两种主汽温控制系统的设计及性能比较
300MW的机组过热汽温控制系统的设计解读
摘要300MW单元机组过热汽温控制通常采用分段控制系统，由二段相对独立的串级控制构成，串级控制系统对改善控制过程品质极为有效。
过热汽温的控制系统对于电厂的安全经济运行都非常重要，整个系统是维持过热器出口蒸汽温度保持在允许的范围内，并且保护过热器是管壁温度不超过允许的工作温度。
在电厂整个控制系统中，影响过热汽温的因素很多，主要有蒸汽流量扰动、烟汽流量扰动、减温水量扰动三方面。
而喷水减温对过热器的安全运行比较有利是目前广泛采用的方法。
在串级控制系统中副调节器所在的内回路能快速消除减温水量的自发性扰动和其他进入内回路的各种扰动，而主调节器所在的外回路保持过热汽温等于给定植。
并且系统实现了自动跟踪和无扰切换，保证机组安全经济的运行。
对于过热蒸汽的采集实现了二冗余，提高了系统的可靠性。
整个过热汽温控制系统是用N—90实现的，且系统切换和逻辑报警线路全面，具有较高的可靠性。
关键词：电力系统，过热汽温，串级控制I目录摘要 (I)1 引言............................................................... - 1 -2 DCS控制系统简介..................................................... - 2 -2.1分散控制系统的产生....................................................................................................................... - 2 -2.2分散控制系统结构........................................................................................................................... - 3 -2.2.1网络通信子系统................................................................................................................... - 3 -2.2.2过程控制子系统................................................................................................................... - 3 -2.2.3人机接口子系统（HMI） ..................................................................................................... - 4 -2.3分散控制系统(DCS)的特点............................................................................................................. - 5 -3 过热汽温控制系统概述................................................. - 7 -3.1过热蒸汽温度控制的意义和任务................................................................................................... - 7 -3.2被控对象动态特性分析................................................................................................................... - 7 -3.2.1锅炉负荷扰动下过热汽温的阶跃响应曲线 ....................................................................... - 8 -3.2.2烟汽热量扰动下过热汽温的阶跃响应曲线 ....................................................................... - 8 -3.2.3减温水量扰动下过热汽温的阶跃响应曲线 ....................................................................... - 9 -3.2.4减温水量扰动与负荷扰动或烟汽量扰动的比较 ............................................................... - 9 -3.2.5改善减温水量扰动下动态特性的方法 ............................................................................. - 10 -3.3常规过热汽温传统控制策略......................................................................................................... - 10 -3.4串级汽温调节系统.......................................................................................................................... - 10 -3.4.1过热汽温串级调节系统的组成................................................................................................. - 10 -3.4.2串级系统的结构和工作原理 ............................................................................................. - 11 -3.4.3主汽温串级控制系统原理................................................................................................. - 12 -3.4.4串级汽温调节系统的分析................................................................................................. - 12 -4 过热汽温的整定...................................................... - 14 -4.1串级控制系统方框图..................................................................................................................... - 14 -4.2过热汽温的参数整定..................................................................................................................... - 15 -5 SAMA图分析......................................................... - 17 -5.1控制系统ＳＡＭＡ图绘制............................................................................................................. - 17 -5.2控制系统ＳＡＭＡ图分析............................................................................................................. - 18 -结论................................................................. - 20 -参考文献............................................................... - 21 -II1 引言火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一。
基于ADRC—PID的超临界机组主汽温控制系统设计
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图 １ 自抗 扰 控 制 器 结 构
Ｔ Ｄ为跟 踪微分 器 ， 作用 是安排 过渡过 程并 给
出其各 阶导数 。文 献 ［ ］ ３ 由最 速 开关 系 统导 出二 阶 和三阶 Ｔ Ｄ的具体 形式 ， 三阶 Ｔ 的形式较 之 二 Ｄ
摘
要
针对超临界机组动 态特性复杂、 变参数 的运行 方式、 多变量的控制特点 ， 出二级过 热汽温主 提
调节 器采用 自抗扰控制 器（ Ｄ Ｃ） 副调 节器采用 ＰＤ控制的设计 方法， 而构 成 Ａ Ｒ －Ｉ Ａ Ｒ ， Ｉ 从 Ｄ ＣＰＤ方 法来控 制超 临界主汽温。同时采用 ６０ Ｗ 超临界机组 为被控 对 象进 行试验研 究。试验结果表 明 ， Ａ Ｒ － ０Ｍ 用 Ｄ Ｃ
术说 明书 ， 负荷 在 ３％ ～１０ ５ ０ ％范 围内 ， 汽 温额 主 定 值 ５ １Ｉ。以副调节 器 ＰＤ为 中心 的 内 回路 是 ７ ｃ ＝ Ｉ 快 速 回路 ， 主要 任务是 消除 负荷变化 、 其 燃水 比失 调、 减温水 压力变 化 、 风量变化 等扰动对 汽温 的 送
影 响 。副调节器 ＰＤ的被 调量 Ｐ ２ 主汽温 的导 Ｉ Ｖ是
惯性 环节 （） 来 消 除 给 水 流 量信 号 的波 动 ， ｔ用 （ 反 映给水 流量 与燃 料量 的 比例 。 （ 确定 ） ）
校 正的强度 ， 并通过 上 、 限幅限制燃 水 比失 调校 下 正 的幅度 为 ±１ ℃ 。 ５
对超 临界机 组过热 进行有 效的控 制 。针对 火 电厂 过 热汽温控 制 系统 的大滞 后 、 扰性 差及 动 态 特 抗
性 随工况变 化 的不 确定 性 等 特点 ， 出了过 热 汽 给 温 的 自抗扰 控 制 的设计 方 案 ， 该设 计 方案 不 需要 精确 模 型 参 数 就 可 以 实 现 干 扰 补 偿 。 通 过
蒸汽锅炉PID温度控制系统设计
目旳：
对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行分析和设计，而对 锅炉过热蒸汽旳良好控制是确保系统输出蒸汽温度稳 定旳前提。所以本设计采用串级控制系统，这么能够 极大地消除控制系统工作中旳多种干扰原因，使系统 能在一种较为良好旳状态下工作，同步锅炉过热器出 口蒸汽温度在允许旳范围内变化，并保护过热器管壁 温度不超出允许旳工作温度。
调整器接受过热器出口蒸汽温度t变化后，调整器才开始动作， 去控制减温水流量W ，W旳变化又要经过一段时间才干影响到 蒸汽温度t，这么既不能及早发觉扰动，又不能及时反应控制旳 效果，将使蒸汽温度t发生很大旳动态偏差，影响锅炉生产旳安 全和经济运营。
燃烧工况
温度设定值
控制信号
喷水流量
控制器
执行器
过热器
温度变送器
在本设计用到串级控制系统中，主对象为送入负荷设 备旳出口温度，副对象为减温器和过热器之间旳蒸汽 温度，经过控制减温水旳流量来实现控制过热蒸汽温 度旳目旳。
蒸汽锅炉工艺流程及控制要求
蒸汽锅炉工艺流程及控制要求
锅炉是一种具有多输入、多输出且变量之间相互关联 旳被控对象。 过热蒸汽温度控制系统：主要使过热器出口温度保持 在允许范围内，并确保管壁温度不超出工艺允许范围；
被控对象建模
根据在减温水量扰动时，过热蒸汽温度有较大旳容积迟延， 而减温器出口蒸汽温度却有明显旳导前作用，完全能够构成 以减温器出口蒸汽温度为副参数，过热蒸汽温度为主参数旳 串级控制系统
温度设定值
温度主调节器
副调节器
减温水流量
蒸汽流量或者烟
扰动
气热量扰动
阀 门
减温器 2
过热蒸汽温度
过热器 1
温度变送器 温度变送器
主蒸汽温度控制系统设计中面临的难点
主蒸汽温度控制系统设计中面临的难点
在主蒸汽温度控制系统设计中，可能会面临以下一些难点：
1. 快速响应：主蒸汽温度的变化可能是非常快速的，系统需要具备足够的响应速度以及能够快速调整系统参数的能力。
2. 温度波动的抑制：由于工艺操作或其他因素，主蒸汽温度可能会产生周期性的波动，设计一个有效的控制算法来抑制这种波动是一个挑战。
3. 多变因素的影响：主蒸汽温度受到多种因素的影响，如燃料质量、锅炉负荷、蒸汽流量等，将这些因素考虑在内，并建立数学模型进行控制是一个复杂的问题。
4. 鲁棒性与稳定性：主蒸汽温度控制系统需要具备良好的鲁棒性，能够适应不同工况和参数变化，并能够在各种故障和干扰下保持系统的稳定性。
5. 成本和可行性：设计一个高效且可靠的主蒸汽温度控制系统需要考虑成本和可行性，包括硬件设备、控制算法、人力资源等方面的因素。
600MW主汽温度电厂热工控制系统解析
温度指令形成原理图
温度指令形成
相对负荷信号经过函数器f(X)处理后 与设定温度相加形成温度设定值。这么 做是为了使温度设定值随负荷信号变化， 当负荷变化时蒸汽温度保持不变。然后 这个信号与偏置A侧二级过热汽温计算 值比较，小的作为温度设定值。
喷水减温阀调节系统
喷水减温阀调节
当系统在自动状态工作时有当前级别温度信号 和后一级别温度信号经过PID运算形成阀门控制指 令来调节喷水减温阀，还有负荷信号经过f(x)修正后 送入PID调节器辅助调节喷水减温阀。
控制系统逻辑图
控制系统逻辑
如果温度，压力测点损坏导致温度压力 测量值无效或者温度设定值与实际值偏差超 限阀门控制方式由自动转成手动。
当减温阀电动调节门已关或MFT信号有 效时信号超驰关减温阀关闭。
控制系统组态设计
▪ 利用强大的紫金桥组态软件配合DCS或PLC 可以对火电厂主要控制环节进行半物理仿真。 这里是对主蒸汽温度控制系统仿真。紫金桥 作为上位机，DCS作为下位机。用紫金桥组 态软件制作组态画面建立输入输出数据库把 组态画面上的虚拟点和下位机的实际输入输 出单元连系起来，双方输入输出相互影响达 到控制效果。
设计结构图
毕业设计内容
这个设计是基于二级喷水减温 对主蒸汽温度进行调节。
从锅炉蒸发区出来的饱和蒸汽 首先进入过热器的低温对流过热器。 然后分成两路流过屏式过热器和高 温对流过热器。最后变成过热蒸汽 送入汽轮机做功。
控制系统原理图
二级减温器入口温度与温度设定值作差来调节一级喷水减 温阀。调节指令形成过程中首先与储水箱压力经f（x）修正 的信号相乘，再经过与负荷微分信号相加。这么做是为了过 热汽温变化适应负荷变化和抑制储水箱压力对过热汽温的影 响。
主汽温控制系统的频域法设计
一、问题描述设已知主汽温对象W 0(s)=W 01(s)W 02(s)=42)8.151(45.2)141(589.1s s +⋅+，燃烧扰动通道为：2)125(1)(+=s s W d 。
1）试用频域法，参考手工计算法，借助rltool 工具设计控制器，并通过仿真实验验证和优化（自行指定性能指标）；2）试与PID 控制器相比较，讨论两者的优缺点。
二、理论方法分析频域特性分析方法是经典控制理论中常用的分析方法，尤其当系统的性能指标以稳态误差、相位裕量和增益裕量等频域指标表示时，此法更方便。
频域分析法是通过研究系统对正弦输入信号下的稳态和动态响应特性来分析系统的。
控制系统设计过程中可以采用频域分析的图解法，方便直观，计算量不大。
应用频域法设计控制器最经典的示例是串联校正型控制器。
串联校正型控制器的特性按照其频域特性上的相位超前或滞后的性质可分为三类：相位超前、相位滞后和相位滞后超前。
Matlab 专为控制系统的根轨迹设计和频域设计的工具软件rltool ，设计者可以通过简单的运算和方便的鼠标拖拽，实现所需控制系统的设计, 大大提高了试凑时的工作效率。
在伯德图上把控制器的幅频和相频曲线分别加在原系统的幅频和相频曲线上就能清楚地显示控制器的作用，同时也能方便地根据性能指标确定所需要的控制器。
增益裕量和相位裕量作为设计控制系统的频域性能指标。
增益裕量和相位裕量的数值不宜过大或过小。
较好的经验值范围是)(6,60~30dB K GM PM b g b ≥=︒︒==γ三、实验设计与实现1）确定稳态误差ssr e 、相位裕量γ和增益裕量GM 等频域指标先建立PID 的simulink 模型并进行参数整定，如图5-1所示：图5-1其波形图为：图5-2自定义稳态误差ssr e =0.01，由图5-2中可得到75.01=-=-=AB A B A ϕ,所以21225.0ξξπ--== A B ，解得阻尼比22.0=ξ，然后通过相位裕量和时域指标的关系o 2.242412tan 241=-+=-ξξξγ，取PM=50，由ssr e =pK +11得99=p K ，所以43.2589.3==P c K K ；2）用rltool进行调整，获得最佳幅频曲线先将零极点模型转化成多项式模型，在matlab中输入以下内容：[z]=[];p=[-1/14 -1/14 -1/15.8 -1/15.8 -1/15.8 -1/15.8];k=0.0000003187; num=k*poly(z);den=poly(p);printsys(num,den)回车之后得到如下所示的结果：num/den =3.187e-007-----------------------------------------------------------------s^6 + 0.39602 s^5 + 0.065303 s^4 + 0.0057393 s^3 + 0.00028355 s^2+ 7.4664e-006 s + 8.1868e-008在matlab中输入以下内容：num=[3.187e-007];den=[1 0.39602 0.065303 0.0057393 0.00028355 7.4664e-006 8.1868e-008];wg=tf(num,den);rltool(wg)进入rltool后查看Bode图，得到如下结果：图5-3增添零极点，最终得到符合条件的GM和PM值，Bode图如下：图5-4此时的阶跃响应如下所示：图5-53）与PID进行比较根据第一步得到的PID参数和第二步中得到的频域设计的参数，在simulink 平台建立模型如下：图5-6进行仿真后，双击示波器scope可以在同一窗口查看两个波形图，便于比较分析。
贝利公司300MW机组给水、主汽温、再热汽温控制系统
贝利公司300MW机组给水、主汽温、再热汽温控制系统摘要本文将分三部分对贝利公司300MW机组给水，主汽温，再热汽温进行详细的设计。
主要包括它们的工作原理，动态特性，工作流程，SAMA图的分析等。
正常运行的生产设备必须保证产品满足一定的数量和质量的要求，同时也要保证生产设备的安全性和经济性。
因此，要求生产设备在规定的工况下运行。
但是生产过程在进行的时候总是处在许多的因素影响下，如果不加以操作和控制就不能保证生产过程的正常进行。
生产过程是否政策进行，通常是用一些物理量来表征的，如：汽压，汽温，水位等。
给水自动控制系统的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内，本文给水自动控制系统采用的是给水全程自动调节系统。
在低负荷时采用单冲量控制，在高负荷时采用串级三冲量控制。
过热蒸汽温度自动控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一。
机组在运行时，再热汽温是变化和波动的，那么当再热汽温发生波动偏离额定值后，就会影响机组运行的经济性和安全性。
针对这种情况，在全面介绍再热汽温调节控制方式方法的同时，本文着重对控制锅炉再热汽温的方法进行分析研究，分析它对锅炉及机组热效率的影响及其原因。
以上就是本文将要涉及的主要内容，具体设计就要看以下的文章介绍了。
我们相信火力电厂只要把本文所涉及的几个主要系统达到国际上的先进水平，那么我们国家的技术水平就很领先了。
关键词：自动控制给水主汽温再热汽温I沈阳工程学院毕业设计（论文）AbstractIn this text will divide three parts water supply to the shell benefit company 300 MW machine set, main vapor, again hot vapor carry on a detailed design.Mainly include their work principle, the dynamic state characteristic, workflow, analytical etc. of the SAMA diagram.The production equipments of the normal movement has to be promise the product satisfies the certain quantity and the request of the quality, also wanting to promise the safety and the economy of the production equipments.Therefore request to produce an equipments to circulate under the work condition for rule.But the production line always is placed in at the time of carry on under much factor influence, if don't take in to operate and can't promise with control production line normally carry on.Production line whether the policy carry on, usually using some physical quantity token, such as:The vapor press, the vapor, water level etc.The mission that the water supply controls system automatically is the amount of evaporation of the amount of water applied orientation boiler that makes boiler, the maintenance vaporWrap water level in the provision of the scope, this text water supply's controling the system adoption automatically is the water supply whole distanceses to regulate to fasten automatically 统.At low carry adopt the single blunt quantity control, at high burden adopt string class three blunt quantity control.The mission that leads hot steam temperature to control automatically maintained the hot machine export steam temperature in allow the scope, and protected a hot machine, making the work temperature that the tube wall temperature doesn't exceed to allow.Lead the hot steam temperature is one of the important index signs that the boiler circulates quality.The machine set while circulate, again hot vapor is a variety and motion of, be so again hot vapor occurrence the motion deviate a sum settle value after, will influence the machine set the economy and the safety for circulate.Aim at this kind of circumstance, at overall introduction again hot vapor regulate the control method method of in the meantime, this text emphasize to control boiler again the method of hot vapor carry on analysis research, analyzing the influence of it upon the boiler and the machine set hot efficiency and its reason.Be the main contents that this text will involve above, the concrete design will see a following article introduce.We believe the thermodynamic power power station as long as attain the advanced level of the international top to a few main systems that this text involve, so the technique level of our nation led very much.Key Words:automatic control feedwater main steam temp reheat steam tempII贝利公司300MW机组给水、主汽温、再热汽温控制系统目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................................... I I 目录............................................................................................................................................. I II 引言. (1)第1章锅炉给水控制系统 (3)1、1系统介绍 (3)1.1.1 小负荷给水控制原理 (3)1.1.2 大小负荷给水切换原理 (4)1.2 给水全程控制系统存在的问题 (4)1.3 铁岭电厂实际给水系统图（图纸编号：FW—1~FW—9）的分析： (4)1.3.1 汽包水位测量（图纸编号FW—1） (5)1.3.2 给水流量测量（图纸编号FW—2） (5)1.3.3 蒸汽流量信号测量（图纸编号FW—3） (6)1.3.4 给水控制过程分析（图纸编号FW—4、FW—5） (6)第2章主汽温控制系统 (8)2.1 过热汽温控制系统方案 (9)2.1.1 系统的设计 (9)2.1.2 系统原理分析 (10)2.2 系统特点 (11)2.3 铁岭电厂实际系统图（图纸编号ST—1,ST—2，ST—3）的分析： (11)第3章再热汽温控制系统 (13)3.1 再热汽温的作用及典型特点 (13)3.2 再热汽温的典型调节手段 (14)3.3 问题描述 (14)3.3.1 再热器分布及设计特性 (14)3.3.2 再热汽温设计的自动调节手段 (15)3.3.3 再热汽温调节存在问题 (16)3.4 相关问题及建议 (16)3.4.1 漏风问题 (17)3.4.2 执行机构问题 (17)3.5 铁岭电厂实际系统图（图纸编号RT—1，RT—2，RT—3）分析 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)III贝利公司300MW机组给水、主汽温、再热汽温控制系统引言1、设计锅炉给水、主汽温，再热汽温等控制系统炉的意义汽包锅炉给水控制系统是火力发电厂单元机组主要的控制系统一，通过对汽包锅炉给水全程控制系统的分析，提出了系统分析时应注意的几个关键问题，这几个关键问题对汽包锅炉给水全程控制系统的分析、设计和调试均具有很大价值。
汽温控制系统
第一节 过热汽温自动控制系统
系统引入机组负荷、送风 量、喷燃器摆角等外扰信 号作为前馈信号是十分有 用的。这些扰动信号变化 都会引起过热蒸汽温度的 明显变化，因此将其引入 系统，可以用来抑制它们 对过热蒸汽温度的影响， 改善一级过热蒸汽温度的 控制品质。如送风量增加 时，过热汽温会上升，将 送风量信号作为前馈信号 引入系统，使f上升，副 调节器输入偏差增大、输 出增加，增加减温水量， 就可有效抑制汽温升高， 改善系统在送风量扰动下 的控制品质。
考虑多种影响 因素后估算出 的焓增值 未级过热器 入口焓值 未级过热器 出口焓值
第一节 过热汽温自动控制系统
(三)过热汽温控制连锁逻辑 为了防止减温器喷水调节阀门的漏流影响，在喷水 调节阀前后设臵了喷水截止阀。通常，需要减温水时(调 节阀控制指令大于约5％)，全开截止阀，不需要时，则 全关截止阀。 1、一级减温喷水控制逻辑如下： 当一级过热器出口温度变送器或第一级喷水减温器后 的温度变送器故障、喷水调节阀执行器故障、主燃料跳 闸(MFT)或负荷小于X(％)(X≈20％MCR)时，一级减温喷水 阀M／A站从自动切至手动(MRE)。 当一级喷水阀指令大于y(％)(≈ 5％)，但一级喷水截 止阀未开时，一级减温器喷水调节阀臵位在1％开度上 (对应M／A操作站后切换器选择“MIN”)。 当一级喷水阀指令等于0％时，关闭一级减温器前、 后截止阀。 当主燃料跳闸或负荷小于20％MCR时，PLW(超弛减)信 号使一级喷水阀迅速关闭，同时关闭电动截止阀。
θ：主蒸汽温度，系统的主信号 θ1：减温器出口温度，导前汽温信号
如果不加入导前汽温信号，控制系统就
是一个只根据主汽温度进行控制的单回路 调节系统，由于调节对象存在大迟延、大 惯性，不可能获得满意的调节效果，甚至 不能投入自动。 加入导前汽温的微分信号后，由于导前 汽温能迅速反映扰动的影响，所以能有效 改善调节品质。动态过程中，PID调节器根 据导前信号的微分信号和主蒸汽信号动作， 稳态时，导前汽温的微分信号为0，因此过 热器出口主汽温度一定等于设定值。
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河北工程大学水电学院
毕业设计指导书
两种主汽温控制系统的设计及性能比较
指导教师：
适用专业：热能动力工程
年月日
一、题目：两种主汽温控制系统的设计及性能比较
二、设计目的：
1.动态系统计算机仿真的目的是通过对动态系统仿真模型运行过程的观察和统计获得系统仿真输出和掌握模型基本特性，推断被仿真对象的真实参数，以期获得对仿真对象实际性能的评估和预测，进而实现对真实系统设计与结构的改善或优化。
此次设计的目的就是利用MATLAB进行电厂过热汽温自动调节系统的参数进行整定。
MATLAB语言是MathWorks公司在80年代推向市场的一种数值型计算软件。
MATLAB具有编程效率高、程序设计灵活、图形功能强等优点,它已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强劲的大型软件。
MATLAB提供的Simulink工具箱是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统,也支持多种采样速率的多速率系统。
Simulink为用户提供了用方框图进行建模的模型接口。
它与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比,具有更直观、方便、灵活的优点。
并且用Simulink创建的模型可以具有递阶结构,用户可以用从上到下或从下到上的结构创建模型。
2．目前电厂过热汽温控制系统主要使用的是常规PID控制。
PID控制是控制理论中技术成熟，在过程控制中广泛应用的一种控制。
PID控制器的结构简单，参数易于调整，在长期的工程实践中，人们己经积累了有关PID控制的丰富经验。
特别是在工业过程控制中，由于建立控制对象的精确数学模型很困难，系统参数又经常发生变化，运用现代控制理论进行分析、综合要耗费很大代价进行模型辩识，且往往不能得到预期的效果。
而PID控制器具有很大的灵活性和适用性，所以 PID控制仍然是首选的控制策略之一。
我们可以通过MATLAB工具箱中的一些模块对过热汽温控制系统进行仿真实验，仿真结果非常理想，主气温在扰动下的偏差只有3℃左右且调节时间在三分钟左右就可达到稳态，从而可以出色完成锅炉蒸汽温度自动调节任务。
一、设计内容
过热蒸汽的温度是锅炉运行质量的重要指标之一，过热蒸汽的温度过高或
者过低都会显著影响电厂运行的经济性和安全性。
过热蒸汽的温度过高可能造成过热器、蒸汽管道、汽轮机的高压部分损坏；过热蒸汽的温度过低，会引起电厂热耗上升并使汽轮机轴向推力增大造成推力轴承过载，还会引起汽轮机末级蒸汽湿度增加，其内效率降低，加剧对叶片的侵蚀。
所以。
锅炉运行中必须保持过热汽温在稳定值附近。
一般要求过热汽温与规定值的暂时偏差不超过10℃，长期偏差不超过5℃。
从过热气温温度的动态特性的角度考虑，改变烟气侧参数的调节手段是比较理想的，但具体实现比较困难，所以一般很少采用；喷水减温对过热器的安全运行比较有利，所以尽管对象的调节特性不够理想，但还是目前被广泛采用的过热蒸汽温度调节方法。
采用喷水减温时，由于对象调节通道有较大的延迟和惯性及运行中要求有较小的气温控制偏差，所以采用单回路调节系统往往不能获得较好的调节品质。
应该从对象的调节通道中找出一个比被调量反映快的中间点信号作为调节器的补充反馈信号，以改善对象调节通道的动态特性，提高调节系统的质量。
采用导前气温微分信号作为补充信号的调节系统方案和串级调节系统的调节品方案，在热工自动控制中得到广泛的应用。
通过防真图来比较两种调节系统在调节质量、系统构成和整定调试等各方面的特点。
1 采用导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系统图
如果不加这个导前
信号，调节系统只根据过
调节的单回路
热汽温θ
2
系统。
加了这个导前信
号，在动态时调节器根据
θ1的微分和θ2这两个信
号而动作，但在静态时θ
不再变化，则微分器的
1
输出消失，这时过热汽温
θ2必然恢复到给定值。
2 采用导前汽温微分信号的调节系统的分析和整定
加入导前汽温微分信号的作用是改变了调节对象的动态特性，仍可将调节系统看作是单回路。
3串级调节系统原理图
一发生变化，调节器就改变减温水量，而过热汽温串级调节系统，只要θ
1
θ2则起校正作用。
只要θ2不恢复到给定值，则PID调节器就不断地改变校正信号去改变减温水量，直到θ
恢复到给定值为止。
所以，调节结束后，导前汽温
2
θ1可能稳定在与原来不同的数值上，而过热汽温θ2则等于给定值。
4 串级调节系统结构图
5 串级调节系统的分析和整定
副调节器的参数可按一般单回路调节系统的整定方法进行整定。
整定主回路时副回路看作是一个快速随动系统，也按单回路来整定。
6 使用MATLAB/Simulink建立仿真系统图
四、设计要求
1 熟悉MATLAB常用操作和命令；
2 了解采用中间被调量微分信号的调节系统；
3 熟悉过热汽温调节的任务、调节对象的动态特性及调节方案；
4 熟悉采用导前汽温微分信号调节系统和串级汽温调节系统；
5 熟悉导前汽温调节系统和串级汽温调节系统子模块；
6 使用MATLAB/Simulink建立仿真系统图；
7 根据要求输出仿真结果；
8 写出设计说明书。
五、提交成果：
1 设计说明书1份；
2 仿真结果数据（软盘）；
3 翻译一篇英文资料。