“十三五”普通高等教育本科規劃教材 熱工控製係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉久斌，張君 著

圖書標籤:

• 熱工控製
• 自動控製
• 本科教材
• 規劃教材
• 十三五
• 工程熱物理
• 控製係統
• 專業課
• 高等教育
• 機械工程

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787519803957

版次：1

商品編碼：12198862

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：252

字數：381000

正文語種：中文

內容簡介

《“十三五”普通高等教育本科規劃教材 熱工控製係統》為“十三五”普通高等教育本科規劃教材。
本書作為“自動控製原理”的後續教材，主要介紹火力發電廠的熱工控製係統。全書共七章，首章介紹單迴路控製係統，以便與“自動控製原理”銜接。後六章論述瞭火電機組的蒸汽溫度、給水、旁路、直流鍋爐、燃水比及協調控製係統。在汲取以往教材精華的基礎上，反映熱工控製技術的發展，每章都列舉瞭現場實例進行分析，深入淺齣，循序漸進，做到理論聯係實際，有較強的工程實用性。

目錄

第一章　單迴路控製係統
第一節　熱工控製技術概述
第二節　熱工控製係統的組成原理和性能指標
第三節　控製參數對控製質量的影響
第四節　單迴路控製係統的工程整定方法
本章小結
課後練習與思考題
第二章　蒸汽溫度控製係統
第一節　過熱蒸汽溫度控製係統
第二節　再熱蒸汽溫度控製係統
第三節　大型機組蒸汽溫度控製係統實例
本章小結
課後練習與思考題
第三章　給水控製係統
第一節　汽包鍋爐給水控製係統
第二節　直流鍋爐給水控製係統
第三節　給水控製係統實例
本章小結
課後練習與思考題
第四章　旁路控製係統
第一節　汽輪機旁路控製係統
第二節　旁路啓動係統
本章小結
課後練習與思考題
第五章　燃燒過程自動控製係統
第一節　燃燒過程自動控製的任務和特點
第二節　燃燒過程控製對象的動態特性
第三節　各種燃料量信號的實現方式
第四節　各種燃燒控製子係統的控製策略
第五節　燃燒過程控製係統實例
本章小結
課後練習與思考題
第六章　直流鍋爐控製係統
第一節　直流鍋爐介紹
第二節　直流鍋爐的動態特性
第三節　燃水比控製係統的控製策略
第四節　超（超）臨界機組燃水比控製實例分析
本章小結
課後練習與思考題
第七章　協調控製係統
第一節　概述
第二節　單元機組的動態特性
第三節　單元機組負荷控製係統的構成及原理
第四節　單元機組主控係統
第五節　超（超）臨界單元機組負荷控製係統實例分析
本章小結
課後練習與思考題
參考文獻

前言/序言

我國以火電為主的發電格局長期不會改變，隨著低碳經濟和環境保護要求日益嚴格，必須優化發展火電、綠色發展火電，火力發電機組必須采用高參數、大容量以實現高效率、低汙染的發展願景，熱工控製係統對於火電機組的經濟性、安全性和清潔性具有重大意義。
為瞭加強大型火電機組人纔培養力度，加速教學內容、課程體係、教學方法的改革和創新，滿足大型火電機組發展對高素質人纔的迫切需求，熱工控製係統教材也應持續更新。本書根據生産過程自動化（熱工自動化）方嚮“熱工控製係統”課程的教學要求，結閤近年來火電機組熱工控製技術的發展和多年來教學實踐編寫而成。本書在內容和體係上力求彰顯能源與動力工程專業（熱工自動化方嚮）的特色，體現教學內容課程體係改革的成果，在汲取以往教材精華的基礎上，反映熱工控製技術的新發展，做到理論聯係實際，深入淺齣，循序漸進。
本書精簡瞭以往教材關於熱工控製基本理論部分，避免與前期課程“自動控製原理”不必要的重復；同時，加強控製係統的篇幅，新增瞭超（超）臨界機組熱工控製係統內容和旁路控製係統；加強課程內容間的聯係與綜閤應用，有利於拓寬學生的專業麵，培養學生的創新能力。
本書由劉久斌教授任主編，張君副教授任副主編，李榮參編。劉久斌編寫首、二、五章，張君編寫第六、七章，李榮編寫第三、四章。全書由華北電力大學韓璞教授主審，在此深錶謝意。
限於編者水平，疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正。

熱工過程控製係統：原理、設計與實踐 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入而又實用的熱工過程控製係統知識體係。 課程內容涵蓋熱工控製係統的基本原理、核心組件、設計方法、實際應用以及發展趨勢，力求在理論深度與工程實踐之間找到最佳平衡點。本書並非僅僅羅列技術細節，而是側重於培養讀者對熱工過程控製係統進行分析、設計、優化和故障診斷的能力，使其能夠勝任相關領域的工程技術工作。 第一部分：熱工過程控製係統基礎 在深入探討具體控製策略之前，我們首先需要建立對熱工過程控製係統的基本認知。本部分將從以下幾個方麵展開： 熱工過程概述： 詳細介紹各類典型的熱工過程，如蒸汽鍋爐、換熱器、反應爐、乾燥設備、製冷係統等。我們將剖析這些過程的物理化學特性、能量流動規律、傳遞機理，以及它們在不同工業領域中的作用與重要性。重點在於理解過程的動態行為，例如延遲、慣性、非綫性等關鍵特徵，這些都是設計有效控製策略的基礎。 控製係統基本概念： 闡述閉環控製、開環控製、反饋控製、前饋控製等基本控製結構。我們將定義控製係統的核心要素，包括被控對象、控製器、執行器、傳感器以及測量儀錶，並深入分析它們之間的相互關係和作用。同時，將引入穩定、魯棒、最優等控製係統的性能指標，為後續的係統設計提供評價標準。 數學建模與分析： 為瞭有效地設計和分析控製係統，數學模型至關重要。本部分將介紹幾種常用的熱工過程數學建模方法，包括基於物理原理的機理建模（如質量平衡、能量平衡方程）和基於實驗數據的辨識建模（如傳遞函數模型、狀態空間模型）。讀者將學習如何根據實際過程特性選擇閤適的建模方法，並掌握利用這些模型進行係統響應分析（如階躍響應、頻率響應）和穩定性判斷（如奈奎斯特判據、根軌跡法）的基本技能。 傳感器與儀錶： 詳細介紹用於測量熱工過程中關鍵參數（如溫度、壓力、流量、液位、成分含量等）的各類傳感器和儀錶。我們將討論不同類型傳感器的原理、特點、精度、響應速度以及適用範圍，例如熱電偶、熱電阻、壓力變送器、渦輪流量計、超聲波流量計、液位計、氣體分析儀等。同時，還將涉及信號的調理、放大和數字化處理，為控製器提供可靠的輸入信號。 第二部分：控製器設計與實現 在理解瞭熱工過程的特性和控製係統的基本原理後，本部分將聚焦於控製器的設計與實現，這是實現精確控製的核心環節。 PID控製器： 作為工業界最廣泛使用的控製器，PID（比例-積分-微分）控製器將得到詳盡的講解。我們將深入分析比例、積分、微分三個控製分量的作用機理，以及它們對係統響應的影響。讀者將學習如何根據被控對象的特性選擇閤適的PID參數整定方法，例如Ziegler-Nichols法、臨界比例度法、衰減震蕩法等，並通過實際案例演示參數整定的過程。此外，還將探討PID控製器的改進，如抗積分飽和、抗微分先行等。 先進控製策略： 除瞭PID控製器，本書還將介紹一些更高級的控製策略，以應對復雜或具有挑戰性的熱工過程。這包括： 前饋控製： 針對可測量擾動的補償，如何在擾動發生前主動調整控製輸齣，以減小其對被控變量的影響。 串級控製： 利用一個快速響應的內環來穩定一個慢速響應的外環，從而提高係統的抗乾擾能力和動態性能。 比值控製： 在混閤或配料過程中，如何精確控製兩種或多種物料的流量比。 解耦控製： 針對多輸入多輸齣（MIMO）係統，如何設計控製器以消除輸入變量之間的相互乾擾。 模糊邏輯控製（FLC）： 利用專傢知識和模糊規則進行控製，特彆適用於難以建立精確數學模型的非綫性係統。 模型預測控製（MPC）： 基於被控對象模型，對未來一段時期的係統行為進行預測，並優化控製器的輸齣，具有齣色的多變量控製和約束處理能力。 控製器實現技術： 介紹實現各種控製策略的技術途徑。我們將討論數字控製器的實現，包括采樣、量化、離散化等過程。同時，還將介紹可編程邏輯控製器（PLC）、分布式控製係統（DCS）以及嵌入式係統在熱工過程控製中的應用，並講解PLC編程的基本概念和梯形圖、指令錶等常用編程語言。 第三部分：熱工過程控製係統的設計與工程實踐 本部分將從工程實踐的角度齣發，指導讀者如何進行一個完整的熱工過程控製係統的設計和實施。 係統需求分析與方案設計： 強調在係統設計初期進行詳盡的需求分析，明確控製目標、性能指標、安全要求、環境條件等。基於需求分析，讀者將學習如何進行總體方案設計，包括選擇閤適的控製結構、控製器類型、測量儀錶和執行機構。 執行機構的選擇與應用： 詳細介紹各種常用的執行機構，如調節閥（包括直通閥、角式閥、蝶閥、隔膜閥等）、電動執行器、氣動執行器、液壓執行器等。我們將分析不同執行機構的工作原理、流量特性、響應速度、精度以及選擇時的考量因素。 控製迴路的設計與調試： 聚焦於單個控製迴路的設計。從儀錶選型、安裝、接綫，到控製策略的選擇、參數整定，再到迴路的調試與優化，我們將一步步進行講解。強調現場調試的重要性，以及如何通過實際操作和數據分析來驗證和改進控製係統的性能。 安全儀錶係統（SIS）： 針對熱工過程中可能齣現的危險工況，介紹安全儀錶係統的概念、組成和設計原則。我們將討論功能安全標準（如IEC 61508/61511），以及如何設計和實施滿足安全要求的 SIS，以防止事故發生或減輕事故後果。 係統集成與組態： 介紹如何將獨立的控製迴路集成到一個統一的控製係統中，例如通過DCS或SCADA係統。我們將講解係統的組態方法，包括畫麵設計、報警管理、數據記錄、曆史趨勢分析等。 故障診斷與維護： 探討控製係統常見的故障類型，如傳感器失效、執行機構故障、控製器參數漂移、迴路性能下降等。我們將介紹故障診斷的常用方法，包括基於經驗的診斷、基於模型的診斷以及利用曆史數據進行分析。同時，還將強調預防性維護的重要性，以及如何製定閤理的維護計劃。 第四部分：熱工過程控製係統的發展與展望 隨著科技的不斷進步，熱工過程控製係統也正朝著更加智能化、集成化和高效化的方嚮發展。本部分將對未來的發展趨勢進行探討。 工業物聯網（IIoT）與智能控製： 介紹 IIoT 技術如何改變熱工過程控製。通過傳感器網絡的部署、大數據分析和雲計算，實現對過程的實時監控、預測性維護和遠程優化。探討如何利用機器學習和人工智能技術，開發更具自適應性和預測性的智能控製算法。 能源效率與綠色製造： 強調控製係統在提高能源利用效率、減少汙染物排放方麵的重要作用。介紹如何通過精細化控製和優化調度，實現節能減排目標，助力綠色製造。 數字化轉型與工業4.0： 探討數字化轉型對熱工過程控製係統帶來的機遇與挑戰。分析虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、數字孿生等技術在控製係統設計、培訓和維護中的潛在應用。 本書結構清晰，邏輯嚴謹，理論與實踐相結閤。 每章都配有豐富的案例分析和習題，幫助讀者鞏固所學知識。本書不僅適閤熱工、自動化、機械工程等相關專業的本科生學習，也是廣大從事熱工過程控製係統設計、運行、維護的工程師以及相關技術人員的實用參考書。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解熱工過程控製係統的奧秘，並能夠獨立設計、實施和優化各類熱工過程的控製係統，為推動工業自動化和智能化發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

當我拿到這本《熱工控製係統》時，我首先被它條理清晰的結構所吸引。從基礎概念到復雜係統的構建，每一章都像是為讀者量身打造的階梯，讓你在不知不覺中提升自己的認知。我尤其欣賞書中在介紹各種控製理論時，會引用大量的實際工程案例，並且對這些案例的分析非常透徹。比如，在講解“故障診斷與容錯控製”時，它詳細分析瞭一個換熱器溫度失控的場景，並提齣瞭多種診斷方法和相應的容錯控製策略，這對於理解係統在異常情況下的魯棒性至關重要。這種細緻入微的講解，讓我對熱工控製係統有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是為那些想深入瞭解熱工控製係統，但又可能沒有太多時間去翻閱大量專業文獻的讀者準備的。它的敘述風格非常親切，沒有那種高高在上的學術腔調。我個人最喜歡的地方是，它在講解每一個控製算法時，都會先給齣直觀的物理意義，然後再深入到數學模型。例如，在介紹狀態空間法時，它並沒有一開始就拋齣矩陣方程，而是先用一個簡單的彈簧阻尼係統來類比，讓我們理解狀態變量的含義，然後再逐步引齣其在熱工過程中的應用。這種由淺入深的學習路徑，讓我覺得學習過程非常輕鬆愉快。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在熱電廠工作的年輕工程師，平時接觸的主要是實際操作和故障排除，理論知識雖然有，但總感覺不夠係統。拿到這本《熱工控製係統》的時候，我抱著試試看的心態翻開瞭，沒想到給我帶來瞭很多驚喜。這本書的實用性真的非常強，它不僅僅是停留在理論層麵，而是緊密結閤瞭工業現場的實際需求。比如，書中對各種常用傳感器和執行器的原理、選型以及安裝注意事項都做瞭非常詳細的介紹，這一點對於我們一綫操作人員來說是至關重要的。我記得書裏關於壓力變送器的部分，不僅講瞭它的工作原理，還特彆強調瞭在惡劣工況下的選型和維護要點，這正是我們經常遇到的難題。

評分☆☆☆☆☆

我是一名即將畢業的熱能動力工程專業的學生，在準備畢業設計時，需要深入瞭解熱工控製係統。這本書的齣現，無疑為我提供瞭寶貴的參考。它的內容涵蓋瞭從基礎的熱力學和流體力學原理，到各種控製器的設計與應用，再到整個係統的集成與優化，幾乎涵蓋瞭熱工控製領域的所有關鍵知識點。我特彆看重書中關於過程控製儀錶的內容，比如溫度、壓力、流量、液位等傳感器的選型、安裝和校準，這些都是實際工程中不可或缺的知識。而且，書中還對各種執行器，如調節閥、變頻器等進行瞭詳細的介紹，這對於我理解控製信號如何轉化為實際的物理操作非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在接觸這本書之前，我對“控製係統”這個詞的理解還比較模糊，隻知道它跟“調節”有關。但《熱工控製係統》這本書，用一種非常係統且循序漸進的方式，讓我對整個學科有瞭全新的認識。它不僅僅是羅列瞭一堆公式和定理，而是像一個循循善誘的老師，一步一步地引導我理解“為什麼需要控製”、“如何實現控製”以及“如何優化控製”。我尤其喜歡書中關於“過程對象特性”的講解，它詳細分析瞭不同熱工過程（如鍋爐、換熱器、乾燥設備等）的動態特性，例如延遲、慣性、比例增益等，並且解釋瞭這些特性如何影響控製器的設計。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對能源科學充滿好奇的學生，我一直對熱工領域抱有濃厚的興趣，但苦於找不到一本既能講解原理又兼顧實際應用的教材。《熱工控製係統》這本書恰好填補瞭我的這一空白。它不僅在內容深度上做得很好，能夠滿足本科生的學習需求，而且在敘述方式上也力求通俗易懂。我特彆欣賞書中對復雜概念的圖解化處理，比如在講解分布式控製係統（DCS）時，它提供瞭一係列流程圖和示意圖，讓我能夠直觀地理解DCS的架構和各個模塊之間的聯係。這種可視化教學方式，極大地降低瞭學習門檻，讓我能夠更輕鬆地掌握這些相對抽象的技術。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我首先被它的裝幀吸引瞭，厚實的書頁，清晰的排版，一看就是經過精心打磨的。翻開內容，果然沒有讓我失望。這本書在對熱工控製係統的基礎理論講解得紮實到位的同時，還非常注重對實際工程應用的闡述。我尤其喜歡它在講解過程中，時不時穿插一些“案例分析”和“疑難解答”環節。比如，在介紹模糊控製原理時，它並沒有止步於理論的闡釋，而是通過一個具體的鍋爐燃燒優化案例，詳細分析瞭如何將模糊邏輯應用到實際的燃料和風門調節中，並給齣瞭具體的控製策略和參數整定方法。這種“理論+實踐”的模式，讓我在學習過程中充滿瞭成就感。

評分☆☆☆☆☆

作為一名熱工領域的從業者，我深知理論與實踐相結閤的重要性。《熱工控製係統》這本書在這方麵做得尤為齣色。它不僅僅是理論的堆砌，而是將大量的理論知識與工業現場的實際應用場景緊密結閤。我特彆喜歡書中關於“先進控製策略”的章節，它不僅介紹瞭模型預測控製（MPC）、自適應控製等前沿技術，還結閤具體的工業案例，詳細闡述瞭這些技術如何應用於提高能源效率、降低排放，以及保障生産安全。書中的圖示和實例都非常貼近實際，讓我感覺自己就像是在閱讀一份來自工程師的經驗分享。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校研究生，正在進行關於鍋爐控製優化的研究。在查找相關資料的過程中，我偶然發現瞭這本《熱工控製係統》。這本書的內容深度和廣度都非常符閤我的需求。它不僅詳細介紹瞭PID控製、模糊邏輯控製等經典控製算法，還對一些更高級的控製策略，如模型預測控製（MPC）和自適應控製進行瞭深入的闡述。我尤其看重書中關於“係統辨識”的章節，它詳細講解瞭如何通過實測數據來建立熱工過程的數學模型，這對於我後續進行模型設計和控製仿真至關重要。書中提供的案例分析也非常具有啓發性。

評分☆☆☆☆☆

這次拿到這本《熱工控製係統》，說實話，拿到之前我對“熱工”這個詞的印象還停留在大學裏那些艱澀難懂的理論課，總覺得離實際應用有些遙遠。但這本書的齣現，徹底改變瞭我這個看法。首先，它的編排思路就非常清晰，從最基礎的熱力學原理、傳熱學概念入手，一點點鋪墊，然後纔引入控製係統的基本概念，比如反饋、前饋、PID控製等等。我尤其喜歡它在講解這些控製理論時，並沒有直接給齣一堆公式和數學推導，而是通過大量的實際案例來闡釋。比如，講解溫度控製時，它會模擬一個鍋爐的升溫過程，然後逐步介紹如何設計一個PID控製器來穩定溫度，精確到不同參數的調整會帶來怎樣的效果，什麼時候需要增大比例係數，什麼時候需要減小積分時間，這些都講得非常細緻。

評分☆☆☆☆☆

不錯。。。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

還好吧，隻是草草的翻瞭翻，還沒認真看。

評分☆☆☆☆☆

不錯。。。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

還好吧，隻是草草的翻瞭翻，還沒認真看。

評分☆☆☆☆☆

不錯。。。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

書不錯，就是發貨太慢瞭。

評分☆☆☆☆☆

用著不錯 自己清楚 內容可以

評分☆☆☆☆☆

還好吧，隻是草草的翻瞭翻，還沒認真看。

評分☆☆☆☆☆

還好吧，隻是草草的翻瞭翻，還沒認真看。