火电厂汽温控制.ppt

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1、第六章第六章 火电厂过程控制系统应用实例火电厂过程控制系统应用实例燃烧系统燃烧系统汽水系统汽水系统电气系统电气系统6.3 锅炉蒸汽温度控制系统锅炉蒸汽温度控制系统 锅炉出口过热蒸汽温度是蒸汽的重要质量指标，是整个锅炉汽水通道中温锅炉出口过热蒸汽温度是蒸汽的重要质量指标，是整个锅炉汽水通道中温度最高的，直接关系到设备的安全和系统的生产效率。度最高的，直接关系到设备的安全和系统的生产效率。过高，使金属强度降低，影响设备安全；过高，使金属强度降低，影响设备安全；过低，使全厂热效率显著下降，每下降过低，使全厂热效率显著下降，每下降5 5 o oC C 使热效率下降使热效率下降1%1%影响蒸汽温度的因素

2、：影响蒸汽温度的因素：减温水量减温水量 QW （控制量）（控制量）蒸汽流量蒸汽流量 D烟气热量烟气热量 QH一、蒸汽温度控制的任务一、蒸汽温度控制的任务锅炉过热蒸汽温度控制的基本任务锅炉过热蒸汽温度控制的基本任务就是维持过热器出口温度在允许范围内就是维持过热器出口温度在允许范围内,保护设备安全，保护设备安全，并使生产过程经济、高效的持续运行。并使生产过程经济、高效的持续运行。1、减温水量对蒸汽温度的影响、减温水量对蒸汽温度的影响 过热器具有多分布参数的对过热器具有多分布参数的对象，可以把管内蒸汽和金属管壁象，可以把管内蒸汽和金属管壁看作多个单容对象串联组成的多看作多个单容对象串联组成的多容对象

3、。当减温水流量发生变化容对象。当减温水流量发生变化后，需要通过这些串联单容对象，后，需要通过这些串联单容对象，最终引起出口蒸汽温度变化。减最终引起出口蒸汽温度变化。减温器距离出口越远延迟就越大。温器距离出口越远延迟就越大。二、蒸汽温度动态特性二、蒸汽温度动态特性 应用喷水来控制蒸汽温度是应用喷水来控制蒸汽温度是目前广泛采用的一种方式。目前广泛采用的一种方式。2、烟气侧传热量扰动对蒸汽温度的影响、烟气侧传热量扰动对蒸汽温度的影响 燃料量的增减，种类变化，送风量、吸燃料量的增减，种类变化，送风量、吸风量的改变都将引起烟气流速和烟气温度的风量的改变都将引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况

4、，导致过热器出变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。由于烟气传热量的改变是沿口温度的变化。由于烟气传热量的改变是沿着过热器长度方向同时变化的，因此汽温变着过热器长度方向同时变化的，因此汽温变化的延迟很小，一般在化的延迟很小，一般在10-20s10-20s之间。之间。烟气传热量可以作为控制量信号，但一烟气传热量可以作为控制量信号，但一般对于过热蒸汽温度控制较少使用。般对于过热蒸汽温度控制较少使用。3、蒸汽量扰动对蒸汽温度的影响、蒸汽量扰动对蒸汽温度的影响 (2)(2)动态特性动态特性 锅炉锅炉负荷变化会引起蒸汽流量变化，蒸负荷变化会引起蒸汽流量变化，蒸汽流量变化将改变过热蒸汽和烟气

5、之间的传汽流量变化将改变过热蒸汽和烟气之间的传热条件，导致温度变化。温度响应具有自平热条件，导致温度变化。温度响应具有自平衡特性，由于蒸汽流量变化时，沿过热管道衡特性，由于蒸汽流量变化时，沿过热管道长度方向的各点温度几乎同时变化，因而惯长度方向的各点温度几乎同时变化，因而惯性和延迟都比较小。性和延迟都比较小。(1)(1)静特性静特性 结构不同的过热器，静特性不同：结构不同的过热器，静特性不同：辐射式，辐射式，D D增加时，炉膛温度升高较少，增加时，炉膛温度升高较少，比比D D增加所需的热量少，温度降低。增加所需的热量少，温度降低。对流式，对流式，D D增加时，烟气量增加，出口增加时，烟气量增加

6、，出口温度增高。温度增高。实际中，两种结构是综合应用的，总的实际中，两种结构是综合应用的，总的效果是增加。效果是增加。蒸汽量是锅炉负荷的参数，不作为控制蒸汽温度的信号蒸汽量是锅炉负荷的参数，不作为控制蒸汽温度的信号1、汽温单回路控制系统、汽温单回路控制系统三、蒸汽温度控制系统的基本结构三、蒸汽温度控制系统的基本结构 当入口的蒸汽温度变化或减温水出现扰动，要等到出口温度当入口的蒸汽温度变化或减温水出现扰动，要等到出口温度发生变化后，调节器才动作，不能及时克服扰动影响，过热汽温发生变化后，调节器才动作，不能及时克服扰动影响，过热汽温出现较大动态偏差，所以单回路控制系统难以满足控制要求和生出现较大动

7、态偏差，所以单回路控制系统难以满足控制要求和生产安全。产安全。2、过热汽温串级控制系统、过热汽温串级控制系统 显然，减温器出口温度（导前汽显然，减温器出口温度（导前汽温）对减温水的响应很迅速，并且温）对减温水的响应很迅速，并且及时反映进入副回路的扰动（减温及时反映进入副回路的扰动（减温水压力、入口温度等），所以副回水压力、入口温度等），所以副回路的设计可以大大减小这些扰动因路的设计可以大大减小这些扰动因素对出口汽温的影响；素对出口汽温的影响；对于进入主回路的干扰，也由对于进入主回路的干扰，也由于副回路闭环等效环节时间常数的于副回路闭环等效环节时间常数的减小而提高响应速度改善动态特性。减小而提高

8、响应速度改善动态特性。3、导前微分汽温控制系统、导前微分汽温控制系统（双信号汽温控制系统）（双信号汽温控制系统）导前微分控制系统可等效为串级控制系统导前微分控制系统可等效为串级控制系统 在采用导前汽温微分信号的过热汽温自动控制系统中，微分在采用导前汽温微分信号的过热汽温自动控制系统中，微分器和调节器的传递函数一般取如下形式：器和调节器的传递函数一般取如下形式：l 等效副调节器的传递函数：等效副调节器的传递函数：一般一般TD远大于远大于Ti(TDs1)，因此等效副调节器可以近似简化为，因此等效副调节器可以近似简化为比例积分调节器：比例积分调节器：l 等效主调节器的传递函数：等效主调节器的传递函数

9、：因此等效主调节器也近似为因此等效主调节器也近似为比例积分调节器。比例积分调节器。此时可以根据对象此时可以根据对象导前区动态特性导前区动态特性和和主汽温动态特性主汽温动态特性，按照，按照串级调节系统的整定方法，分别求得串级调节系统的整定方法，分别求得等效副调节器和等效主调节等效副调节器和等效主调节器的各个参数。器的各个参数。以某以某300MW汽轮发电机组的汽包锅炉为例，其过热蒸汽流程汽轮发电机组的汽包锅炉为例，其过热蒸汽流程图如下图所示：图如下图所示：6.4 汽包锅炉再热蒸汽温度自动控制系统汽包锅炉再热蒸汽温度自动控制系统一、再热蒸汽温度自动控制的基本任务一、再热蒸汽温度自动控制的基本任务 再

10、热蒸汽温度自动控制系再热蒸汽温度自动控制系统的基本任务是保持再热器出统的基本任务是保持再热器出口的蒸汽温度为给定值。口的蒸汽温度为给定值。再热汽温的动态特性与过再热汽温的动态特性与过热汽温相似，也为有惯性、有热汽温相似，也为有惯性、有迟延、有自平衡能力的被控对迟延、有自平衡能力的被控对象。受热面积灰、给水温度变象。受热面积灰、给水温度变化、燃料改变和过量空气系数化、燃料改变和过量空气系数的变化都会影响再热蒸汽温度。的变化都会影响再热蒸汽温度。主要采用改变主要采用改变烟气挡板烟气挡板和和摆动燃烧器摆动燃烧器等方式对再热蒸汽温度等方式对再热蒸汽温度进行调节。进行调节。过热蒸汽和再热蒸汽汽温特性的比

11、较过热蒸汽和再热蒸汽汽温特性的比较 1 1过热蒸汽；过热蒸汽；2 2再热蒸汽再热蒸汽 减温水调节方式对再热蒸汽温度控制系统是一种应急保护。减温水调节方式对再热蒸汽温度控制系统是一种应急保护。二、二、采用烟气挡板的再热蒸汽温度自动控制系统采用烟气挡板的再热蒸汽温度自动控制系统 通过改变烟气挡板的开度来调节流过再通过改变烟气挡板的开度来调节流过再热器受热面的烟气分配比例，从而达到控热器受热面的烟气分配比例，从而达到控制再热蒸汽温度的目的。制再热蒸汽温度的目的。烟道布置示意图烟道布置示意图三、三、采用摆动燃烧器的再热蒸汽温度自动控制系统采用摆动燃烧器的再热蒸汽温度自动控制系统 通过改变燃烧器倾角来改变炉膛火焰中心位置和炉膛出口烟通过改变燃烧器倾角来改变炉膛火焰中心位置和炉膛出口烟气温度，使烟道中各受热面的吸热比例发生变化，从而达到调节气温度，使烟道中各受热面的吸热比例发生变化，从而达到调节再热蒸汽温度的目的。再热蒸汽温度的目的。燃烧器倾角对炉膛出口烟温的影响如下图所示：燃烧器倾角对炉膛出口烟温的影响如下图所示：采用摆动燃烧器的再热蒸汽温度自动控制系统原理图采用摆动燃烧器的再热蒸汽温度自动控制系统原理图