电场热工过程控制系统复习纲要

电厂热工过程控制系统复习纲要自制答案

1.火力发电厂生产过程特点：是不可中断的连续过程；机组是一个庞大的复杂机组；生产的安全性、可靠性极其重要；火力发电生产与环境保护

2.电力生产两特性：生产连续性、负荷适应性。

3.两类控制参数：连续变化模拟量，两种状态的开关量

4.主要控制模拟量：锅炉：给水控制、燃烧过程控制、过热气温控制、再热气温控制；汽轮机：工频、背压、汽封气压、旁路控制系统

5.顺序控制：锅炉：点火启动，送、引风机启停，水处理设备的运行，制粉系统的启停；汽轮机：汽轮机的自动启动和停机

6.自动保护：自动切断能源；自动减放储存的能量；各种控制阀、挡板的限位；联锁 7.DCS:三层：管理决策（管理全厂生产过程各个方面的调度和管理）、过程监控（对现场控制层各种信息进行处理和显示，对整个控制系统的控制算法和监控界面进行组态）、现场控制层（对现场工艺过程进行具体的操作控制，检测过程参数并与过程监控层进行信息交换）。硬件构成：现场控制站、工程师站、操作员站、服务器。主要拓扑结构：总线型、星型、环型（单向传送信息，双环冗余配置）。网络传输介质:双绞线、同轴电缆、光纤

8.主要DCS系统：ABB---Freelance 800F。Honeywell---Experion PKS，GE---XDPS-400+

第三章 单元机组协调控制系统

1.单元机组控制对象的特点：a.单元机组是一个典型的多输入、多输出、相互耦合的复杂被控对象。B.负荷变化过程中，锅炉具有迟延和较大的惯性，而汽轮发电机的惯性较小

2.协调控制系统的任务：①接受电网调度指令和运行人员负荷指令，接受电网频率偏差信号，使机组具有一定调峰调频能力，尽快满足电网负荷的需求②协调机炉之间的能量供求关系，使输入机组的能量尽快与机组的功率相适应，维持主蒸汽压力的稳定。③协调机组各控制子系统，维持机组主要参数在允许范围内，保证机组安全、经济运行。

3.负荷控制方式：a.锅炉跟随的负荷控制BF：汽轮机调节负荷、锅炉调整主汽压力，汽轮机惯性小，负荷响应快，锅炉惯性大，能量供给滞后于汽轮机的能量需求，造成大的主汽压变化。适用情况：锅炉运行正常，汽轮机出力受限。b.汽轮机跟随：锅炉调负荷，汽机调主汽压。特点：负荷响应慢，压力波动小，有利于机组稳定运行。适用条件：汽机运行正常，锅炉出力受限。c.协调控制：主汽压波动不大，负荷响应快

4.协调控制系统的组成：负荷管理控制中心（满足电网需求，产生适合机炉协调运行的机组负荷指令信号）；机炉主控制回路（根据指令信号N0及实测电功率Ne，给定主汽压P0及实测主汽压Pt，分别产生锅炉和汽机的负荷指令Nb、Nt）；与锅炉、汽机相关的子控制系统 理解类

5.能量间接平衡协调控制：汽机能量平衡通过负荷指令来实现，汽机输入信号et= -K1(p0-Pt)+(N0+sN0-Ne)，送入锅炉指令信号Nb=N0+sN0+K2(P0-Pt)+KnN0(N0-Ne)/s

6.能量直接平衡：采用能量平衡信号作为锅炉主控回路的前馈信号。Nb=K1(P0-Pt)/s+(1+sP1/Pt)P1/Pt。P1为汽机速度级压力，Pt为主蒸汽压力。P1/Pt与汽机调节阀开度成正比，代表汽机的能量需求。汽机输入信号et=K3(N0-Ne)/s+(1+s)N0-K2P1

第四章 锅炉模拟量控制系统

1. 给水控制的任务：保证锅炉给水量和蒸发量相适应，给水与蒸汽负荷间的质量平衡。汽包锅炉看汽包水位，直流锅炉采用微过热气温和相关量的对应关系。

2.给水流量控制方式：定速泵的节流控制（简单易行，但节流损失交大，给水泵功率损耗高，给水调整门处在高压力下工作，易磨损，定速泵转动转矩大，配置的电动机比水泵的额定容量大很多，不经济）；变速泵（改变给水泵的转速，可以改变给水泵的特性曲线从而该百年给水系统的工作点，改变系统流量） 3.给水泵最小(大)流量Wmin特性曲线称为上（下）限特性曲线

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4.虚假水位：负荷增加时，虽然锅炉给水流量小于蒸汽流量，但扰动之处水位不仅不下降反而迅速上升；反之负荷突然减少时水位反而先下降。是负荷增加（减少）时，汽包压力压力变化引起的自蒸发（自凝结）造成的，自蒸发使水面下气泡的容积迅速增加。当气泡容积变化到与负荷相适应而稳定后，水位才反映出物质平衡的关系而下降。

5.给水控制单级三冲量：汽包水位、蒸汽流量、给水流量三个信号都参与汽包水位的控制系统，三个测量信号为三冲量信号，汽包水位是主信号。蒸汽流量信号能克服蒸汽负荷变化引起的虚假水位造成的控制器误动作。给水流量信号能迅速消除给水侧扰动，稳定给水流量；水位主信号能消除各种内外扰动对水位的影响，保证水位在润徐的范围内变化。

6.蒸汽温度自动控制：过热、再热蒸汽温度的自动控制。控制主蒸汽温度的手段是在过热器上安装喷水减温器。

7.过热蒸汽温度变化影响因素：蒸汽负荷扰动，烟气侧扰动，减温水侧扰动。电站锅炉应用最广泛的是串级过热气温控制系统和采用导前气温微分信号的双回路控制系统。导前气温：减温器出口气温

8.燃烧控制的任务：a.满足机组负荷需求，维持主汽压在允许范围内b.保证燃烧过程的经济型，减少对环境的污染c.维持炉膛压力稳定

9.中储式煤粉炉燃烧控制系统：a.燃料控制系统由锅炉主回路和燃料控制器构成串级控制系统，以保证送入锅炉的燃料量B与锅炉负荷指令相等b.氧量控制器和送风控制器构成的串级送风控制系统，宝恒烟气含氧量O2等于设定值一般纵横经济型。c.炉膛压力控制系统淫控制对象惯性较小，采用单回路控制以保证炉压Pf等于设定值，但控制子系统采用送风量指令为前馈信号进行超前控制。 10.热量信号的推导

11.直流锅炉控制的主要特点：给水控制、燃烧控制和气温控制不能像汽包锅炉那样独立，必须协调一致的动作。直流锅炉内工质的贮量比汽包锅炉少得多，从给水到过热蒸汽的管道是连续的，因此在动态特性方面也有它的特点。

第五章 汽轮机控制系统

1. 汽轮机保护项目：超速、低油压、轴向位移、胀差、振动、低真空保护。将保护系统称为紧急跳闸系统。保护系统按照形式可分为电子和机械（液压）。 2. 汽轮机主要控制参数：功率、转速、主蒸汽压力

3. 汽轮机自启停：从启动准备到满负荷或从正常运行到停机全部实现自动控制。 4. 功频控制：转速和负荷的控制。

5. 数字电液控制系统DEH：由数字系统和高压抗燃油液压伺服系统组成。基本功能：自动程序控制、负荷控制、运行监控和通信、自动保护（额定转速103%，迅速关闭高、中亚调节阀门，110%紧急停机）

第六章 顺序控制系统

1. 顺序控制系统SCS：也称程序控制系统或开关量控制系统，主要用于开关量的自动控制。按预先或一定逻辑设定的顺序使控制动作逐次顺序进行的控制。包含的主要装置：检测、监视、控制指令、顺序控制装置、执行机构。

2. 火电厂顺序控制系统：机组级、功能组级、设备级

3. 功能组级两种管理方式：①以某一台重要的辅机为中心进行控制操作②将顺序控制功能组分成两个部分：锅炉顺序控制系统和汽机顺序控制系统。

4. 输煤控制任务：卸煤、运煤、斗轮堆取料机、配煤、转运站、碎煤机、辅助设备控制。 5. 吹灰方式：钢珠除灰、蒸汽吹灰、水吹灰器、声波吹灰、燃气冲击波吹灰。

第七章 安保系统

1. 炉膛爆燃：在锅炉炉膛、演到内寄存的可燃性混合物瞬间被引燃，由于炉膛的空间有限，使炉膛内烟气侧压力迅速升高，造成炉膛损坏。爆燃三个充分条件：①有燃料和助燃空气②燃料和空气的混合物达到爆燃浓度③有足够的点火能力

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2. 爆燃典型工况：①锅炉运行中，燃料、风或点火能源突然中断，锅炉瞬间熄火，形成可燃混合物积聚。②点燃或运行中的，一个或几个突然失去火焰，可能会使燃烧器堆积可燃混合物③锅炉运行中燃烧器全部熄灭，积聚。④停运期间燃料关断设备失去控制或泄漏，燃料进入闲职炉膛堆积，锅炉重新启动前未经吹扫或吹扫不完全。⑤重复不成功的点火，未及时吹扫⑥异常工况下，封闭炉膛内某些部分形成四区，内积有可燃物。

1、电厂自动化系统的基本内容有哪些？ 答：（1）数据采集（2）运行档案（3）管理数据处理（4）模拟量控制（5）顺序控制（6）自动保护（7管理控制一体化）

2、DAS系统的基本功能有哪些？ 答：（1）模拟量输入（①数据预处理②工程值变换③限幅和报警）（2）开关量输入（3）脉冲量输入

3、电厂模拟量控制系统有哪些？

答：从控制系统设计和设备的运行管理划分，分别有涉及机组热工过程模拟量的协调控制系统，与锅炉设备相关的锅炉模拟量控制系统，与汽轮机相关的汽轮机模拟量控制系统以及主要辅机的控制系统。

4、电厂汽轮机控制的基本内容是什么？

答：电厂汽轮机控制的基本内容是保证机组功率和频率的汽轮机功频控制系统；背压式汽轮机还有背压控制系统；大型汽轮机还有汽封汽压、旁路系统、凝汽器水位等自动控制系统。有些机组还配置有热应力控制系统。

5、什么是顺序控制？电厂顺序控制项目有哪些？ 答：顺序控制也叫自动操作，是按照预先设计的顺序，有步骤地对生产设备和过程进行一系列操作。火力发电机组的热工顺序控制主要是锅炉、汽轮机、发电机在正常运行、启停过程、事故过程中涉及的大量阀门、挡板、辅机等控制机构的开、关、启、停及切换操作的自动操作。 6、什么是自动保护？举例说明电厂自动保护的应用

答：自动保护是在发生事故或异常情况下，避免生产设备遭受严重破坏，或把事故区域与其他部分隔离，防止事故进一步扩大所采取的紧急措施。电厂自动保护的应用有：自动切断能源，自动减放存储的能量，各种控制阀、挡板的限位，联锁。

7、与分散控制系统相比，现场总线系统有哪些优点？

答：（1）、系统开放性好，设备可以实现互操作和互换。 （2）系统体系结构具有高度分散性。 （3）提高了控制效果和数据传输质量。 （4）现场设备具有高度智能化和功能自治能力。 （5）对现场环境的适应性增强。 （6）高可靠性，低施工成本。 8、DCS中，现场控制层的主要任务有哪些？

答：现场控制层处于整个DCS系统的最底层，对线场工艺过程进行具体的操作控制，检测过程参数并与过程监控层进行信息交互。

9、DCS操作员站和工程师站有哪些相同的功能？有哪些不同的功能？

答：暂不确定（DCS中操作员站和工程师站都可以对系统本身的运行状态进行监视和维护，对控制系统参数进行修改。操作员站主要功能是采集过程控制信息，建立数据库；对生产过程进行各种显示、制表或曲线打印及屏幕拷贝；进行能耗、成本核算、设备寿命等综合计算。工程师站主要对整个DCS进行组态，用来设计控制算法和开发人及监控界面。）

10、DCS的通信网络有哪几种常用的拓扑结构？各有什么特点？

答：①常用的拓扑结构主要有三种方式：总线型、星型和环型。 ②在总线型拓扑结构中，所有通信设备都连接在一条总线上。由于所有总线节点共享一条传输线路，所以同一时刻只有一个节点可以发送数据，而其他所有节点都可以接受该数据。在这种结构中，信息可以一对一发送，也可以广播式发送。

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③在星型拓扑结构中，每个节点都连接到中央节点，任何两节点之间通信都通过中央节点进行。一个节点要传送数据时，首先向中央节点发出请求，要求与目的站建立连接。连接建立后，该节点才向目的节点发送数据。这种拓扑采用集中式通信控制策略，所有通信均由中央节点控制。

④在环形拓扑结构中，所有通信设备在物理连接上形成一个环网。信号在环路上从一个设备到另一个设备单向传输，知道信号传输到目的地为止。在这种网络结构中，任何一个设备故障都会导致整个网络瘫痪。

11、常用的通信网络介质有哪几种？各自有哪些特点？

答：常用的通信网络介质有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线价格便宜、安装简单，适用于总线型拓扑结构的通信网络，但其传输距离较短，如果要增加传输距离，一般需要增加中继器来放大信号。同轴电缆是较常用的传输介质，屏蔽能力较双绞线高，适用于总线型和环形拓扑结构的通信网络。光纤重量轻，体积小，传输速度可达几百Mb/s，传输距离较远，但价格相对较高。 12、与DCS相比FCS有哪些优点？

答：①系统开放性好，设备可以实现互操作和互换。②系统体系结构具有高度分散性。 ③提高了控制效果和数据传输质量④现场设备具有高度智能化和功能自治能力。 ⑤对现场环境的适应性增强。⑥高可靠性，低施工成本。

13、SIS与DCS有何关系？与MCS有什么区别？SIS上主要进行哪些工作？

答：暂不确定（DCS系统是SIS中的一个部分，MCS是DCS中的一个部分。SIS的功能可以分为基本功能和扩展功能两部分，其基本功能包括：①建立完整的全厂生产数据库。②根据过程信息进行经济指标、性能计算分析并进行操作指导。③运行调度、优化运行控制。④设备状态监测和故障诊断。⑤机组在线性能试验。拓展功能主要有：发电厂远程技术服务网络的连接、机组仿真系统的连接等。） 14、协调控制系统的任务是什么？

答：协调控制系统主要实现以下三方面的任务：①接受电网调度的负荷指令和运行人员负荷指令，接受电网频率信号，使机组具有一定的调峰、调频能力，尽快满足电网负荷的需求。②协调锅炉、汽轮机之间的能量供求关系，使输入机组的能量尽快与机组的功率相适应，维持主蒸汽压力的稳定。③协调机组各控制子系统，维持机组主要参数在允许范围内，保证机组安全、经济运行。

15、画出单元机组汽轮机跟随、锅炉跟随、协调控制的负荷控制原理图，并说明各控制方案的优缺点。

答：①汽轮机跟随控制方式原理图见第3页。其控制系统的特点是负荷响应慢，但压力波动小，有利于机组稳定运行。

②锅炉跟随控制方式原理图见第3页。其控制系统的特点是负荷响应速度快，但主汽压变化大。 ③协调控制方式原理图见第4页。其控制系统的特点是将锅炉、汽轮机视为一个整体，是机组功率能迅速响应给定功率变化的同时，又能保持锅炉产生的蒸汽与流入汽轮机的蒸汽及时平衡，维持主汽压力基本稳定。

16、单元机组的负荷控制系统中，锅炉、汽轮机对象有什么主要特点？

答：①当负荷变化时，锅炉具有延迟和较大的惯性，即从燃烧率改变到气压（蒸汽量）变化有较大的滞后和时间常数。

②汽轮发电机的惯性较小，即汽压（蒸汽量）变化到机组功率的变化速度较快。 17、单元机组的负荷控制有哪几种方式？各有什么特点？

答：有以下三种方式：（过程图参见P58-60）

①锅炉跟随的负荷控制方式。其特点为：汽轮机调整机组负荷，通过改变汽轮机调节阀的开度来改变机组功率，由于汽轮机惯性小，负荷响应速度快；机组负荷的变化必然引起主汽压的变化，锅炉主控制器根据主蒸汽压的变化改变燃烧率、给水量等，由于锅炉惯性大，锅炉能量的供给滞后于汽轮机能量的需求，因而造成较大的主汽压变化。大型单元机组锅炉的蓄热能力相对较小，对于较小的负荷变化，在汽压允许的范围内，充分利用锅炉的蓄热以迅速适应负荷是可能的，对电网频率控制也是有利的。但在负荷要求变化较大时，汽压变化太大会影响机组的正常运行。当单元机组中锅炉运行正常而汽轮机出力收到限制时可采用这种控制方式。

②汽轮机跟随的负荷控制方式。锅炉担任负荷调整任务，而汽轮机调整机组主蒸汽压力。其特点为负荷

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响应慢，但压力波动小，有利于机组稳定运行。较适用于带基本负荷的机组，或者当机组刚投入运行时，采用这种控制系统保持机组有较稳定的主汽压，为机组稳定运行创造条件。当单元机组中汽轮机运行正常而锅炉出力收到限制时可采用这种控制方式。

③协调控制方式。该方式中锅炉和汽轮机都参与负荷和主蒸汽压力的调整，将锅炉、汽轮机视为一个整体，把上述两种负荷控制方式结合起来，取长补短，使机组功率能迅速响应给定功率变化的同时，又能保持锅炉产生的蒸汽与流入汽轮机的蒸汽及时平衡，维持主蒸汽压力基本稳定。

18、为什么要保证机组输出功率与电网的负荷需求相一致？为什么要保证机前压力（或主蒸汽压力）？

答：①当发电机组并网运行发电之后，电网要求发电机组接受电网调度的负荷指令，接受电网频率偏差信号，既能快速响应负荷变化，又能承担较大的负荷变化率，以适应不同时段发电量的不同需求，保证机组输出功率与电网负荷需求一致。

②为了保证机组在整个负荷变化范围内有较高的稳定性、安全性和经济性，必须采用协调控制系统保证机组的主要运行参数如主蒸汽压力、汽包水位、主汽温度等在负荷变化过程中保持相对稳定。 19、协调主控系统由哪几部分组成，各部分的主要作用是什么？

答：由以下三部分组成：（原理图见P61） ①负荷管理控制中心。其选择负荷指令，结合机组主辅机运行状态，最大限度的满足电网对负荷的需求，产生适合锅炉、汽轮机相互配合、协调运行的机组负荷指令给定信号，送入机、炉主控制回路。 ②机、炉主控制回路（协调控制回路）。其作用是根据机组负荷指令信号以及实测电功率、主汽压给定值和实测主汽压，选择适当的负荷控制方式，分别产生锅炉负荷指令及汽轮机负荷指令。

③与锅炉、汽轮机相关的子控制系统。主要包括锅炉、汽轮机的启停控制，锅炉燃烧、给水控制，主汽温和再热汽温控制，汽轮机功频控制等，保证锅炉和汽轮机的负荷指令能顺利完成。 20、汽包水位在蒸汽负荷扰动下的动态特性具有什么特点？

答：蒸汽负荷扰动是来自汽轮机发电机组的负荷变化，属于外部扰动。当蒸汽量突然增加时，汽包压力降低，饱和温度下降，汽包水侧将有部分饱和水变为饱和汽，汽包内水面下的汽泡容积迅速增加，使扰动之初水位不因给水流量小于蒸汽流量而下降，反而迅速增加，形成虚假水位。当汽泡容积变化到与负荷相适应而稳定后，水位才反应出物质平衡的关系而下降。（图示见P82） 21、给水流量控制的方式一般有几种？汽包锅炉给水控制的任务是什么？

答：给水流量控制的方式主要有以下两种：（图示见P79）

①节流控制流量。此时给水泵均采用定速泵，通过改变控制阀门开度来改变给水流量。

②改变泵的特性控制流量。改变给水泵的转速，可以改变给水泵的特性曲线，从而改变给水系统的工作点，改变系统流量。

对汽包锅炉，汽包水位过高，进入过热器蒸汽带水严重，甚至会使过热器结垢烧坏，同时还会导致过热蒸汽温度剧烈变化，严重时还可能使汽轮机叶片结垢，损坏汽轮机。汽包水位过低，则会破坏水循环，损坏水冷壁管，因此汽包锅炉给水控制的任务是维持汽包水位在允许范围内变化。 22、叙述单冲量给水控制和多冲量给水控制的原理，比较其优缺点。

答：单冲量控制系统，指只有汽包水位一个过程信号进入控制器的控制系统。水位测量信号经过变送器送入控制器，控制器根据水位测量信号与给定值的偏差调整给水控制阀开度，改变给水流量以保证汽包水位在允许范围之内。其优点是结构简单，缺点是在存在虚假水位现象时，会产生给水量与蒸汽流量相反方向变化的错误动作，引起水位大的波动。只适用于汽包容积相对较大，负荷较稳定的场合。

三冲量控制系统，指汽包水位、蒸汽量、给水流量三个测量信号都参与汽包水位控制的系统，汽包水位是主信号。扰动发生时，蒸汽流量作为前馈信号与扰动量大小成比例，给水流量作为局部反馈信号，水位为主反馈信号，三者加和后信号经变送器送入控制器，控制器的输出将控制液力联轴器工作流量或控制给水泵汽轮机进汽量，达到改变给水泵转速，调整给水流量的目的。优点是：蒸汽流量信号能克服蒸汽负荷变化引起的虚假水位所造成的控制器误动作；给水流量信号能迅速消除给水侧的扰动，稳定给水流量；水位主信号能消除各种内外扰动对水位的影响，保证水位在允许范围内变化。整个过程水位波动小，调整时间短。

原理图见P84-85

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23、什么是全程给水控制？（本题不在老师划重点范围内）

答：全程给水控制是指机组从启动到带满负荷，负荷的升降、机组的关停全部过程都实现给水自动控制。

24、主蒸汽温度控制的任务是什么？主蒸汽温度控制对象有什么特点？一般采用什么控制方式？

答：任务：维持过热器出口温度在允许的范围内，一般要求与给定值的偏差不超过正负5摄氏度甚至更小。

控制对象为蒸汽侧负荷扰动，烟气侧扰动和减温水侧扰动，其动态特性都有迟延和惯性。

控制主汽温度的手段都是在过热器上安装喷水减温器，将带有一定过冷度的水喷入以控制主蒸汽温度。控制方式主要有两种：（原理图见P95，P98）

①采用导前汽温微分信号的双回路控制系统。在这个系统中，控制器接受主蒸汽温度信号的同时接受导前汽温的微分信号。汽温变化时，导前汽温对扰动的反应比主汽温快，其微分能反应汽温的变化趋势，使控制器提前产生控制作用，使控制质量得到提高。

②过热汽温串级控制系统。导前汽温对喷水量变化的反应比主汽温及时，一旦导前汽温发生变化，副控制器就改变减温水流量，及时消除干扰使主汽温变化较小。主控制器对过热汽温起校正作用，当主汽温偏离给定值时，由主控制器发出校正信号通过副控制器及其执行机构进行控制，使主汽温最终恢复到给定值。

25、再热蒸汽温度控制一般采用什么方式？（本题不在老师划重点范围内）

答：再热汽温可以通过烟气挡板位置、烟气再循环、或者改变燃烧器倾角的方法来控制。这几种方法各有优缺点，改变烟气挡板位置和调整燃烧器倾角的方法可靠性和经济性较高，动态过程较快，对其他运行参数影响也比较小，被大多数再热汽温控制系统所采用。 26、燃烧控制的任务是什么？燃烧控制系统包括几个子系统？

答：燃烧控制的任务是①满足机组负荷需求，维持主汽压在允许范围；②保证燃烧过程的经济性，减少对环境的污染；③维持炉膛压力稳定。燃烧控制系统包括三个子系统，分别为燃料量控制系统，送风量控制系统，炉膛压力控制系统。

27、什么是热量信号？热量信号在燃烧控制中有什么作用？

答:Q=D+CKdPb/dt称为热量信号，热量信号由锅炉蒸发量D代表的热量和汽包压力的变化率组合而成。热量信号间接地表示燃料提供给蒸发系统的热量，反映的事燃烧率，并且不仅反映出燃料数量上的变化，也反映出燃料质量方面的变化。 28、直流锅炉控制对象具有什么特点？

答：直流锅炉是一个典型的多输入多输出控制对象，它没有汽包没有保持汽包水位控制任务，但也应保持水流量等于蒸发量，它的给水控制，燃烧控制和汽温控制不像汽包锅炉那样相对独立，而是必须协调一致的动作。

29、炉膛安全监控系统的主要功能有哪些？

答：炉膛安全监控系统主要功能有炉膛吹扫；燃油系统吹扫；燃油系统泄露实验；点火器控制；磨煤机/给煤机控制；点火油/助燃油系统控制；火焰监视及炉膛灭火保护；火检冷却风机；密封风机控制；主燃料跳闸。

30、什么叫开关量控制系统？

答:开关量控制系统即顺序控制系统也称程序控制系统，主要用于开关量的自动控制。 31、锅炉爆燃的原因及必要条件是什么？

答：锅炉爆燃是在炉膛的有限空间里，锅炉炉膛、烟道里积存的可燃性混合物瞬间被引燃而引起的。必要条件有①有燃料和助燃空气的存在；②燃料和空气的混合物达到爆燃浓度；③有足够的点火能力； 32、为什么要进行炉膛吹扫，炉膛吹扫的基本过程是什么？

答:炉膛吹扫是为了在主燃料跳闸MFT动作，全炉膛熄火，或长期停炉后的再次点火之前，清楚炉膛内可能存在的可燃气体或燃料，防止炉膛爆燃。炉膛吹扫的基本过程是：①吹扫请求；②检查吹扫条件是否满座，若不满足，等待建立吹扫条件；③吹扫条件满足后，进行吹扫（时间和风量更具锅炉的具体条件设置）；④锅炉吹扫完成，MFT复位。

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33、MFT的主要功能有哪些？

答：在锅炉运行的各个阶段，BMS（或FSSS）实时，连续的对机组的主要参数和运行状态进行监控，只要这些参数和状态有一个越出了安全运行的范围，系统就会发出MFT指令，MFT动作将会切断所有进入炉膛的燃料，包括燃油和煤粉，实行紧急停炉，防止炉膛爆燃，并给出引起MFT的第一原因。 34、中间再热汽轮机为什么要进行功率-频率控制？

答：汽轮机的功频控制系统能补偿中间再热器管道的容积惯性，提高机组的一次调频能力。 35、什么是顺序控制系统？

答：顺序控制系统是指按预先或一定逻辑设定的顺序使控制动作逐次顺序进行的控制系统。

分析类 （1）

虚假水位产生的原因：当负荷增加时，虽然锅炉给水流量小于蒸发流量，但在扰动之初汽包水位不仅不下降反而迅速上升；反之当负荷突然减少时，水位反而先下降，这种现象称为“虚假水位”现象。虚假水位是因为负荷增加（减少）时，汽包压力变化引起自蒸发（自凝结）而照成的。自蒸发（自凝结）使水面下气泡的容积迅速增加（减少）。当气泡容积变化到与负荷相适应而稳定后，水位才反应出物质平衡的关系而下降（上升）。

蒸汽流量D对汽包水位H的传递函数为： （2）

三冲量的意义：汽包水位、给水流量、蒸汽流量

三冲量的作用：蒸汽流量信号能克服蒸汽负荷变化引起的虚假水位所照成的控制器误动作；给水流量信号能迅速消除给水侧扰动，稳定给水流量；水位主信号能能消除各种内外扰动对水位的影响，保证水位在允许的范围内变化。 （3）

串级三冲量系统与单级三冲量系统不同之处在于多用了一个PID控制器（主控制器PID1）以水位主信号无静差。

三冲量的意义：主控制器的输出、蒸汽流量信号、给水流量信号

三冲量的作用：主控制器的输出信号校正水位；蒸汽流量信号补偿虚假水位信号；水位信号用来消除各种扰动的影响，保证水位在允许范围内变化 （4）

主控制器的作用：对过热气温θ起矫正作用，当主气温偏离给定值时，由主控制器发出校正信号u1通过福控制器及其执行机构进行控制，是主气温恢复给定值。对主气温进行细调。

副控制器的作用：接受导前气温θ1，一旦导前气温发生变化，副控制器就改变温水流量，及时消除干扰是主气温变化最小。对主气温起粗调作用。

主控制器选用原则：起细调作用，故采用PI或PID控制 副控制器选用原则：起粗调作用，故采用P或PD控制 （5）

该系统控制器接收主蒸汽温度θ信号，同时接收导前气温θ1的微分信号。气温变化时，θ1对扰动反映比θ快。导前气温的微分能够反映气温的变化趋势，使控制器提前产生控制作用，在气温还未收到较大影响时就产生控制作用，使控制质量得到提高。发生内扰动时，控制器接收导前气温微分信号，迅速消除内扰对系统的影响。 （6）

锅炉负荷指令信号：

汽轮机主控制器输入信号：

P1/Pt代表汽轮机调节阀开度，对于定压运行机组，P1/Pt就代表了汽轮机对锅炉的能量需求，是锅炉负荷信号形成的前馈信号，也就是锅炉汽轮机之间的一个直接的能力平衡信号。P1/Pt的微分项加强锅炉

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负荷指令，补偿机炉之间对负荷相应的差异。负荷指令N0是汽轮机主控制器输入信号的前馈信号，N0变化时，微分作用使et立即变化，调节阀及时调整。

特点：P1对锅炉的燃烧率扰动，对汽轮机调节阀的扰动，其响应都比较快，因而能量信号直接平衡的协调控制系统，无论是快速响应负荷要求还是克服扰动方面，都比能量信号间接平衡方程协调控制系统有较大的优势。

（7）汽轮机控制器输入信号：

锅炉负荷指令信号：

汽轮机主控制回路，稳态时et=0，得P0=Pt，实际上是一个气压控制回路，稳态时保证机前压力等于给定值。

锅炉负荷指令信号中sN0作为前馈信号在动态过程起加强锅炉负荷指令信号的作用，以补偿机炉之间对负荷响应速度的差异。（P0-Pt）在动态过程中修正锅炉负荷指令信号，修正信号的强弱通过K2来调节。KnN0 1/s(N0-Ne)为功率偏差的积分校正，用来校正锅炉负荷指令，以保证稳态时机组的功率偏差和机前压力偏差均为零。

特点：锅炉主控制器对指令信号进行比例微分运算，以加速负荷相应，同时主气压偏差也引入锅炉主控制器，对锅炉主控制信号进行主气压修正。汽轮机主控制器接收负荷指令的比例微分信号，形成与机组实发功率的偏差信号，与气压偏差信号共同形成汽轮机主控制器输出。锅炉、汽轮机间的能量平衡通过负荷指令来实现，是能量平衡间接方案。 （8）

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