控制量发生变化前，控制作用就产生了，节省了反馈控制的“两段时间”，控制作用及时。
无影响。
前馈—反馈复合控制系统的组成和特点，引入反馈控制后，前馈控制的补偿条件不变；前馈控制器的形式与前馈作用的位置有关；引入前馈控制后，系统的稳定性不受影响。
汽包锅炉给水控制系统的任务是什么？
汽包锅炉给水控制系统中的三冲量分别是什
么？
说明为什么要引入三个冲量信号？
给水控制系统的任务，维持汽包水位；保持给水量稳定。
三冲量：
给水流量W，蒸汽流量D，燃烧率M，三者都会对汽包水位产生影响。
什么是虚假水位现象？
汽包锅炉给水控制系统中如何克服虚假水位现象？
与单级三
冲量系统比较，分析串级三冲量系统的组成与优缺点？
答：
虚假水位——由于在热负荷增加时蒸发强度的提高，使汽水混合物中的汽泡容积增加，而且这种现象必然先于蒸发量增加之前发生，从而使汽包水位先上升的现象。
（1）前馈作用快速补偿了由于蒸汽流量变化引起的“虚假水位”现象；
（2）“负微分”能有效地克服“虚假水位”现象引起的水位动态偏差。
组成：
H——反馈信号，使汽包水位为给定值；
W——反馈信号，克服内扰，增强稳定性；
D——前馈信号，克服“虚假水位”的影响；
比较：
（1）整定
串级：
整定回路相对独立，容易整定
单级：
内外回路相互影响，兼顾内外回路；
（2）在单级/串级中的作用不同；
单级中的等效比例带；串级中可为=1；
（3）单级需要考虑静态配合；
（4）串级可附加前馈冲量；
（5）汽机甩负荷，锅炉仍要维持低负荷运行时，H要保持给定值，串级调节时间长。
什么是给水全程控制？
给水全程控制的特殊任务有哪些？
什么是一段控制?
两段控
制？
在锅炉给水全过程中都实现自动控制，即能在控制设备正常的条件下，不需要操作人员的干涉，就能保持汽包水位及给水流量在允许的范围内。
特殊任务：
两段调节；系统的切换问题；信号的自动校正；多种调节机构的无扰切换问题；保证给水泵工作在安全区内；给水全程控制必须适应机组不同的运行工况。
目标：
汽包水位等于零；给水泵运行在安全工作区域。
上述目标由一套控制系统完成时——“一段制”；上述目标由两套控制系统完成时——“两段制”。
了解给水全程控制系统中单、三冲量系统之间无扰切换的实现原理。
答：
什么是给水泵的安全工作区？
如何保证给水泵工作在安全区内？
答：
由泵的上、下限特性，最高转速nmax和最低转速nmin，泵出口最高压力P
max和最低压力Pmin围成的阴影区域。
保证给水泵工作在安全区内：
（1）设置再循环管路；
（2）设置给水调节阀。
给水全程控制系统中，学会分析给水全程控制系统方案的组成与并指出其优缺点（重
点讨论方案4、5、6）。
答：
方案四，优点：
单/三冲量互相切换，低负荷时，两段控制；高负荷时，一段控制。
方案五，优点：
结构合理，切换较简单，安全可靠性较好；经济性好；泵的安全性好；适应冷态和热态启动；缺点：
压力调节系统和阀门调节系统互相影响，两个系统切换动作频繁，阀门磨损较快。
方案六，优点：
结构最简单，系统和调节段两种切换互相错开，安全性能好。
缺点：
没有出口压力安全调节系统
什么是比值控制？
有哪些分类方法？
比值控制方案有哪些？
保持两个变量成比例变化的控制。
按性质分：
定比值控制、变比值控制；按结构分：
简单比值控制、复杂比值控制。
比值控制方案：
单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、串级比值控制系统。
燃烧控制系统的任务、控制手段以及相应的平衡关系是什么？
燃烧控制系统基本方案
有哪些？
如何进行分析。
燃烧控制系统的任务、控制手段以及相应的平衡关系
（1）维持蒸汽压力稳定——调整燃料量，能量供需平衡；
（2）确保燃烧过程经济——调整送风量，最佳风煤配比；
（3）维持炉膛负压稳定——调整引风量，引、送风量平衡；
（4）保证燃烧过程的环保性——优化风煤配比，调整火焰中心位置。
燃烧控制系统基本方案：
方案一：
燃料－空气系统
（1）燃料调节子系统：
串级控制系统，主调（主汽压力调节器）接受主汽压力偏差产生燃烧率指令LD，副调（燃料调节器）根据设定值LD调节燃料量M，既能快速维持汽压稳定，又能消除内回路中的二次扰动；
（2）送风调节子系统：
由燃烧率指令LD调节送风量V，稳态时LD～M～V，既能保证比值关系，又能保证锅炉燃烧的经济性；
（3）引风调节子系统：
由引风量调节炉膛压力,保证燃烧安全、经济。
方案二.带氧量校正的燃料－空气系统
（1）燃料调节子系统：
串级型比值控制系统，主调（主汽压力调节器）接受主汽压力偏差产生燃烧率指令LD，副调（燃料调节器）根据设定值LD调节燃料量M，既能快速维持汽压稳定，又能消除内回路中的二次扰动；
（2）送风调节子系统：
引入锅炉烟气含氧量信号O2，经校正调节器PI5，对燃料量与送风量之间比值进行修正；最佳烟气含氧量通常随负荷增加而略有减少，以代表锅炉实际负荷的蒸汽流量信号经函数转换器后，作为烟气最佳含氧量的给定值；为克服氧量测量具有较大的惯性迟延，氧量校正回路的工作频率通常低于送风量调节回路；
（3）引风调节子系统：
为减少送风量改变时送——引风之间动态失调而造成炉膛压力Ps波动，自送风调节器波动，自送风调节器PI3的输出经动态补偿装置，向引风量调节器P14引人一前馈信号，动态补偿装置通常采用微分器，以保证静态时炉膛压力Ps等于给定值。
分析带氧量校正“燃料-空气”系统中，送风量控制子系统中为什么采用烟气含氧量信号作串级校正？
由于烟气含氧量代表烟气中的过剩空气系数。
保持一定的过剩空气系数，即保证了总燃料量与总风量之间的最佳比值。
一方面，当燃料量依负荷指令LD改变时，送风量调节器同时按比例改变送风量；另一方面，送风量调节器根据烟气含氧量信号O2，对送风量进行细调。
确保烟气含氧量为最佳值，即间接保证了燃料量与送风量之间为最佳比值。
为保证燃烧控制系统的经济燃烧，通常使用风煤交叉限制逻辑，绘制该逻辑并说明其
工作原理
升负荷：
先加风、后加煤；降负荷：
先减煤、后减风。
如何衡量多变量系统的耦合程度？
从调节量uj到被调量yi通道的相对增益的定义是什么？
其物理意义是什么?
答：
相对增益；
相对增益——对于uj-yi通道，第一放大系数ξij与第二放大系数ξ’ij的比值。
λij=1时，uj-yi通道不受其他通道影响；λij=0时，uj无法控制yi；0<λij<1时，uj-yi通道与其他通道有耦合。
解耦控制系统的设计方法有哪些?
各有何特点?
简化解耦网络的方法有哪些?
设计方法，串联补偿法，不仅可以解除耦合，还能改善变量对象特性，但解耦网络复杂，难以实现；反馈补偿法，可以解除耦合，消除内扰，但系统结构复杂；单向补偿法，采用部分解耦，简化系统，易于设计和调整；和差补偿法，系统结构简单，不需采用复杂的补偿网络，容易实现。
简化解耦网络：
静态解耦，低阶动态解耦。
直流锅炉的特点是什么？
直流锅炉控制系统的关键问题有哪些？
汽包锅炉和直流锅
炉（或超临界锅炉）中调节主汽温度的手段有什么不同？
特点，无汽包，不用或少用下降管，工艺简化，造价低；给水泵必须有较高压头，机械损失大；不必过多考虑金属应力变化，机组启停快；蓄热容积小，对负荷变动敏感，对控制系统要求高。
关键问题，直流锅炉蓄热量小，蒸汽压力等参数更容易受负荷变化的影响；燃料量与给水量之间比例的改变。
汽包锅炉调节主汽温度主要是喷水减温。
直流锅炉调节主汽温度以调节燃水比为主，辅助手段为喷水减温控制。
燃料量与负荷成比例；给水量与燃料量成比例；
送风量与燃料量成比例；引风量与送风量成比例。
分析燃烧率、给水流量分别变化时直流锅炉出口蒸汽温度的变化情况及原因。
直流
锅炉的过热蒸汽温度通常采用什么样的控制方式？
燃烧率M增大，给水流量不变，蒸发区与过热区分界线前移，吸热量增大，蒸汽流量不变，过热气温上升；给水流量W增大，燃烧率M不变，蒸发区与过热区分界线后移，吸热不变，蒸汽流量增加，过热气温下降。
通常采用分段调节方法，将气温控制分成二/三段，具有二级减温器
燃水比控制作为粗调（主要手段）；
减温喷水控制作为细调（辅助手段），两者协同工作。
学会分析针对带固定负荷和变动负荷直流锅炉的设计方案？
设计方案，固定负荷：
负荷变化时，燃料量首先发生变化；燃料量是主动变量；主蒸汽调节阀确保主蒸汽压力稳定；主蒸汽压力稳定性好。
变动负荷：
负荷变化时，主汽门首先发生变化；主蒸汽压力波动引起给水量变化；给水量是主动变量；主蒸汽调节阀确保负荷快速跟踪。
单元机组协调（出力或负荷）控制系统的任务是什么？
单元机组负荷控制的任务：
机组并网运行时，应使机组满足电网对机组负荷的需求，并具有较高的负荷适应能力；机组本身的运行参数（主汽压）必须保持在允许的范围内；系统应具有足够的稳定裕量和克服内扰的能力。
单元机组出力（负荷）控制系统的控制方式有哪些？
答：
控制方式，
（1）机跟炉TFB：
特点：
锅炉改变风煤等保证机组输出功率，汽轮机维持主汽压力；优点：
机前压力维持较好；缺点：
机组负荷适应性较差，不适合带变动负荷；结论：
此方式在锅炉侧局部故障时使用。
（2）炉跟机BFT：
特点：
汽轮机主汽门开度调节机组功率，锅炉维持主蒸汽压力；优点：
机组对外负荷变化需求的响应性好（实质是利用机组内部的蓄热，满足外部负荷需求）；缺点：
机前压力品质不理想（若调节器参数整定不当，可引起系统的振荡和不稳定）；结论：
此方式在汽机侧局部故障时使用。
（3）机炉协调控制方式：
较好地解决机组的负荷适应性与运行稳定性这一对矛盾；1）机组的负荷由机、炉同时控制；2）汽压由机、炉同时控制；3）为了尽快适应外界负荷要求，维持汽压稳定，机、炉在过渡过程中同时动作，互相协调。
什么是间接能量平衡（IEB）协调控制系统？
什么是直接能量平衡（DEB）协调控制系统？
直接能量平衡（DEB）协调控制系统设计的基本出发点？
特点如何?
答：
由于能量信号不便于直接测量，常常采用一些间接的参数表征这种平衡关系。
通过控制这些间接参数维持整个机组能量平衡的系统，称为间接能量平衡系统。
DEB协调控制系统，以汽轮机能量需求信号（或称为能量平衡信号）直接对锅炉输入能量进行控制，保证任何工况下机组内部能量供需的平衡。
基本出发点:
以汽轮机能量需求信号直接对锅炉输入能量进行控制。
特点：
在任何工况下均保证锅炉能量的输入与汽机能量的需求相平衡
（1）机组的功率由汽机调节汽门进行控制，具有炉跟机控制方式的特点，即机组对外界负荷的响应性好；
（2）采用了一个代表汽轮机组能量需求的信号。
此信号作为机炉之间的协调信号，或称为能量平衡信号，控制锅炉的输入能量，保证任何工况下机组内部能量供需的平衡。
升级会员 