汽温调节系统

热工自动装置检修职业技能鉴定题库（高级工）第005套一、选择题【1】锅炉负荷増加时，对流过热器出口的蒸汽温度（ B ）。

A．升高B．降低C．不变D．不确定【2】汽包水位调节对象属于（ A ）对象。

A．无自平衡能力多容B．有自平衡能力多容C．无自平衡能力单容D．有自平衡能力单容【3】一系统对斜坡输入的稳态误差为零，则该系统是（ C ）。

A．0型系统B．I型系统C．II型系统D．无法确定【4】1151系列变送器进行正负迁移时对量程上限的影响（ C ）。

A．偏大B．偏小C．没有影响D．不确定【5】在利用网孔法求解复杂电路时，网孔电流是（ C ）。

A．彼此相关的一组量B．实际在网孔中流动的电流C．彼此独立的一组量D．支路电流【6】在分散控制系统中，DEH控制调门的卡为（ C ）。

A．模拟量输入卡B．模拟量输出卡C．伺服控制卡D．转速控制卡【7】当锅炉汽包采用的就地水位计内部水柱温度能始终保持饱和水温时，表计的零水位线应（ C ）于汽包内的零水位。

A．偏高B．偏低C．一致D．说不准【8】光电二极管常用于光的测量，它的反向电流随光照强度的增加而（ C ）。

A．下降B．不变C．上升D．以上三项均有可能【9】机组采用旁路启动时，在启动的初始阶段，DEH系统采用（ A ）控制方式。

A．高压调节阀门或中压调节阀门B．高压调节阀门或高压主汽阀C．中压调节阀门或高压主汽阀D．高压主汽阀和中压主汽阀【10】根据欧姆定律可以看出，电阻元件是一个（ C ）元件。

A．记忆B．储能C．耗能D．线性【11】如需要振荡频率稳定度十分高的矩形波应采用（ D ）。

A．施密特触发器B．单稳态触发器C．多谐振荡器D．石英晶体多谐振荡器【12】在网络技术中，信息传递的基本单元为（ A ）。

A．包B．帧C．字节D．以上都是【13】在串级汽温调节系统中，副调节器可选用（ A ）动作规律，以使内回路有较高的工作频率。

A．P或PDB．PIC．PIDD．以上都可以【14】根据《火力发电厂设计技术规程》，（ A ）容量机组的协调控制系统运行方式宜包括机炉协调、机跟踪、炉跟踪和手动运行方式。

主蒸汽温度控制系统本机组的锅炉为单汽包、单炉膛、再热式自然循环锅炉。

由汽包分离分离出的蒸汽依次流过顶棚、热回收包覆面、初级过热器、屏式过热器和未级过热器，最后达到一定的温度离开锅炉。

两级喷水减温器分别布置于初过出口、屏过入口处和屏过出口、未级过热器入口处，如图1所示。

主蒸汽温度控制系统，通过这两级喷水减温，将未级过热器出口主蒸汽温度控制在某个定值上，并且保护整个过热器管路乃至主蒸汽管道及汽机金属不被高温损坏。

该系统分两级喷水控制，每级喷水又分左右两侧控制，如图1所示，同一级的两侧减温控制设计思想是相同的。

一、二级减温水控制系统是相互独立的，现分别予以剖析。

1．1 一级减温水控制一级减温水的作用，简单地说是将一级减温器出口温度即屏过入口温度控制在某个定值上。

图2为原理性框图。

这个温度定值通常是锅炉负荷（用汽机第一级压力P1代表），主汽压力P ，主汽压偏差△P 的函数（P1、P 、△P ）。

其中，定值与负荷的关系，如图2中的曲线所示，而与压力的关系待定。

但在特殊工况下，这个定值还要受最小减温水量和最大减温水量的限制。

① 最小一级减温水量限制限制最小减温水量的目的是为了防止屏式过热器被高温烧坏，因屏过接受炉内高温火焰辐射，防止屏过内蒸汽温度过高尤为重要，因此最小一级减温水量限制又可理解成屏过出口最高蒸汽温度限制。

图2中，A1为屏过出口所允许的最高汽温值。

当屏过出口汽温高于这个最高值后，PID 1将逐渐减小输出，最后在小值选择器之后，将取代通常的定值（P1、P ，高过 屏过 初过 左侧 右侧 左侧 右侧 关断阀 调节阀 调节阀 关断阀 给泵 高加 给水截止阀和逆止阀 压力调节阀 汽包图 1 逆止阀隔离阀△P ），即去降低一级减温器出口温度定值，PID 0将去增加一级减温水量，从而降低整个屏过段的蒸汽温度。

② 最大一级减温水量限制限制最大一级减温水量目的是为了防止屏过入口汽温过低以致低于此处当前压力下水蒸汽的饱和点，所以又可将最大一级减温水量限制理解成屏过入口最低温度限制。

汽车空调加热调温原理
汽车空调系统通常配备了加热调温功能，主要通过热交换器和风扇来实现。

以下是汽车空调加热调温的基本原理：
1.发动机冷却液热交换器：
•汽车空调系统的加热调温功能通常利用发动机的冷却液热交换器。

这个热交换器是一个与车辆冷却系统相连接的
组件。

2.冷却液循环：
•发动机冷却液通过冷却系统循环，从而在发动机运转时被加热。

这个热的冷却液被引导到空调系统的热交换器。

3.空调系统热交换器：
•空调系统的热交换器位于空气流动路径中，通常是在汽车的内部。

这个热交换器被设计成一种类似于汽车暖风设备
的组件。

4.风扇：
•在热交换器后面通常有一个风扇。

当需要加热时，风扇将车内空气通过热交换器。

通过这个过程，冷却液的热量被
传递给空气。

5.温度控制：
•车辆内部的温度控制系统会监测车内温度，并根据设定的目标温度调节热交换器的工作。

当温度设定高于当前室温
时，系统启动热交换器和风扇，将加热的空气送入车内。

6.控制阀门：
•为了控制冷却液流向热交换器的量，系统通常配备了一个控制阀门。

这个阀门可以调整冷却液流过热交换器的速率，
从而影响空气的加热程度。

通过这个过程，发动机冷却液的热量被有效地利用，将车内空气加热，为车内提供舒适的驾驶环境。

需要注意的是，加热调温系统的性能和效率受到发动机运转状态、冷却液温度以及温度控制系统的调节等因素的影响。

利用DCS的过热汽温系统控制系统设计一、集散控制系统分析集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散控制系统。

自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，集散控制系统己经在工业控制领域得到广泛的应用，越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为过程工业自动控制的主流。

集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制，而且，随着计算机技术的发展，网络技术己经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理的方向发展。

系统的开放不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得它们可以方便地进行数据交换。

DCS集散式温度控制系统图二、DCS系统主要技术指标调研（1）操作员站及工程师站：CPU PⅢ850以上内存128M以上硬盘40G以上软驱 1.44M以太网卡INTEL 100M×2块加密锁组态王加密锁鼠标轨迹球键盘工业薄膜键盘显示器21寸显示器分辨率1280×1024过程控制站：CPU PⅢ850以上内存128M以上硬盘40G以上电子盘8M以上软驱 1.44M以太网卡INTEL 100M×1块串行通讯卡485卡×1块（可选）（2）I/O站技术指标1）EF4000网络EF-4000网络是多主站、双冗余高速网络，通信波特率为312.5K和1.25M可编程；EF4000网络配合EF4000系列测控站（前端），可以完成工业现场各类信号的采集、处理和各类现场对象的控制任务。

EF4000网络的主要技术指标如下：挂网主站数≤31挂网模块数≤100（不带网络中继器），最多240通讯速率 1.25MBPS和312.5KBPS可编程基本传输距离 1.2MBPS时≥500m，312.5KBPS时≥1600m允许中继级数≤4级双网冗余具备两个通信口互为冗余的功能网络通讯方式半双工同步传输介质聚乙稀双绞线网络隔离度≥500Vrms通信物理层全隔离、全浮空、平衡差动传输方式有效传输字节不小于34K字节/S（1.25MBPS通讯速率）2）通讯网卡主要技术参数型号EF-4000网络─ EF4001安装方式计算机PC总线扩展插槽插卡安装尺寸160×75mm宿主计算机具有AT插槽的IBM-PC及其兼容机I/O地址硬件任选100、120、140、160、180、1A0、1C0七种中断向量软件任意设定IRQ3、5、7、10、11、12、15或不使用耗电不大于1W工作方式连续可靠性指标MTBF80000Hr运行环境温度0～60C°，相对湿度≤80%3）模拟量输入前端模块型号EF4101输入通道数16路通道隔离电压400V（峰—峰值）网络隔离度≥500Vrms通道采样时间80mSA/D分辨率17位测量精度〈0.2%被测信号类型T/C、RTD、mV、mA4）模拟量输出前端模块型号EF4601输出通道数6路（全隔离）通道隔离电压500V网络隔离度≥500Vrms电压输出范围-10V ~ +10V电流输出范围0 ~ 20 mA控制精度0.2级5）数字量输入前端模块型号EF4201输入通道数28路通道隔离电压350V网络隔离度≥500Vrms计数速率≤500次/秒（低频通道）计数速率≤8000次/秒（高频通道）事件分辨率1mS（低频通道）计数长度24位（三字节）测频范围0 Hz ~ 8000 Hz（高频通道）6）数字量输出前端模块型号EF4203输出通道数16路（EF4203）通道隔离电压350V网络隔离度≥500Vrms结点开关电流≤100 mA结点开关电压≤350 V结点隔离电压≤350 V结点闭合时间≤0.6 mS结点断开时间≤0.15 ms7）执行器脉冲控制单元输出结点电压≤380 V输出结点电流≤5A系统网络采用国际上通用的Ethernet 网，通信速率为100Mbps，遵循IEEE 802.3协议。

摘要教师批阅：在电厂的热工生产过程中，整个汽水通道中温度最高的是过热蒸汽温度，蒸汽温度过高或过低都将给安全生产带来不利的影响。

因此必须严格控制过热器的出口蒸汽温度，使它不超出规定的范围。

过热气温被控对象是一个多容环节，它的纯延迟时间和时间常数都比较大，根据过热气温被控对象的上述特点，目前电厂广泛采用串级过热气温调节系统进行气温调节。

本课程设计以300MW火电机组锅炉串级过热气温调节系统为研究对象，根据已知的参数对其进行设计，以达到准确控制过热气温目的。

本设计按照技术要求，对所设计控制系统的相关仪表进行了选型和组态，并利用MATLAB中的Simulink仿真工具对所设计的系统进行了仿真，以验证本系统设计的正确性。

关键词：过热汽温串级控制系统第一章绪论教师批阅：1.1过热汽温调节的任务过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一。

过热汽温过高或过低都会影响电厂的经济性和安全性。

因为过热蒸汽温度是锅炉汽水通道中温度最高的部分，过热器正常运行的温度一般接近于材料允许的最高温度。

如果过热蒸汽温度过高，则过热器、蒸汽管道容易损坏，也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀，造成汽轮机的高压部分金属损坏;如果过热蒸汽温度过低，则会降低设备的热效率，一般汽温每降低5-10℃，热效率约降低1%，而且温度降低会使汽轮机轴向推力增大而造成推力轴承过载，汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，易引起叶片磨损。

所以，过热汽温调节的任务是在锅炉运行中，必须保持过热蒸汽温度稳定在规定值附近。

一般要求过热汽温与规定值的暂时偏差值不超过士10℃，长期偏差不超过士5℃。

1.2过热汽温对象模型的建立及其特性分析和设计自动控制系统的一个首要任务是建立系统的数学模型，因为不论要了解的是简单系统的特性还是复杂系统的特性，都必须掌握系统中各变量之间的相互动态关系。

尽管电厂过热汽温控制系统的动态特性复杂，具有多变量、非线性和分布复杂的特点，难以建立精确的数学模型，但是运用多种知识，建立能相对反映过热汽温控制系统动态性能的数学模型，还是对研究相应的自动控制方法大有益处。

锅炉的汽温特性分析及调节锅炉的运行工况是随着外界负荷的变化而变化的。

随着负荷变化，就需对燃料量、空气量、给水量等作相应的调整。

以达到汽温汽压的稳定，使锅炉在安全、经济的工况下运行。

若在调整过程中调节不当，使汽温过高乃至超限，会引起过热器、再热器及蒸汽管道、汽缸、转子部分金属强度的下降，导致设备缩短使用寿命；汽温过低，不但降低了热循环的效率，并使汽机的末级叶片的温度过大，严重时还会产生水冲击，造成汽机叶片断裂损坏等事故。

汽温的大幅度地突升突降，除对炉子受热面及连接部分的焊口产生较大的热应力外，还将造成汽机的差胀增大，严重时可能会产生动静摩擦，造成机组的剧烈振动，损坏机组。

由此可见，锅炉运行中，在各种因素的影响下，通过各种有效手段，用最合理的方法保持汽温的稳定是汽温调节的首要任务。

首先，分析一下影响汽温变化的各种因素。

一、影响过热汽温的因素1、燃烧对过热汽温的影响。

燃烧工况的优劣，直接决定了锅炉的热效率及整个机组的经济性，还影响到蒸汽温度的变化。

锅炉在运行中，在各种因素使炉内的燃烧产生扰动，使炉内热负荷降低，若给水量，汽压等各参数保持不变，则主汽温及各段汽温必然下降。

或由于某个原因使火焰中心上稳，使过热器部分的吸热量增加而使汽温瞬时升高，此外，还将严重威胁到分隔屏过热器的安全。

因此，在运行中应及时调整，不使分隔屏有火焰冲刷。

此外，制粉系统的投撤，对汽温的变化有直接影响，投上层比投中下层对汽温的影响要大，此外还有燃料品质及煤粉细度，风压、风温的高低，燃烧器出口的风粉混合程度，炉膛热负荷的高低等等因素的变化都对汽温产生一定的变化。

2、风量变化对主汽温的影响锅炉运行中，为保证燃料的完全燃烧，必须有足够的氧，因此，炉内必须保证炉内有一定的过热空气系数，若风量过大，会使风机的电耗增加，同时增大了排烟损失，同时增大了预热器的腐蚀及积灰的可能性。

风量过小，会引起燃料的不完全燃烧，同时给尾部烟道工况燃烧留下后患。

风量的增大，将使过热汽温上升；风量的减少，将使过热汽温下降，因此，在保证完全燃烧的前提下，应尽量减小风量的余量，即尽量减少空气的过量空气系数。

1 蒸汽温度控制系统设计1.1 控制系统任务保证机组的安全经济运行，要求主蒸汽温度为设定值。

过热汽温调节的任务是维持过热器出口蒸汽温度再允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。

过热温度过高，可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分金属损坏，因而过热温度的上限不应超过额定值5C 。

过热蒸汽温度过低，又会降低全厂的热效率并影响汽轮机的安全经济运行，因而过热汽温的下限一般不低于额定值10C 。

过热汽温的额定值通常在500C 以上。

1.2 控制系统构成控制系统的构成，主要由被控对象——过热器管道，执行机构——执行器（电动喷水阀门），检测变送组件——热电偶或温度变送器，控制系统核心部件——调节器（电动控制器）组成。

其中，被调量（测量值）——主汽温度，调节量（控制信号）——喷水流量，干扰信号——炉膛燃烧情况。

1.3 控制系统结构框图图1-1汽温控制系统结构框图1.4 控制过程简要分析当主汽温度的测量值等于设定值时，喷水阀门不动，系统处在动态平衡状态。

此时，若炉膛燃烧情况发生变化，使汽温上升，造成给定值和测量值产生偏差，则偏差信号经过控制器的方向性判断及数学运算后，产生控制信号使喷水阀门以适当形式打开，喷水量增加。

测量值最终回到设定值，系统重新回到平衡状态。

2 控制系统工作原理系统中有两个调节器，构成两个闭环回路。

内回路祸福回路，包括控制对象、副参数变送器、副调节器、执行器和喷水阀，它的任务是尽快消除减水温度的干扰，在调节过程中起初调作用；外回路或主回路，包括主对象、主参数变送器、主调节器、副回路，其作用是保持过热器出口汽温等于给定值。

主调节器接受被控量出口汽温以及给定值信号，主调的输出给定汽温与喷水减温器出口汽温共同作为副调节器输入，副调节器输出汽温信号控制执行机构位移，从而控制减温水调节阀门的张开闭合程度。

当炉膛燃烧剧烈，过热器管道过热，有喷水量的自发性增加造成干扰，如果不及时加以调节，出口温度将会降低，但因为喷水干扰引起的汽温降低快于出口汽温的降低，温度测量变送器输出的汽温信号会降低，副调节器输出也降低，通过执行器使喷水阀门开度减少，则喷水量降低，使扰动引起的汽温变化波动很快消除，从而使主汽温基本上不受影响。