第二章 鍋爐控制3

1、直流鍋爐控制系統(tǒng)直流鍋爐控制系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 直流鍋爐特點(diǎn)直流鍋爐特點(diǎn) 臨界點(diǎn)（壓力臨界點(diǎn)（壓力 22.129MPa、溫度、溫度374） 超臨界機(jī)組是指過熱器出口主蒸汽壓力超過超臨界機(jī)組是指過熱器出口主蒸汽壓力超過22.129MPa的機(jī)組。的機(jī)組。 超超臨界機(jī)組（玉環(huán)、超超臨界機(jī)組（玉環(huán)、100萬，萬，2006年）機(jī)組參數(shù)為年）機(jī)組參數(shù)為26.25MPa、600/600 。 超（超）臨界機(jī)組采用直流鍋爐，其工作原理上和結(jié)超（超）臨界機(jī)組采用直流鍋爐，其工作原理上和結(jié)構(gòu)上與汽包鍋爐有所不同，因此直流鍋爐在運(yùn)行特構(gòu)上與汽包鍋爐有所不同，因此直流鍋爐在運(yùn)行特性和控制特性上其相應(yīng)的特點(diǎn)。性和控制特性

2、上其相應(yīng)的特點(diǎn)。汽包鍋爐的特點(diǎn)汽包鍋爐的特點(diǎn) 自然循環(huán)自然循環(huán) （也有靠循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)汽包鍋爐） 受熱面的界限是固定的受熱面的界限是固定的 省煤器給水流量W過熱器過熱蒸汽蒸發(fā)段Q1Q3Q2圖1 汽包鍋爐汽水流程汽包將鍋爐加熱汽包將鍋爐加熱段、蒸發(fā)段和過段、蒸發(fā)段和過熱段都明確地分熱段都明確地分開，不論負(fù)荷、開，不論負(fù)荷、燃燒率如何變化，燃燒率如何變化，各受熱面的大小各受熱面的大小是固定不變的。是固定不變的。 控制特點(diǎn)：控制特點(diǎn)： （1）鍋爐蒸發(fā)量主要由燃燒率來決定（蒸）鍋爐蒸發(fā)量主要由燃燒率來決定（蒸發(fā)量由加熱段受熱面的吸熱量發(fā)量由加熱段受熱面的吸熱量Q1和蒸發(fā)段受和蒸發(fā)段受熱面的吸熱量熱面

3、的吸熱量Q2決定），而與給水流量決定），而與給水流量W的的大小無關(guān)。所以在汽包鍋爐中由燃燒率調(diào)節(jié)大小無關(guān)。所以在汽包鍋爐中由燃燒率調(diào)節(jié)負(fù)荷（實(shí)現(xiàn)燃料熱量與蒸汽熱量之間的能量負(fù)荷（實(shí)現(xiàn)燃料熱量與蒸汽熱量之間的能量平衡），由給水流量調(diào)節(jié)水位（實(shí)現(xiàn)給水流平衡），由給水流量調(diào)節(jié)水位（實(shí)現(xiàn)給水流量與蒸汽流量間的物質(zhì)平衡地）。這兩個(gè)控量與蒸汽流量間的物質(zhì)平衡地）。這兩個(gè)控制系統(tǒng)的工作可以認(rèn)為是相對獨(dú)立的。制系統(tǒng)的工作可以認(rèn)為是相對獨(dú)立的。(2) 汽包除作為汽水分離器外，還作為燃水比失調(diào)的汽包除作為汽水分離器外，還作為燃水比失調(diào)的緩沖器。緩沖器。 當(dāng)燃水比失去平衡關(guān)系時(shí)，利用汽包中的存水和空間當(dāng)燃水比失去平

4、衡關(guān)系時(shí)，利用汽包中的存水和空間容積暫時(shí)維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系，而各段受熱面積的界容積暫時(shí)維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系，而各段受熱面積的界限是固定，使得燃料量或給水流量的改變對過熱汽溫的影限是固定，使得燃料量或給水流量的改變對過熱汽溫的影響較小。因?yàn)檫^熱蒸汽溫度主要取決于加熱段、蒸發(fā)段吸響較小。因?yàn)檫^熱蒸汽溫度主要取決于加熱段、蒸發(fā)段吸熱量與過熱段吸熱量的比值（熱量與過熱段吸熱量的比值（Q1Q2）：）：Q3，由于汽包，由于汽包鍋爐各受熱面的區(qū)域界限是固定的，所以當(dāng)燃燒率變化時(shí)，鍋爐各受熱面的區(qū)域界限是固定的，所以當(dāng)燃燒率變化時(shí)，即使即使Q1、Q2、Q3也都發(fā)生了變化，但這個(gè)比值不會(huì)有過也都發(fā)生了變化

5、，但這個(gè)比值不會(huì)有過大的改變，因而對汽溫的影響幅度較小。大的改變，因而對汽溫的影響幅度較小。 因此在汽包鍋爐中僅依靠改變減溫水流量因此在汽包鍋爐中僅依靠改變減溫水流量Wj控制過熱控制過熱蒸汽溫度。而改變蒸汽溫度。而改變Wj時(shí)，可近似認(rèn)為對汽包水位時(shí)，可近似認(rèn)為對汽包水位H和主蒸和主蒸汽壓力汽壓力pT沒有影響。沒有影響。 3. 蓄熱量大蓄熱量大 鍋爐蓄熱量是其工質(zhì)和受熱面金屬中儲(chǔ)鍋爐蓄熱量是其工質(zhì)和受熱面金屬中儲(chǔ)存熱量的總和。汽包鍋爐有重型汽包、較存熱量的總和。汽包鍋爐有重型汽包、較大的水容積、較粗的下降管和聯(lián)箱等，所大的水容積、較粗的下降管和聯(lián)箱等，所以其蓄熱能力比直流鍋爐要大以其蓄熱能力比直

6、流鍋爐要大23倍。倍。 直流鍋爐的特點(diǎn)直流鍋爐的特點(diǎn)1. 強(qiáng)制循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)圖2 直流鍋爐簡圖1給水煙氣2345671省煤器；2螺旋水冷壁；3垂直水冷壁（和后水冷壁吊掛管）；4屏式過熱器（前屏和后屏）；5汽水分離器；6末級(jí)過熱器；7一級(jí)過熱器蒸汽2. 各受熱面無固定分界點(diǎn)各受熱面無固定分界點(diǎn) Thp過熱區(qū)蒸發(fā)區(qū)給水過熱蒸汽省煤器水冷壁過熱器加熱區(qū)v圖3 直流鍋爐原理示意圖p壓力；T溫度；h焓；v比容lonce-through boiler lT燃料量增加圖 4 燃料量、給水流量對過熱汽溫影響給水量增加 現(xiàn)在來說明燃料量與給水量對過熱汽溫（或焓hgr）的影響。一次工質(zhì)在穩(wěn)定工況下的熱平衡方程式為：

7、 1rgrgsQhhW11rarQMQ1grgsarMhhQW由于鍋爐給水溫度是隨負(fù)荷增加而升高，故由于鍋爐給水溫度是隨負(fù)荷增加而升高，故hgs也隨之升高。而也隨之升高。而機(jī)組定壓運(yùn)行時(shí)，過熱汽溫和主蒸汽壓力為定值，即過熱蒸汽機(jī)組定壓運(yùn)行時(shí)，過熱汽溫和主蒸汽壓力為定值，即過熱蒸汽焓值焓值hgr為定值，因此燃水比為定值，因此燃水比M/ W是隨著負(fù)荷升高而減小。是隨著負(fù)荷升高而減小。 蓄熱量小蓄熱量小 對外界負(fù)荷擾動(dòng)比較敏感，在外界負(fù)對外界負(fù)荷擾動(dòng)比較敏感，在外界負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，其主汽壓的波動(dòng)比汽包鍋爐劇荷變動(dòng)時(shí)，其主汽壓的波動(dòng)比汽包鍋爐劇烈得多。烈得多。 在主動(dòng)變負(fù)荷時(shí)，由于直流鍋爐的熱慣在主動(dòng)變負(fù)

8、荷時(shí)，由于直流鍋爐的熱慣性小，其蒸汽流量能迅速變化，所以它在性小，其蒸汽流量能迅速變化，所以它在負(fù)荷適應(yīng)性方面比汽包鍋爐來得快，有利負(fù)荷適應(yīng)性方面比汽包鍋爐來得快，有利于機(jī)組對電網(wǎng)尖峰負(fù)荷的響應(yīng)。于機(jī)組對電網(wǎng)尖峰負(fù)荷的響應(yīng)。 第二節(jié)第二節(jié) 直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性 一、直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性一、直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性 需要調(diào)節(jié)的主要變量有過熱汽溫需要調(diào)節(jié)的主要變量有過熱汽溫T、主蒸、主蒸汽壓力汽壓力pT和蒸汽流量和蒸汽流量D（負(fù)荷）。（負(fù)荷）。 改變給水流量改變給水流量W、燃料量、燃料量M（燃燒率）和（燃燒率）和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度T可作為調(diào)節(jié)過熱汽可作為調(diào)節(jié)過熱汽溫、主蒸汽壓力和

9、蒸汽流量的手段。溫、主蒸汽壓力和蒸汽流量的手段。 同時(shí)考慮，直流鍋爐各輸入量對機(jī)組功同時(shí)考慮，直流鍋爐各輸入量對機(jī)組功率率PE的影響。的影響。 tMtWtTtDtDtDtTtTtTtpTtpTtpTtPEtPEtPE圖5 直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性曲線(a) 燃料量M擾動(dòng)(b) 給水流量W擾動(dòng)(c) 負(fù)荷T擾動(dòng)（）負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，主蒸汽壓力的變化沒有（）負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，主蒸汽壓力的變化沒有遲延，變化很快，且變化幅度較大，這是遲延，變化很快，且變化幅度較大，這是因?yàn)橹绷麇仩t沒有汽包，蓄熱能力小。若因?yàn)橹绷麇仩t沒有汽包，蓄熱能力小。若負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，能保持給水流量不變，就能負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，能保持給水流量不變，就能減小對過熱

10、汽溫的影響。減小對過熱汽溫的影響。（2） 單獨(dú)改變?nèi)剂狭炕蚪o水流量時(shí)，對過單獨(dú)改變?nèi)剂狭炕蚪o水流量時(shí)，對過熱汽溫、主蒸汽壓力和蒸汽流量都有顯著熱汽溫、主蒸汽壓力和蒸汽流量都有顯著影響，尤其是對汽溫的影響更加突出。雖影響，尤其是對汽溫的影響更加突出。雖然過熱汽溫對燃料量或給水流量的動(dòng)態(tài)響然過熱汽溫對燃料量或給水流量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)都很慢，但過熱汽溫對給水流量的動(dòng)態(tài)應(yīng)都很慢，但過熱汽溫對給水流量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)還是快于對燃料量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。響應(yīng)還是快于對燃料量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。二、直流鍋爐被控對象特點(diǎn)二、直流鍋爐被控對象特點(diǎn) 1、具有很強(qiáng)的耦合特性、具有很強(qiáng)的耦合特性 給水流量給水流量W、燃燒率（燃料量、燃燒率（燃料

11、量M）和汽）和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度T這三個(gè)對象輸入量中這三個(gè)對象輸入量中的任一輸入量單獨(dú)變化，除汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽的任一輸入量單獨(dú)變化，除汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度門開度T對過熱汽溫度對過熱汽溫度T影響較小外，其余影響較小外，其余的都會(huì)對過熱汽溫度的都會(huì)對過熱汽溫度T、主蒸汽壓力、主蒸汽壓力pT和蒸和蒸汽流量汽流量D有很大的影響，具有很強(qiáng)的耦合特有很大的影響，具有很強(qiáng)的耦合特性。性。 2、對象的非線性、對象的非線性 隨著負(fù)荷的變化，工質(zhì)壓力將在亞臨界隨著負(fù)荷的變化，工質(zhì)壓力將在亞臨界到超臨界的廣泛范圍內(nèi)變化，隨著工質(zhì)物到超臨界的廣泛范圍內(nèi)變化，隨著工質(zhì)物性變化巨大，直流鍋爐表現(xiàn)出嚴(yán)重的非線性變

12、化巨大，直流鍋爐表現(xiàn)出嚴(yán)重的非線性，具體體現(xiàn)為：汽水的比熱、比容和焓性，具體體現(xiàn)為：汽水的比熱、比容和焓值與它的溫度、壓力的關(guān)系是非線性的，值與它的溫度、壓力的關(guān)系是非線性的，傳熱特性、流量特性是非線性的。傳熱特性、流量特性是非線性的。第三節(jié) 直流鍋爐控制方案 一、直流鍋爐的控制任務(wù)一、直流鍋爐的控制任務(wù) 直流鍋爐的控制任務(wù)和汽包鍋爐基本相同；直流鍋爐的控制任務(wù)和汽包鍋爐基本相同；（1）使鍋爐的蒸發(fā)量迅速適應(yīng)負(fù)荷的需要；）使鍋爐的蒸發(fā)量迅速適應(yīng)負(fù)荷的需要；（2）保持蒸汽壓力和溫度在一定范圍內(nèi)；）保持蒸汽壓力和溫度在一定范圍內(nèi)；（3）保持燃燒的經(jīng)濟(jì)性；）保持燃燒的經(jīng)濟(jì)性；（4）保持爐膛負(fù)壓在一定

13、范圍內(nèi)。）保持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。 直流鍋爐的控制系統(tǒng)也包括給水、燃料、送風(fēng)、爐膛壓直流鍋爐的控制系統(tǒng)也包括給水、燃料、送風(fēng)、爐膛壓力和汽溫等控制系統(tǒng)。力和汽溫等控制系統(tǒng)。 在給水控制、過熱汽溫控制、直流鍋爐特有的啟動(dòng)過在給水控制、過熱汽溫控制、直流鍋爐特有的啟動(dòng)過程控制（或燃料控制）上有所不同，而送風(fēng)、爐膛壓力和程控制（或燃料控制）上有所不同，而送風(fēng)、爐膛壓力和再熱汽溫等控制系統(tǒng)與汽包鍋爐相同。再熱汽溫等控制系統(tǒng)與汽包鍋爐相同。 二、直流鍋爐負(fù)荷控制二、直流鍋爐負(fù)荷控制 動(dòng)態(tài)特性可知：單獨(dú)改變?nèi)剂狭浚ㄈ紵齽?dòng)態(tài)特性可知：單獨(dú)改變?nèi)剂狭浚ㄈ紵剩┗蚪o水流量對主蒸汽壓力率）或給水流量對主蒸汽壓力

14、pT、機(jī)組功、機(jī)組功率率PE、蒸汽流量和過熱汽溫都有顯著影響。、蒸汽流量和過熱汽溫都有顯著影響。所以，無論是改變?nèi)紵驶蚴歉淖兘o水流所以，無論是改變?nèi)紵驶蚴歉淖兘o水流量都可以作為鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)手段。量都可以作為鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)手段。 直流鍋爐負(fù)荷控制時(shí)，需要給水控制系直流鍋爐負(fù)荷控制時(shí)，需要給水控制系統(tǒng)和燃料控制系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作，以保證給水統(tǒng)和燃料控制系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作，以保證給水量和燃燒率兩者同時(shí)比值變化量和燃燒率兩者同時(shí)比值變化 給水調(diào)節(jié)器給水調(diào)節(jié)器鍋爐指令鍋爐指令BD 給水流量給水流量W給水流量調(diào)節(jié)給水流量調(diào)節(jié)燃料調(diào)節(jié)器燃料調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)燃料量調(diào)節(jié)給水流量給水流量W 燃料量燃料量M直流鍋爐負(fù)荷控

15、制方案之一直流鍋爐負(fù)荷控制方案之一燃料調(diào)節(jié)器燃料調(diào)節(jié)器鍋爐指令鍋爐指令BD 燃料量燃料量M給水流量調(diào)節(jié)給水流量調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)器給水調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)燃料量調(diào)節(jié)燃料量燃料量M 給水流量給水流量W 直流鍋爐負(fù)荷控制方案之二直流鍋爐負(fù)荷控制方案之二f(x)f(x)給水調(diào)節(jié)器給水調(diào)節(jié)器鍋爐指令鍋爐指令BD給水流量調(diào)節(jié)給水流量調(diào)節(jié)燃料調(diào)節(jié)器燃料調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)燃料量調(diào)節(jié)給水流量給水流量W常用直流鍋爐負(fù)荷控制方案之一常用直流鍋爐負(fù)荷控制方案之一（以煤為基礎(chǔ)）（以煤為基礎(chǔ)）f(x)燃料量燃料量Mf(t)tBDtMttWtT燃水動(dòng)態(tài)校正效果燃水動(dòng)態(tài)校正效果1231燃料對汽溫影響；燃料對汽溫影響；2給水對汽溫影響；

16、給水對汽溫影響；3校正后校正后汽溫汽溫常用直流鍋爐負(fù)荷控制方案之二常用直流鍋爐負(fù)荷控制方案之二（以水為基礎(chǔ)控制）（以水為基礎(chǔ)控制）給水調(diào)節(jié)器鍋爐指令BD給水流量調(diào)節(jié)燃料調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)給水流量W燃料量M水冷壁出口溫度修正過熱汽溫修正以及其它修正三、燃水比控制燃水比控制：燃水比控制： 調(diào)整給水量和調(diào)整燃料量二種方式。調(diào)整給水量和調(diào)整燃料量二種方式。 快速反映燃水比失衡信號(hào)，進(jìn)行燃水比修快速反映燃水比失衡信號(hào)，進(jìn)行燃水比修 正信號(hào)。正信號(hào)。（1）中間點(diǎn)溫度）中間點(diǎn)溫度 燃水比改變后，汽水流程中各點(diǎn)工質(zhì)焓值和溫度都隨著改變，燃水比改變后，汽水流程中各點(diǎn)工質(zhì)焓值和溫度都隨著改變，可選擇鍋爐受熱面中間位

17、置某點(diǎn)蒸汽溫度作為燃水比是否適當(dāng)?shù)男盘?hào)?？蛇x擇鍋爐受熱面中間位置某點(diǎn)蒸汽溫度作為燃水比是否適當(dāng)?shù)男盘?hào)。 中間點(diǎn)溫度不僅變化趨勢與過熱汽溫一致，而且滯后時(shí)間比過熱汽中間點(diǎn)溫度不僅變化趨勢與過熱汽溫一致，而且滯后時(shí)間比過熱汽溫滯后時(shí)間要小得多。中間點(diǎn)溫度過熱度越小，滯后越小，也就是越溫滯后時(shí)間要小得多。中間點(diǎn)溫度過熱度越小，滯后越小，也就是越靠近汽水行程的入口，溫度變化的慣性和滯后越小。一般取汽水分離靠近汽水行程的入口，溫度變化的慣性和滯后越小。一般取汽水分離器出口蒸汽溫度作為中間點(diǎn)溫度來反映燃水比。器出口蒸汽溫度作為中間點(diǎn)溫度來反映燃水比。 汽水分離器汽水分離器給水流量給水流量W省煤器省煤器低溫

18、過熱器低溫過熱器直流鍋爐的噴水減溫示意圖直流鍋爐的噴水減溫示意圖屏式過熱器屏式過熱器減溫水流量減溫水流量Wj末級(jí)過熱器末級(jí)過熱器水冷壁水冷壁（2）采用焓值信號(hào)）采用焓值信號(hào) 采用分離器出口過熱蒸汽的焓值信號(hào)，原因采用分離器出口過熱蒸汽的焓值信號(hào)，原因（1）能快速反應(yīng)燃水比；）能快速反應(yīng)燃水比；（2）出口過熱蒸汽為微過熱蒸汽，微過熱蒸汽焓值比分離）出口過熱蒸汽為微過熱蒸汽，微過熱蒸汽焓值比分離器出口微過熱蒸汽溫度在反應(yīng)燃水比的靈敏度和線性度器出口微過熱蒸汽溫度在反應(yīng)燃水比的靈敏度和線性度方面具有明顯的優(yōu)勢。方面具有明顯的優(yōu)勢。 機(jī)組負(fù)荷大范圍變化時(shí)，工質(zhì)壓力將在超臨界到亞臨界的廣泛范圍內(nèi)變化。由

19、水和蒸汽的熱力特性可知，其焓值壓力溫度之間為非線性關(guān)系，蒸汽的過熱度越低，焓值壓力溫度之間關(guān)系的非線性度越強(qiáng)，特別是在亞臨界壓力下飽和區(qū)附近，這種非線性度更強(qiáng)。在過熱度低的區(qū)域，當(dāng)增加或減少同等量給水量時(shí)，焓值變化的正負(fù)向數(shù)值大體相等，但微過熱汽溫的正負(fù)向變化量則明顯不等。如果微過熱汽溫低到接近飽和區(qū)，則焓值/溫度斜率大，說明給水量擾動(dòng)可引起焓值的顯著變化，但溫度變化卻很小。 （1）調(diào)整給水量（以燃料為基礎(chǔ)控制）基本給水指令給水調(diào)節(jié)器鍋爐指令BD給水流量調(diào)節(jié)燃料調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)給水流量W由給水側(cè)調(diào)整燃水比的原則方案（600MW）f(x)燃料量Mf(t)分離器出口溫度修正減溫器進(jìn)出口溫差修正以及

20、其它修正特點(diǎn)：特點(diǎn)：汽溫相應(yīng)快，汽溫相應(yīng)快，但負(fù)荷波動(dòng)大但負(fù)荷波動(dòng)大 +鍋爐指令f (x)f (t)中間點(diǎn)溫度修正給水調(diào)節(jié)器給水廣義對象總給水量+功率給定值燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)燃燒廣義對象功率鍋爐主控制器給水?dāng)_動(dòng)通道燃燒率可用解耦設(shè)計(jì)消除給水流量調(diào)節(jié)對燃燒率的影響，使給水流量只對微過熱汽溫或微過熱蒸汽焓值作用。方法：將微過熱汽溫或焓值調(diào)節(jié)器的輸出通過微分環(huán)節(jié)加到燃燒率的指令側(cè)作為校正信號(hào)，通過適當(dāng)?shù)奈⒎中盘?hào)消除對燃料的要求，使燃燒率不變或少改變。燃料調(diào)節(jié)器鍋爐指令BD給水流量調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)器燃料量調(diào)節(jié)給水流量W由給水側(cè)調(diào)整燃水比的原則方案（1000MW）燃料量M分離器出口溫度修正減溫器進(jìn)出口溫差修正主蒸

21、汽流量BDKBD（K+1）MBDK給水指令（1）鍋爐指令BD增加時(shí)汽溫高，K0, BD（K+1）做給水指令（增加）；汽溫低，K0, BD（K+1）做給水指令（減少）；汽溫低，K100MW6汽泵A偏置bA7PID3汽泵A轉(zhuǎn)速指令nA汽泵B轉(zhuǎn)速指令nB電泵C轉(zhuǎn)速指令nC0T1A汽泵A轉(zhuǎn)速指令nA汽泵B偏置bB8T2A汽泵B轉(zhuǎn)速指令nB電泵C偏置bC9T3A電泵C轉(zhuǎn)速指令nC泵公用轉(zhuǎn)速指令n0泵總轉(zhuǎn)速指令n二、二、 采用焓值信號(hào)的給水控制采用焓值信號(hào)的給水控制 鍋爐指令BDSP1一級(jí)減溫器前后溫差機(jī)組負(fù)荷指令分離器出口壓力 調(diào)節(jié)級(jí)壓力分離器出口溫度 分離器出口焓值PID2焓值計(jì)算PID1f1(x)f

22、3(x)2SP3f2(x)f1(t)2指令校正PID3鍋爐總給水流量給水流量控制指令采用焓值信號(hào)的給水控制方案給水基本指令分離器出口焓值給定值SP2三、采用焓增信號(hào)的給水控制三、采用焓增信號(hào)的給水控制 采用焓增信號(hào)的給水控制方案其原理是：在穩(wěn)定的直流工況下，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，由省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)（水）所吸收的熱量Q為： tQH H為省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的焓增；t為省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的技術(shù)功，其包括軸功、動(dòng)能增量和位能增量。對于連續(xù)流動(dòng)、未膨脹作功、落差有限的工質(zhì)，軸功、動(dòng)能增量和位能增量這3項(xiàng)可近似為0。h工質(zhì)焓增 ，W為給水流量 。給水控制策略

23、 :QH QW hQWh也就是根據(jù)省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)所吸收的熱量（水吸收的熱量）和省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的焓增（焓增）來調(diào)節(jié)給水量。 SP3PV3汽水分離器出口溫度蒸汽焓表汽水分離器出口焓值（KJ/Kg）儲(chǔ)水箱壓力PV1PID1一級(jí)減溫器前后溫差PID2負(fù)荷指令f1(x)PV2SP22過熱器入口焓值給定值（KJ/Kg）SP11 f2(x)焓值修正鍋爐指令f3(x)f4(x)kP1Ti13焓增修正焓增DN水吸收熱量循環(huán)水流量A省煤器最小流量4PID3省煤器入口給水流量以焓增為基礎(chǔ)的給水控制方案給水流量控制指令Kg/sKT/H 鍋爐負(fù)荷在35%100%MCR范圍內(nèi)，沒有

24、循環(huán)水流量和省煤器入口最小流量限制時(shí)，省煤器入口給水流量（鍋爐給水流量）給定值SP3為 3SP 水吸收的熱量焓增焓增修正省煤器出口焓值噴水流量設(shè)計(jì)值負(fù)荷指令f2(t)f3(t)f3(x)f4(x) 水吸收熱量及焓增計(jì)算回路f2(x)PV21蒸汽流量設(shè)計(jì)值給水流量設(shè)計(jì)值(Kg/s)f4(t)f5(t)f1(t)f1(x)過熱器入口焓值給定值2焓增3K儲(chǔ)水箱飽和溫度f6(t)NY省煤器入口流量低4Kf5(x)熱容量儲(chǔ)水箱蒸汽吸熱水吸收的熱量低溫過熱器入口焓值省煤器出口焓值f7(t)5設(shè)計(jì)焓增設(shè)計(jì)焓增YN測量焓增MJ/sKg/sMJ/KgKJ/KgKJ/KgT1T1 當(dāng)鍋爐低負(fù)荷時(shí)，即蒸汽流量低于爐

25、膛所需的最小流量時(shí)，由于有循環(huán)水進(jìn)入省煤器，故給水流量給定值SP3為： 3SP給水流量設(shè)計(jì)值 設(shè)計(jì)焓增儲(chǔ)水箱蒸汽吸熱設(shè)計(jì)焓增焓增修正3SP給水流量設(shè)計(jì)值 設(shè)計(jì)焓增儲(chǔ)水箱蒸汽吸熱循環(huán)水流量設(shè)計(jì)焓增焓增修正 當(dāng)設(shè)計(jì)焓增邏輯信號(hào)為“0”時(shí)，設(shè)測量焓增經(jīng)切換器T2作為焓增信號(hào)。于是給水流量給定值SP3為： 由于直流鍋爐的非線性，故根據(jù)鍋爐負(fù)荷指令調(diào)節(jié)器PID1的比例增益kp1和積分時(shí)間Ti1。 3SP給水流量設(shè)計(jì)值 設(shè)計(jì)焓增儲(chǔ)水箱蒸汽吸熱測量焓增焓增修正四、其它有關(guān)給水控制問題四、其它有關(guān)給水控制問題 1、最小流量控制系統(tǒng) 最小流量截止閥大溢流調(diào)節(jié)閥小溢流調(diào)節(jié)閥給水泵過熱二級(jí)減溫水再 熱 減 溫水過熱

26、一級(jí)減溫水水冷壁省煤器汽水分離器儲(chǔ)水箱鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)容器給水旁路調(diào)節(jié)閥循環(huán)泵高壓加熱器除氧器再循環(huán)調(diào)節(jié)閥一級(jí)過熱器屏式過熱器末級(jí)過熱器末級(jí)再熱器低溫再熱器高壓旁路高壓缸中壓缸低壓旁路低壓缸低壓缸凝汽器鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)集水箱疏水泵凝汽器低壓加熱器凝結(jié)水泵化學(xué)處理裝置直流爐汽水流程簡圖循環(huán)調(diào)節(jié)閥給水泵最小流量控制方案N再循環(huán)閥開度指令再循環(huán)閥關(guān)100%0%汽動(dòng)給水泵入口給水流量Yf1(x)T1汽動(dòng)給水泵入口給水溫度A1.0汽動(dòng)給水泵入口給水溫度測點(diǎn)故障小汽機(jī)轉(zhuǎn)速f2(x)A偏置V PIDT2AT3A再循環(huán)閥開PVSP2、給水泵出口壓力控制 在給水泵的運(yùn)行過程中，可以通過調(diào)節(jié)旁路閥門的開度、提高管路阻力

27、來提高給水泵出口壓力，來防止給水泵的工作點(diǎn)落在下限特性之外,這種措施也稱為最大流量保護(hù)。 汽動(dòng)給水泵A入口流量f1(x)下限特性1A安全裕量1汽動(dòng)給水泵A出口壓力汽動(dòng)給水泵B入口流量f2(x)22汽動(dòng)給水泵B出口壓力電動(dòng)給水泵C入口流量f3(x)33電動(dòng)給水泵C出口壓力AT1AN100%T2汽動(dòng)給水泵A運(yùn)行汽動(dòng)給水泵B運(yùn)行T3電動(dòng)給水泵C運(yùn)行NNA安全裕量下限特性下限特性給水旁路調(diào)節(jié)閥指令給水泵出口壓力控制PID3、循環(huán)流量與儲(chǔ)水箱水位控制 溢流閥開度與水位關(guān)系8500800075007000調(diào)節(jié)閥開度（）儲(chǔ)水箱水位/mm204060801006500小溢流閥大溢流閥儲(chǔ)水箱水位循環(huán)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)指

28、令f (x)A偏置PIDSP循環(huán)流量V循環(huán)流量控制方案第五節(jié)第五節(jié) 直流鍋爐過熱汽溫控制系統(tǒng)直流鍋爐過熱汽溫控制系統(tǒng) 影響過熱汽溫的重要因素就是燃水比（影響過熱汽溫的重要因素就是燃水比（WFR，Water Fuel Ratio），因此，為了使汽溫的變化較），因此，為了使汽溫的變化較小，必須使燃料量和給水流量保持適當(dāng)比例。小，必須使燃料量和給水流量保持適當(dāng)比例。 此外，煙氣熱量、給水溫度和減溫水流量也是此外，煙氣熱量、給水溫度和減溫水流量也是影響過熱汽溫的主要因素，而改變煙氣熱量是再熱影響過熱汽溫的主要因素，而改變煙氣熱量是再熱蒸汽溫度控制的主要調(diào)節(jié)手段。蒸汽溫度控制的主要調(diào)節(jié)手段。 直流鍋爐過

29、熱汽溫控制是以燃水比控制為主，直流鍋爐過熱汽溫控制是以燃水比控制為主，噴水減溫為輔。通過燃水比控制實(shí)現(xiàn)過熱汽溫的粗噴水減溫為輔。通過燃水比控制實(shí)現(xiàn)過熱汽溫的粗調(diào)，采用多級(jí)噴水減溫控制實(shí)現(xiàn)過熱汽溫的細(xì)調(diào)。調(diào)，采用多級(jí)噴水減溫控制實(shí)現(xiàn)過熱汽溫的細(xì)調(diào)。過熱汽溫對象特性過熱汽溫對象特性 主要擾動(dòng)有四種：主要擾動(dòng)有四種： （1）燃料量和燃料種類或成分的擾動(dòng)；）燃料量和燃料種類或成分的擾動(dòng)； （2）給水流量和給水溫度擾動(dòng)；）給水流量和給水溫度擾動(dòng)； （3）煙氣熱量擾動(dòng)：燃燒器運(yùn)行方式變化、）煙氣熱量擾動(dòng)：燃燒器運(yùn)行方式變化、風(fēng)量變化等等這些變化最終均反映在煙氣風(fēng)量變化等等這些變化最終均反映在煙氣熱量的變化

30、；熱量的變化； （4）蒸汽流量（負(fù)荷）擾動(dòng)；）蒸汽流量（負(fù)荷）擾動(dòng)； （5）減溫水流量擾動(dòng)。）減溫水流量擾動(dòng)。 +GD(s)GQ(s)GW(s)DQWjG M(s)M+G W(s)W一、常規(guī)控制方式一、常規(guī)控制方式 PID11二級(jí)減溫器二級(jí)減溫器前后溫差前后溫差f2(x)蒸汽流量蒸汽流量f1(t)燃燒器擺角指令燃燒器擺角指令2f2(t)總風(fēng)量總風(fēng)量3f3(x)過熱度過熱度分離器出口壓力分離器出口壓力PID2一級(jí)減溫器一級(jí)減溫器出口溫度出口溫度一級(jí)減溫水流一級(jí)減溫水流量指令量指令一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案PID11末級(jí)過熱器末級(jí)過熱器出口溫度出口溫度f2(x)蒸汽流量蒸汽流

31、量f1(t)燃燒器擺角指令燃燒器擺角指令2f2(t)總風(fēng)量總風(fēng)量3f3(x)過熱度過熱度末級(jí)過熱器出口壓力末級(jí)過熱器出口壓力PID2末級(jí)過熱器末級(jí)過熱器入口溫度入口溫度二級(jí)減溫水流二級(jí)減溫水流量指令量指令二二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案一級(jí)減溫器分割屏過熱器末級(jí)過熱器至汽機(jī)后屏過熱器初級(jí)過熱器蒸汽一級(jí)減溫水1000MW過熱蒸汽流程簡圖二級(jí)減溫器三級(jí)減溫器二級(jí)減溫水三級(jí)減溫水分離器飽和蒸汽溫度PID11二級(jí)減溫器前后溫差f2(x)主蒸汽流量2分離器出口壓力PID2一級(jí)減溫水流量指令一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案f3(x)f1(t)f2(t)總?cè)剂狭恳患?jí)減溫器出口溫度Kf3(x)PID3

32、分離器飽和蒸汽溫度PID11三級(jí)減溫器前后溫差f2(x)主蒸汽流量2分離器出口壓力PID2二級(jí)減溫水流量指令二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案f3(x)f1(t)f2(t)總?cè)剂狭慷?jí)減溫器出口溫度Kf3(x)PID3分離器飽和蒸汽溫度PID11末級(jí)過熱器出口溫度f2(x)主蒸汽流量2分離器出口壓力PID2三級(jí)減溫水流量指令三級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)方案f3(x)f1(t)f2(t)總?cè)剂狭咳?jí)減溫器出口溫度Kf3(x)PID3二、其它控制方式二、其它控制方式 針對直流鍋爐的大滯后和非線性時(shí)變特性，在目前直流鍋爐（600MW機(jī)組）的過熱汽溫控制中，采用了一種基于預(yù)測控制和自適應(yīng)控制的控制方法。 +Gc(s)G

33、(s)DYSPY 內(nèi)模控制系統(tǒng)內(nèi)模控制系統(tǒng) 單回路反饋控制系統(tǒng)單回路反饋控制系統(tǒng)+Gc(s)G(s)+DYSPYG(s)處理不可測干擾處理不可測干擾D(1)可測干擾可測干擾前饋控制；前饋控制；(2)串級(jí)控制處理串級(jí)控制處理G2(s)G1(s)DYSPY串級(jí)控制系統(tǒng)的內(nèi)模控制串級(jí)控制系統(tǒng)的內(nèi)?？刂艷c2(s)+Gc1(s)+G2(s)G1(s)DYSPY一種內(nèi)?？刂菩问揭环N內(nèi)?？刂菩问紾c2(s)+KP1+G1(s)G1(s)1221122122221( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )( )( )( )PCSPPCCCK Gs G s G sY sYsK Gs G s G sGs G sGs G s G s2221( )(1