【精品】华北电力大学600MW机组集控运行培训班 热控第五章 锅炉蒸汽温度控制系统精品ppt课件.ppt

华北电力大学600MW机组集控运行培训班 热控第五章 锅炉蒸汽温度控制系统第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University5-1 5-1 5-1 5-1 概概概概 述述述述2第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University一、蒸汽温度控制的任务一、蒸汽温度控制的任务一、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，并保护过热维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热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。器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。器，使其管壁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。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，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，汽温每降低据分析，汽温每降低55，热经济性将下降，热经济性将下降1%1%；且汽温偏；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。一般规定响汽轮机的安全运行。一般规定大容量高参数火力发电大容量高参数火力发电机机组都要求保持过热蒸汽温在组都要求保持过热蒸汽温在 的范围内。的范围内。3第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 2 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性，减少汽轮机末级叶片中蒸汽湿度，高参数机组一般，高参数机组一般采用中间再热循环。将高压缸出口蒸汽引入锅炉，重新采用中间再热循环。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蒸汽温度如不加以控制，锅炉再热器出口汽温将降低282835(35(相当于负荷每降低相当于负荷每降低10%10%时，汽温降低时，汽温降低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。4第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University二、影响汽温的主要因素二、影响汽温的主要因素二、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）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比，在在任任何何负负荷荷和和工工况况下下，直直流流锅锅炉炉都能维持一定的过热汽温。都能维持一定的过热汽温。(2)(2)给水温度给水温度给水温度给水温度 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，由于给水温度降低，加热段加长、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。过热段缩短，过热汽温会随之降低，负荷也会降低。5第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 2.2.再热汽温的影响因素再热汽温的影响因素再热汽温的影响因素再热汽温的影响因素 (1)(1)给水温度给水温度给水温度给水温度 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汽温温升高。升高。(2)(2)过剩空气系数过剩空气系数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热量增加，再热汽温升高；反之则降低。吸热量增加，再热汽温升高；反之则降低。8第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University (3)(3)炉膛火焰中心炉膛火焰中心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受热面结渣受热面结渣 再再热热器器受受热热面面结结渣渣或或积积灰灰，吸吸热热量量减减少少，再再热热汽汽温降低。温降低。炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛炉膛水冷壁结渣，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。出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。9第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University (5)(5)过热蒸汽温度和压力过热蒸汽温度和压力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，导导致致再再热热器器出出口口温温度度降低。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。这这与与变压运行时，可保持较高再热汽温的原理相同。变压运行时，可保持较高再热汽温的原理相同。10第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University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性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（）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，在相同蒸汽流量过热器，在相同蒸汽流量D D的扰动下，汽温变化的静态特的扰动下，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；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，蒸汽流量对于辐射式过热器，蒸汽流量D D增加时，炉膛温度升高较增加时，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，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，其静态特性如下。应是相反的，其静态特性如下。11第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University图图图图5-1 5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热器出口汽温变化的静态特性器出口汽温变化的静态特性器出口汽温变化的静态特性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，且设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式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，下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温过热器出口汽温过热器出口汽温过热器出口汽温是随流量是随流量是随流量是随流量D D的增加而升高的的增加而升高的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：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。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温的影响温的影响有延迟，有惯性，有延迟，有惯性，有延迟，有惯性，有延迟，有惯性，有自平衡能力。有自平衡能力。有自平衡能力。有自平衡能力。12第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University （）烟（）烟（）烟（）烟气量扰动下过热汽温对象的动态特性气量扰动下过热汽温对象的动态特性气量扰动下过热汽温对象的动态特性气量扰动下过热汽温对象的动态特性 图图图图5-3 5-3 烟气流量变化对烟气流量变化对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引起烟气传热量变化的原因很多，如给粉机给粉不均匀，煤很多，如给粉机给粉不均匀，煤中水分的改变，蒸汽受热面结垢，中水分的改变，蒸汽受热面结垢，过剩空气系数改变，汽包给水温过剩空气系数改变，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变等。尽管引起烟气传热量变化的原因的原因很多，但对象特征总的特很多，但对象特征总的特点是：有延迟，有惯性，有自平点是：有延迟，有惯性，有自平衡能力。它的特征曲线如图衡能力。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从烟气侧来的扰动量使沿整个长度过热器的传热量从烟气侧来的扰动量使沿整个长度过热器的传热量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，延迟时间有发生变化，汽温变化反应较快，延迟时间有发生变化，汽温变化反应较快，延迟时间有发生变化，汽温变化反应较快，延迟时间有1020s1020s，可可可可以用来作为调节量信号。以用来作为调节量信号。以用来作为调节量信号。以用来作为调节量信号。13第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University （）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（）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 图图图图5-4 5-4 减温水量变化对过热减温水量变化对过热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汽温的影响汽温的影响 常用的减温方法有两种：常用的减温方法有两种：喷水式减温和表面式减温，前喷水式减温和表面式减温，前者的效果比后者好，喷水式减者的效果比后者好，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段前面，一方面保护了过热器高温段，另一方面又改善了高温段，另一方面又改善了调调节性能。这种过热器的安装方节性能。这种过热器的安装方法与在饱和侧装设表面式减温法与在饱和侧装设表面式减温器相比，延迟时间能减小器相比，延迟时间能减小1/41/4。特点：特点：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减温水量是常用的调节量减温水量是常用的调节量。14第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 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是再热汽温动态特是再热汽温动态特性。当烟气挡板从性。当烟气挡板从0 0 100100变化时，再热汽温变化时，再热汽温变化变化5858，滞后时间，滞后时间80s80s；其传递函数可用四阶惯；其传递函数可用四阶惯性环节的传递函数表示：性环节的传递函数表示：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不同动态特性也不同。特性也不同。15第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University四、蒸汽温度控制方案四、蒸汽温度控制方案四、蒸汽温度控制方案四、蒸汽温度控制方案 1 1过热汽温的调节过热汽温的调节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为主，用一、二级减温水作细调。比为主，用一、二级减温水作细调。（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）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：过过热热汽汽温温控控制制点点离离工工质质开开始始过过热热点点越越近近，汽汽温温控控制制时时滞滞越越小小，即即汽汽温温控控制的反应明显。制的反应明显。16第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 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，中中中中间间间间点点点点温温温温度度度度的的的的设设设设定定定定值值值值与与与与锅锅锅锅炉炉炉炉特特特特性性性性和和和和负负负负荷荷荷荷有有有有关关关关，如如变变压压运运行行，饱饱和和温温度度随随压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进行行自自动控制。动控制。关于中间点温度：关于中间点温度：关于中间点温度：关于中间点温度：17第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University（2 2）过热汽温的细调）过热汽温的细调）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、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，在后屏过热器的入口和高温过热右侧温度偏差。因此，在后屏过热器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，（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，在整个锅炉负荷范围内，要用一、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，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，尽可能多投一级减温水，少投二冷却水冷壁；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。级减温水，以保护屏式过热器。18第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University（3 3 3 3）过热汽温系统分析）过热汽温系统分析）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正确的检查信号。否正确的检查信号。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的调节，则与汽包锅炉设有原则性的差别。等的调节，则与汽包锅炉设有原则性的差别。19第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University2 2再热汽温的调节再热汽温的调节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水降温，这部分水用减温器。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，没有经过高压缸做功，降低了机组直接成为中压蒸汽，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：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的吸热比例，从而变化，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。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，并且对过热汽温的影响不大。较明显，并且对过热汽温的影响不大。20第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 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。21第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 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倾角角来来调调节节再再热热汽汽温的方法温的方法存在一些问题：存在一些问题：存在一些问题：存在一些问题：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易结渣，摆动式燃烧器易卡住而不能正常调节；容易结渣，摆动式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；严严重重时时曾曾造造成成人人孔孔门门烧烧红红，整整个个冷冷灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。22第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 解决措施：解决措施：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调节，这）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。样调节幅度就更小了。（2 2）根据这种情况，锅炉现在再热汽温的调节手段）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，事故喷水调节阀关闭。荷时通常汽温较低，事故喷水调节阀关闭。（3 3）为了提高再热汽温，运行人员常常用改变磨煤）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要求。提高火焰中心，使再热汽温达到运行的要求。（4 4）用控制炉膛和对流受热面的吹灰次数的辅助手）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。段来维持再热蒸汽温度。（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。23第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University5-2 5-2 5-2 5-2 过热蒸汽温度过热蒸汽温度过热蒸汽温度过热蒸汽温度控制策略控制策略控制策略控制策略24第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University 在大型锅炉中，过热在大型锅炉中，过热器管道较长，结构亦复杂，器管道较长，结构亦复杂，为了改善控制品质，一般为了改善控制品质，一般采用采用分段控制分段控制分段控制分段控制，即将整个，即将整个过热器过热器分成若干段，每段分成若干段，每段设置一个减温器，分别控设置一个减温器，分别控制各段的汽温，以维持主制各段的汽温，以维持主汽温为给定值。汽温为给定值。1.1.系统结构系统结构系统结构系统结构图图图图.串级控制系统结构图串级控制系统结构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过热蒸汽温度串级控制的基本结构制的基本结构(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一、过热蒸汽温度串级控制一、过热蒸汽温度串级控制25第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University原理框图如下图所示原理框图如下图所示图图图图.串级控制系统原理方框图串级控制系统原理方框图串级控制系统原理方框图串级控制系统原理方框图 主参数主参数主参数主参数(主变量主变量主变量主变量)：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。副参数副参数副参数副参数(副变量副变量副变量副变量)：其给定值随主调节器的输出而变化，其给定值随主调节器的输出而变化，能能映主信号数值变化的中间参数称为映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。26第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University主调节器：主调节器：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，记为调节器，记为WWT1T1(s)(s)副调节器：副调节器：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 (副副副副控制器控制器控制器控制器)副参数与给定值副参数与给定值(即主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)主回路主回路主回路主回路(外回路外回路外回路外回路)：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。27第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University副回路：副回路：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(内回路内回路内回路内回路)环节所组成的闭合回路称为副回路，副回路有环节所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随动回路随动回路。主对象：主对象：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(惰性区惰性区惰性区惰性区)为副变量，输出信号为主参数，记为为副变量，输出信号为主参数，记为WWD1D1(s)(s)副对象副对象副对象副对象(导前区导前区导前区导前区)：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)28第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University2.2.串级控制系统的特点串级控制系统的特点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扰作用下的控制过程与单回路控制系统的过程具有相相同的指标和形式，但与单回路系统比较，串级控制系同的指标和形式，但与单回路系统比较，串级控制系统具有以下特点：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，改善串级控制系统可减小副回路的时间常数，改善串级控制系统可减小副回路的时间常数，改善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。对象动态特性，提高系统的工作频率。对象动态特性，提高系统的工作频率。对象动态特性，提高系统的工作频率。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29第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Power UniversityNorth China Electric Power University3.3.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过程的主要干扰包括在内，力生产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，充分发挥路内，充分发挥副回路改善系统动态特性的作用，保证副回路改善系统动态特性的作用，保证主参数的稳定主参数的稳定;2)2)选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进去，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，以尽量减少它们对主参数的影响，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，其与单回路控制系统相比，其工作频率提高工作频率提高了，但这与主了，但这与主副对象的时间常数选择是有关的。原则是副对象的时间常数选择是有关的。原则是两者相差大一两者相差大一些，效果好一些些，效果好一些。30第五章第五章第五章第五章 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统North China Electric Pow