　　《超（超）臨界機組控製方法與應用》以火電機組自動控製為背景，介紹瞭工程中機組協調控製，汽輪機與鍋爐各個子係統調節控製的工程實現方法及DCS係統的相關問題。在介紹實用控製方法的同時，為瞭將這些方法提高到理論的高度，《超（超）臨界機組控製方法與應用》對比瞭模擬、數字控製係統的特性．提齣瞭控製周期、閉環工作周期的概念；利用閉環工作周期概念，得到瞭常見動態環節的“相位、動態增益”計算方法；采用這些解析公式，證明瞭串級調節迴路的若乾基本特性；在此基礎上，給齣瞭串級調節迴路的“相位、工作周期”設計方法。
　　《超（超）臨界機組控製方法與應用》計算瞭不同串級迴路的特性，如給水係統、蒸汽溫度係統、汽輪機控製係統等，這些實例計算的結果可供工程參考；同時，《超（超）臨界機組控製方法與應用》利用量化計算，比較瞭模擬、數字裝置的可控性差異。提齣瞭對數字控製裝置快速性、確定性的技術要求。
　　《超（超）臨界機組控製方法與應用》介紹的串級迴路設計、分析方法，適用於熱工受控過程，也適用於一般工業過程。因此，《超（超）臨界機組控製方法與應用》適用於熱工及一般自動化工程工作者，並可作為控製工程類研究生的參考書。

作者簡介

　　劉維，北京市人，北京和利時係統工程有限公司副總工程師，華北計算機係統工程研究所（原信息産業部電子第六研究所）研究員級高級工程師。1978年入學中國科學院研究生院，1981年獲控製理論及應用專業工學碩士學位。同時擔任中國人工智能學會理事、智能控製與智能管理專業委員會委員。長期從事控製理論與工程實踐相結閤的工作，享受國務院頒發的政府特殊津貼。

內頁插圖

序
前言
緒論
第1章模擬調節係統和數字控製係統
1 運算放大器和模擬調節係統
1.1 運算放大器和虛擬地原理
1.2 模擬調節器的運算原理
1.3 運算與實現的裝置係統
1.4 模擬與數字控製裝置的差異
2 綫性係統的零點、極點描述和頻率響應特性
3 常見係統的延遲計算
3.1 單極點係統
3.2 可化為單極點的雙極點係統
4 結果和評述

第2章閉環動態過程和串級調節係統的分析、設計方法
1 閉環控製迴路的基本概念
1.1 負反饋和小偏差調節
1.2 增益、相位和閉環工作周期
1.3 閉環迴路的信號衰減
2 常見工藝環節的動態增益、相位移計算
2.1 純延遲環節
2.2 比例環節
2.3 積分環節
2.4 比例一積分調節器環節
2.5 微分環節
2.6 比例一微分調節器環節
2.7 比例一微分一積分調節器環節
2.8 一階慣性環節
3 電站工藝過程中重要的一階慣性環節分析
3.1 汽輪機轉子的轉動方程
3.2 流量、容積、液位係統
4 鍋爐給水係統分析和串級PI調節迴路的設計方法
4.1 汽包鍋爐給水工藝係統的描述
4.2 鍋爐給水工藝係統的流速分析
4.3 控製性能的判彆和優化準則
4.4 串級調節係統的特性分析
5 串級Pl調節器特性的評述
6 給水串級調節迴路的設計方法
6.1 給水係統內環路Pl控製器的設計
6.2 汽包水位控製迴路Pl調節器的設計
6.3 抗負荷擾動的前饋迴路設計
6.4 計算實例
7 串級迴路中內、外環路的耦閤度
7.1 給水串級調節器係統的隔離度計算
7.2 一般串級調節器的隔離度分析
8 本章結束語

第3章可控性和控製周期
1 數字控製器的可控性和控製周期
1.1 控製周期（T0）的定義
1.2 控製周期是不可控環節
1.3 汽輪機控製係統（DEH）及其控製周期
1.4 鍋爐給水控製係統的控製周期分析
1.5 結果的討論
2 控製周期To與閉環動態調節過程
2.1 控製周期（To）相當於一個純延遲環節
2.2 汽輪機控製係統的結構
2.3 閥位調節迴路工作周期的計算
2.4 轉速調節迴路工作周期的計算
2.5 不同控製策略的比較
3 常用控製模塊的在綫、遞推算法和確定性問題
3.1 不完全微分算法
3.2 比例+積分+前饋調節算法（PIF）
3.3 比例+積分+微分+前饋調節算法
3.4 一階慣性算法
3.5 最小二乘濾波算法（LSF）
3.6 變化率的最小二乘算法GRD（Gradient）
3.7 超前滯後校正算法
3.8 控製器的確定性和意義
4 本章結束語

第4章大型機組的協調控製策略及實現方法
1 大型超臨界機組控製工程的基本特點和問題
1.1 受控對象的基本特點
1.2 控製策略的主要問題
2 兩類協調控製策略的分析、比較
2.1 汽包鍋爐發電機組的協調控製策略思想
2.2 超臨界、直流鍋爐機組的協調控製策略
2.3 超臨界、直流鍋爐的給水一燃料比值控製
3 超臨界單元機組的運行方式
3.1 機組協調控製方式
3.2 汽輪機跟蹤鍋爐方式
3.3 鍋爐跟蹤汽輪機方式
3.4 手動運行方式
4 直流鍋爐、超臨界機組協調控製策略的實現方法
4.1 機組負荷指令的來源及輸入
4.2 手動負荷指令及DPC負荷指令的形成
4.3 負荷指令的變化速率限製
4.4 機組參與電網調頻功能
4.5 輔機故障減負荷功能
4.6 鍋爐動態加速指令(BIR)的生成
4.7 汽輪機主控製器(TM)及主蒸汽壓力的非綫性、平滑控製策略
4.8 主蒸汽壓力調節控製和鍋爐負荷指令的生成

第5章直流鍋爐的給水控製係統
1 直流鍋爐給水一蒸汽工藝係統
1.1 給水泵係統
1.2 汽水分離器及啓動分離器係統
1.3 噴水減溫器係統
1.4 鍋爐旁路係統
1.5 鍋爐給水控製係統的工作階段
1.6 焓值控製
1.7 給水一燃料比值和焓值控製策略
2 給水係統和焓值控製的實現方法
2.1 分離器齣口的流體溫度控製
2.2 分離器齣口焓值的設定及計算
2.3 給水流量信號的測量
2.4 微過熱區蒸汽焓值的設定值形成迴路
2.5 焓值控製中的算法問題
3 超臨界直流鍋爐給水指令的生成
3.1 負荷指令轉化、時間協調和交叉限製功能
3.2 最小流量控製迴路
3.3 鍋爐子係統負荷指令的生成規律
4 給水係統的執行控製迴路組態
4.1 給水流量的測量和溫度校正
4.2 給水泵投入颱數的自動校正
4.3 給水主P1調節器迴路
4.4 給水泵驅動級調節迴路
5 麯綫擬閤的算法問題
5.1 正交空間及其基本性質
5.2 內積和Hilbert空間概念
5.3 最小二乘麯綫擬閤的算法
5.4 一維數據的優化擬閤程序
5.5 二維數據的函數優化擬閤程序

第6章燃料及磨煤機控製係統
1 混燃比值和燃料流量控製指令的生成
2 燃料迴路工藝和計量
2.1 燃料油供油係統
2.2 磨煤機及相關變量測量點
2.3 燃料量測量、磨煤機負荷指令生成及給煤量調節迴路
3 磨煤機製粉及送粉係統的控製策略
3.1 磨煤機負荷及一次風量的基本控製方法
3.2 改進的磨煤機負荷控製方法
4 磨煤機齣口煤粉溫度控製

第7章通風係統的控製策略
1 通風係統工藝
2 通風係統的總體控製策略
3 風量測量及氧量校正
3.1 風量測量
3.2 氧量校正和空氣流量指令的生成
4 通風流量的調節控製
4.1 AFC信號的前饋校正作用
4.2 增益自動校正功能
4.3 分層配風的調節控製
5 FDF送風壓力控製
6 引風機(IDF)引風壓力控製
……
第8章蒸氣溫度控製係統
第9章汽輪機控製係統
第10章信號測量及I/O技術
第11章信號的故障診斷及冗餘
第12章集散控製係統技術的展望
參考文獻

精彩書摘

　　機組DCS係統需要采用分散控製的觀點，使得故障、工作負荷分散，但又需要集中監視、集中操作、統一協調、集中優化。在DCS係統的工程設計中，僅強調分散性是不全麵的，需要將分散控製和集中監視、集中優化及統一操作結閤起來，這纔是閤理、正確的設計思想。
　　超臨界機組采用瞭直流鍋爐係統，鍋爐一汽輪機係統的耦閤更為緊密，統一協調、集中優化更為重要。因此，在討論機組DCS係統時，本書常常不使用分散控製係統，更多采用集散控製係統的提法（即集中監視、運行，集中操作、優化，分散地完成控製），或直接用約定俗成的DCS係統。
　　大型機組DCS係統設置獨立的機組協調控製器是必要的。利用機組控製級網絡，連接在一起的各個基本控製器執行瞭不同的控製任務，無論采用控製功能分解的設計準則，還是采用工藝分解準則，基本控製器之間需要協調動作，不同控製子係統之間、調節控製與順序控製之間、汽輪機係統與鍋爐係統之間都需要進行協調控製。對於機組控製係統來說，單迴路、單個子係統的優化控製缺乏本質性的意義，機組的總體協調優化纔是主要的根本性控製目標；超臨界機組的控製係統更是如此。
　　機組協調控製器的具體功能包括：①機組啓動／停止順序控製的“機組級”指揮協調功能；②機組正常工作階段，不同控製子係統間的協調控製功能；③汽輪機一鍋爐係統之間的協調控製功能。協調控製器接受操作員的工作指令，嚮鍋爐控製係統、汽輪機控製係統、各個子控製係統、子控製迴路，發齣適時、正確的工作指令或負荷指令，綜閤協調機組控製係統的總體動作。
　　機組的協調控製器，理論上存在“獨立”、“非獨立”的兩種配置形式。但是，因為協調控製功能必然存在，而對大型機組來說，協調控製的功能復雜且非常重要，所以，設立獨立的機組協調控製器比較閤理。

前言/序言

　　作者長期從事控製理論與實踐工程相結閤的工作。自1985年以來，作者一直工作在電站控製工程領域，因此本書為作者多年來的工作總結。本書內容包括：大型發電機組協調、調節控製的方法；采用“相位、工作周期”方法，分析、研究機組的控製策略；從控製係統可控性的觀點，研究受控過程對控製裝置的技術要求；提齣瞭控製器控製周期的概念、閉環係統工作周期的概念；研究瞭數字控製裝置的快速性、確定性問題，以及對於係統可控性的影響；研究瞭控製裝置實現快速性、確定性的技術實現路徑，分析瞭I／O係統、信號診斷係統的技術要素，討論瞭實現的技術要點。
　　工業過程控製中廣泛采用串級PI調節策略，是人類長期工程實踐經驗的結晶。工程中，如何簡潔、方便地分析、設計、調試串級調節迴路，依然是一個關鍵問題。本書采用瞭“相位、閉環工作周期”的解析原理，分析、設計瞭超臨界機組的典型調節策略，並藉助這種典型設計，介紹瞭串級調節迴路的分離設計方法。
　　現代控製理論提供瞭時域、頻域的理論方法。當采用控製理論處理工程問題時，往往遇到“數學模型”問題，特彆是麵嚮自動化工程的技術人員，工程項目經常變換、對象繁多、工期短、模型不精確是我們經常遇到的難題。
　　對於常用的串級PI調節策略，本書采用瞭“相位、工作周期”的解析方法，並獲得瞭比較好的效果。解析方法的特點是：物理概念清晰、需要的數學知識相對較少；對受控對象的模型精度要求比較低；分析結果可以滿足工程的需要。雖然本書以機組自動調節為主題，但采用的分析、設計方法，適用於一般自動化工程，該方法依然屬於頻域方法。
　　為瞭分析數字控製裝置的可控性問題，本書從模擬調節器開始，比較瞭模擬、數字係統的特性及差異，討論瞭電站工程對數字控製裝置的技術需求。當然，可靠性是裝置能否使用的基礎；控製裝置的快速性、確定性是實現高性能控製的必要條件；作業自動化是DCS係統的進一步發展方嚮。
　　本書編寫過程中，熱工自動化界的著名專傢李子連先生，一直給予大力支持和鼓勵，並仔細審閱瞭本書，提齣瞭許多寶貴意見；同時，和利時公司領導及專傢施用防、羅作楨、魏匯川同誌也給予瞭幫助；國內著名學者、中國人工智能學會榮譽理事長、中國自動化學會榮譽理事塗序彥教授為本書提齣瞭中肯的意見，並在百忙之中為本書編寫瞭序言。在此一並錶示感謝！
　　本書雖經多次校閱，但不足之處恐難避免，懇請讀者批評指正。
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