第06章鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)

第六章鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)§6.1概述§6.2主蒸汽溫度的串級(jí)控制§6.3主蒸汽溫度的導(dǎo)前微分控制§6.4主蒸汽溫度系統(tǒng)的實(shí)際舉例§6.5再熱蒸汽溫度控制§6.6再熱蒸汽溫度控制實(shí)際舉例華北電力大學(xué)一、蒸汽溫度控制的任務(wù)1.主蒸汽溫度控制的任務(wù)

維持過熱器出口溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過熱器，使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。

過熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，蒸汽溫度過高會(huì)使過熱器管壁金屬強(qiáng)度下降，以至燒壞過熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全。過熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換效率，據(jù)分析，汽溫每降低5℃，熱經(jīng)濟(jì)性將下降1%；且汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽濕度增大，甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。一般規(guī)定大容量高參數(shù)火力發(fā)電機(jī)組都要求保持過熱蒸汽溫在的范圍內(nèi)?！?.1 概述華北電力大學(xué)

2．再熱蒸汽溫度控制的任務(wù)隨著蒸汽壓力的提高，為了提高機(jī)組熱循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，減少汽輪機(jī)末級(jí)葉片中蒸汽濕度，高參數(shù)機(jī)組一般采用中間再熱循環(huán)。將高壓缸出口蒸汽引入鍋爐，重新加熱至高溫，然后再引入中壓缸膨脹做功。一般再熱蒸汽溫度隨負(fù)荷變化較大，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低30%時(shí)，再熱蒸汽溫度如不加以控制，鍋爐再熱器出口汽溫將降低28∽35℃(相當(dāng)于負(fù)荷每降低10%時(shí)，汽溫降低10℃)。所以大型機(jī)組必須對(duì)再熱汽溫進(jìn)行控制。華北電力大學(xué)二、蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

1.主蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

主要為蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水?dāng)_動(dòng)。

（１）蒸汽擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

引起蒸汽流量變化的原因有二：一是蒸汽母管的壓力變化，二是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的開度變化。結(jié)構(gòu)形式不同的過熱器，在相同蒸汽流量D的擾動(dòng)下，汽溫變化的靜態(tài)特性是不同的。對(duì)于對(duì)流式過熱器的出口溫度，隨著蒸汽流量D的增加，通過過熱器的煙氣量也增加，導(dǎo)致氣溫升高；對(duì)于輻射式過熱器，蒸汽流量D增加時(shí)，爐膛溫度升高較少，爐膛輻射給過熱器受熱面的熱量比蒸汽流量的增加所需的熱量要少，因此輻射式過熱器的出口汽溫反而下降，對(duì)流式過熱器和輻射式過熱器的出口汽溫對(duì)負(fù)荷變化的反應(yīng)是相反的，其靜態(tài)特性如下。

華北電力大學(xué)圖6-1蒸汽量變化與對(duì)流過熱器及輻射過熱器出口汽溫變化的靜態(tài)特性

實(shí)際生產(chǎn)中，通常把兩種過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式過熱器，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量要多，因此綜合而言，過熱器出口汽溫是隨流量D的增加而升高的。動(dòng)態(tài)特性如圖6-2所示。

注意：蒸汽流量的擾動(dòng)不能作為調(diào)節(jié)信號(hào)用。

圖6-2蒸汽量變化對(duì)過熱器汽溫的影響有延遲，有慣性，有自平衡能力。華北電力大學(xué)

（２）煙氣量擾動(dòng)下過熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

圖6-3煙氣流量變化對(duì)過熱汽溫的影響

引起煙氣傳熱量變化的原因很多，如給粉機(jī)給粉不均勻，煤中水分的改變，蒸汽受熱面結(jié)垢，過?？諝庀禂?shù)改變，汽包給水溫度變化，燃燒火焰中心位置的改變等。盡管引起煙氣傳熱量變化的原因很多，但對(duì)象特征總的特點(diǎn)是：有延遲，有慣性，有自平衡能力。它的特征曲線如圖6-3所示。

從煙氣側(cè)來的擾動(dòng)量使沿整個(gè)長度過熱器的傳熱量發(fā)生變化，汽溫變化反應(yīng)較快，延遲時(shí)間有10-20s，可以用來作為調(diào)節(jié)量信號(hào)。華北電力大學(xué)

（３）減溫水量擾動(dòng)下過熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

圖6-4減溫水量變化對(duì)過熱汽溫的影響

常用的減溫方法有兩種：噴水式減溫和表面式減溫，前者的效果比后者好，噴水式減溫器一般裝在末級(jí)過熱器高溫段前面，一方面保護(hù)了過熱器高溫段，另一方面又改善了調(diào)節(jié)性能。這種過熱器的安裝方法與在飽和側(cè)裝設(shè)表面式減溫器相比，延遲時(shí)間能減小1/4。特點(diǎn)：有延遲，有慣性和有自平衡能力，延遲時(shí)間約為30~60s。減溫水量是常用的調(diào)節(jié)量。華北電力大學(xué)

2．再熱蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性圖6-5煙流擋板控制再熱汽溫的動(dòng)態(tài)特性圖6-5是125MW機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，當(dāng)擋板從0％－100％變化時(shí)，再熱汽溫變化58℃，滯后時(shí)間80s；其傳遞函數(shù)可用四階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表示：

再熱蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性依控制方式的不同動(dòng)態(tài)特性也不同。華北電力大學(xué)§6.2 主蒸汽溫度的串級(jí)控制

在大型鍋爐中，過熱器管道較長，結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜，為了改善控制品質(zhì)，一般采用分段控制，即將整個(gè)過熱器分成若干段，每段設(shè)置一個(gè)減溫器，分別控制各段的汽溫，以維持主汽溫為給定值。一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-6串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主蒸汽溫度串級(jí)控制的基本結(jié)構(gòu)(最后一級(jí))如圖6-6所示。。華北電力大學(xué)原理框圖如圖6-7所示圖6-7串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖主參數(shù)(主變量)：

串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被調(diào)參數(shù)稱為主參數(shù)。副參數(shù)(副變量)：

其給定值隨主調(diào)節(jié)器的輸出而變化，能映主信號(hào)數(shù)值變化的中間參數(shù)稱為副參數(shù)。這是一個(gè)為了提高控制質(zhì)量而引起的輔助參數(shù)。華北電力大學(xué)主調(diào)節(jié)器：根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差而動(dòng)作，其輸(主控制器)出作為副調(diào)節(jié)器的給定值的調(diào)節(jié)器稱為主

調(diào)節(jié)器，記為WT1(s)副調(diào)節(jié)器：

其給定值由主調(diào)節(jié)器的輸出決定，并根據(jù)

(副控制器)副參數(shù)與給定值(即主調(diào)節(jié)器輸出)的偏差動(dòng)作的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，記為WT2(s)主回路(外回路)：

斷開副調(diào)節(jié)器的反饋回路后的整個(gè)回路稱為主回路。華北電力大學(xué)副回路：

由副參數(shù)，副調(diào)節(jié)器及其所包括的一部分對(duì)象等(內(nèi)回路)

環(huán)節(jié)所組成的閉合回路稱為副回路，副回路有時(shí)亦稱隨動(dòng)回路。主對(duì)象：主參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備，它的輸入信號(hào)(惰性區(qū))為副變量，輸出信號(hào)為主參數(shù)，記為WD1(s)副對(duì)象(導(dǎo)前區(qū))：

副參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備，它的輸入信號(hào)為調(diào)節(jié)量，其輸出信號(hào)為副參數(shù)(副變量)，記為WD2(s)華北電力大學(xué)二、串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)串級(jí)控制仍然是一個(gè)定值控制系統(tǒng)，主參數(shù)在干擾作用下的控制過程與單回路控制系統(tǒng)的過程具有相同的指標(biāo)和形式，但與單回路系統(tǒng)比較，串級(jí)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1．串級(jí)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力2．串級(jí)控制系統(tǒng)可減小副回路的時(shí)間常數(shù)，改善對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率。3．串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力華北電力大學(xué)三、串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路和主副調(diào)節(jié)器選擇

1.主副回路的選擇原則

(1)副回路應(yīng)該把生產(chǎn)過程的主要干擾包括在內(nèi)，力求把變化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定;(2)選擇副回路時(shí)，應(yīng)力求把盡量多的干擾包括進(jìn)去，以盡量減少它們對(duì)主參數(shù)的影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力;(3)主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配，串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，其工作頻率提高了，但這與主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)選擇是有關(guān)的。原則是兩者相差大一些，效果好一些。華北電力大學(xué)

2.主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則（1）主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時(shí)在對(duì)副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級(jí)控制方式下，主、副調(diào)節(jié)器均可采用比例控制。（2）要求主參數(shù)波動(dòng)范圍很小，且不允許有余差(穩(wěn)態(tài)誤差)，此時(shí)副調(diào)節(jié)器可采用比例控制，主調(diào)節(jié)器采用比例積分控制。（3）主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有一定要求，這時(shí)主副調(diào)節(jié)器均采用比例積分控制。華北電力大學(xué)§6.3 主蒸汽溫度的導(dǎo)前微分控制一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-13 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖華北電力大學(xué)圖6-14 導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)原理方框圖導(dǎo)前區(qū)對(duì)象

惰性區(qū)對(duì)象

內(nèi)擾

副回路：

主回路：

華北電力大學(xué)二、導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.引入導(dǎo)前微分信號(hào)縮短了遲延時(shí)間，等效地改善了控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

在汽溫導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)中，當(dāng)減溫水量發(fā)生階躍擾動(dòng)時(shí)，I1、I2變化如圖6-15所示。遲延時(shí)間縮短后，可控性變好，控制品質(zhì)將得到改善。圖6-15減溫水量擾動(dòng)時(shí)各信號(hào)華北電力大學(xué)2．引入導(dǎo)前微分信號(hào)能減小動(dòng)態(tài)偏差，改善控制品質(zhì)圖6-16閥門開度階躍擾動(dòng)下汽溫特性

曲線1、2分別為θ1、θ*

自平衡飛升特性曲線；曲線3、4為加導(dǎo)前微分信號(hào)前后的調(diào)節(jié)曲線；曲線5、6則為加導(dǎo)前微分信號(hào)前后θ1的過渡過程曲線。

由于遲延時(shí)間和慣性都減小了，因而在調(diào)節(jié)器參數(shù)相同的情況下，加入微分信號(hào)可以減小過渡過程時(shí)間，改善控制品質(zhì)。3．導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力華北電力大學(xué)§6.4 主蒸汽溫度系統(tǒng)的實(shí)際舉例

下面以某電廠350MW機(jī)組主汽溫控制系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。一、主汽溫自動(dòng)控制系統(tǒng)概況

該電廠350MW機(jī)組主汽溫控制系統(tǒng)是三菱DIASYS－UP型DCS中閉環(huán)控制系統(tǒng)（CCS）中的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要任務(wù)是嚴(yán)格地將主汽溫度控制在給定值附近，暫時(shí)偏差不允許超過±10℃，長期偏差不允許超過±5℃，這個(gè)要求對(duì)于主蒸汽溫度控制系統(tǒng)來說是非常高的。該廠的主汽溫控制系統(tǒng)的過熱器由三級(jí)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)）組成，采用兩級(jí)（一、二級(jí)）噴水減溫調(diào)節(jié)，每級(jí)分為左、右兩側(cè)，兩側(cè)對(duì)稱布置，結(jié)構(gòu)相同，特性相近，如下圖所示。華北電力大學(xué)主汽溫?zé)崃ο到y(tǒng)圖二、主汽溫自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

由于機(jī)組容量大，過熱器管道比較長，為了易于控制，把過熱器分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三級(jí)，設(shè)有兩級(jí)噴水減溫器，采用分段控制系統(tǒng)。這樣，主汽溫控制系統(tǒng)由一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)和二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)組成。其SAMA圖如下圖所示，圖中只畫出了左側(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖，右側(cè)與左側(cè)一樣，故省略，沒有畫出。華北電力大學(xué)

1.一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要初步調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度為給定值，可采用一般的單回路控制系統(tǒng)即可達(dá)到目標(biāo)。該系統(tǒng)由常規(guī)控制系統(tǒng)和最低溫度控制系統(tǒng)組成，兩系統(tǒng)由一切換開關(guān)進(jìn)行切換，如左圖所示。華北電力大學(xué)（1）常規(guī)控制系統(tǒng)該系統(tǒng)主要是對(duì)Ⅱ級(jí)過熱器出口溫度進(jìn)行粗調(diào)。

①設(shè)定值：為了滿足機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行等各種運(yùn)行方式的設(shè)定值不同的要求，該系統(tǒng)的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(1)產(chǎn)生。

②調(diào)節(jié)器：采用PID控制，其入口乘上了機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(2)而得出的信號(hào)，其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)器的比例帶隨機(jī)組負(fù)荷而變化，便于系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。

③前饋控制：機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)作為前饋信號(hào)經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(3)后直接控制一級(jí)減溫器噴水閥，快速消除負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)Ⅱ級(jí)過熱器出口溫度的影響。

④被調(diào)量：該系統(tǒng)的被調(diào)量為二級(jí)減溫器入口溫度，華北電力大學(xué)即Ⅱ級(jí)過熱器出口溫度，其測量采取雙冗余措施，保證其可靠性。

（2）最低溫度控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是為了防止噴水過多，造成蒸汽濕度過大，設(shè)置了最低溫度控制系統(tǒng)。①設(shè)定值：汽包壓力經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(4)后得出蒸汽的飽和溫度，飽和溫度加上一給定值，得出了該系統(tǒng)的設(shè)定值。②調(diào)節(jié)器：采用PI控制。③被調(diào)量：被調(diào)量為一級(jí)減溫器出口溫度，其測量采取雙冗余措施，保證其可靠性。華北電力大學(xué)（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)

該系統(tǒng)采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)閥門輸入4～20mA信號(hào)對(duì)應(yīng)閥位信號(hào)0～100％。

（4）一級(jí)噴水閥控制站

實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換。當(dāng)手動(dòng)時(shí)，可通過鍵盤和屏幕對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)操作。手動(dòng)/自動(dòng)切換為雙向無擾的。

（5）硬手操

硬手操可直接操作執(zhí)行器，其電源與被操作的執(zhí)行器的電源相同。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)主燃料跳閘時(shí)，通過硬手操關(guān)閉電動(dòng)閥門。

華北電力大學(xué)2.二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)該系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)主蒸汽溫度為給定值，采用串級(jí)控制系統(tǒng)，由主、副調(diào)節(jié)器完成控制任務(wù)。導(dǎo)前溫度發(fā)生變化時(shí)，副調(diào)節(jié)器改變減溫水量，維持過熱器入口汽溫在一定范圍內(nèi)，起粗調(diào)作用，并由主調(diào)節(jié)器校正副調(diào)節(jié)器工作，發(fā)出信號(hào)使副調(diào)節(jié)器控制減溫水量，使過熱器出口溫度達(dá)到給定值，如下圖所示：華北電力大學(xué)二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)

華北電力大學(xué)

（1）設(shè)定值為了滿足機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行等各種運(yùn)行方式的要求，該系統(tǒng)的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(5)后加上主汽溫偏差設(shè)置值產(chǎn)生。

（2）控制器主調(diào)節(jié)器采用PID控制，副調(diào)節(jié)器采用PI控制，兩調(diào)節(jié)器入口均乘上了機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(6)、Fx(7)而得出的信號(hào)，其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)器的比例帶隨機(jī)組負(fù)荷而變化，便于系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。華北電力大學(xué)

（3）前饋控制機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)作為前饋信號(hào)經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(8)后去校正副調(diào)節(jié)器，作為對(duì)負(fù)荷擾動(dòng)的補(bǔ)償，提前反映主汽溫的變化，控制二級(jí)減溫器噴水閥，使主汽溫不致有太大的波動(dòng)。

（4）最低溫度限制汽包壓力經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(9)后得出蒸汽的飽和溫度，飽和溫度加上一定值，得出了最低溫度限制值，該值和主調(diào)節(jié)器輸出值通過一大選模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的最低溫度的限制。該系統(tǒng)主要是為了防止噴水過多，造成蒸汽濕度過大，設(shè)置了最低溫度控制系統(tǒng)。華北電力大學(xué)

（5）被調(diào)量

該系統(tǒng)的被調(diào)量為主汽溫，即Ⅲ級(jí)過熱器出口溫度，其測量采取三冗余措施（去掉最大值和最小值，取中間值），確保主汽溫信號(hào)的可靠性。

（6）執(zhí)行機(jī)構(gòu)、二級(jí)噴水閥控制站、硬手操

等設(shè)施與一級(jí)噴水控制系統(tǒng)相似。3.函數(shù)發(fā)生器與控制器

（2）三菱DIASYS－UP型分散控制系統(tǒng)中，常規(guī)PID控制器的數(shù)學(xué)表達(dá)形式

（1）函數(shù)發(fā)生器Fx：分為9段直線，每一段直線的斜率不同，所代表的輸入和輸出關(guān)系不同。

華北電力大學(xué)§6.5 再熱蒸汽溫度控制

再熱汽溫的控制，一般以采用煙氣控制的方式為主，這比采用噴水控制有較高的熱經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際采用的煙氣控制方式由變化煙氣擋板位置，采用煙氣再循環(huán)，擺動(dòng)噴燃器角度和采用多層布置圓形燃燒器，汽---汽熱交換器和蒸汽旁通等方法。一、采用煙氣擋板控制再熱汽溫的控制系統(tǒng)

采用煙氣擋板需把尾部煙道分成兩個(gè)并聯(lián)煙道，在主煙道中布置低溫再熱器，旁路煙道中布置低溫過熱器。在低溫過熱器下面布置省煤器，調(diào)溫?fù)醢鍎t布置在工作條件較好的省煤器下面。主，旁兩側(cè)擋板的動(dòng)作是相反的，即再熱器側(cè)開，過熱器側(cè)關(guān)，反之亦然。華北電力大學(xué)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用煙氣擋板控制再熱汽溫的控制系統(tǒng)如左圖。2.工作原理再熱汽溫作為主信號(hào)(被調(diào)量)，左側(cè)通過加法器，調(diào)節(jié)器去調(diào)節(jié)煙氣擋板，右側(cè)去調(diào)節(jié)噴水。正常時(shí)主要靠煙氣擋板來調(diào)節(jié)再熱汽溫，兩個(gè)函數(shù)發(fā)生器用以修正擋板的非線性，反相器是用以使兩個(gè)擋板反向動(dòng)作(即一開一關(guān))。圖6-20煙氣檔板控制再熱氣溫控制系統(tǒng)華北電力大學(xué)二、采用煙氣再循環(huán)控制圖6-21煙氣再循環(huán)裝置1.基本原理：利用再循環(huán)風(fēng)機(jī)從煙道尾部抽取低溫?zé)煔膺M(jìn)入爐膛底部，從而改變輻射受熱面與對(duì)流受熱面的吸收比例，以達(dá)到調(diào)溫目的。被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性與再循環(huán)煙氣量，煙氣抽出位置及送入爐膛位置等因素有關(guān)。一般說來，從省煤器出口抽取煙氣，把它送入爐膛底部冷灰斗，這樣的煙氣再循環(huán)能夠有效地起調(diào)節(jié)再熱汽溫的作用。華北電力大學(xué)

2.系統(tǒng)分析煙氣再循環(huán)對(duì)主汽溫度產(chǎn)生正向影響，即調(diào)高再熱汽溫時(shí)，同時(shí)主汽溫度升高。另外，煙氣再循環(huán)對(duì)主汽壓力和蒸汽流量也要造成擾動(dòng)。若由于某種原因再熱汽溫升高，這時(shí)起升溫作用的煙氣再循環(huán)裝置顯然是不需要投入的，只能用事故噴水進(jìn)行再熱汽溫控制。對(duì)停運(yùn)的再循環(huán)煙道來說，爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔饪赡芙?jīng)擋板縫隙倒流入再熱循環(huán)煙道而破壞設(shè)備。故在停運(yùn)時(shí)，應(yīng)自動(dòng)打開熱風(fēng)門，引入壓力稍高的熱風(fēng)將煙道封鎖，以防高溫爐煙倒入。華北電力大學(xué)

（1）再熱汽溫與給定值的偏差進(jìn)入調(diào)節(jié)器，然后經(jīng)加法器和手、自動(dòng)平衡組件改變煙氣再循環(huán)煙氣量以控制再熱汽溫，在加法器中引入送分量信號(hào)V和再熱循環(huán)煙氣量信號(hào)VG作為前饋控制信號(hào)。送風(fēng)量V反映了鍋爐負(fù)荷3.工作過程的大小，同時(shí)能提前反映汽溫的變化，V增加時(shí)，汽溫升高，故V按負(fù)向送入加法器。華北電力大學(xué)

（2）函數(shù)發(fā)生器用以修正風(fēng)量和再循環(huán)煙氣量之間的關(guān)系。風(fēng)量增加時(shí)，相應(yīng)的煙氣再循環(huán)量應(yīng)減少。乘法器采用煙溫信號(hào)修正循環(huán)煙量。（3）當(dāng)再熱蒸汽超溫時(shí)，比較器輸出負(fù)值。調(diào)節(jié)器輸出負(fù)信號(hào)關(guān)煙氣再循環(huán)擋板，煙氣再循環(huán)失去調(diào)溫作用。同時(shí)兩個(gè)反相器將有正輸出，右側(cè)將打開噴水控制，左側(cè)打開熱風(fēng)門，用熱風(fēng)將循環(huán)煙道封住，防止高溫爐煙倒入再循環(huán)煙道，燒壞設(shè)備。華北電力大學(xué)三、汽—汽熱交換器再熱汽溫控制

采用汽—汽熱交換器進(jìn)行再熱汽溫控制是屬于蒸汽旁通的一種，它是在爐外設(shè)置一組用一次蒸汽來加熱再熱汽的熱交換器，利用三通閥改變流經(jīng)熱交換器的再熱蒸汽量來控制再熱汽溫。由于汽—汽熱交換器的調(diào)整范圍很小，還必須輔以噴水。華北電力大學(xué)§6.6 再熱蒸汽溫度控制實(shí)際舉例

下面介紹350MW機(jī)組三菱DIASYS-UP型DCS中再熱汽溫控制系統(tǒng)。一、基本概況

該系統(tǒng)采用擺動(dòng)噴燃器角度控制再熱汽溫，而把噴水減溫方式作為事故噴水的一種安全手段。機(jī)組噴燃器分五層布置，下面兩層不動(dòng)，主要擺動(dòng)上面三層噴燃器，以控制再熱蒸汽溫度。它由擺動(dòng)燃燒器角度控制系統(tǒng)和事故噴水控制系統(tǒng)等兩個(gè)系統(tǒng)組成，其主要任務(wù)是嚴(yán)格地將再熱蒸汽溫度控制在給定值附近。二、再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)

再熱汽溫系統(tǒng)SAMA圖如下圖所示。華北電力大學(xué)再熱汽溫控制系統(tǒng)華北電力大學(xué)1.燃燒器角度擺動(dòng)控制系統(tǒng)該系統(tǒng)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度為給定值，通過調(diào)節(jié)擺動(dòng)式燃燒器噴嘴的上下傾角，可以改變爐內(nèi)高溫火焰中心的位置。當(dāng)噴嘴向上傾斜時(shí)，火焰中心上移，爐內(nèi)吸收熱量將減少，爐膛出口煙溫會(huì)升高，對(duì)流受熱面的吸熱量就要增大。但是，受熱面離爐膛出口越遠(yuǎn)，吸熱量的增加就要減少。燃燒器的傾角不能太大，過大的上傾角會(huì)增加燃料的未完全燃燒損失；下傾角過大會(huì)造成冷灰斗的結(jié)渣。

該再熱汽溫系統(tǒng)的燃燒器噴嘴的上傾角為12°，下傾角為18°，調(diào)溫范圍約為50℃。由于該系統(tǒng)的滯后時(shí)間不太大，采用一般的單回路控制系統(tǒng)即可達(dá)到目標(biāo)，如上圖左側(cè)所示。華北電力大學(xué)

（1）設(shè)定值：為了滿足機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行等各種運(yùn)行方式的設(shè)定值不同的要求，該系統(tǒng)的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(1)加上再熱汽溫偏差設(shè)定置值而產(chǎn)生。再熱汽溫偏差設(shè)定站主要用于消除系統(tǒng)偏差。其中函數(shù)發(fā)生器Fx(1)可根據(jù)機(jī)組的熱應(yīng)力和熱效率計(jì)算出函數(shù)曲線，使系統(tǒng)運(yùn)行滿足經(jīng)濟(jì)性和安全性。（2）調(diào)節(jié)器：采用PI控制，其入口乘上了機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(2)而得出的信號(hào)，其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)器的比例帶隨機(jī)組負(fù)荷而變化，便于系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。華北電力大學(xué)（3）前饋控制：機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)作為前饋信號(hào)經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(3)后直接控制擺動(dòng)燃燒器噴嘴的傾角，快速消除負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)再熱汽溫的影響。當(dāng)函數(shù)發(fā)生器的參數(shù)整定合適時(shí)，能使負(fù)荷變化對(duì)再熱汽溫保持基本不變或變化較小。（4）被調(diào)量：該系統(tǒng)的被調(diào)量為再熱蒸汽溫度，即再熱器出口蒸汽溫度，其測量采取雙冗余措施，保證其可靠性。（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)該系統(tǒng)采用氣動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，控制器輸出的4～20mA電流信號(hào)經(jīng)電氣轉(zhuǎn)換器后變?yōu)?.2～1.0kg/cm2信號(hào)，驅(qū)動(dòng)燃燒器噴嘴的擺動(dòng)，對(duì)應(yīng)傾角位置為0～100%。華北電力大學(xué)

（6）燃燒器擺動(dòng)控制站

燃燒器擺動(dòng)控制站可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換。當(dāng)手動(dòng)時(shí)，可通過鍵盤和屏幕對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)操作。手動(dòng)/自動(dòng)切換為雙向無擾的。當(dāng)以下條件之一出現(xiàn)時(shí)，燃燒器擺動(dòng)控制站被聯(lián)鎖為手動(dòng)方式：①再熱器出口蒸汽溫度故障；②火嘴擺動(dòng)輸出卡故障；③由爐膛管理系統(tǒng)BMS產(chǎn)生擺動(dòng)到水平位置信號(hào)；④指令與位置反饋信號(hào)之間偏差大。

（7）硬手操

硬手操可直接操作執(zhí)行器，其電源與被操作的執(zhí)行器的電源相同。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)主燃料跳閘時(shí)，給定值SG為50%，通過硬手操控制燃燒器噴嘴傾角到水平位置。華北電力大學(xué)

（8）工作過程：設(shè)定值與再熱器出口溫度比較后的偏差值送入動(dòng)態(tài)PI調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生控制信號(hào)，控制燃燒器噴嘴傾角，調(diào)節(jié)再熱汽溫為設(shè)定值為止。當(dāng)負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，前饋通道信號(hào)直接控制燃燒器噴嘴擺動(dòng)，消除擾動(dòng)的影響。2.事故噴水減溫控制系統(tǒng)

由于過多的噴水會(huì)使汽機(jī)低壓缸的通汽量變大，增加冷凝損失，對(duì)熱力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性影響較大。所以噴水減溫不能作為主要調(diào)節(jié)手段，而只能作為一種降溫的輔助措施。在該系統(tǒng)中僅作為事故噴水減溫。

該系統(tǒng)主要的主要任務(wù)是當(dāng)出現(xiàn)再熱汽溫過高時(shí)，作為事故噴水減溫，使再熱器出口溫度達(dá)到給定值，對(duì)機(jī)組的安全起到保護(hù)作用，如上圖右側(cè)所示。華北電力大學(xué)