熱工控制系統(tǒng)第十章燃燒過程控制系統(tǒng)

1、能源與動力工程學(xué)院燃燒過程自動控制系統(tǒng)燃燒過程自動控制系統(tǒng)能源與動力工程學(xué)院 通常主動流量通常主動流量G1不加控制，不加控制，(G1可能作為其他系統(tǒng)的控制變量，可能作為其他系統(tǒng)的控制變量，而由別的系統(tǒng)加以控制）以從動流量而由別的系統(tǒng)加以控制）以從動流量G2 作為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)變量，通過作為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)變量，通過改變改變G2，維持兩個流量之間的比值關(guān)系。，維持兩個流量之間的比值關(guān)系。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常需要保持兩個變量（通常指流量）成在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常需要保持兩個變量（通常指流量）成比例變化，需采用比值控制系統(tǒng)，比值控制系統(tǒng)的作用，即在于比例變化，需采用比值控制系統(tǒng)，比值控制系統(tǒng)的作用，即在于維持

2、兩個變量之間的比值關(guān)系。維持兩個變量之間的比值關(guān)系。 比值控制系統(tǒng)中所指的兩個流量，通常將其中之一比值控制系統(tǒng)中所指的兩個流量，通常將其中之一G1 稱作主稱作主動流量，另一個流量動流量，另一個流量G2則稱作從動流量；則稱作從動流量；一一 比值控制系統(tǒng)簡介比值控制系統(tǒng)簡介能源與動力工程學(xué)院比值控制系統(tǒng)中的被調(diào)量是兩個流量的比值比值控制系統(tǒng)中的被調(diào)量是兩個流量的比值R： 除此之外，還有采用前饋反饋復(fù)合控制的串級型比值控除此之外，還有采用前饋反饋復(fù)合控制的串級型比值控制系統(tǒng)。以下分別介紹不同比值控制系統(tǒng)的工作原理及分析方法。制系統(tǒng)。以下分別介紹不同比值控制系統(tǒng)的工作原理及分析方法。 RG2G1（或（

3、或RG1G2） 比值比值R的求取，通常不是唯一的。分為定值型與隨動型兩大類。的求取，通常不是唯一的。分為定值型與隨動型兩大類。（一）單回路比值控制系統(tǒng)（一）單回路比值控制系統(tǒng) 1 1、定值型單回路比值控制系統(tǒng)、定值型單回路比值控制系統(tǒng)PIKp21/IG1G2I0-IR定值比值控制系統(tǒng)定值比值控制系統(tǒng) IR IG2 / IG1 IR 作為系統(tǒng)的被調(diào)量，送入作為系統(tǒng)的被調(diào)量，送入調(diào)節(jié)器，與給定值調(diào)節(jié)器，與給定值I0 相比較相比較能源與動力工程學(xué)院 IR 與與I0 的的差值經(jīng)調(diào)節(jié)器及執(zhí)行機構(gòu)控制作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)量（控差值經(jīng)調(diào)節(jié)器及執(zhí)行機構(gòu)控制作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)量（控制量）的從動流量制量）的從動流量G2，以保持

4、，以保持G1、G2 之間比值關(guān)系。若主動流量之間比值關(guān)系。若主動流量G1增大，則除法器輸出信號增大，則除法器輸出信號IR 減小，調(diào)節(jié)器輸出增大，使流量減小，調(diào)節(jié)器輸出增大，使流量G2 增加，增加，IR增加。顯然，增加。顯然，G1作為主動流量，在此系統(tǒng)中是不加控制作為主動流量，在此系統(tǒng)中是不加控制的。的。 PIKp21/IG1G2I0-IR定值比值控制系統(tǒng)定值比值控制系統(tǒng) 廣義被控對象廣義被控對象 靜態(tài)放大系數(shù)靜態(tài)放大系數(shù) 為：為： *DWsKD*2222221121111GRDGIdIGddKdGdGIdGGG上式表明上式表明:等效對象的放大系數(shù)與主動流量等效對象的放大系數(shù)與主動流量G1 成反

5、比。成反比。能源與動力工程學(xué)院 主動流量主動流量G1 經(jīng)檢測裝置轉(zhuǎn)換為信號經(jīng)檢測裝置轉(zhuǎn)換為信號IG1 ,送入乘法器乘以系數(shù)送入乘法器乘以系數(shù)K后，作為從動流量后，作為從動流量G2 給定值引入調(diào)節(jié)器給定值引入調(diào)節(jié)器,流量流量G2 作為調(diào)節(jié)變量受作為調(diào)節(jié)變量受調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)器控制,其流量經(jīng)檢測裝置后作為反饋信號送入調(diào)節(jié)器與給定其流量經(jīng)檢測裝置后作為反饋信號送入調(diào)節(jié)器與給定值相平衡。因此，系統(tǒng)是一個典型隨動系統(tǒng)。值相平衡。因此，系統(tǒng)是一個典型隨動系統(tǒng)。 2 2、隨動型單回路比值控制系統(tǒng)、隨動型單回路比值控制系統(tǒng) 1KZPIKK2IG1IG2G1G2+-隨動型比值控制系統(tǒng)隨動型比值控制系統(tǒng) 能源與動力

6、工程學(xué)院 設(shè)系統(tǒng)采用設(shè)系統(tǒng)采用PI PI 規(guī)律調(diào)節(jié)器及線性調(diào)節(jié)機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥，則規(guī)律調(diào)節(jié)器及線性調(diào)節(jié)機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥，則K KZ Z 、K K 均為常數(shù)。以下分兩種情況加以分析。均為常數(shù)。以下分兩種情況加以分析。()采用線性檢測裝置采用線性檢測裝置KIG1 IG2 =0 則：則： G2 /G1 =（1 / 2)K = R 流量轉(zhuǎn)換系數(shù)流量轉(zhuǎn)換系數(shù)1、2為常數(shù)，靜態(tài)有：為常數(shù)，靜態(tài)有：1KZPIKK2IG1IG2G1G2+-能源與動力工程學(xué)院 顯然其顯然其開環(huán)開環(huán)放大系數(shù)為一常數(shù)，而且對象的慣性遲延較小，放大系數(shù)為一常數(shù)，而且對象的慣性遲延較小，因此，調(diào)節(jié)器因此，調(diào)節(jié)器W WT T(S)(S)的整定按

7、快速性原則整定，選的整定按快速性原則整定，選0.750.75。 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 2TzWsW s KK開( () )采用非線性檢測裝置采用非線性檢測裝置IGIGGG11122222 ,由于靜態(tài)時有：由于靜態(tài)時有：kIkIG1G1I IG2G2 = 0 = 0，得：，得：GGk GGkR2212122112或 流量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：流量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：能源與動力工程學(xué)院此時反饋支路放大系數(shù)已不等于此時反饋支路放大系數(shù)已不等于2 ，反饋支路放大系數(shù)，反饋支路放大系數(shù)Kf： KdIdGddGGGfG222222222 顯然顯然Kf 是流量是流量G2（負(fù)荷）的函數(shù)，即負(fù)荷越大，（負(fù)

8、荷）的函數(shù)，即負(fù)荷越大，Kf越大。系統(tǒng)越大。系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)也是隨負(fù)荷增大而增大：的開環(huán)放大系數(shù)也是隨負(fù)荷增大而增大： KKKKGTz開222能源與動力工程學(xué)院3 3 定值型與隨動型單回路比值控制系統(tǒng)比較定值型與隨動型單回路比值控制系統(tǒng)比較 綜上所述，隨動性與定值型單回路比值控制系統(tǒng)相比較，其各綜上所述，隨動性與定值型單回路比值控制系統(tǒng)相比較，其各自特點為：自特點為： （）定值型比值控制系統(tǒng)特點：（）定值型比值控制系統(tǒng)特點：G G1 1與與G G2 2 之間比值作為被調(diào)量，之間比值作為被調(diào)量，可直接讀出。但由于將比值運算環(huán)節(jié)包括在閉環(huán)之內(nèi)，因此盡管采可直接讀出。但由于將比值運算環(huán)節(jié)包括在閉環(huán)

9、之內(nèi)，因此盡管采用線性檢測裝置，系統(tǒng)的開環(huán)增益仍隨負(fù)荷而變；使系統(tǒng)整定比較用線性檢測裝置，系統(tǒng)的開環(huán)增益仍隨負(fù)荷而變；使系統(tǒng)整定比較困難，且品質(zhì)隨負(fù)荷變化而變化。困難，且品質(zhì)隨負(fù)荷變化而變化。 （）隨動型比值控制系統(tǒng)特點：由于比值運算環(huán)節(jié)沒有包括（）隨動型比值控制系統(tǒng)特點：由于比值運算環(huán)節(jié)沒有包括在閉環(huán)之內(nèi)，因此系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)比較穩(wěn)定；尤其是采用線性檢測在閉環(huán)之內(nèi)，因此系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)比較穩(wěn)定；尤其是采用線性檢測裝置后，使系統(tǒng)的特性與負(fù)荷（流量）無關(guān)。因此，系統(tǒng)的整定比裝置后，使系統(tǒng)的特性與負(fù)荷（流量）無關(guān)。因此，系統(tǒng)的整定比較簡便。較簡便。 能源與動力工程學(xué)院 反之反之,在某些情況下，若在某些

10、情況下，若G1、G2的測量精度不能保證；如燃燒的測量精度不能保證；如燃燒過程中過程中,燃煤量連續(xù)準(zhǔn)確測量有困難時燃煤量連續(xù)準(zhǔn)確測量有困難時,采用上述系統(tǒng)采用上述系統(tǒng),僅維持流量信僅維持流量信號號IG1、IG2之間比值關(guān)系之間比值關(guān)系,仍不能保證實際物理流量仍不能保證實際物理流量(如燃煤量與空氣如燃煤量與空氣量量)之間比值關(guān)系不變。則需考慮引入校正信號組成串級型比值控制之間比值關(guān)系不變。則需考慮引入校正信號組成串級型比值控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （）以上兩類系統(tǒng)在采用（）以上兩類系統(tǒng)在采用PI規(guī)律調(diào)節(jié)器后，靜態(tài)時都能確保規(guī)律調(diào)節(jié)器后，靜態(tài)時都能確保IG1、IG2之間比值為給定值之間比值為給定值,但若要保

11、證但若要保證G1、G2之間比值為定值，則之間比值為定值，則需確保流量轉(zhuǎn)換系數(shù)為常數(shù)。需確保流量轉(zhuǎn)換系數(shù)為常數(shù)。能源與動力工程學(xué)院二、串級比值控制系統(tǒng)二、串級比值控制系統(tǒng) PI1PI2Z?2?1KG2SG1S0+ +- 串級比值控制系統(tǒng)串級比值控制系統(tǒng) 串級比值控制系統(tǒng)屬前饋反饋復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其基本結(jié)串級比值控制系統(tǒng)屬前饋反饋復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：構(gòu)如圖所示： 主被調(diào)量主被調(diào)量S為能反映為能反映G1、G2之之間實際比值關(guān)系的參數(shù)，通常為間實際比值關(guān)系的參數(shù)，通常為成份。成份。 主調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器PI1的作用是維持的作用是維持S為為給定值給定值S0，即維持實際流量，即維持實際流量G1、G

12、2之間為最佳比值。之間為最佳比值。能源與動力工程學(xué)院 由于通常由于通常S S 對對G G1 1、G G2 2 的響應(yīng)有的響應(yīng)有較大遲延，因而較大遲延，因而PIPI1 1 的輸出的輸出I IT1T1 不直不直接控制調(diào)節(jié)變量接控制調(diào)節(jié)變量G G2 2，僅對流量信號，僅對流量信號I IG1G1 、I IG2G2之間比值關(guān)系起校正作用。之間比值關(guān)系起校正作用。而由副回路對而由副回路對G G1 1、G G2 2 進(jìn)行比值控制。進(jìn)行比值控制。PI1PI2Z?2?1KG2SG1S0+ +-圖圖8-38-3串級比值控制系統(tǒng)串級比值控制系統(tǒng) 不難看出，副回路即為前面所不難看出，副回路即為前面所介紹的單回路比值控

13、制系統(tǒng)。介紹的單回路比值控制系統(tǒng)。能源與動力工程學(xué)院 電站汽包鍋爐燃燒系統(tǒng)包括燃料量控制、送風(fēng)控制和引風(fēng)控制三個子系統(tǒng)，設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)組成如下圖所示：二二 汽包鍋爐燃燒系統(tǒng)簡介汽包鍋爐燃燒系統(tǒng)簡介能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院（一）燃燒過程自動控制的任務(wù)（一）燃燒過程自動控制的任務(wù) 汽包鍋爐燃燒過程自動控制的基本任務(wù)是根據(jù)機組負(fù)荷的變化，使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)鍋爐輸出蒸汽量的需求，同時保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐運行的安全性。歸納為：歸納為： 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 安全性安全性能源與動力工程學(xué)院鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)的組成與特點鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)的組成與特點以以

14、燃料量燃料量為為調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)量，主蒸汽壓主蒸汽壓力力為為被調(diào)量被調(diào)量，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的燃料量，維持主蒸汽壓力膛的燃料量，維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。燃料量控制系統(tǒng)燃料量控制系統(tǒng) 送風(fēng)控制系統(tǒng)以以送風(fēng)量送風(fēng)量為為調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)量，煙氣含氧煙氣含氧量量為為被調(diào)量被調(diào)量，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的送風(fēng)量，使煙氣含氧量達(dá)膛的送風(fēng)量，使煙氣含氧量達(dá)到設(shè)定的最佳值，保證燃料燃到設(shè)定的最佳值，保證燃料燃燒所需的空氣量和燃燒過程的燒所需的空氣量和燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性。 引風(fēng)控制系統(tǒng)以以引風(fēng)量引風(fēng)量為為調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)量，爐膛壓力爐膛壓力為為被調(diào)量被調(diào)量，通過調(diào)節(jié)引風(fēng)量維，通過調(diào)節(jié)引風(fēng)量維持

15、爐膛壓力的穩(wěn)定。持爐膛壓力的穩(wěn)定。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)能源與動力工程學(xué)院 因此電站鍋爐燃燒控制系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的非線性多變量強因此電站鍋爐燃燒控制系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的非線性多變量強耦合控制系統(tǒng)。耦合控制系統(tǒng)。1、主汽壓力是最主要的被調(diào)量、主汽壓力是最主要的被調(diào)量2、燃燒量、燃燒量B（給水量（給水量W）、）、 V 、 G協(xié)調(diào)動作協(xié)調(diào)動作3、壓力遲延是影響燃燒控制的主要問題、壓力遲延是影響燃燒控制的主要問題4、參數(shù)準(zhǔn)確測量是燃燒自動控制的前提，燃料量、參數(shù)準(zhǔn)確測量是燃燒自動控制的前提，燃料量B能源與動力工程學(xué)院二、鍋爐燃燒過程被控對象的動態(tài)特性二、鍋爐燃燒過程被控對象的動態(tài)特性 鍋爐燃燒過程

16、被控對象的動態(tài)特性是指機組運行過程中各種擾動引起的各被調(diào)量變化的動態(tài)關(guān)系，鍋爐燃燒過程被控對象的動態(tài)特性主要有以下三個：（一）主蒸汽壓力的動態(tài)特性（一）主蒸汽壓力的動態(tài)特性 主蒸汽壓力主蒸汽壓力pT受到的主要擾動有二個，其一是受到的主要擾動有二個，其一是燃燒率燃燒率 B擾動擾動稱為基本擾動或內(nèi)部擾動；其二是稱為基本擾動或內(nèi)部擾動；其二是汽輪機耗汽量汽輪機耗汽量D的擾動，稱為的擾動，稱為外部擾動。外部擾動。l 主蒸汽壓力pT 在內(nèi)、外擾動下的動態(tài)特性；l 煙氣含氧量O2在送風(fēng)量擾動下的動態(tài)特性；l 爐膛壓力pf 在引風(fēng)量擾動下的動態(tài)特性。能源與動力工程學(xué)院u 內(nèi)擾下主蒸汽壓力的動態(tài)特性內(nèi)擾下主蒸

17、汽壓力的動態(tài)特性 主蒸汽壓力pT 的動態(tài)特性與汽輪機的調(diào)節(jié)裝置有關(guān)，圖（a）為汽輪機功率不變時，鍋爐燃燒率B擾動下主蒸汽壓力pT 變化的階躍響應(yīng)曲線： 此時此時主蒸汽壓力主蒸汽壓力p pT T是一個無是一個無自平衡能力的被控對象。自平衡能力的被控對象。汽包壓汽包壓 p pb b與與主蒸汽壓力主蒸汽壓力p pT T 之差之差p p2 2與主蒸汽流量以及過熱器的阻力與主蒸汽流量以及過熱器的阻力成正比。成正比。能源與動力工程學(xué)院 根據(jù)階躍響應(yīng)曲線確定遲延時間 ，可以求出：Bl 飛升速度：ta nBl 響應(yīng)（飛升）時間：1tanBBT 圖（b）為汽輪機調(diào)節(jié)閥門開度不變時，鍋爐燃燒率B擾動下主蒸汽壓力p

18、T 變化的階躍響應(yīng)曲線：能源與動力工程學(xué)院 此時此時主蒸汽壓力主蒸汽壓力pT是一個是一個有自平衡能力的被控對象。有自平衡能力的被控對象。汽汽包壓包壓pb與與主蒸汽壓力主蒸汽壓力pT 之差之差p2隨燃料量和進(jìn)入汽輪機的隨燃料量和進(jìn)入汽輪機的蒸汽流量的增加而增加。蒸汽流量的增加而增加。 根據(jù)鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱量平衡關(guān)系可得：rbQDhdtCdp式中式中: Qr 熱負(fù)荷階躍變化；熱負(fù)荷階躍變化； D 主蒸汽流量；主蒸汽流量； h 飽和蒸汽焓；飽和蒸汽焓； C 蒸發(fā)受熱面熱容。蒸發(fā)受熱面熱容。能源與動力工程學(xué)院根據(jù)以上熱平衡關(guān)系式可得：brbd pQDChd t 式中式中Cb稱為稱為蓄熱系數(shù)蓄熱系數(shù)，

19、其物理意義為，其物理意義為汽包壓力汽包壓力pb改變一個單改變一個單位，蒸發(fā)受熱面所吞吐的蒸汽量。位，蒸發(fā)受熱面所吞吐的蒸汽量。 上式上式表明，測出表明，測出主蒸汽流量主蒸汽流量D和和汽包壓力汽包壓力pb的變化速度的變化速度dpb/dt，與一定的與一定的蓄熱系數(shù)蓄熱系數(shù)Cb配合配合, ,就可得到代表就可得到代表熱負(fù)荷熱負(fù)荷Qr的的熱量信號熱量信號，可以迅速反映燃料量的變化。可以迅速反映燃料量的變化。u 外擾下主蒸汽壓力的動態(tài)特性外擾下主蒸汽壓力的動態(tài)特性 外部擾動是指電網(wǎng)負(fù)荷變化的擾動，圖（外部擾動是指電網(wǎng)負(fù)荷變化的擾動，圖（a）和圖（）和圖（b）分）分別為汽輪機別為汽輪機進(jìn)汽量進(jìn)汽量D和汽輪機

20、和汽輪機調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)閥門開度開度 T 擾動下擾動下主蒸汽壓力主蒸汽壓力pT 變化的階躍響應(yīng)曲線：變化的階躍響應(yīng)曲線：bCCh能源與動力工程學(xué)院 圖（a）中，主蒸汽壓力pT 在階躍下降p0后，一直維持等速下降，為無自平衡能力的被控對象。 圖（b）中，主蒸汽壓力pT 在階躍下降p0后，下降速度逐漸變慢，最后穩(wěn)定于一個較低的壓力值，為有自平衡能力的被控對象。 能源與動力工程學(xué)院（二）煙氣含氧量的動態(tài)特性（二）煙氣含氧量的動態(tài)特性 煙氣含氧量煙氣含氧量O2是影響燃燒過程經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，主要通過是影響燃燒過程經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，主要通過改變進(jìn)入爐膛的改變進(jìn)入爐膛的送風(fēng)量送風(fēng)量V 對對煙氣含氧量煙氣含氧量

21、O2進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)。送風(fēng)量送風(fēng)量V 擾擾動下動下煙氣含氧量煙氣含氧量O2變化的階躍響應(yīng)曲線為：變化的階躍響應(yīng)曲線為： 由圖中煙氣含氧量由圖中煙氣含氧量的階躍響應(yīng)曲線可知，的階躍響應(yīng)曲線可知，其動態(tài)特性具有其動態(tài)特性具有滯后、滯后、慣性和自平衡能力慣性和自平衡能力。能源與動力工程學(xué)院（三）爐膛壓力的動態(tài)特性（三）爐膛壓力的動態(tài)特性 爐膛壓力爐膛壓力pf 對鍋爐運行的安全性有重要影響，主要通過改變對鍋爐運行的安全性有重要影響，主要通過改變引風(fēng)量引風(fēng)量G 對對爐膛壓力爐膛壓力pf進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)。引風(fēng)量引風(fēng)量G 擾動擾動下下爐膛壓力爐膛壓力pf變化變化的階躍響應(yīng)曲線為：的階躍響應(yīng)曲線為： 在在送風(fēng)

22、量送風(fēng)量V 和和引風(fēng)量引風(fēng)量G 的擾動下，的擾動下，爐膛壓力爐膛壓力pf 的動態(tài)特性的動態(tài)特性慣性很小慣性很小，可，可近似認(rèn)為是近似認(rèn)為是比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)。能源與動力工程學(xué)院三三 鍋爐燃燒過程自動控制的基本方案鍋爐燃燒過程自動控制的基本方案一、燃燒過程控制系統(tǒng)基本方案一、燃燒過程控制系統(tǒng)基本方案 ( (一一) ) “燃料空氣燃料空氣”系統(tǒng)系統(tǒng) “燃料空氣燃料空氣”系統(tǒng)為燃燒控制系統(tǒng)的基本方案，其原理框圖系統(tǒng)為燃燒控制系統(tǒng)的基本方案，其原理框圖如右圖所示。如右圖所示。 主調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器PI1接受主蒸汽壓力信接受主蒸汽壓力信號，根據(jù)號，根據(jù)pT與給定值與給定值pT0的偏差，給的偏差，給出負(fù)荷指令。

23、出負(fù)荷指令。 燃料調(diào)節(jié)器燃料調(diào)節(jié)器PI2和送風(fēng)調(diào)節(jié)器和送風(fēng)調(diào)節(jié)器PI3 根據(jù)負(fù)荷指令，分別去調(diào)節(jié)燃料量根據(jù)負(fù)荷指令，分別去調(diào)節(jié)燃料量B與送風(fēng)量與送風(fēng)量V。pT0pfPI1PI3PI2PI4ZZZVpT+-+-+-BVGpf0-+引風(fēng)調(diào)節(jié)為單回路控制系統(tǒng)。引風(fēng)調(diào)節(jié)為單回路控制系統(tǒng)。能源與動力工程學(xué)院 燃料控制與送風(fēng)控制兩個子系燃料控制與送風(fēng)控制兩個子系統(tǒng)為比值控制系統(tǒng)。其作用是保持統(tǒng)為比值控制系統(tǒng)。其作用是保持燃料量與負(fù)荷、送風(fēng)量與燃料量之燃料量與負(fù)荷、送風(fēng)量與燃料量之間的比值關(guān)系不變。間的比值關(guān)系不變。 該方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，整定方便。由于直接以燃料量信該方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，整定方便。由于

24、直接以燃料量信號代表燃燒率與負(fù)荷指令相平衡，因此在外界負(fù)荷變化時，能迅號代表燃燒率與負(fù)荷指令相平衡，因此在外界負(fù)荷變化時，能迅速改變?nèi)剂狭?，保持汽壓穩(wěn)定。速改變?nèi)剂狭?，保持汽壓穩(wěn)定。pfPI1PI3PI2PI4ZZZVpT+-+-+-BVGpf0pT0能源與動力工程學(xué)院( (二二) ) 帶氧量校正信號的帶氧量校正信號的“燃料空氣燃料空氣”系統(tǒng)系統(tǒng) 由于煙氣含氧量代表煙氣中的過由于煙氣含氧量代表煙氣中的過?？諝庀禂?shù)。保持一定的過?？諝庀凳？諝庀禂?shù)。保持一定的過剩空氣系數(shù)，即保證了總?cè)剂狭颗c總風(fēng)量之間數(shù)，即保證了總?cè)剂狭颗c總風(fēng)量之間的最佳比值。的最佳比值。DPI1PI3PI2PI4ZZZpfpf0

25、VpT0+-+-MVGpT+DPI5O2f(x)+此為此為“燃空燃空”系統(tǒng)改進(jìn)方案，如下圖。系統(tǒng)改進(jìn)方案，如下圖。 此方案送風(fēng)量控制采用串級此方案送風(fēng)量控制采用串級型比值控制系統(tǒng)，引入鍋爐煙氣型比值控制系統(tǒng)，引入鍋爐煙氣含氧量信號，經(jīng)校正調(diào)節(jié)器含氧量信號，經(jīng)校正調(diào)節(jié)器 PI5，對燃料量與送風(fēng)量之間比值進(jìn)行對燃料量與送風(fēng)量之間比值進(jìn)行修正。修正。能源與動力工程學(xué)院 因此以代表鍋爐實際負(fù)荷的蒸汽流量信號因此以代表鍋爐實際負(fù)荷的蒸汽流量信號D D經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換器后，經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換器后，作為煙氣最佳含氧量的給定值。作為煙氣最佳含氧量的給定值。 由于煙氣含氧量的測量有較大慣性遲延，因此氧量校正回路由于煙氣含氧量

26、的測量有較大慣性遲延，因此氧量校正回路工作頻率通常低于送風(fēng)量調(diào)節(jié)回路。工作頻率通常低于送風(fēng)量調(diào)節(jié)回路。 當(dāng)燃料量依負(fù)荷指令而改變時，送風(fēng)量調(diào)節(jié)器同時按比例改變當(dāng)燃料量依負(fù)荷指令而改變時，送風(fēng)量調(diào)節(jié)器同時按比例改變送風(fēng)量。以減少動態(tài)過程中風(fēng)煤比例失調(diào)。隨著燃料量調(diào)節(jié)過送風(fēng)量。以減少動態(tài)過程中風(fēng)煤比例失調(diào)。隨著燃料量調(diào)節(jié)過程結(jié)束程結(jié)束,燃料量燃料量B基本穩(wěn)定。基本穩(wěn)定。通常通常,最佳煙氣含氧量與負(fù)荷有關(guān)最佳煙氣含氧量與負(fù)荷有關(guān),通常隨負(fù)荷通常隨負(fù)荷而略有而略有。能源與動力工程學(xué)院 為減少送風(fēng)量改變時，送引風(fēng)之間動態(tài)失調(diào)而造成爐膛壓力為減少送風(fēng)量改變時，送引風(fēng)之間動態(tài)失調(diào)而造成爐膛壓力波動波動, ,

27、自送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)動態(tài)補償裝置自送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)動態(tài)補償裝置, ,向引風(fēng)量調(diào)節(jié)器引入一向引風(fēng)量調(diào)節(jié)器引入一前饋信號，動態(tài)補償裝置通常采用微分器，以保證靜態(tài)時爐膛壓力前饋信號，動態(tài)補償裝置通常采用微分器，以保證靜態(tài)時爐膛壓力等于給定值。等于給定值。 由調(diào)節(jié)器由調(diào)節(jié)器PI5根據(jù)煙氣含氧量信號根據(jù)煙氣含氧量信號O2,對送風(fēng)量進(jìn)行細(xì)調(diào)。確保對送風(fēng)量進(jìn)行細(xì)調(diào)。確保煙氣含氧量為最佳值煙氣含氧量為最佳值,即間接保證燃料量與送風(fēng)量之間最佳比值。即間接保證燃料量與送風(fēng)量之間最佳比值。能源與動力工程學(xué)院四四 單元機組鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)單元機組鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng) 在單元制汽輪發(fā)電機組中，鍋爐按運行方

28、式不同可以分為中儲式和直吹式兩種。（一）中（一）中儲式鍋爐儲式鍋爐燃燒過程燃燒過程自動控制自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)能源與動力工程學(xué)院l 熱量信號熱量信號 熱量信號熱量信號，是指燃料進(jìn)入爐膛燃燒時在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱，是指燃料進(jìn)入爐膛燃燒時在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量?？梢杂渺o態(tài)下的量?？梢杂渺o態(tài)下的主蒸汽流量主蒸汽流量D 和動態(tài)下的汽包壓力變化速度和動態(tài)下的汽包壓力變化速度dpb/dt 表示，其計算公式為：表示，其計算公式為：bbdCtQpDd式中式中: Cb 鍋爐的蓄熱系數(shù)。鍋爐的蓄熱系數(shù)。 在系統(tǒng)中，以在系統(tǒng)中，以熱量信號熱量信號代替燃料量信號，不但可以反映代替燃料量信號，不但可以反映燃料燃料量的變化量的變化，而且還可以克服，而且還可以克服燃料單位發(fā)熱量變化燃料單位發(fā)熱量變化對燃燒過程的影對燃燒過程的影響，從而提高鍋爐運行過程的穩(wěn)定性。響，從而提高鍋爐運行過程的穩(wěn)定性。 在鍋爐運行過程中在鍋爐運行過程中, 熱量信號熱量信號只應(yīng)該反映只應(yīng)該反映燃燒率的變化燃燒率的變化（內(nèi)擾內(nèi)擾）,而不應(yīng)該反映而不應(yīng)該反映負(fù)荷的變化負(fù)荷的變化（外擾外擾）。即）。即熱量信號熱量信號只與只與燃燒率的變化燃燒率的變化有關(guān)有關(guān), 而與而與負(fù)荷的變化負(fù)荷的變化無關(guān)。無關(guān)。能源與動力工程學(xué)院熱量信號在燃料量B 和汽輪機調(diào)節(jié)門開度T 擾動下的階躍響應(yīng)曲線分別如圖（a）和圖（b）所示： 根據(jù)前面分析，當(dāng)燃燒率不變而負(fù)荷變