第九,第十章过程控制.ppt

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1、第三十八讲第三十八讲间歇过程控制（间歇过程控制（1）主要内容主要内容一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念二、二、二、二、间歇过程的特点间歇过程的特点间歇过程的特点间歇过程的特点三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制系统一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念2 间间歇歇过过程程是是将将反反应应原原料料一一次次加加入入反反应应器器，反反应应一一段段时时间间或或达达到到一一定定的的反反应应程程度度后后一一次次取取出出全全部部的的反反应应物物料料，然然后后进进入入下下一一轮轮操操

2、作作。在在典典型型的的间间歇歇操操作作过过程程中中，要要依依次次执执行行一一系系列列操操作作步步骤骤，而而每每一一步步包包含含了了在在特特点点的的时时刻刻按按规规定定的的顺顺序序来来开开启启和和关关闭闭一一些些相相应应的的阀阀门门。它它是是一一种种生生产产方方式式（生生产产的的操操作作形形式式），和和连连续续生生产产方方式式相相对对应应，可可以以用用同同一一套套多多用用途途、多多功功能能的的设设备备生生产产多多种种类类型型的的产产品品 。间歇过程与连续过程的比较：是两种不同的生产方式间歇过程与连续过程的比较：是两种不同的生产方式研究背景研究背景1 现现代代过过程程控控制制工工业业逐逐渐渐由由生

3、生产产大大批批量量、通通用用型型的的基基础础材材料料向向即即生生产产基基础础材材料料又又生生产产小小批批量量、多多品品种种、系系列列化化、高高附附加加值值的的专专业业产产品品发发展展。典型的间歇精馏过程典型的间歇精馏过程利利用用冷冷凝凝器器的的冷冷却却功功能能，使使塔塔顶顶馏馏分分冷冷却却，并并采采用用回回流流R R来来调调节节精精馏馏塔塔顶顶部部的的组组分分xDxD以以满满足足生生产产指指标标，其其余余的的塔塔顶顶馏馏分分D D流流入入产产品品罐罐。在在产产品品馏馏分分都都蒸蒸馏馏出出来来以以后后，精精馏馏塔塔关关闭闭，其其塔塔底底部部分分的的剩剩余余馏馏分分和和产产品品罐罐中中的的物物料料

4、用用泵泵送送到到各各自自的的储储罐中，而精馏塔准备下批次生产时再使用。罐中，而精馏塔准备下批次生产时再使用。打打开开进进料料阀阀，给给精精馏馏塔塔加加入入原原料料，代代加加满满后后，关关闭闭进进料料阀阀门门，然然后后开开启启加加热热蒸蒸汽。汽。在间歇生产过程操作中，要在间歇生产过程操作中，要依次执行一系列操作步骤，而每依次执行一系列操作步骤，而每一步包含了在特定的时刻按规定一步包含了在特定的时刻按规定的顺序来开启和关闭一些相应的的顺序来开启和关闭一些相应的阀门。阀门。在在回回流流恒恒定定情情况况下下，乙乙烯烯醇醇和和水水的的间间歇歇精精馏馏分分离离过过程程中中，乙乙烯烯醇醇浓浓度度在在塔塔底底

5、和和塔塔顶顶馏馏分分中中的的组组成成随蒸馏时间的变化过程情况。随蒸馏时间的变化过程情况。时变性时变性 从初始状态转变为一个完全不同的终止状从初始状态转变为一个完全不同的终止状态态，在一个间歇运行周期内在一个间歇运行周期内，温度温度、组分浓度、组分浓度、反应速率在不断地变化反应速率在不断地变化。无稳定工作点无稳定工作点 间歇过程的动态过程是一个一直在间歇过程的动态过程是一个一直在“进行进行中中”的过渡过程，运行区间内一般没有稳态工的过渡过程，运行区间内一般没有稳态工作点作点。二、二、二、二、间歇过程的特点间歇过程的特点间歇过程的特点间歇过程的特点过程不可逆过程不可逆 一旦生产出了不合格产品一旦生

6、产出了不合格产品也也不可能采取补不可能采取补救措施救措施 ；而；而连续过程在一次操作波动后连续过程在一次操作波动后，往往往往能采取适当的控制作用使其回到希望的稳定状能采取适当的控制作用使其回到希望的稳定状态态。模型不精确模型不精确 间歇工艺过程开发的主要目的是要缩短产间歇工艺过程开发的主要目的是要缩短产品上市时间品上市时间，因此，不可能花费大量的人力物，因此，不可能花费大量的人力物力力建立建立精确的精确的过程模型。过程模型。有限测量手段有限测量手段 产品质量的测定产品质量的测定，通常通常采用采用采样和离线分采样和离线分析析的的方法方法来来确定。确定。但但在间歇工艺过程研究中在间歇工艺过程研究中

7、，为了为了缩短产品上市时间缩短产品上市时间，不可能花费，不可能花费时间去测时间去测试新的、可能有应用前景的试新的、可能有应用前景的产品质量测定仪产品质量测定仪（传感器传感器）。由由间间歇歇生生产产过过程程的的特特点点可可知知，一一个个批批次次的的生生产产操操作作，既既有有安安全全联联锁锁和和按按顺顺序序的的逻逻辑辑控控制制，也也有有类类似似于于连连续续生生产产过过程程中中的的变变量量连连续续控控制制，还还有有批批次次之之间的质量优化控制和间歇生产过程的优化管理。间的质量优化控制和间歇生产过程的优化管理。三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制

8、系统（1）批处理顺序和逻辑控制）批处理顺序和逻辑控制按按照照一一定定的的生生产产工工艺艺或或制制造造模模式式，制制定定出出一一系系列列的的控控制制步步骤骤：加加料料、混混合合、加加热热、反反应应、冷冷却却、放放料料等等。这这些些操操作作是是一一些些离离散散控控制制信信号号，用用来来开开启启或或者者关关闭闭泵泵、阀阀门门以以及及为为了了安安全全生生产产的的联联锁锁系系统统，确保按照规定的时间完成所规定的操作顺序。确保按照规定的时间完成所规定的操作顺序。（2）间歇生产过程中的控制）间歇生产过程中的控制在在间间歇歇生生产产过过程程中中，物物料料流流量量、温温度度、压压力力、液液面面以以及及组组分分的

9、的控控制制与与连连续续生生产产过过程程的的控控制制方方式式一一样样，都都是是要要求求稳稳定定地地控控制制在在设设定定值值上上。但但在在间间歇歇生生产产过过程程中中，有有些些被被控控变变量量参参考考轨轨迹迹是是时时变变的的，例例如如反反应应温温度度是是时时间间的的函函数数，或或者者是是预预先先设设定定的的轨轨迹迹（线线性性增增加加、线性减少、在一段时间内保持不变等）。线性减少、在一段时间内保持不变等）。（3）Run-to-Run控制控制Run-to-Run控控制制也也称称为为批批次次对对批批次次控控制制。由由于于间间歇歇生生产产过过程程设设备备的的特特性性随随着着生生产产过过程程的的运运行行而而

10、逐逐渐渐发发生生变变化化，使使得得每每个个批批次次生生产产出出来来的的产产品品质质量量会会不不一一样样。同同时时，产产品品质质量量很很难难实实时时在在线线测测量量，通通常常都都是是等等待待这这个个批批次次生生产产完完毕毕，取取出出样样品品进进行行离离线线分分析析，才才能能得得到到产产品品质质量量数数据据。Run-to-Run控控制制就就是是利利用用每每批批次次结结束束后后产产品品的的离离线线质质量量分分析析数数据据，使使用用优优化化方方法法，改改进进后后续续批批次次的的操操作作条条件件或或加加工工方方案，从而改进产品质量。案，从而改进产品质量。（4）间歇生产过程管理）间歇生产过程管理因为间歇生

11、产过程比连续生产过程复杂，操作因为间歇生产过程比连续生产过程复杂，操作者必须及时了解生产过程工况，提示整个生产方案者必须及时了解生产过程工况，提示整个生产方案与操作顺序，离散控制与连续调节之间交互动作。与操作顺序，离散控制与连续调节之间交互动作。需要保存每个产品质量等级的全部生产信息，包括需要保存每个产品质量等级的全部生产信息，包括产品名称、数量、过程被控变量的设定值与其变化产品名称、数量、过程被控变量的设定值与其变化过程、加工时间及步骤等，还需要保存每个班次、过程、加工时间及步骤等，还需要保存每个班次、每日或者每周的原始生产数据和统计每个批次的物每日或者每周的原始生产数据和统计每个批次的物料

12、和能量平衡数据。如果有多套间歇生产设备和多料和能量平衡数据。如果有多套间歇生产设备和多种产品需要生产，则需要根据可用原料和设备进行种产品需要生产，则需要根据可用原料和设备进行优化调度，使整个生产系统经济效益最好。优化调度，使整个生产系统经济效益最好。小结小结一、间歇过程的概念一、间歇过程的概念二、二、间歇过程的特点间歇过程的特点三、间歇生产过程控制系统三、间歇生产过程控制系统谢 谢第三十九讲第三十九讲间歇过程控制（间歇过程控制（2）主要内容主要内容一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制二、批次对批次控制二、批次对批次控制二、批次对批次控

13、制二、批次对批次控制三、间歇生产过程管理三、间歇生产过程管理三、间歇生产过程管理三、间歇生产过程管理一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制21 1、间歇生产过程的特殊控制方法、间歇生产过程的特殊控制方法（1 1）零负荷生产过程控制）零负荷生产过程控制 间歇生产过程具有间歇生产过程具有“零负荷零负荷”的特性。例如，对的特性。例如，对只进不出的容器进行加料过程的液位控制，若反馈回只进不出的容器进行加料过程的液位控制，若反馈回路具有延时，则会导致进料门延时关闭，进而导致液路具有延时，则会导致进料门延时关闭，进而导致液位超过设定值。在这种情况下

14、，这一液位系统的被控位超过设定值。在这种情况下，这一液位系统的被控对象实际上是一个积分对象。因此，应选用比例微分对象实际上是一个积分对象。因此，应选用比例微分控制器。控制器。2（2 2）间歇过程终点控制）间歇过程终点控制 假假设设在在容容器器中中先先放放入入浓浓度度为为x0 x0和和体体积积为为V V的的物物料料，然然后后用用添添加加剂剂进进行行调调节节，使使最最终终容容器器中中的的物物料料浓浓度为度为x x的产品。的产品。2容器内组分的非稳态物料平衡式容器内组分的非稳态物料平衡式V V为容器内液体容积，为容器内液体容积，x x为容器内该组分的浓度，为容器内该组分的浓度，F F为为产品流量，产

15、品流量，t t为时间。为时间。假假设设在在容容器器中中先先放放入入浓浓度度为为x0 x0和和体体积积为为V V的的物物料料，然然后后用用添添加加剂剂进进行行调调节节，使使最最终终容容器器中中的的物物料料浓浓度度为为x x的的产产品品。同同时时，假假设设添添加加剂剂加加入入的的量量很很少少，即即可可认为是恒体积过程认为是恒体积过程2 这这种种以以成成分分为为目目标标的的终终点点控控制制比比液液位位控控制制更更困困难难，因因为为：在在线线分分析析仪仪、混混合合、采采样样系系统统和和中中和和剂剂输输入入系系统统都都会会有有延延迟迟时时间间，混混合合过过程程具具有有非非线线性性。同同时时，存存在在超超

16、调调的的不不可可逆逆转转性性，而而且且当当达达到到设设定定值值时时中中和和剂剂流流量量应应为为0 0，故故控控制制器器需需要要用用PDPD调节器。调节器。22 2、间歇反应器的控制、间歇反应器的控制（1 1）顺序地加入）顺序地加入3 3种反应原料种反应原料（2 2）加热反应器以达到初始反应温度）加热反应器以达到初始反应温度（3 3）在恒温恒压的条件下进行反应）在恒温恒压的条件下进行反应（4 4）对反应混合物进行冷却）对反应混合物进行冷却（5 5）将产品混合物传送到后续的分离过程）将产品混合物传送到后续的分离过程（1 1）顺序地加入）顺序地加入3 3种反应原料种反应原料（2 2）加热反应器以达到

17、初始反应温度）加热反应器以达到初始反应温度（3 3）在恒温恒压的条件下进行反应）在恒温恒压的条件下进行反应（4 4）对反应混合物进行冷却）对反应混合物进行冷却（5 5）将产品混合物传送到后续的分离过程）将产品混合物传送到后续的分离过程2 在在整整个个控控制制过过程程中中，放放热热反反应应器器的的温温度度控控制制比比较较难难，因因为为化化学学反反应应过过程程本本质质上上都都是是非非线线性性的的，而而且且反反应应器器又又工工作作在在非非稳稳态态操操作作条条件件下下，有有时时候候，因因反反应应器器温温度度过过高高可可能能导导致致反反应应失失控控。而而且且生生产产开开始始阶阶段段又又由由于于温温度度设

18、设定定值值变变化化较较大大可可能能导导致致控控制器饱和。制器饱和。二、批次对批次控制二、批次对批次控制二、批次对批次控制二、批次对批次控制2 在在间间歇歇生生产产过过程程中中，由由于于产产品品质质量量参参数数缺缺乏乏在在线线测测量量仪仪器器，无无法法实实施施产产品品质质量量的的实实时时监监控控。同同时时，生生产产设设备备的的特特性性会会随随着着生生产产批批次次而而发发生生漂漂移移，如如果果用用固固定定工工艺艺方方案案进进行行生生产产和和控控制制，往往往往导导致致不不同同批批次间的产品质量有差异。次间的产品质量有差异。批批次次对对批批次次控控制制的的思思想想：假假设设生生产产过过程程工工艺艺方方

19、案案与与产产品品质质量量的的关关系系为为一一阶阶动动态态线线性性预预测测模模型型，然然后后利利用用指指数数加加权权移移动动平平均均 算算法法构构建建设设定定最最佳佳生生产产过过程程工工艺艺制制造造方方案案，即即每每个个批批次次完完成成后后，根根据据该该批批次次产产品品质质量量信信息息，对对该该生生产产工工艺艺进进行行调调整整，以以减减少少后后续批次产品质量的波动。续批次产品质量的波动。2批次对批次控制包括批次对批次控制包括3 3个部分：个部分：（1 1）过过程程模模型型：由由于于批批次次对对批批次次控控制制是是基基于于模模型型的的控控制制，用用模模型型来来关关联联可可测测参参数数与与指指标标参

20、参数数的的关关系系，给给控控制制律律提提供供更更新新生生产产工工艺艺方方案案的的依依据据。目目前前最最常常用用的的是是基基于于实实验验设设计计方方法法得得到到输输入入输输出出数数据，利用线性回归建立输入输出之间的关联模型。据，利用线性回归建立输入输出之间的关联模型。（2 2）状状态态观观测测器器：由由于于历历史史批批次次反反馈馈得得到到的的信信息息包包含含有有各各种种噪噪声声，为为了了确确保保输输出出噪噪声声不不被被放放大大，需要通过滤波器来尽可能的获取过程的真实状态。需要通过滤波器来尽可能的获取过程的真实状态。2（3 3）控控制制律律：控控制制律律是是批批次次对对批批次次控控制制器器用用来来

21、决决定定工工艺艺方方案案如如何何调调整整的的算算法法，最最简简单单的的控控制制律律就就是是对对模模型型进进行行逆逆运运算算，复复杂杂的的可可采采用用非非线线性性优优化化估计算法等。估计算法等。三、间歇生产过程管理三、间歇生产过程管理三、间歇生产过程管理三、间歇生产过程管理2（1 1）处方和配方管理）处方和配方管理 间间歇歇生生产产过过程程工工艺艺称称为为“处处方方”，是是指指为为了了生生产产合合格格质质量量产产品品而而需需要要的的加加工工和和操操作作步步骤骤、工工艺艺参参数、原材料性质和种类以及相应数据。数、原材料性质和种类以及相应数据。配方是指处方中的各种数据和参数。配方是指处方中的各种数据

22、和参数。处处方方和和配配方方是是生生产产合合格格产产品品的的标标准准依依据据。处处方方管管理理是是指指：对对每每个个批批次次生生产产过过程程的的不不同同阶阶段段都都要要按按照照处处方方进进行行跟跟踪踪，包包括括在在不不同同设设备备上上的的操操作作顺顺序序及及控控制制。当当批批次次需需要要从从一一个个设设备备转转移移到到另另一一个个设设备备时时，处处方方管管理理的的任任务务时时保保证证使使用用和和确确认认正正确确的的设设备备，并并认认定定该该设设备备没没有有被被占占用用，以以及及将将原原料料运运送送到到正正确确的的批次设备中。批次设备中。2（2 2）间歇生产过程计划与调度）间歇生产过程计划与调度

23、 一一个个间间歇歇生生产产的的工工厂厂有有许许多多生生产产操操作作单单元元、设设备备和和存存储储装装置置，可可能能有有多多种种要要求求生生产产的的产产品品，如如何何有有效效地地组组织织和和配配置置这这些些生生产产设设备备，生生产产出出更更多多的的产产品品，使使工工厂厂效效益益最最大大，这这是是间间歇歇生生产产工工厂厂的的重重要要管管理理内内容容，也是间歇生产过程的优化计划与调度问题。也是间歇生产过程的优化计划与调度问题。u生产什么产品，包括产品的数量、批量大小和批次；生产什么产品，包括产品的数量、批量大小和批次；u什什么么时时候候开开始始生生产产，包包括括生生产产时时间间多多长长、每每批批运运

24、行行的时间；的时间；u在在什什么么设设备备上上生生产产，包包括括生生产产场场地地、操操作作单单元元和和生生产装置；产装置；u用什么原料生产，包括原材料和辅料的种类和数量。用什么原料生产，包括原材料和辅料的种类和数量。2需要提供的信息：需要提供的信息：（1 1）要要生生产产的的产产品品信信息息，包包括括什什么么时时间间范范围围内内提提供需求的产品、货物清单；供需求的产品、货物清单；（2 2）生生产产的的操操作作步步骤骤，包包括括生生产产过过程程的的操操作作命命令令、原材料等可用的资源；原材料等可用的资源；（3 3）生产设备，包括设备型号及生产能力；）生产设备，包括设备型号及生产能力；（4 4）资

25、资源源的的限限制制条条件件，包包括括可可用用的的原原材材料料种种类类、数量以及流率等。数量以及流率等。2 一一个个间间歇歇生生产产工工厂厂的的管管理理控控制制一一体体化化的的控控制制系系统统如如图图，其其中中间间歇歇生生产产管管理理和和操操作作包包括括：处处方方管管理理、生生产产调调度度和和优优化化以以及及管管理理系系统统所所必必需需的的过过程程数数据据库库。间间歇歇过过程程控控制制系系统统包包括括：间间歇歇生生产产过过程程中中的的控控制制、顺序控制以及安全联锁。顺序控制以及安全联锁。小结小结一、间歇生产过程中的控制一、间歇生产过程中的控制二、批次对批次控制二、批次对批次控制三、间歇生产过程管

26、理三、间歇生产过程管理谢 谢第四十讲第四十讲锅炉设备的控制锅炉设备的控制2 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽，既可以可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽，既可以作为驱动发电机的动力源，又可以作为蒸馏、化学反作为驱动发电机的动力源，又可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。应、干燥和蒸发等过程的热源。由于锅炉的燃料种类、燃烧设备、炉体型式、锅由于锅炉的燃料种类、燃烧设备、炉体型式、锅炉功能和运行要求的不同，锅炉有各种各样的流程。炉功能和运行要求的不同，锅炉有各种各样的流程。按燃料种类分，在各个工业

27、部门中，应用最多的有燃按燃料种类分，在各个工业部门中，应用最多的有燃油锅炉、燃气锅炉和燃煤锅炉。在石油化工、炼油的油锅炉、燃气锅炉和燃煤锅炉。在石油化工、炼油的生产过程中，会产生各种不同的残油、残渣、释放气生产过程中，会产生各种不同的残油、残渣、释放气及炼厂气。为充分利用这些燃料，有油、气混合燃烧及炼厂气。为充分利用这些燃料，有油、气混合燃烧锅炉和油、气、煤混合燃烧锅炉。例如，在化工厂，锅炉和油、气、煤混合燃烧锅炉。例如，在化工厂，利用可燃的废料产生的热量，来生产需要的蒸汽，形利用可燃的废料产生的热量，来生产需要的蒸汽，形成了废热锅炉。成了废热锅炉。2锅炉设备的主要工艺流程图锅炉设备的主要工艺

28、流程图 燃燃料料和和热热空空气气按按一一定定比比例例送送入入燃燃烧烧室室燃燃烧烧，生生产产的的热热量量传传递递给给蒸蒸汽汽发发生生系系统统，产产生生饱饱和和蒸蒸汽汽DsDs，然然后后经经过过热热器器，形形成成一一定定汽汽温温的的过过热热蒸蒸汽汽D D，汇汇集集至至蒸蒸汽汽母母管管。压压力力为为PmPm的的过过热热蒸蒸汽汽，输输送送给给后后续续的的负负荷荷设设备备。燃燃烧烧过过程程中中产产生生的的烟烟气气，除除将将饱饱和和蒸蒸汽汽变变成成过过热热蒸蒸汽汽外外，还还经经省省煤煤器器预预热热锅锅炉炉给给水水和和空空气气预预热热器器预预热热空空气气，最最后后经经引引风机送烟囱，排入大气。风机送烟囱，排

29、入大气。2 锅锅炉炉设设备备的的控控制制任任务务是是根根据据生生产产负负荷荷的的需需要要，提提供供一一定定压压力力或或温温度度的的蒸蒸汽汽，同同时时要要使使锅锅炉炉在在安安全全、经经济济的的条条件件下下运运行行。锅锅炉炉设设备备是是一一个个复复杂杂的的控控制制对对象象，主主要要输输入入变变量量为为负负荷荷（蒸蒸汽汽需需求求量量）、锅锅炉炉给给水水、燃燃料料量量、减减温温水水、送送风风和和引引风风等等；主主要要输输出出变变量量为为汽汽包包水水位位、蒸蒸汽汽压压力力、过过热热蒸蒸汽汽温温度度、炉炉膛膛负负压压、过剩空气（烟气含氧量）等，输入输出关系如图。过剩空气（烟气含氧量）等，输入输出关系如图。

30、2锅炉设备的控制问题划分为若干个控制系统：锅炉设备的控制问题划分为若干个控制系统：（1 1）锅炉汽包水位的控制）锅炉汽包水位的控制 被被控控变变量量为为汽汽包包水水位位，操操作作变变量量为为给给水水流流量量。主主要要任任务务：考考虑虑汽汽包包内内部部的的物物料料平平衡衡，使使给给水水量量适适应应锅锅炉的蒸发量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内。炉的蒸发量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内。（2 2）锅炉燃烧系统的控制）锅炉燃烧系统的控制 使使燃燃料料燃燃烧烧所所产产生生的的热热量量能能适适应应蒸蒸汽汽负负荷荷的的需需要要；使使燃燃料料与与空空气气量量之之间间保保持持一一定定的的比比值值，以以保

31、保证证最最经经济济燃燃烧烧，提提高高效效率率；使使引引风风量量与与送送风风量量相相适适应应，保保证证炉炉膛膛负负压压在在一一定定的的范范围围内内。相相对对应应的的操操作作变变量量：燃燃料料量量、送风量、引风量。送风量、引风量。（3 3）过热蒸汽系统的控制）过热蒸汽系统的控制 被被控控变变量量是是过过热热器器出出口口温温度度、操操纵纵变变量量是是减减温温器器的的喷喷水水量量，控控制制的的任任务务是是维维持持过过热热器器出出口口温温度度在在允允许许范围内，保证管壁温度不超过工艺允许范围。范围内，保证管壁温度不超过工艺允许范围。2 汽汽包包水水位位是是锅锅炉炉运运行行的的主主要要指指标标，如如果果水

32、水位位过过低低，则则由由于于汽汽包包内内的的水水量量较较少少，而而负负荷荷却却很很大大，水水的的汽汽化化速速度度又又快快，因因而而汽汽包包内内的的水水量量变变化化速速度度很很快快，如如不不及及时时控控制制，就就会会使使汽汽包包内内的的水水全全部部汽汽化化，导导致致锅锅炉炉烧烧坏坏和和爆爆炸炸；水水位位过过高高会会影影响响汽汽包包的的汽汽水水分分离离，产产生生蒸蒸汽汽带带液液现现象象，会会使使过过热热器器管管壁壁结结垢垢，使使过过热热蒸汽温度因传热阻力增大而急剧下降。蒸汽温度因传热阻力增大而急剧下降。（1 1）锅炉汽包水位的控制）锅炉汽包水位的控制2被控变量：汽包水位被控变量：汽包水位 H(s)

33、操作变量：给水流量操作变量：给水流量 F(s)主要干扰：燃烧发汽量与主要干扰：燃烧发汽量与用汽量（基本平衡）用汽量（基本平衡）D(s)似似乎乎是是典典型型的的非非自自衡衡单单容容系系统统，但但更更复复杂杂。水水循循环环系系统统中中充充满满了了夹夹带带着着大大量量蒸蒸汽汽汽汽泡泡的的水水，而而蒸蒸汽汽汽汽泡泡的的总总体体积积会会随随着着汽汽包包压压力力和和炉炉膛膛热热负负荷荷的的变变化化而而变变化化。如如果果某某种种原原因因导导致致蒸蒸汽汽汽汽泡泡的的总总体体积积改改变变，即即使使水水循循环环系系统统中中的的总总水水量量没没有有变变化化，汽包水位也会随之发生变化。汽包水位也会随之发生变化。2（2

34、 2）锅炉燃烧系统的控制）锅炉燃烧系统的控制燃烧过程控制基本任务：燃烧过程控制基本任务：使使锅锅炉炉出出口口蒸蒸汽汽压压力力稳稳定定，当当蒸蒸汽汽负负荷荷变变化化时时，通通过过调节燃料量使之稳定。调节燃料量使之稳定。既既要要防防止止因因空空气气不不足足使使烟烟囱囱冒冒黑黑烟烟，也也不不要要因因空空气气过过量量而而增增加加热热量量损损失失。当当增增加加燃燃料料时时，空空气气量量应应先先加加大大；在减少燃料时，空气量也要相应减少。在减少燃料时，空气量也要相应减少。应应使使排排烟烟量量与与空空气气量量相相配配合合，保保持持炉炉膛膛负负压压不不变变。如如果果负负压压太太小小，则则炉炉膛膛内内热热烟烟气

35、气往往外外冒冒出出；如如果果负负压压过过大，会使大量冷空气漏进炉内，降低燃烧效率。大，会使大量冷空气漏进炉内，降低燃烧效率。2MVs 与与 CVs 配对：烟气量配对：烟气量 炉膛压力，空气炉膛压力，空气量量 烟气氧含量（或过剩空气量），燃料量烟气氧含量（或过剩空气量），燃料量 蒸汽压力蒸汽压力2（3 3）蒸汽过热系统的控制）蒸汽过热系统的控制 蒸蒸汽汽过过热热系系统统包包括括一一级级过过热热器器、减减温温器器、二二级级过过热热器器。控控制制的的任任务务是是使使过过热热器器出出口口温温度度维维持持在在允允许许范范围围内内，保保护护过过热热器器使使壁壁管管温温度度不不超超过过允允许许的的工工作范围。作范围。过过热热蒸蒸汽汽温温度度控控制制系系统统常常采采用用减减温温水水流流量量作作为为操操作作变变量量的的串串级级控控制制系系统统，以以减减温温器器蒸蒸汽汽出出口口温温度度为副参数，可以提高对过热蒸汽温度的控制性能。为副参数，可以提高对过热蒸汽温度的控制性能。谢 谢