锅炉过热蒸汽温度控制系统.docx

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1、摘要锅炉是一种应用最广的热能装置，人们通常将燃料比方做工业的“粮食”，那么锅 炉就相当于工业的“肠胃”。目前，工业锅炉是能源转换和能源消耗的重要设备。为了保证 锅炉的平安、经济运行,锅炉的水位、温度、压力、流量都要严格的限制，不应当有较大的 波动，应当严格限制在一个精确的范围内，只有这样才能平安生产。工业锅炉是能源转换和 消耗的重要设备，对锅炉的水位、温度、压力、流量都要严格的限制，不仅能够提高产品质 量，改善操作人员的工作环境和条件，而且可以使锅炉燃烧效率最佳。我国各行各业广泛运用着大量中小型工业锅炉。锅炉工艺困难、限制要求较高。若用 微机技术进行改造，使之实现自动化,不仅可加强运行平安牢靠

2、性、提高供汽质量、减轻劳动 强度,有利于环境爱护和节能;而且也不必对锅炉作大幅度改造、不须要增加过多设备;是一 项利国利民、经济实惠的志向举措。为了保证锅炉的平安、经济运行,锅炉的水位、温度、 压力、流量都须要监控，锅炉在正常运行时，为了保证其平安和经济，必需维持主要运行参 数在规定值。主要运行参数为水位、压力、温度等。随着蒸汽负荷极其因素的变更，水位、 压力、温度将发生变更偏离设定值。此时，应刚好调整给水量，燃料供应量和通风量，使主 要参数返回到规定值。在这次设计中，主要考虑锅炉过热蒸汽温度限制对其他的变量不加考虑。为改善调 整品质，引入导前汽温微分信号，组成汽温调整系统的又一种策略。由汽温

3、被调对象的动态 特性可知，导前汽温可以提前反映扰动，取其微分信号引入调整器后，由于微分信号动态时 不为零稳态时为零，所以动态时可使调整器的调整作用超前，稳态时可使过热器出口汽温等 于给定值，从而改善调整品质。将减温器出口温度的微分信号作为前馈信号，与过热器出口 温度相加后作为过热器温度限制器测量，当减温器出口温度有变更时，才引入前馈信号。稳 定工况下，该微分信号为零，与单回路限制系统相同。关键字：过热蒸汽限制串级限制 反馈限制 影响因素系统参数水量冷却水冷壁；投用时，尽可能多投一级减温水，少投二级减温水，以爱护屏式过热器。分段形式的前馈-反馈限制系统图5. 2系统限制参数确定5. 2.1.被控

4、变量与操纵变量的选择(1)主被控变量的选择主被控变量是串级限制系统中要保持平稳限制的主要被控变量。串级限制系统主被控变 量选择应遵循以下原则:.尽量选择能干脆反映产品质量的变量作为主被控变量;,所选的主被控变量能满意生产工艺稳定、平安、高效的要求;限制通道的Ko尽量大，to/To应尽量小;过程的To/Tf应尽量小扰动进入系统的位置应尽量远离主被控变量。综合以上原则，应选择过热器出口蒸汽温度即送入负荷设备的出口蒸汽温度作为主变 量。干脆反应限制目的。(2)副被控变量的选择副被控变量是串级限制系统的协助被控变量，是副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键。副变量的选择应遵循以下原则:应尽量包含

5、生产过程中主要的、变更猛烈、常见的和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动;应使主、副对象的时间常数匹配; 应考虑工艺上的合理性、可能性和经济型。综合以上原则，选择减温器和过热器之间的蒸汽温度作为副被控变量。(3)操纵变量的选择工业过程的输入变量有两类：限制变量和扰动变量。其中，干扰时客观存在的，它是影响系统平稳操作的因素，而操纵变量是克服干扰的影响，使限制系统重新稳定运行的因素。操纵变量的基本原则为：操纵变量必需是工艺上允许调整的变量；选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为操纵变量，即Ko尽量大；选择对被控变量有较快响应的操纵变量，即过程的t o/To应尽量小；过程的To/Tf应尽量小

6、，使过程的Kf*F尽量小；工艺的合理性和与动态响应的快速性相结合。综合以上原则，应选择减温水的输入量作为操纵变量。5. 2. 2.检测变送环节的选择检测变送环节的作用是将工业生产过程的参数(流量、压力、温度、物位、成分等)经 检测变送单元转换为标准信号。要求精确、快速、牢靠。检测变送仪表的量程应满意读数误 差的精度要求，同时应尽量选用线性特性。仪表量程越大，Km越小，而量程越小则Km越大。 限制仪表的主要类型大致分为电动或气动，电动I型、H型、HI型，单元组合仪表或是基 地是仪表等。常用的限制仪表有电动n型、in型。在串级限制系统中，选用的仪表不同, 详细的实施方案也不同。电动HI型和电动n型

7、仪表就其功能来说基本相同，但是其限制信号不相同，限制n 型典型信号为一一厂：丁 ，而电动HI型仪表的典型信号为4207九4OC,此外。IH 型仪表较n型仪表操作、维护更为便利、简捷，同时HI型仪表还具有完善的跟踪、保持 电路，使得手动切换特别便利，随时都可以进行切换，且保证无扰动。所以在本设计中选用 电动in型仪表。5. 2. 3.执行器的选择限制阀是自动限制系统中的一个重要组成部分，其作用是依据限制器输出的信号，干脆 限制能量或物料等介质的输送量，达到限制工艺参数的目的。在本限制系统中，调整阀是系 统的执行机构，是依据限制器所给定的信号大小和方向，变更阀的开度，以实现调整流体流 量的装置。(

8、1).调整阀的气开、气关形式选择对于一个详细的限制系统来说，该选择气开阀还是气关阀，即在阀的气源信号发生故障或限 制系统某环节失灵时，阀出于全开的位置平安，还是处于全关的位置平安，要有详细的生产 工艺确定，应遵循以下几条原则选择：首先要从平安生产动身，当气源供气中断，或调整阀出故障而无输出等状况下，应 当确保生产工艺设备的平安，不至发生事故；从保证产品质量：当发生限制阀处于无源状态而复原到初始位置时，不应降低产品 的质量；从尽可能的降低原料、产品、动力损耗；综合以上各种因素，在锅炉过热蒸汽温度限制系统中，选择调整阀为气开阀，即KvO (2).调整阀的流量特性的选择依据限制系统稳定运行原则，扰动

9、或设定变更时，限制系统稳态稳定运行的条件是限 制系统各开环增益之积基本恒定；限制系统动态稳定运行的条件是限制系统总开环传递函数 的模基本恒定。在实际生产中常用的调整阀有线性特性、对数特性和快开特性三种，在本系 统中选择调整阀的流量特性为线性特性。(3)调整阀的口径大小的选择，确定限制阀口径大小也是选用限制阀的一个重要内容，其主要依据阀的流通实力。正常 工况下要求限制阀开度处于15%85%之间。因此不宜将限制阀选得过小或者过大；否则，可 能会使限制阀运行在全开时的非线性饱和工作状态，系统失控；或者阀门常常处于小开度的 工作状态，造成流体对阀芯、阀座严峻腐蚀，甚至引起限制阀失灵。(4)阀门定位器的

10、选择阀门定位器是调整阀的一种协助装置，与调整阀配套运用，它接受限制器来的信号作为 输入信号，并以其输出信号去限制调整阀，同时将调整阀的阀杆位移反馈到阀门定位器的输 入端而构成一个闭环随动系统，阀门定位器可以消退阀膜头和弹簧的不稳定以及各运动部件 的干摩擦，从而提高调整阀的精度和牢靠性，实现精确定位；阀门定位器增大了执行机构的 输出功率，削减了系统的传递滞后，加快阀杆的移动速度；阀门定位器还可以改善限制阀的 流量特性。.限制规律及限制器作用方向的选择(1)限制器限制规律的选择通过以上设计可知，本次设计的限制系统为串级限制系统。串级限制系统中，主、副限 制器所起的作用是不同的，主限制器起定值限制作

11、用，副限制器对主限制器输出起随动限制 作用，而对扰动作用起定值限制作用。因此，朱限制变量要求无余差，副被控变量可以在肯 定范围内变动。为使串级限制系统稳定，主限制器通常选用比例积分限制器，对于本系统由 于限制通道容量滞后较大，为克服容量滞后，选用比例积分微分限制器作为主限制器。副环 是一个随动系统，它的给定值随主限制器输出的变更而变更，为了加快跟踪，副限制器一般 不带积分作用。故选择副限制器为比例限制器。(2)主、副限制器正、反作用选择对于串级限制系统，主、副限制器正、反作用的选择依次应当是先副后主。限制阀：由上文可知，Kv0；副被控对象：阀开度增大，减温水量增加，副被控对象即减温器后端温度降

12、低，因此Kp20； 副限制器：为保证负反馈，应满意Kc2*Kv*Kp2*Km20,而Km20,所以Kc20；主限制器:为保证负反馈，应满意Kcl*Kpl*Kml0,而KmlO,所以KclO,即应选主限制 器为反作用限制器。限制器限制规律选择:因前馈中有微分环节，若出现干扰，微分环节已 经有大输出，而在反馈限制中，为了实现无余差，精确限制过热器出口温度，故限制器选用 比例积分器。六、串级限制系统限制器参数的整定参数整定，就是通过调整限制器的参数，改善限制系统的动稳态特性，找到最佳的调整 过程，使限制品质最好。串级限制系统常用的参数整定方法有3种：逐步靠近法、两步法和 一步法。本串级限制系统选用逐

13、步靠近法，详细整定步骤如下：1、首先断开主环，闭合副环，依据单回路限制系统的整定方法(通常有阅历整定法、 临界比例度法、衰减曲线法、反应曲线法)整定副限制器参数。2、闭合主、副回路，保持上一步取得的副限制器参数，按单回路限制系统的整定方法 整定主限制器参数。3、在闭合主、副回路，在主限制器参数保持的状况下，再次调整副限制器参数。4、至此，已完成一个循环，如限制品质未达到规定指标，返回2接着。七.限制仪表的选择限制仪表的主要类型大致分为电动或气动，电动I型、II型、III型，单元组合仪表或是 基地是仪表等。常用的限制仪表有电动n型、in型。电动ni型和电动n型仪表就其功能来说基本相同，但是其限制

14、信号不相同，限制n型典型信号为010mADC,而电动HI型仪表的典型信号为420阿4OC,此外。III型仪 表较II型仪表操作、维护更为便利、简捷，同时HI型仪表还具有完善的跟踪、保持电路， 使得手动切换特别便利，随时都可以进行切换，且保证无扰动。所以在本设计中选用电动 III型仪表。八.限制系统图及说明8.1 限制系统图附图过热蒸汽限制系统图8.2 说明1、对锅炉设备热工参数进行检测，上盘显示：仪表盘上标号各自对应的参数如下；、锅炉给水压力，15MPa、饱和蒸汽压力，12MPa、过热蒸汽压力，UMPa、炉膛负压,-70Pa、鼓风机出口压力,4KPa(6)、一级过热器出口温度，540、一级过热

15、器前烟气温度，960(8)、上级省煤器后烟气温度，470、下级空气预热器后烟气温度，160(10)、引风机入口烟气温度，150C(11)、给水流量，150t/h、过热蒸汽流量，143t/h(13),锅炉汽包水位，300丽其中，(6)即图中的601,也为串级的标号。2、对于温度检测器，须要有温度传感器，在仪表内，用虚线；对于显示表，在限制 室，用实线；对于其他现场的检测器，在仪表，不用画线。3、引风机：把烟气从烟道中抽出，送入烟囱排入大气。鼓风机：把空气吹进烟道中预热，再送入炉膛助燃。8. 3平安联锁限制系统为防止过热出口温度过低，造成过热蒸汽携带冷凝水进入蒸汽透平，损坏叶片，可设置平安联锁限制

16、系统，当出口温度低于某一限值时，联锁切断减温水限制阀。九.总结体会该设计是基于串级限制系统的锅炉过热蒸汽温度限制系统的设计，对炉温过热蒸汽 的良好限制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。采纳串级限制系统，可以极大地消退限制 系统工作过程中的各种扰动，使系统工作在良好的状态下，在系统中限制仪表可进行主控、 串级限制的切换，可满意系统在不同状况下的限制要求。该设计综合运用了模拟电子技术、 自动限制理论、限制仪表及装置以及过程限制理论。在做这个课程设计之前，我始终以为自己的理论学问学的很好了。但当我拿到设计任务 书的时候，有一种的懵的感觉，不知道如何下手。起先了我又总是被一些小的，细的问题拦 住前进的

17、步伐，让我总是为了解决一个小问题而花费很长的时间。最终还要查阅其他的书籍 才能找出解决的方法。并且我在做设计的过程中发觉有很多东西，我都还不知道。其实在设 计的时候，基础是一个不行缺少的学问，但是一些核心的高层次的东西往往更是不行缺少。 为了更好的完成设计，我将已经放置一旁很久的一些书籍重新找出，仔细阅读，从中不仅查 找到了设计中须要的学问点，还发觉了一些以前学习中忽视了的学问，在完成设计的同时得 到了额外的收获。刚起先，设计中遇到了很多自己无法解决的问题，于是向老师、同学求助, 在指导老师的点拨以及同学们的建议下，我解决了遇到的问题。为了画好系统图，我和我们小组其他成员特意去学了 auto

18、cad软件以及一些相关软件 的基本用法，虽说不够专业，但是能为明年的毕业设计做点画图基础；写课程设计说明书, 让我又重温了 office的相关软件，使很多平常已经遗忘的东西又学会了。对生产过程进行限制是我们工作中特别重要的一项任务，通过此次课程设计我明白了限 制过程的设计，以及优化限制系统的思想。更让我明白了，有些事在头脑里想起是简洁的, 但是当自己亲自去做时才知道他是多么的艰难。只有自己亲自去做了，才能理解得更深亥U， 更明白，相应的学问驾驭得更牢靠，并且熬炼了自己的动手实力。+.参考文献 方康玲，过程限制系统武汉理工高校出版社，2002 王骥程，化工过程限制工程，化学工业出版社，1996

19、王树青，工业过程限制工程，化学工业出版社，1995 蒋慰孙，过程限制工程（其次版），中国石化出版社，2004 何衍庆，工业生产过程限制，化学化工出版社，2004附录限制系统图聿 *!,一航叽J一.课程设计任务与要求1.1 内容(1) .介绍工业过程限制系统设计的基本原则及方法(2) .依据所供应的工艺设备的主要工艺流程图设计一套限制系统1. 2任务蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。本设计主要考 虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的限制，要求保证过热蒸汽温度稳定；L3要求依据下列所供应的设备主要工艺流程图，对工艺热工参数进行检测显示,完成所要求的 限制系统，画出限制系统图;在

20、设计说明书中分析方案设计的理由、限制器限制规律的选择、 限制器正反作用的选择、选择器类型的选择。对锅炉设备热工参数进行检测，要求上盘显示。(1) .锅炉给水压力，15MPa(2) ,饱和蒸汽压力，12MPa(3),过热蒸汽压力，UMPa(4) .炉膛负压，一70Pa(5) .鼓风机出口压力，4KPa(6) .一级过热器出口蒸汽温度，540(7) .一级过热器前烟气温度，960(8) .上级省煤器后烟气温度，470(9) .下级空气预热器后烟气温度。160(10) .引风机入口烟气温度，150(n) .给水流量，15水/h(12) .过热蒸汽流量，143t/h(13) .锅炉汽包水位，300mm

21、二.锅炉设备介绍锅炉是石油化工、发电等工业过程必不行少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既 可作为驱动透平的动力源，又可作为精储、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产 规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。锅炉设备依据用途、燃料性质、压力凹凸等有多种类型和名称，工艺流程多种多样，常 用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水限制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。燃料与空气依据肯定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生 饱和蒸汽，形成一点观其文的过热蒸汽，在汇合到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备限制，供 应负荷设备用，于此同时，燃烧过程

22、中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省 煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最终经引风送往烟囱，排入大气。锅炉设备主要工艺流程图锅炉设备的限制任务是依据生产负荷的须要，供应肯定压力或温度的蒸汽，同时要使锅 炉在平安、经济的条件下运行。为达到这些限制要求，锅炉设备将有多个不同的限制系统, 如下：(1).供应蒸汽量适应负荷变更须要或保持给定负荷。(2) .锅炉供应用汽设备的蒸汽压力保持在肯定范围内。(3) .过热蒸汽温度保持在肯定范围。(4) .汽包水位保持在肯定范围内。(5) .保持锅炉燃料的经济性和平安性。(6),炉膛负压保持在肯定范围。三.设计原理3.1锅炉过热蒸汽温度限制系统，

23、要求保证过热蒸汽温度稳定；锅炉蒸汽出口压力限制系统，要求保证蒸汽出口压力保持在肯定范围内，同时实现逻辑 提量和逻辑减量；锅炉蒸汽出口压力限制系统，要求保证蒸汽出口压力保持在肯定范围内，同时实现燃烧 过程的经济运行；锅炉炉膛负压限制系统，要求保证炉膛负压在肯定范围内，以保证锅炉的 平安运行。锅炉平安连锁限制系统，以防止回火和脱火。本设计依据任务要求主要对锅炉过热蒸汽温度限制系统进行设计与分析。3. 2过热蒸汽温度限制任务过热蒸汽温度限制的主要任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并爱护过热 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, 蒸汽温度过高会使过热

24、器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严峻影响平安；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，气温每降低5C,热经济性将 下降1 %；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严峻影响汽轮机的平 安运行。该机组要求限制过热蒸汽温在5 3 8 5 4 8的范围内。锅炉过热器出口蒸汽温度称为主蒸汽温度，主蒸汽温度和再热蒸汽温度统称为蒸汽温 度。正常运行中，蒸汽温度应维持在额定值，允许波动范围一般为+5-10。过热蒸汽 温度的限制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内，并且爱护过热器使管壁温度不超过允 许的工作温度.过热蒸汽温度是锅炉给水通道中温度最高的地方.过热器正常

25、运行时的温度 一般接近于材料所允许的最高温度.因此，过热蒸汽温度的上限一般不应超过额定值5 （额 定值为450 ）.假如汽温偏低，则会降低全厂的热效应和影响汽轮机的平安运行，因而过 热蒸汽温度的下限一般不低于额定值10o 过热蒸汽温度限制的主要任务就是：克服各种干扰因素，将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许的范围内，从而保持蒸气品质合格。爱护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。本次设计以限制减温水流量的变更来阐述对过热蒸汽温度的自动调整3. 3影响过热蒸汽的主要因素蒸汽量扰动当蒸汽量扰动时，沿过热器管道整个长度各点的温度几乎同时变更其特点是有拖延， 有惯性，有自平衡实力，且二较小。当锅炉的蒸汽量

26、增加时，对流式过热器和辐射式过热T器的出口汽温随蒸汽量变更的方向是相反的。蒸汽量增加时，通过对流式过热器的烟量增加, 烟温也随之上升，这两具因素都使对流过热器汽温上升。但是，由于蒸汽量增加时，炉膛温 度上升较少，辐射传热量的增加比蒸汽量增加所需的吸热量增加要少，因此，当蒸汽量增加, 辐射式过热器出口汽温是下降的。通过对流过热器的受热面积大于辐射过热器的受热面积, 对流方式比辐射方式吸热量为多，因此，总的汽温将随蒸汽量增加而上升。蒸汽量扰动时过 热蒸汽温度动态特性，但不用蒸汽量作为过热蒸汽温度的调整量，这里的蒸汽量代表锅炉负 荷，其大小由外部负荷确定。33.2 ,给水温度正常状况下，给水温度一般

27、不会有大的变动；但当高压加热器因故障退出运行时，给水 温度就会降低。对于直流锅炉，若燃料不变，由于给水温度降低时，加热段会加长、过热段 缩短，因而过热汽温会随之降低，负荷也会降低。3. 3. 3.过剩空气系数过剩空气系数的变更干脆影响锅炉的排烟损失。影响对流受热面与辐射受热面的吸热 比例。当过剩空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外炉膛水冷壁吸热削减，造 成过热器进口温度降低、屏式过热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在 煤水比不变的状况下，末级过热器出口汽温会有所下降。过剩空气系数减小时的结果与增加 时的相反。若要保持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。3. 3. 4,烟

28、气侧扰动由于过热器是一个热交换器，过热器出口汽温反映了工质从过热器中带走的热量和从烟 气侧汲取的热量之间的平衡关系。当烟气流量或烟气温度发生扰动时，过热蒸汽温度发生变 更。其特点是：有拖延、有惯性、有自平衡实力。由于烟气侧扰动是沿过热器整个长度使 烟气传热量发生变更，所以过热蒸汽温度响应较快，其拖延和惯性比其它扰动要小，但一般 不用烟气侧作为调整手段来调整过热蒸汽温度。变更烟量或烟温时，会影响燃烧工况，与燃 烧限制相互干扰，另外，烟气侧扰动也将影响再热蒸汽温度。现有电厂热控系统仅用烟气侧 作为调整再热蒸汽温度的手段，而利用减温水量来调整过热蒸汽温度。3.3.5.火焰中心高度火焰中心高度变更造成

29、的影响与过剩空气系数变更的影响相像。在煤水比不变的状况 下，火焰中心上移类似于过剩空气系数增加，过热汽温略有下降；反之，过热汽温略有上升。 若要保持过热温不变，亦需重新调整煤水比。3. 3. 7.受热面结渣煤水比不变的调整下，炉膛水冷壁结渣时，过热汽温会有所降低；过热器结渣或积灰时, 过热汽温下降较明显。前者状况发生时，调整煤水比就可；后者状况发生时，不行随意调整 煤水比，必需在保证水冷壁温度不超限的前提下调整煤水比。对于直流锅炉，在水冷 壁温 度不超限的条件下，后四种影响过热汽温因素都可以通过调整煤水比来消退；所以，只要限 制、调整好煤水比，在相当大的负荷范围内，直流锅炉的过热汽温可保持在额

30、定值。此 优 点是汽包锅炉无法比拟的；但煤水比的调整，只有自动限制才能牢靠完成。减温水量扰动采纳喷水减温时，减温水大多来自给水系统。在给水系统压力增高时，虽然减温水调整 阀的开度未变，但这时减温水量增加了，汽温因而降低。喷水减温器若发生泄漏，也会在并 未操作减温水调整阀的状况下，使减温水量增大、汽温降低。（惰性区）口段减温器（导前区）WVOI段J喷水 Wo喷水调节门斗(a)3. 4设计原理工业过程的输入变量有两类：限制变量和扰动变量。限制通道和扰动通道的传递函数：G0（s） = -4 + 1其中，干扰时客观存在的，它是影响系统平稳操作的因素，而操纵变量是克服干扰的影 响，使限制系统重新稳定运行

31、的因素。操纵变量的基本原则为: 选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为操纵变量，K。尽量大; 在以上前提下，选择变更范围较大的输入变量作为限制变量，以便易于限制;在的基础上选择对被控变量作用效应较快的输入变量作为限制变量，使限制系统 响应较快且尽量小；综合以上原则，选择减温水的输入量作为操纵变量。变更过热器入口蒸汽温度可以有效 地调整过热器出口蒸汽温度，这是应用较广的一种汽温调整手段，变更入口蒸汽温度可用喷 水来进行。采纳减温器喷水减温时，要求有足够的调整余量，一般在减温器停运、锅炉出力最大时汽温要高于给定值约3040。减温水减温器有表面式和喷水式两种。减温器应尽可能地安装在靠近蒸汽出口

32、处，但肯定耍 考虑过热器材科的平安问题，这样能够获得较好的动态特蛀。但作为限制对象的过热器，由 于管壁金属的热容量比较大，使之有较大的热惯性。加上管道较长有肯定的传递滞后，假如 用上图所示的限制系统，限制器接受过热器出口蒸汽温度变更后，限制器才起先动作，去限 制减温水流量的变更又要经过一段时向才能影响到蒸汽温度这样，既不能及早发觉扰动，又 不能刚好反映限制的效果，将使蒸汽温度发生不能允许的动态偏差。影响锅炉生产的平安和 经济运行。四.方案论证4.1串级限制方案过热器出口蒸汽温度串级限制系统如下图所示。采纳两级调整器，这两级调整器串在 一起，各有其特别任务，调整阀干脆受限制器TC2的限制，而限制

33、器TC2的给定值受到限 制器TC1的限制，形成了特有的双闭环系统，由副调整器调整器和减温器出口温度形成的 闭环称为副环。由主调整器和主信号出口蒸汽温度，形成的闭环称为主环，可见副环是串在 主环之中。限制器TC1称主调整器，限制器TC2称为副调整器。将过热器出口蒸汽温度调整器的 输出信号，不是用来限制调整阀而是用来变更限制器TC1的给定值，起着最终校正作用。级过热器减温器二级过热器由如下串级限制系统方框图可知，主限制器的输出即副限制器的给定，而副限制器的 输出干脆送往限制阀。主限制器的给定值是由工艺规定的，是一个定制，因此，主环是一个 定值限制系统；而副限制器的给定值是由主限制器的输出供应的，它

34、随主限制器输出变更而 变更，因此，副环是一个随动限制系统。扰动F (s)串级限制系统方框图串级限制方案特点：串级系统是一个双回路系统，实质上是把两个调整器串接起来，通过它们的协调工作， 使一个被控量精确地保持为给定值。通常串级系统副环的对象惯性小，工作频率高，而主环 惯性大，工作频率低。串级限制系统可以看作一个闭合的副回路代替了原来的一部分对象, 起了改善对象特征的作用。除了克服落在副环内的扰动外，还提高了系统的工作频率，加快 过渡过程。在炉温过热蒸汽温度限制系统中，为了获得更好的限制精度，所以采纳串级限制系统以 得到良好的限制特性。4. 2前馈-反馈限制方案为改善调整品质，引入导前汽温微分信

35、号，组成汽温调整系统的又一种策略。由汽温 被调对象的动态特性可知，导前汽温可以提前反映扰动，取其微分信号引入调整器后，由于 微分信号动态时不为零稳态时为零，所以动态时可使调整器的调整作用超前，稳态时可使过 热器出口汽温等于给定值，从而改善调整品质。将减温器出口温度的微分信号作为前馈信号，与过热器出口温度相加后作为过热器温 度限制器测量，当减温器出口温度有变更时，才引入前馈信号。稳定工况下，该微分信号为 零，与单回路限制系统相同。如下图，TY是微分器。“ X前馈-反馈限制系统图前馈一反馈限制系统方框图副回路：%2-叱.2T %-.(S) T W二(S) T叫主回路：叫G)一叱H G) - %-%

36、 (S)-叼G)-卬加G)前馈-反馈限制方案特点1 .引入导前微分信号缩短了拖延时间，等效地改善了限制对象的动态特性，拖延时间缩 短后，可控性变好，限制品质将得到改善。2 .采纳导前微分信号相当于串级调整系统的变形。3 .当减温器出口温度有变更时，引入前馈信号。前馈限制可以使减温器出口温度的扰 动歼灭于萌芽中，当扰动产生后，过热器出口温度还未变更以前，依据扰动作用的大小对减 温器给水量进行超前限制，补偿了扰动作用对被控变量的影响。这样的限制很刚好，而且不 受系统滞后的影响。比较以上两种方案，以下设计中对前馈-反馈限制方案补充设计。五.限制系统方案及分析5.1系统方案在大型锅炉中，过热器管道较长

37、，结构亦困难，为了改善限制品质，一般采纳分段限制, 即将整个过热器分成若干段，每段设置一个减温器，分别限制各段的汽温，以维持主汽温为 给定值。由于锅炉调整中，受到很多因素变更的影响，只靠煤水比的粗调还不够；另外，还可能 出现过热器出口左、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(每级左、右各一)。喷水减温器调温惰性小、反应快, 起先喷水到喷水点后汽温起先变更只需几秒钟，可以实现精确的细调。所以，在整个锅炉负 荷范围内，要用一、二级喷水减温来消退煤水比调整(粗调)所存在的偏差，以达到精确限 制过热汽温的目的。必需留意的是，要严格限制减温水总量，尽可能少用，以保证有足够的