能源行业的“神经中枢”：热工自动控制虚实结合实验系统

一、前言

随着“碳达峰、碳中和”战略的加速推进，整个电力行业正经历着从“规模扩张”向“质量效益”“绿色低碳”并重的深刻变革。在此背景下，热工自动控制系统作为能源、电力、化工等核心工业领域不可或缺的“神经中枢”，其运行效能直接决定了生产过程的安全性、稳定性、经济性及环保性，推动其向智能化方向升级已成为破解发展瓶颈、提升核心竞争力的迫切需求。

但热工过程控制实验涉及高温高压，传统的实训教学方式无法保障学生安全进行实验。为此，北京象新力科技有限公司研发了“热工自动控制虚实结合实验系统”，建立一个供学生研究及探索、高效学习的创新性设计与验证平台，强化学生对“过程控制”原理的理解及动手能力，建立实体实验－虚拟仿真实验一体的完备实验教学体系。

二、软件介绍

本虚拟仿真实验教学项目是依托“过程控制工程”课程开发，以实验室水箱系统实体设备及火电厂炉膛系统为模型搭建，在控制系统拓扑结构搭建、程序设计、运行验证能够学习和开发研究的开放性仿真软件。

该虚拟仿真软件搭建的系统主要有水箱系统实验、给水系统实验和风烟系统实验三部分。能够完成单回路控制、串级控制、前馈反馈控制、三冲量控制以及顺序启停控制等多种控制实验。

三、实验内容

1、水箱系统实验

本模块需完成单/双容水箱系统对象特性、单/双容水箱液位PID控制等系列实验。用户根据水箱系统的动静态特性，通过调整PID控制参数，观察其对调节时间、振荡范围、滞后时间、控制速度、系统误差等的影响，改善控制系统的性能。

2、给水系统实验

本模块以除氧器为应用对象，包括除氧器水位控制、给水泵启停顺序控制，主要涉及液位的冲量控制、虚假水位以及安全连锁保护系统。

3、风烟系统实验

本模块包含炉膛负压控制及引风机顺序启停控制两个实验，通过控制引风机实现炉膛负压控制，观察炉膛负压的曲线变化，及引风机不同控制方式及PID参数影响。

四、支撑课程

本产品可广泛应用于本科和高职类院校的实训和课程教学，主要针对自动化类及其相关专业领域，可匹配热工自动化技术、自动控制原理、热工自动控制系统等课程。