锅炉蒸汽温控制系统.pptx

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1、1一、蒸汽温度控制的任务一、蒸汽温度控制的任务 1.1.过热蒸汽温度控制的任务过热蒸汽温度控制的任务 维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率，据分析，汽温每过热蒸汽温度偏低，则会降低发

2、电机组能量转换效率，据分析，汽温每降低降低5 5，热经济性将下降，热经济性将下降1%1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。一般规定甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。一般规定大容量高参数火力发大容量高参数火力发电电机组机组都都要求要求保持过热蒸汽温在保持过热蒸汽温在 的范围内。的范围内。第1页/共56页2 2 2再热蒸汽温度控制的任务再热蒸汽温度控制的任务 随着蒸汽压力的提高，为了随着蒸汽压力的提高，为了提高机组热循环的经济性，减少汽轮机末提高机组热循环的经济性，减少汽轮机末级叶片中蒸汽湿度级叶片中蒸汽湿

3、度，高参数机组一般，高参数机组一般采用采用中间再热循环。将高压缸出口蒸中间再热循环。将高压缸出口蒸汽引入锅炉，重新加热至高温，然后再引入中压缸膨胀做功。一般再热蒸汽引入锅炉，重新加热至高温，然后再引入中压缸膨胀做功。一般再热蒸汽温度随负荷变化较大，当机组负荷降低汽温度随负荷变化较大，当机组负荷降低30%30%时，再热蒸汽温度如不加以控时，再热蒸汽温度如不加以控制，锅炉再热器出口汽温将降低制，锅炉再热器出口汽温将降低2835(2835(相当于负荷每降低相当于负荷每降低10%10%时，汽温时，汽温降低降低10)10)。所以大型机组必须对再热汽温进行控制。所以大型机组必须对再热汽温进行控制。第2页/

4、共56页3二、影响汽温的主要因素二、影响汽温的主要因素 1.1.过热汽温的主要影响因素过热汽温的主要影响因素 (1)(1)燃料、给水比（煤水比）燃料、给水比（煤水比）只只要要燃燃料料、给给水水比比的的值值不不变变，过过热热汽汽温温就就不不变变。只只要要保保持持适适当当的的煤煤水水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的过热汽温。比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的过热汽温。(2)(2)给水温度给水温度 正常情况下，给水温度一般不会有大的变动；但当高压加热器因故障正常情况下，给水温度一般不会有大的变动；但当高压加热器因故障出系时，给水温度就会降低。对于直流锅炉，若燃料不变，由于给

5、水温度出系时，给水温度就会降低。对于直流锅炉，若燃料不变，由于给水温度降低，加热段加长、过热段缩短，过热汽温会随之降低，负荷也会降低。降低，加热段加长、过热段缩短，过热汽温会随之降低，负荷也会降低。第3页/共56页4 (3)(3)过剩空气系数过剩空气系数 过剩空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失，同时影响对流受热面过剩空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失，同时影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过剩空气系数增大时，除排烟损失增加、锅与辐射受热面的吸热比例。当过剩空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热减少，造成过热器进口温度降低、屏式过炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热减少

6、，造成过热器进口温度降低、屏式过热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在煤水比不变的热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在煤水比不变的情况下，末级过热器出口汽温有所下降。过剩空气系数减小时，结果与增情况下，末级过热器出口汽温有所下降。过剩空气系数减小时，结果与增加时相反。若要保持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。加时相反。若要保持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。(4)(4)火焰中心高度火焰中心高度 火焰中心高度变化的影响与过剩空气系数变化的影响相似。在煤水比不火焰中心高度变化的影响与过剩空气系数变化的影响相似。在煤水比不变的情况下，火焰中心上移类似于过剩空气系数增加

7、，过热汽温略有下降；反变的情况下，火焰中心上移类似于过剩空气系数增加，过热汽温略有下降；反之，过热汽温略有上升。若要保持过热汽温不变，亦需重新调整煤水比。之，过热汽温略有上升。若要保持过热汽温不变，亦需重新调整煤水比。第4页/共56页5 (5)(5)受热面结渣受热面结渣 煤水比不变的调节下：炉膛水冷壁结渣时，过热汽温有所降低；煤水比不变的调节下：炉膛水冷壁结渣时，过热汽温有所降低；过热器结渣或积灰时，过热汽温下降明显。前者发生时，调整煤水比就过热器结渣或积灰时，过热汽温下降明显。前者发生时，调整煤水比就可；后者发生时，不可随便调整煤水比，必须在保证水冷壁温度不超限可；后者发生时，不可随便调整煤

8、水比，必须在保证水冷壁温度不超限的前提下调整煤水比。的前提下调整煤水比。结结论论：对对于于直直流流锅锅炉炉，在在水水冷冷壁壁温温度度不不超超限限的的条条件件下下，后后四四种种影影响响过过热热汽汽温温因因素素都都可可以以通通过过调调整整煤煤水水比比来来消消除除；所所以以，只只要要控控制制、调调节节好好煤煤水水比比，在在相相当当大大的的负负荷荷范范围围内内，直直流流锅锅炉炉的的过过热热汽汽温温可可保保持持在在额额定定值值，这这个个优优点点是是汽汽包包锅锅炉炉无无法法比比拟拟的的；但但煤煤水水比比的的调调整整，只只有有自自动动控控制制才才能能可可靠靠完完成。成。第5页/共56页6 2.2.再热汽温的

9、影响因素再热汽温的影响因素 (1)(1)给水温度给水温度 给给水水温温度度降降低低时时（如如高高压压加加热热器器出出系系），若若锅锅炉炉出出力力保保持持不不变变，则则需需要要增增加加燃燃料料，以以补补充充因因给给水水温温度度降降低低而而减减少少的的热热量量；这这样样，炉炉膛膛出出口口烟烟气气量量增增加加，以以对对流流受受热热面面为为主主的的再再热热器器吸吸热热量量增增加加，导导致致再再热热汽温升高。汽温升高。(2)(2)过剩空气系数过剩空气系数 过过剩剩空空气气系系数数增增加加，以以对对流流受受热热面面为为主主的的再再热热器器吸吸热热量量增增加加，再再热汽温升高；反之则降低。热汽温升高；反之则

10、降低。第6页/共56页7 (3)(3)炉膛火焰中心炉膛火焰中心 炉炉膛膛火火焰焰中中心心的的高高度度对对再再热热汽汽温温有有相相当当显显著著的的影影响响，是是调调节节再再热热汽汽温温的的主主要要手手段段。当当火火焰焰中中心心抬抬高高时时，炉炉膛膛出出口口温温度度上上升升，以以对对流流受受热热面面为为主主的的再再热热器器其其进进口口烟烟温温升升高高，吸吸热热量量增增加加，再再热热汽汽温温提提高高；反反之之，再再热器吸热量减少，再热汽温降低。热器吸热量减少，再热汽温降低。(4)(4)受热面结渣受热面结渣 再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽温降低。再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽温

11、降低。炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛出口烟温上升，再炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。热器吸热增加，再热汽温提高。第7页/共56页8 (5)(5)过热蒸汽温度和压力过热蒸汽温度和压力 过过热热蒸蒸汽汽温温度度变变化化会会引引起起高高压压缸缸排排汽汽变变化化。过过热热汽汽温温降降低低，高高压压缸缸排排汽汽温温度度降降低低；在在再再热热器器吸吸热热量量不不变变的的条条件件下下，因因再再热热器器进进口口温温度度降降低低，导导致再热器出口温度降低。致再热器出口温度降低。过过热热蒸蒸汽汽压压力力的的变变化化也也会会引引起起再再热热汽汽温温的

12、的变变化化。过过热热蒸蒸汽汽压压力力降降低低，在在过过热热汽汽温温不不变变的的情情况况下下，过过热热蒸蒸汽汽的的焓焓增增大大，高高压压缸缸排排汽汽温温度度上上升升；在在再再热热器器吸吸热热量量不不变变的的条条件件下下，因因再再热热器器进进口口温温度度升升高高，使使再再热热器器出出口口温温度度提提高高；反反之之，过过热热蒸蒸汽汽压压力力升升高高，再再热热汽汽温温降降低低。这这与与变变压压运运行行时时，可可保保持较高再热汽温的原理相同。持较高再热汽温的原理相同。第8页/共56页9三、蒸汽温度控制对象的动态特性三、蒸汽温度控制对象的动态特性 1.1.过热蒸汽温度对象的动态特性过热蒸汽温度对象的动态特

13、性 主要为蒸汽流量、烟气传热量和减温水扰动。主要为蒸汽流量、烟气传热量和减温水扰动。（）蒸汽扰动下对象的动态特性（）蒸汽扰动下对象的动态特性 引起蒸汽流量变化的原因有二：一是蒸汽母管的压力变化，二是汽轮机引起蒸汽流量变化的原因有二：一是蒸汽母管的压力变化，二是汽轮机调节汽门的开度变化。结构形式不同的过热器，在相同蒸汽流量调节汽门的开度变化。结构形式不同的过热器，在相同蒸汽流量D D的扰动下，的扰动下，汽温变化的静态特性是不同的。对于对流式过热器的出口温度，随着蒸汽流汽温变化的静态特性是不同的。对于对流式过热器的出口温度，随着蒸汽流量量D D的增加，通过过热器的烟气量也增加，导致汽温升高；对于辐

14、射式过热器，的增加，通过过热器的烟气量也增加，导致汽温升高；对于辐射式过热器，蒸汽流量蒸汽流量D D增加时，炉膛温度升高较少，炉膛辐射给过热器受热面的热量比蒸增加时，炉膛温度升高较少，炉膛辐射给过热器受热面的热量比蒸汽流量的增加所需的热量要少，因此辐射式过热器的出口汽温反而下降，对汽流量的增加所需的热量要少，因此辐射式过热器的出口汽温反而下降，对流式过热器和辐射式过热器的出口汽温对负荷变化的反应是相反的，其静态流式过热器和辐射式过热器的出口汽温对负荷变化的反应是相反的，其静态特性如下。特性如下。第9页/共56页10图图5-1 5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过蒸汽量变化与对流过热器及辐射过

15、热器出口汽温变化的静态特性热器出口汽温变化的静态特性 实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增设屏式过热器，且实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增设屏式过热器，且对流对流方式下吸收的热量比辐射方式下吸收的热量要多，因此综合而言，方式下吸收的热量比辐射方式下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温是随流量过热器出口汽温是随流量D D的增加而升高的的增加而升高的。动态特性如图动态特性如图5-25-2所示。所示。注意：注意：蒸汽流量的扰动不能作为调节信号用。蒸汽流量的扰动不能作为调节信号用。图图5-2 5-2 蒸汽量变化对过热器汽蒸汽量变化对过热器汽温的影响温的影响有延迟，有惯性，有延迟

16、，有惯性，有自平衡能力。有自平衡能力。第10页/共56页11 （）烟（）烟气量气量扰动下过热汽温对象的动态特性扰动下过热汽温对象的动态特性 图图5-3 5-3 烟气流量变化对烟气流量变化对过热汽温的影响过热汽温的影响 引起烟气传热量变化的原因很多，如引起烟气传热量变化的原因很多，如给粉机给粉不均匀，煤中水分的改变，蒸给粉机给粉不均匀，煤中水分的改变，蒸汽受热面结垢，过剩空气系数改变，汽包汽受热面结垢，过剩空气系数改变，汽包给水温度变化，燃烧火焰中心位置的改变给水温度变化，燃烧火焰中心位置的改变等。尽管引起烟气传热量变化的原因等。尽管引起烟气传热量变化的原因很多很多，但对象特征总的特点是：有延迟

17、，有惯性，但对象特征总的特点是：有延迟，有惯性，有自平衡能力。它的特征曲线如图有自平衡能力。它的特征曲线如图5-35-3所示。所示。从烟气侧来的扰动量使沿整个长度过热器的传热量发生变化，汽温变从烟气侧来的扰动量使沿整个长度过热器的传热量发生变化，汽温变化反应较快，延迟时间有化反应较快，延迟时间有1020s1020s，可以用来作为调节量信号。可以用来作为调节量信号。第11页/共56页12 （）减温水量扰动下过热汽温对象的动态特性（）减温水量扰动下过热汽温对象的动态特性 图图5-4 5-4 减温水量变化对过热减温水量变化对过热汽温的影响汽温的影响 常用的减温方法有两种：喷水式减常用的减温方法有两种

18、：喷水式减温和表面式减温，前者的效果比后者好，温和表面式减温，前者的效果比后者好，喷水式减温器一般装在末级过热器高温喷水式减温器一般装在末级过热器高温段前面，一方面保护了过热器高温段，段前面，一方面保护了过热器高温段，另一方面又改善了另一方面又改善了调节调节性能。这种过热性能。这种过热器的安装方法与在饱和侧装设表面式减器的安装方法与在饱和侧装设表面式减温器相比，延迟时间能减小温器相比，延迟时间能减小1/41/4。特点：特点：有延迟，有惯性和有自平衡能力，延迟时间约有延迟，有惯性和有自平衡能力，延迟时间约 为为3060s3060s。减温水量是常用的调节量减温水量是常用的调节量。第12页/共56页

19、13 2 2再热蒸汽温度控制对象的动态特性再热蒸汽温度控制对象的动态特性图图5-5 5-5 烟气挡板控制再热汽温的动态特性烟气挡板控制再热汽温的动态特性图图5-55-5是再热汽温动态特性。当烟是再热汽温动态特性。当烟气挡板从气挡板从0 0 100 100变化时，再变化时，再热汽温变化热汽温变化5858，滞后时间，滞后时间80s80s；其传递函数可用四阶惯性环节的其传递函数可用四阶惯性环节的传递函数表示：传递函数表示：再热蒸汽温度控制对象的动态特性依控制方式的不同动态再热蒸汽温度控制对象的动态特性依控制方式的不同动态特性特性也不也不同。同。第13页/共56页14四、蒸汽温度控制方案四、蒸汽温度控

20、制方案 1 1过热汽温的调节过热汽温的调节 超超临临界界600MW600MW锅锅炉炉过过热热汽汽温温的的调调节节是是以以调调节节煤煤水水比比为为主主，用用一一、二二级减温水作细调。级减温水作细调。（1 1）过热汽温粗调（煤水比的调节）过热汽温粗调（煤水比的调节）煤煤水水比比的的调调节节的的主主要要温温度度参参照照点点是是内内置置式式分分离离器器出出口口温温度度，即即所所谓谓的的中中间间点点温温度度。锅锅炉炉负负荷荷大大于于 3737MCRMCR，分分离离器器呈呈干干态态，中中间间点点温温度度为为过过热热温温度度。从从直直流流锅锅炉炉汽汽温温控控制制的的动动态态特特性性可可知知：过过热热汽汽温温

21、控控制制点点离离工质开始过热点越近，汽温控制时滞越小，即汽温控制的反应明显。工质开始过热点越近，汽温控制时滞越小，即汽温控制的反应明显。第14页/共56页15 在在运运行行中中，煤煤水水比比变变化化时时，中中间间点点温温度度就就会会偏偏离离设设定定点点。中中间间点点温温度度的的偏偏差差信信号号指指示示运运行行人人员员或或计计算算机机及及时时调调节节煤煤水水比比，消消除除中中间间点点温温度度的的偏偏差差，以以便便保保持持过过热热汽汽温温的的稳稳定定。但但需需强强调调的的是是，中中间间点点温温度度的的设设定定值值与与锅锅炉炉特特性性和和负负荷荷有有关关，如如变变压压运运行行，饱饱和和温温度度随随压

22、压力力下下降降而而降降低低，中中间间点点温温度度也也随随之之下下降降（保保证证一一定定的的过过热热度度），而而不不是是一一个个固固定定值值；设设计计人人员员已已将将其其特特性性绘绘制制成成曲曲线线，输输入入计计算算机机进行自动控制。进行自动控制。关于中间点温度：关于中间点温度：第15页/共56页16（2 2）过热汽温的细调）过热汽温的细调 由于锅炉调节中，受到许多因素变化的影响，只靠煤水比的粗调还不由于锅炉调节中，受到许多因素变化的影响，只靠煤水比的粗调还不够；另外，还可能出现过热器出口左、右侧温度偏差。因此，在后屏过热器够；另外，还可能出现过热器出口左、右侧温度偏差。因此，在后屏过热器的入口

23、和高温过热器（末级过热器）的入口分别布置了一级和二级减温水的入口和高温过热器（末级过热器）的入口分别布置了一级和二级减温水（每级左、右各一）。喷水减温器调温惰性小、反应快，开始喷水到喷水点（每级左、右各一）。喷水减温器调温惰性小、反应快，开始喷水到喷水点后汽温开始变化只需几秒钟，可以实现精确的细调。所以，在整个锅炉负荷后汽温开始变化只需几秒钟，可以实现精确的细调。所以，在整个锅炉负荷范围内，要用一、二级喷水减温来消除煤水比调节（粗调）所存在的偏差，范围内，要用一、二级喷水减温来消除煤水比调节（粗调）所存在的偏差，以达到精确控制过热汽温的目的。以达到精确控制过热汽温的目的。必须注意的是，要严格控

24、制减温水总量，必须注意的是，要严格控制减温水总量，尽可能少用，以保证有足够的水量冷却水冷壁；投用时，尽可能多投一级减尽可能少用，以保证有足够的水量冷却水冷壁；投用时，尽可能多投一级减温水，少投二级减温水，以保护屏式过热器。温水，少投二级减温水，以保护屏式过热器。第16页/共56页17（3 3）过热汽温系统分析）过热汽温系统分析图图（b)b)，保保持持燃燃水水比比的的汽汽温温粗粗调调系系统统采采用用以以微微过过热热汽汽温温作作为为校校正正信信号号的的串串级级比比值值调调节节系系统统。采采用用响响应应较较快快的的微微过过热热汽汽温温作作为为燃燃水水比比控控制制是是否否正正确确的的检检查查信号。信号

25、。直直流流锅锅炉炉调调节节的的特特点点主主要要反反映映在在燃燃料料量量与与给给水水流流量量的的调调节节上上。其其它它对对于于燃燃烧烧经经济济性性、炉炉膛膛负负压压及及再再热热汽汽温温等等的的调调节节，则则与与汽汽包包锅锅炉炉设设有有原原则则性性的差别。的差别。第17页/共56页182 2再热汽温的调节再热汽温的调节 再热汽温的调节采用上、下摆动燃烧器的方法。事故喷水减温器作为再热汽温的调节采用上、下摆动燃烧器的方法。事故喷水减温器作为事故情况下保护再热器，也可作为备用减温器。再热汽温调节时若用减温事故情况下保护再热器，也可作为备用减温器。再热汽温调节时若用减温水降温，这部分水直接成为中压蒸汽，

26、没有经过高压缸做功，降低了机组水降温，这部分水直接成为中压蒸汽，没有经过高压缸做功，降低了机组循环热效率，一般不宜采用。循环热效率，一般不宜采用。摆动燃烧器调节温度的主要原理是摆动燃烧器调节温度的主要原理是：利用燃烧器的摆动，改变炉膛火：利用燃烧器的摆动，改变炉膛火焰中心的高度，使炉膛出口烟温产生变化，改变辐射受热面和对流受热面焰中心的高度，使炉膛出口烟温产生变化，改变辐射受热面和对流受热面的吸热比例，从而达到调节再热汽温的目的。的吸热比例，从而达到调节再热汽温的目的。对于直流锅炉来说，燃烧器摆动调节再热汽温效果较明显，并且对过对于直流锅炉来说，燃烧器摆动调节再热汽温效果较明显，并且对过热汽温

27、的影响不大。热汽温的影响不大。第18页/共56页19 锅锅炉炉的的再再热热器器受受热热面面为为全全对对流流型型，随随着着锅锅炉炉负负荷荷的的降降低低，再再热热汽汽温温也也会会降降低低，也也就就是是说说负负荷荷变变化化对对再再热热汽汽温温的的影影响响较较大大，只只有有在在5050100100负负荷荷内内，变变压压运运行行的的条条件件下下维维持持其其额额定定汽汽温温569569，在在5050负负荷以下时不能达到额定值。荷以下时不能达到额定值。设计的燃烧器摆角范围为设计的燃烧器摆角范围为3030，投入自动控制，投入自动控制。第19页/共56页20 实实际际运运行行中中，用用改改变变燃燃烧烧器器的的倾

28、倾角角来来调调节节再再热热汽汽温温的的方方法法存存在在一一些些问题：问题：1 1）有较大的延迟性；）有较大的延迟性；2 2）由由于于锅锅炉炉燃燃用用灰灰熔熔点点较较低低的的煤煤，燃燃烧烧器器周周围围容容易易结结渣渣，摆摆动动式式燃烧器易卡住而不能正常调节；燃烧器易卡住而不能正常调节；3 3）如如燃燃烧烧器器下下倾倾角角度度过过大大，会会使使冷冷灰灰斗斗处处温温度度上上升升，结结渣渣加加剧剧；严重时曾造成人孔门烧红，整个冷灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。严重时曾造成人孔门烧红，整个冷灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。第20页/共56页21 解决措施：解决措施：（1 1）将下排燃烧器固定在水平位置不参加

29、调节，这样调节幅度就更小）将下排燃烧器固定在水平位置不参加调节，这样调节幅度就更小了。了。（2 2）根据这种情况，锅炉现在再热汽温的调节手段是：在高负荷汽温）根据这种情况，锅炉现在再热汽温的调节手段是：在高负荷汽温较高时，主要用事故喷水减温，低负荷时通常汽温较低，事故喷水调节阀关较高时，主要用事故喷水减温，低负荷时通常汽温较低，事故喷水调节阀关闭。闭。（3 3）为了提高再热汽温，运行人员常常用改变磨煤机的运行方式，即）为了提高再热汽温，运行人员常常用改变磨煤机的运行方式，即采用高位磨煤机运行的方式，目的是提高火焰中心，使再热汽温达到运行的采用高位磨煤机运行的方式，目的是提高火焰中心，使再热汽温

30、达到运行的要求。要求。（4 4）用控制炉膛和对流受热面的吹灰次数的辅助手段来维持再热蒸汽）用控制炉膛和对流受热面的吹灰次数的辅助手段来维持再热蒸汽温度。温度。（5 5）一般，燃烧器摆动设为遥控，不投自动控制。）一般，燃烧器摆动设为遥控，不投自动控制。第21页/共56页225-2 5-2 过热蒸汽温度过热蒸汽温度控制策略控制策略第22页/共56页23 在大型锅炉中，过热器管道在大型锅炉中，过热器管道较长，结构亦复杂，为了改善控较长，结构亦复杂，为了改善控制品质，一般采用制品质，一般采用分段控制分段控制，即，即将整个过热器将整个过热器分成分成若干段，每段若干段，每段设置一个减温器，分别控制各段设置

31、一个减温器，分别控制各段的汽温，以维持主汽温为给定值。的汽温，以维持主汽温为给定值。1.1.系统结构系统结构图图.串级控制系统结构图串级控制系统结构图 过热蒸汽温度串级控制的基过热蒸汽温度串级控制的基本结构本结构(最后一级最后一级)如右图所示。如右图所示。一、过热蒸汽温度串级控制一、过热蒸汽温度串级控制第23页/共56页24原理框图如下图所示原理框图如下图所示图图.串级控制系统原理方框图串级控制系统原理方框图 主参数主参数(主变量主变量)：串级控制系统中起主导作用的被调参串级控制系统中起主导作用的被调参 数称为主数称为主参数参数。副参数副参数(副变量副变量)：其给定值随主调节器的输出而变化，其

32、给定值随主调节器的输出而变化，能能映映主信号数值变化的中间参数称为主信号数值变化的中间参数称为 副参数。这是一个为了副参数。这是一个为了提高控制质量提高控制质量 而而引起的辅助参数引起的辅助参数。第24页/共56页25主调节器：主调节器：根据主参数与给定值的偏差而动作，其输根据主参数与给定值的偏差而动作，其输(主控制器主控制器)出作为副调节器的给定值的调节器称为主出作为副调节器的给定值的调节器称为主 调节器调节器，记为，记为WWT1T1(s)(s)副调节器：副调节器：其给定值由主调节器的输出决定，并根据其给定值由主调节器的输出决定，并根据 (副副控制器控制器)副参数与给定值副参数与给定值(即主

33、调节器输出即主调节器输出)的偏差的偏差 动作的调节器称为副调节器，记为动作的调节器称为副调节器，记为WWT2T2(s)(s)主回路主回路(外回路外回路)：断开副调节器的反馈回路后的整个回断开副调节器的反馈回路后的整个回 路称为主回路。路称为主回路。第25页/共56页26副回路：副回路：由副参数，副调节器及其所包括的一部分对象等由副参数，副调节器及其所包括的一部分对象等(内回路内回路)环节所环节所组成的闭合回路称为副回路，副回路有组成的闭合回路称为副回路，副回路有 时亦称时亦称随动回路随动回路。主对象：主对象：主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号(

34、惰性区惰性区)为副变量，为副变量，输出信号为主参数，记为输出信号为主参数，记为WWD1D1(s)(s)副对象副对象(导前区导前区)：副参数所处的那一部分工艺设备，它的副参数所处的那一部分工艺设备，它的 输入信号为调节量，其输出信号为副参数输入信号为调节量，其输出信号为副参数(副变副变 量量)，记为，记为WWD2D2(s)(s)第26页/共56页272.2.串级控制系统的特点串级控制系统的特点 串级控制仍然是一个定值控制系统，主参数在干扰作用下的控制过串级控制仍然是一个定值控制系统，主参数在干扰作用下的控制过程与单回路控制系统的过程具有程与单回路控制系统的过程具有相同相同的指标和形式，但与单回路

35、系统比的指标和形式，但与单回路系统比较，串级控制系统具有以下特点：较，串级控制系统具有以下特点：1)1)串级控制系统具有很强的克服内扰的能力串级控制系统具有很强的克服内扰的能力 2)2)串级控制系统可减小副回路的时间常数，改善对象动态特性，提串级控制系统可减小副回路的时间常数，改善对象动态特性，提高系统的工作频率。高系统的工作频率。3)3)串级控制系统具有一定的自适应能力串级控制系统具有一定的自适应能力第27页/共56页283.3.串级控制系统主副回路和主副调节器选择串级控制系统主副回路和主副调节器选择 (1)(1)主副回路的选择原则主副回路的选择原则 1)1)副回路应该把副回路应该把生产生产

36、过程的主要干扰包括在内，力求把变化幅度最过程的主要干扰包括在内，力求把变化幅度最大、最剧烈和最频繁的干扰包括在副回路内，充分发挥大、最剧烈和最频繁的干扰包括在副回路内，充分发挥副回路改善系统动副回路改善系统动态特性的作用，保证主参数的稳定态特性的作用，保证主参数的稳定;2)2)选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进去，以尽量减少它选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进去，以尽量减少它们对主参数的影响，们对主参数的影响，提高系统抗干扰能力提高系统抗干扰能力;3)3)主副对象的时间常数应适当匹配，串级控制系统与单回路控制系主副对象的时间常数应适当匹配，串级控制系统与单回路控制系统相比，其统相比

37、，其工作频率提高工作频率提高了，但这与主副对象的时间常数选择是有关的。了，但这与主副对象的时间常数选择是有关的。原则是原则是两者相差大一些，效果好一些两者相差大一些，效果好一些。第28页/共56页29 (2)2)主、副回路调节器调节规律的选择原则主、副回路调节器调节规律的选择原则 1 1）主参数控制质量要求不十分严格，同时在对副参数的要求也不）主参数控制质量要求不十分严格，同时在对副参数的要求也不高的情况下，为使两者兼顾而采用串级控制方式，主、副调节器均可采高的情况下，为使两者兼顾而采用串级控制方式，主、副调节器均可采用比例控制。用比例控制。2 2）要求主参数）要求主参数波动波动范围很小，且不

38、允许有余差范围很小，且不允许有余差(稳态误差稳态误差)，此时，此时副调节器可采用比例控制，主调节器采用比例积分控制。副调节器可采用比例控制，主调节器采用比例积分控制。3 3）主参数要求高，副参数亦有一定要求，这时主副调节器均采用）主参数要求高，副参数亦有一定要求，这时主副调节器均采用比例积分控制。比例积分控制。第29页/共56页301 1、系统结构、系统结构图图.导前微分控制系统结构简图导前微分控制系统结构简图二、过热蒸汽温度导前微分控制二、过热蒸汽温度导前微分控制第30页/共56页31图图5-9 5-9 导前微分控制系统原理方框图导前微分控制系统原理方框图导前区对象导前区对象 惰性区对象惰性

39、区对象 内扰内扰 副回路：副回路：主回路：主回路：第31页/共56页322.2.导前微分控制系统的特点导前微分控制系统的特点(1)(1)引入导前微分信号缩短了迟延时引入导前微分信号缩短了迟延时间，等效地改善了控制对象的动态特间，等效地改善了控制对象的动态特性性 在汽温导前微分控制系统中，当在汽温导前微分控制系统中，当减温水量发生阶跃扰动时，减温水量发生阶跃扰动时，I I1 1、I I2 2 变变化如左图所示。化如左图所示。迟延时间缩短后，可控性变好，迟延时间缩短后，可控性变好，控制品质将得到改善。控制品质将得到改善。图图.减温水量扰动时各信号减温水量扰动时各信号第32页/共56页33(2)(2

40、)引入导前微分信号能减小动态偏差，改善控制品质引入导前微分信号能减小动态偏差，改善控制品质图图5-11 5-11 阀门开度阶跃扰动下汽温特性阀门开度阶跃扰动下汽温特性 曲线曲线1 1、2 2分别为分别为 1 1、*自平衡飞升特性曲线；曲线自平衡飞升特性曲线；曲线3 3、4 4为加导前微分信号前后的为加导前微分信号前后的调节曲线；曲线调节曲线；曲线5 5、6 6则为加则为加导前微分信号前后导前微分信号前后 1 1的过渡的过渡过程曲线。过程曲线。由于迟延时间和由于迟延时间和惯性惯性都减小了，因而在调节器参数相同的情况下，加都减小了，因而在调节器参数相同的情况下，加入微分信号可以减小过渡过程时间，改

41、善控制品质。入微分信号可以减小过渡过程时间，改善控制品质。(3)(3)导前微分控制系统有很强的克服内扰的能力导前微分控制系统有很强的克服内扰的能力第33页/共56页345-3 5-3 过热蒸汽温度控制过热蒸汽温度控制系统实例分析系统实例分析第34页/共56页35 一一、锅炉主汽一级减温水调节门控制、锅炉主汽一级减温水调节门控制 1.1.下下列列情情况况下下锅锅炉炉主主汽汽一一级级减减温温水水调调节节门门强强制制手手动动：锅锅炉炉给给水水流流量量信信号号故故障障、机机组组目目标标负负荷荷信信号号故故障障、屏屏过过入入口口温温度度信信号号故故障障、屏屏过过出出口口温温度度信信号号故故障障。当当锅锅

42、炉炉MFTMFT动动作作时时，锅锅炉炉主主汽汽一一级级减减温温水水调调节节门门强强制制手动并关闭至手动并关闭至0%0%。2.2.由由锅锅炉炉负负荷荷得得到到基基础础屏屏过过入入口口温温度度设设定定值值，经经过过锅锅炉炉主主汽汽一一级级减减温温水水控控制制修修正正信信号号的的校校正正，控控制制锅锅炉炉主主汽汽一一级级减减温温水水调调节节门门的的开开度度。屏过入口温度控制值最低应有屏过入口温度控制值最低应有1010度过热度。度过热度。3.3.经过不同负荷下屏过出口温度设定值与锅炉二级减温水调节门开经过不同负荷下屏过出口温度设定值与锅炉二级减温水调节门开度修正，与屏过出口实际温度偏差调节输出加上煤水

43、比例偏差的前馈作度修正，与屏过出口实际温度偏差调节输出加上煤水比例偏差的前馈作为锅炉主汽一级减温水控制的修正信号。为锅炉主汽一级减温水控制的修正信号。第35页/共56页36 4.4.当当任任意意锅锅炉炉主主汽汽一一级级减减温温水水调调节节门门开开度度大大于于2%2%，联联开开一一级级减减温温水水截截止止阀阀；当当两两侧侧锅锅炉炉主主汽汽一一级级减减温温水水调调节节门门开开度度都都小小于于0.5%,0.5%,延延时时1010秒，联关一级减温水截止阀。秒，联关一级减温水截止阀。5.5.甲侧锅甲侧锅炉主汽一级减温水自动炉主汽一级减温水自动投入方法：投入方法：在画面选择在画面选择“1A”1A”，选中标

44、签，选中标签1MASHTM/A12870 1MASHTM/A12870（描述：（描述：SHTR STG SHTR STG DSHR DSHR（S-AS-A）CTL STACTL STA主汽一级主汽一级A A侧减温水侧减温水控制站控制站)操操作面板，检查无作面板，检查无“强制手动信号强制手动信号”，在操作键盘按在操作键盘按“AUTO”AUTO”，自动即，自动即可投入。可投入。第36页/共56页37主汽主汽A A侧一级减温控制系统侧一级减温控制系统第37页/共56页38 二二、锅炉主汽二级减温水调节门控制、锅炉主汽二级减温水调节门控制 1.1.下下列列情情况况下下锅锅炉炉主主汽汽二二级级减减温温水

45、水调调节节门门强强制制手手动动：锅锅炉炉给给水水流流量量信信号号故故障障、机机组组目目标标负负荷荷信信号号故故障障、高高过过入入口口温温度度信信号号故故障障、高高过过出出口口温温度度信信号号故故障障。当当锅锅炉炉MFTMFT动动作作，锅锅炉炉主主汽汽二二级级减减温温水水调调节节门门强强制制手手动动并并关关闭闭至至0%0%。2.2.由由锅锅炉炉负负荷荷得得到到基基础础高高过过出出口口温温度度设设定定值值，经经过过锅锅炉炉主主汽汽二二级级减减温温水水控控制制校校正正信信号号的的修修正正，此此设设定定值值与与高高过过实实际际入入口口温温度度的的偏偏差差的的调调节节输输出出加加上上不不同同负负荷荷对对

46、应应二二级级减减温温水水开开度度的的前前馈馈，控控制制锅锅炉炉主主汽汽二二级级减减温温水水调调节节门门的的开度。高过入口温度控制值最低应有开度。高过入口温度控制值最低应有1010度过热度度过热度 3.3.经过手动设置偏置不同负荷下高过出口温度与汽机经过手动设置偏置不同负荷下高过出口温度与汽机DEHDEH来的温度需来的温度需求值小选作为设定值，此设定值与高过出口实际温度偏差调节输出加上煤水求值小选作为设定值，此设定值与高过出口实际温度偏差调节输出加上煤水比例偏差的前馈作为锅炉主汽二级减温水控制校正信号。比例偏差的前馈作为锅炉主汽二级减温水控制校正信号。第38页/共56页39 4 4、当当任任意意

47、锅锅炉炉主主汽汽二二级级减减温温水水调调节节门门开开度度大大于于2%2%，联联开开二二级级减减温温水水截截止止阀阀；当当两两侧侧锅锅炉炉主主汽汽二二级级减减温温水水调调节节门门开开度度都都小小于于0.5%,0.5%,延延时时1010秒秒，联联关关二二级减温水截止阀。级减温水截止阀。5 5、甲侧锅、甲侧锅炉主汽二级减温水自动炉主汽二级减温水自动投入方法：投入方法：在在画画面面选选择择 “1A”1A”，选选中中标标签签1MASHTM/A19701MASHTM/A1970（描描述述：SHTR SHTR STG STG DSHR DSHR CTL CTL STASTA（S-AS-A）主主汽汽二二级级A

48、 A侧侧减减温温水水控控制制站站)操操作作面面板板，检检查查无无 “强强制手动信号制手动信号”，在操作键盘按在操作键盘按“AUTO”AUTO”，自动即可投入。，自动即可投入。自动投入后在画面选择自动投入后在画面选择“1B”1B”，显示标签名：，显示标签名：1MASHTREM1804 1MASHTREM1804 描述：描述：SHTR STG SHTR STG OUT TEM SP BIAS(OUT TEM SP BIAS(主汽二级减温水出口主汽二级减温水出口温度设定偏置温度设定偏置)操作操作面板上，在操作键盘按面板上，在操作键盘按“SET”SET”，即可直接输入设定偏置。，即可直接输入设定偏置。

49、第39页/共56页40主汽主汽A A侧二级减温控制系统侧二级减温控制系统第40页/共56页415-4 5-4 再热蒸汽温度再热蒸汽温度控制策略控制策略第41页/共56页42 再热汽温的控制，一般以采用烟气控制的方式为主，这比采用喷水控再热汽温的控制，一般以采用烟气控制的方式为主，这比采用喷水控制有较高的热经济性。实际采用的烟气控制方式由变化烟气挡板位置，采制有较高的热经济性。实际采用的烟气控制方式由变化烟气挡板位置，采用用烟气再循环烟气再循环，摆动喷燃器角度摆动喷燃器角度和采用和采用多层布置圆形燃烧器多层布置圆形燃烧器，汽汽汽热交汽热交换器换器和和蒸汽旁通蒸汽旁通等方法。等方法。一、采用烟气挡

50、板控制再热汽温的控制系统一、采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统 采用烟气采用烟气挡板挡板需把尾部烟道分成两个并联烟道，在主烟道中布置低温需把尾部烟道分成两个并联烟道，在主烟道中布置低温再热器，旁路烟道中布置低温过热器。在低温过热器下面布置省煤器，调再热器，旁路烟道中布置低温过热器。在低温过热器下面布置省煤器，调温挡板则布置在工作条件较好的省煤器下面。主，旁两侧挡板的动作是相温挡板则布置在工作条件较好的省煤器下面。主，旁两侧挡板的动作是相反的，即再热器侧开，过热器侧关，反之亦然。反的，即再热器侧开，过热器侧关，反之亦然。第42页/共56页431.1.系统结构系统结构采用烟气挡板控制再热汽温的采用