再熱氣溫調(diào)節(jié)

1、600MW機組一級過熱汽溫控制課 程 設(shè) 計設(shè)計題目： 600MW機組再熱氣溫控制 系 別 能動系 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 起止日期：2013年 1 月 7 日起至 2013 年 1 月 18日止熱工自動控制系統(tǒng) 課程設(shè)計成績評定表系（部）： 能動 班級： 學(xué)生姓名： 指 導(dǎo) 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評 分加權(quán)分調(diào)研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設(shè)計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設(shè)計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。0.25432

2、說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評審成績（加權(quán)分合計乘以12） 分加權(quán)分合計指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評 分加權(quán)分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權(quán)分合計乘以8）分加權(quán)分合計評 閱 教 師 簽 名

3、： 年 月 日課 程 設(shè) 計 總 評 成 績分目錄1引言4 1.1課題的意義4 1.2過熱器類型和特點5 1.3過熱器的性能52過熱器工作介紹5 2.1過熱氣溫控制的任務(wù)52.2過熱氣溫控制對象的動態(tài)特性62.2.1蒸汽流量(負(fù)荷)擾動下過熱汽溫對象的動態(tài)特性62.2.2煙氣熱量擾動下的過熱汽溫的動態(tài)特性62.2.3減溫水流量擾動下汽溫的動態(tài)特性63 一級過熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能和組成83.1 一級過熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能83.1.1 一級 A 側(cè)過熱噴水減溫控制系圖103.1.2一級過熱噴水減溫控制系統(tǒng)的組成113.2過熱汽溫分段控制系統(tǒng)124 SAMA圖析14課設(shè)總結(jié)15參考文獻171

4、 引 言過熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點，蒸汽溫度過高會使過熱器管壁金屬強度下降，以至燒壞過熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全。鍋爐過熱蒸汽溫度是影響鍋爐生產(chǎn)過程安全性和經(jīng)濟性的重要參數(shù),現(xiàn)代鍋爐的過熱器是在高溫、高壓的條件下工作。必須通過自動化手段加以控制，維持其出口蒸汽溫度在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)。因此，需要采用適當(dāng)?shù)臏p溫方式改變過熱器入口的蒸汽溫度，從而控制出口的過熱蒸汽溫度。 汽包鍋爐過熱蒸汽溫度自動控制是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并且保護過熱器，使管壁溫度不超過允許的工作溫度。過熱蒸汽溫度過高，會造成過熱器、蒸汽管道和汽輪機高壓部分的金屬損壞，因而過熱汽溫的上限一般不超過額定值5

5、 ；過熱蒸汽溫度過低，會降低全廠的熱效率并影響汽輪機的安全經(jīng)濟運行，因而過熱汽溫的下限一般不低于額定值10 。主蒸汽溫度的穩(wěn)定對機組的安全經(jīng)濟運行是非常重要的。過熱蒸汽溫度控制的任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護過熱器，使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。1.1 課題的意義鍋爐中將蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度的部件，又稱蒸汽過熱器。大部分工業(yè)鍋爐不裝設(shè)過熱器，因為許多工業(yè)生產(chǎn)流程和生活設(shè)施只需要飽和蒸汽。在電站、機車和船用鍋爐中，為了提高整個蒸汽動力裝置的循環(huán)熱效率，一般都裝有過熱器。采用過熱蒸汽可以減少汽輪機排汽中的含水率。過熱蒸汽溫度的高低取決于鍋爐的壓力、蒸發(fā)量、鋼

6、材的耐高溫性能以及燃料與鋼材的比價等因素，對電站鍋爐來說,4兆帕的鍋爐一般為450左右;10兆帕以上的鍋爐為540570。少數(shù)電站鍋爐也有采用更高過熱汽溫的（甚至可達650）。 溫度過高，過熱器和高壓鍋爐會被損壞，若溫度過低，電廠的效率會被降低。過熱器內(nèi)部溫度變化也要很好的抑制，否則，劇烈的溫度變化會引起較大的機械壓力，可能會引起鍋爐破裂，從而會減少加熱系統(tǒng)單元的生命并且增加維護費用。因此合理控制主汽溫對保證電廠的安全經(jīng)濟運行有重大影響控制器，內(nèi)環(huán)為P 控制。過熱汽溫控制是熱工控制系統(tǒng)中一個十分重要的控制系統(tǒng)，其主要任務(wù)是維持過熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)并且保護過熱器，使其壁溫不超過允許溫度。過

7、熱汽溫的暫時偏差不允許超過10，長期偏差不允許超過5。溫度過高會使過熱器和汽機高壓缸承受過高的熱應(yīng)力而損壞;溫度過低則會降低機組的熱效率，影響經(jīng)濟運行3。過熱汽溫控制系統(tǒng)發(fā)生故障將會給整個電廠運行帶來嚴(yán)重的后果，因此，以過熱汽溫控制系統(tǒng)為例進行故障診斷的研究具有代表性和實用性。1.2 過熱器類型和特點過熱器按傳熱方式可分為對流式、輻射式和半輻射式； 按結(jié)構(gòu)特點可分為蛇形管式、 屏式、墻式和包墻式。它們都由若干根并聯(lián)管子和進出口集箱組成。管子的外徑一般為3060毫米。對流式過熱器最為常用，采用蛇形管式。它具有比較密集的管組，布置在 4501000煙氣溫度的煙道中，受煙氣的橫向和縱向沖刷。煙氣主要

8、以對流的方式將熱量傳遞給管子，也有一部分輻射吸熱量。屏式過熱器由多片管屏組成，布置在爐膛內(nèi)上部或出口處，屬于輻射或半輻射式過熱器。前者吸收爐膛火焰的輻射熱，后者還吸收一部分對流熱量。在10兆帕以上的電站鍋爐中，一般都兼用屏式和蛇形管式兩種過熱器，以增加吸熱量。敷在爐膛內(nèi)壁上的墻式過熱器為輻射式過熱器，較少采用。包墻式過熱器用在大容量的電站鍋爐中構(gòu)成爐頂和對流煙道的壁面，外面敷以絕熱材料組成輕型爐墻。圖為幾種過熱器的布置。裝有過熱器的小容量工業(yè)鍋爐一般只用單級管組的對流式過熱器即能滿足要求。 1.3 過熱器的性能鍋爐運行工況的變化，例如負(fù)荷高低、燃料變化、燃燒工況變動等,都對過熱器出口汽溫有影響

9、,所以在電站鍋爐中都有調(diào)節(jié)鍋爐出口汽溫使其穩(wěn)定在規(guī)定值的手段。常用手段有：用噴水式或表面式減溫器直接調(diào)節(jié)汽溫；用擺動燃燒器改變爐膛出口煙氣溫度；用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)過熱器吸熱量（見鍋爐汽溫調(diào)節(jié)）。鍋爐負(fù)荷升高時，對流式過熱器的進出口蒸汽溫度升高值增大，輻射式過熱器的溫度升高值減小。若將對流式、輻射式和半輻射式過熱器合理組合配置，則可在負(fù)荷、燃燒工況等變化時使出口汽溫變化較小。過熱器管組中各并聯(lián)管子的吸熱量和蒸汽流量在運行中都會有差別。為避免個別管子中溫度過高，在大型鍋爐中把過熱器分成若干管組，用爐外的集箱對各管組蒸汽進行混合并用導(dǎo)汽管使各管組換位，以避免各管間出現(xiàn)過大的溫度差。2過熱器工作介紹2.

10、1過熱汽溫控制的任務(wù)過熱蒸汽溫度自動控制的任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并且保護過熱器，是管壁溫度不超過允許的工作溫度。過熱蒸汽溫度是鍋爐運行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過熱蒸汽溫度過高或過低都會顯著地影響電廠的安全性和經(jīng)濟性。過熱蒸汽溫度的上限一般不應(yīng)超過額定值5。過熱蒸汽溫度過低，又會降低全廠的熱效率并影響汽輪機的安全經(jīng)濟運行，因而過熱汽溫度的下限一般不低于額定值10。過熱汽溫的額定值通常在500以上，例如高壓鍋爐一般不低于540，就是說要使過熱汽溫保持在5405的范圍內(nèi)。2.2過熱汽溫控制對象的動態(tài)特性影響過熱器出口蒸汽溫度變化的原因很多，如蒸汽流量變化、燃燒工況變化、鍋爐給水溫度變

11、化、進入過熱器的蒸汽溫度變化、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度和流速變化、鍋爐受熱面結(jié)垢等。2.2.1蒸汽流量（負(fù)荷）擾動下過熱汽溫對象的動態(tài)特性當(dāng)鍋爐負(fù)荷擾動時，蒸汽流量的變化使沿整個過熱器管路長度上各點的蒸汽流速幾乎同時改變，從而改變過熱器的對流放熱系數(shù)，使過熱器各點的蒸汽溫度幾乎同時改變，因而汽溫反應(yīng)較快。過熱器出口汽溫的階躍響應(yīng)曲線如圖2.1所示，其特點是：有滯后、有慣性、有自平衡能力，且較小。當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時，對流式過熱器和輻射式過熱器的出口汽溫隨負(fù)荷變化的方向是相反的。負(fù)荷增加時，通過對流式過熱器的煙氣溫度和流速都增加，從而使對流式過熱器的出口汽溫升高。但是，由于負(fù)荷增加時，爐膛溫度升高不多，

12、而爐膛煙溫升高所增加的輻射熱量小于蒸汽負(fù)荷增加所需要的吸收量，因而當(dāng)負(fù)荷增加時，輻射式過熱器出口汽溫是下降的。現(xiàn)代大型鍋爐過熱器，對流式過熱器受熱面積大于輻射式過熱器的受熱面積，因此總的汽溫將隨負(fù)荷增加而升高。2.2.2煙氣熱量擾動下的過熱汽溫的動態(tài)特性圖2.2表示煙氣熱量階躍變化時的過熱汽溫的反應(yīng)曲線，其特點是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。煙氣熱量擾動（煙氣溫度和流速產(chǎn)生化）時，由于煙氣流速和溫度的變化也是沿整個過熱器同時改變的，因而沿過熱器整個長度使煙氣傳遞熱量也同時變化，所以汽溫反應(yīng)較快，其時間常數(shù)和遲延均比其他擾動小。圖2.2表示煙氣熱量階躍變化時的過熱汽溫的反應(yīng)曲線，其特點是：有遲

13、延、有慣性、有自平衡能力。煙氣熱量擾動（煙氣溫度和流速產(chǎn)生變化）時，由于煙氣流速和溫度的變化也是沿整個過熱器同時改變的，因而沿過熱器整個長度使煙氣傳遞熱量也同時變化，所以汽溫反應(yīng)較快，其時間常數(shù)和遲延均比其他擾動小?，F(xiàn)場當(dāng)中是通過改變煙氣溫度（例如改變噴燃器角度或改變噴燃器投入的個數(shù)）或改變煙氣流量來求取汽溫響應(yīng)曲線的。2.2.3減溫水流量擾動下汽溫的動態(tài)特性當(dāng)鍋爐負(fù)荷擾動時，蒸汽流量的變化使沿整個過熱器管路長度上各點的蒸汽流速幾乎同時改變，從而改變過熱器的對流放熱系數(shù)，使過熱器各點的蒸汽溫度幾乎同時改變，因而汽溫反應(yīng)較快。過熱器出口汽溫的階躍響應(yīng)曲線如圖2.3所示，其特點是：有滯后、有慣性、

14、有自平衡能力，且較小。當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時，對流式過熱器和輻射式過熱器的出口汽溫隨負(fù)荷變化的方向是相反的。負(fù)荷增加時，通過對流式過熱器的煙氣溫度和流速都增加，從而使對流式過熱器的出口汽溫升高。但是，由于負(fù)荷增加時，爐膛溫度升高不多，而爐膛煙溫升高所增加的輻射熱量小于蒸汽負(fù)荷增加所需要的吸收量，因而當(dāng)負(fù)荷增加時，輻射式過熱器出口汽溫是下降的?，F(xiàn)代大型鍋爐過熱器，對流式過熱器受熱面積大于輻射式過熱器的受熱面積，因此總的汽溫將隨負(fù)荷增加而升高。綜上所示，汽溫在各種擾動下都有延遲有慣性，有自平衡能力。就/值而言，減溫量擾動下其值最大，煙汽擾動下次之，蒸汽流量擾動時為最小。要指出的是，在噴水減溫控制系統(tǒng)中，

15、減溫量的擾動強烈。對此段的溫度要求比對高溫段出口要求低，所以將它作為串級控制的副參數(shù)，在導(dǎo)前微分中也常將它作為導(dǎo)前微分信號。現(xiàn)場當(dāng)中是通過改變煙氣溫度（例如改變噴燃器角度或改變噴燃器投入的個數(shù)）或改變煙氣流量來求取汽溫響應(yīng)曲線的。圖2.1 蒸汽負(fù)荷擾動下汽溫的動態(tài)特性圖2.2 煙氣熱量擾動下汽溫的動態(tài)特性圖2.3減溫水流量擾動時的汽溫動態(tài)特性3 一級過熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能和組成3.1 一級過熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能級過熱器噴水減溫控制系統(tǒng)是通過級減溫水流量的控制，使屏式過熱器出口汽溫 維持在設(shè)定值，以保護屏式過熱器管壁不致超溫，同時配合高溫過熱汽溫控制系統(tǒng)的工作。 外層慢速回路控制屏式過熱

16、器出口蒸汽溫度，內(nèi)層快速回路通過控制一級減溫水流量來保 證屏式過熱器入口蒸汽溫度達到要求值。級 A 側(cè)與 B 側(cè)控制原理相同，下面以 A 側(cè)為例介紹過熱器噴水減溫控制系統(tǒng)工作原 理，其簡圖如圖 3.1 所示。屏式過熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值采用用運行人員手動設(shè)定和系統(tǒng)自動設(shè)定兩種方式。 在自動設(shè)定方式下，屏式過熱器出口溫度設(shè)定值以經(jīng)過 PTn 慣性環(huán)節(jié)的二級減溫器出口溫 度信號與期望的二級減溫器溫度降之和為基礎(chǔ)，并受鍋爐負(fù)荷允許的屏式過熱器出口溫度 的限制。屏式過熱器入口蒸汽溫度的設(shè)定值由外層慢速回路給定。外層慢速回路根據(jù)以下 主要因素預(yù)測維持或達到所設(shè)定的二級減溫器入口溫度所要求的一級減溫器出口

17、所需的溫度。1屏式過熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值和實測值之間的偏差屏式過熱器進口汽溫（一級 噴水減溫器出口汽溫）的變化以屏式過熱器的動態(tài)特性影響屏式過熱器出口汽溫的動態(tài)變 化。假設(shè)鍋爐一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，操作者要求屏過出口蒸汽溫度增加 5，在穩(wěn)定的壓力 和負(fù)荷狀態(tài)下，這個差值會通過加法器及乘法器作用到 PID 的設(shè)定值上，從而使 PID 的設(shè)定值相應(yīng)增加 5。設(shè)定值的增加導(dǎo)致噴水量的減少，這使得減溫器出口的溫度增加。當(dāng)屏過出口蒸汽溫度升高時，根據(jù)屏過出口溫度設(shè)定值和實測值之間的偏差同方向地增加屏過入口溫度，因此使得 PID 調(diào)節(jié)器的設(shè)定值很穩(wěn)定?？刂苹芈分胁捎闷吝^入口蒸汽溫度經(jīng)過 PTn 慣性環(huán)節(jié)模擬

18、從屏過入口到屏過出口的溫度變化過程。過熱器的特性 PTn 隨負(fù)荷的變動會發(fā)生改變，可通過負(fù)荷與慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)的關(guān)系曲線實現(xiàn)不同負(fù)荷下的過熱器的特性。過熱器特性 PTn 并不總是很準(zhǔn)確。但經(jīng)過 PTn 慣性環(huán)節(jié)的屏過入口蒸汽溫度最終能穩(wěn)定，所以屏過出口溫度總能調(diào)整穩(wěn)定到其設(shè)定點。這一系統(tǒng)可以滿足超臨界機組負(fù)荷調(diào)峰時的需要。為了協(xié)調(diào)這個控制回路，設(shè)置在 PTn 里的延時必須與實際屏式過熱器熱延遲相匹配，實際值在現(xiàn)場試驗期間確定，而且對不同的蒸汽量會有所改變。當(dāng)實發(fā)功率低于某值或者級 A 側(cè)減溫水調(diào)節(jié)閥操作站切手動時，PTn 的輸出等于輸入。2鍋爐負(fù)荷前饋負(fù)荷前饋是一個微分脈沖、有適當(dāng)比例和受限制

19、的信號。屏過入口溫度設(shè)定值有一個 最低點（屏過出口蒸汽溫度設(shè)定值也與此類似），此最低點與分離器濕態(tài)-干態(tài)轉(zhuǎn)換點相對 應(yīng)。這是因為在啟動過程中，鍋爐燃料量逐漸增加，分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)向干態(tài)運行。爐內(nèi)燃 料量增加時，爐膛出口煙溫也增加，使?fàn)t膛內(nèi)單位煙氣的放熱量反而減少，即對于屏式過 熱器來說，單位重量蒸汽的吸熱量反而減少，而通過屏式過熱器的蒸汽流量是增加的，從 而導(dǎo)致屏過出口汽溫隨負(fù)荷的增加反而減少（相當(dāng)于輻射過熱器的汽溫特性） 。當(dāng)分離器 干態(tài)運行后，汽溫隨負(fù)荷的增加而增加。因此在濕態(tài)-干態(tài)轉(zhuǎn)換的短時間內(nèi)，應(yīng)注意過熱 汽溫出現(xiàn)快速的嚴(yán)重超溫現(xiàn)象。 為了避免出現(xiàn)這種情況， 系統(tǒng)采用了快速降低汽溫設(shè)定值

20、， 預(yù)先增加噴水的方法。負(fù)荷指數(shù)在控制系統(tǒng)里產(chǎn)生一個“脈沖”并被處理，負(fù)荷增加時導(dǎo) 致產(chǎn)生更多的蒸汽，要求更多的冷卻，通過從屏過入口溫度設(shè)定值中減去負(fù)荷前饋分量以 減少屏過入口溫度設(shè)定值從而增加噴水量。設(shè)定的比例（K）提供一個以為單位的值， 這個值代表一個確定的閥位變化，相當(dāng)于所需給水量的變化，用以消除擾動。簡圖中 f(t) 是一個超前滯后環(huán)節(jié)，超前時間常數(shù)和滯后時間常數(shù)均可根據(jù)實際工況調(diào)整，當(dāng)實發(fā)功率 低于某值或者級 A 側(cè)減溫水調(diào)節(jié)閥操作站切手動時，f(t)的輸出等于輸入，即此時負(fù)荷 前饋不發(fā)生作用。3屏過入口汽溫的變化對屏過出口汽溫變化的影響過熱器出口汽溫的改變量是通過過熱器進口汽溫（噴

21、水減溫器出口汽溫）的改變量實 現(xiàn)的，在不同負(fù)荷或壓力下，同樣出口汽溫的改變量需要不同的進口汽溫的改變量，這兩 處汽溫改變量存在定量關(guān)系，此定量關(guān)系可通過過熱器進口和出口蒸汽的比熱容確定。利 用這一原理根據(jù)屏過出口壓力對屏過出口溫度偏差進行修正，將其轉(zhuǎn)換為屏過入口溫度的 變化量。出口與進口蒸汽比熱容的比值為出口汽溫對進口汽溫要求的調(diào)整系數(shù)。比熱容及 調(diào)整系數(shù)隨壓力而變化，壓力增加，同樣的出口汽溫改變量要求較大的進口汽溫的變化。 由于過熱器蒸汽側(cè)級間的中間壓力不測量，所以用這些級間的設(shè)計壓力來計算比值。在 級過熱器噴水減溫控制系統(tǒng)中，根據(jù)汽水分離器的實測壓力和比值計算級間的中間壓力， 從而建立相應(yīng)

22、點比熱容與鄰近測量壓力間的關(guān)系。4飽和溫度限制為了避免一級減溫后的過熱蒸汽帶水，必須使一級減溫后的蒸汽保持一定的過熱度， 因此系統(tǒng)設(shè)計了飽和溫度限制回路。一級減溫器出口溫度的低限限值采用汽水分離器壓力 對應(yīng)的飽和溫度，并增加一個與汽水分離器壓力的裕量得到。理論上，f(x)包含可查找的 蒸汽表。為了系統(tǒng)安全運行，過熱器以及噴水減溫控制設(shè)計有以下保護系統(tǒng)：當(dāng)鍋爐發(fā)生 主燃料跳閘時， 應(yīng)全關(guān)一級減溫水調(diào)節(jié)閥門， 即一級減溫水調(diào)節(jié)閥門操作站強制輸出為 0%。當(dāng)發(fā)生 RUNBACK 或者級 A 側(cè)噴水電動門全關(guān)的情況下，一級減溫水調(diào)節(jié)閥門操作站 應(yīng)輸出一個常數(shù)，該數(shù)值由運行人員確定。如果系統(tǒng)出現(xiàn)下列情況

23、之一時，一級減溫水調(diào) 節(jié)閥門 M/A 操作站應(yīng)強制到手動狀態(tài)：（1）總給水量信號故障（2）機組給定負(fù)荷信號故障（3）屏式過熱器入口蒸汽溫度 信號故障（4）屏式過熱器出口蒸汽溫度信號故障（5）一級減溫水調(diào)節(jié)閥門指令與位置反 饋偏差大（6）屏式過熱器入口蒸汽溫度設(shè)定值與實際測量值偏差大（7）MFT 動作。 一級 A 側(cè)過熱噴水減溫控制系統(tǒng)圖圖3.1 級A側(cè)過熱器噴水減溫控制系統(tǒng)圖3.1.2一級過熱噴水減溫控制系統(tǒng)的組成以屏式（后屏）過熱器入口汽溫與鍋爐負(fù)荷作為基本調(diào)節(jié)回路，再加上修正信號，通 過改變噴水調(diào)節(jié)器（一級噴水減溫）的開度來調(diào)節(jié)汽溫。圖 3.2 為屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)的 基本回路。在機組自啟

24、停裝置（UAM）投自動時，噴水調(diào)節(jié)閥開度決定于 UAM 指令。當(dāng) UAM 指令不在自動時則由鍋爐負(fù)荷的函數(shù)得到屏式過熱器入口汽溫的設(shè)定值。當(dāng)燃燒器傾角變 化、屏式過熱器入口汽溫變化或其它運行工況變化時，則在該入口汽溫的設(shè)定值上再加上 修正信號，實際的屏式過熱器入口汽溫與設(shè)定值的偏差決定噴水減溫器的開度。這一屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)的修正信號綜合了煤水比修正與屏式過熱器出口汽溫偏差 的修正，其中屏式過熱器出口汽溫的設(shè)定值由鍋爐負(fù)荷函數(shù)與高溫過熱器的噴水函數(shù)的差 值得到。這樣設(shè)計的目的是當(dāng)高溫過熱器的噴水量大于或小于一定范圍后，通過改變屏式 過熱器的出口汽溫，以使高溫過熱器的噴水量恢復(fù)到前述范圍內(nèi)，保證

25、高溫過熱器有一定 的可調(diào)范圍。而煤水比修正信號是通過前饋方式送到過熱器入口汽溫設(shè)定值修正回路，如 圖 3.3 所示。圖3.2 屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)的基本回路在屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)回路中，屏式過熱器汽溫有一個切換點，它是由于分離器由濕 態(tài)到干態(tài)的切換影響。在啟動過程中，分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)向干態(tài)運行時，用增加燃料量的方 法。當(dāng)爐內(nèi)燃料量增加時，爐膛出口煙溫也增加，使?fàn)t膛內(nèi)單位公斤燃料的放熱量反而減 少，就是說對于前、后屏過熱器，單位公斤燃料的吸熱量反而減少。另外，在濕態(tài)轉(zhuǎn)換到 干態(tài)運行過程中，通過前屏過熱器的蒸汽流量是增加的，這樣屏式過熱器的汽溫是隨著負(fù) 荷的增加反而減少（相當(dāng)于輻射過熱器的汽溫特性） ，

26、因此屏式過熱器入口（后屏入口） 汽溫有一個下降的過程。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)入干態(tài)運行后，也即鍋爐轉(zhuǎn)入直流運行，其汽溫變化 是隨著鍋爐負(fù)荷（燃料量）的增加而增加的。因此分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)入干態(tài)運行過程中屏式 過熱器入口汽溫有一個明顯切換點。圖3.3 屏式過熱器入口氣溫設(shè)定值修正3.2過熱汽溫分段控制系統(tǒng)鍋爐過熱器由輻射過熱器、對流過熱器、屏式過熱器和減溫器等組成，其任務(wù)是將汽包出來的蒸汽加熱到一定溫度，然后送往汽輪機做功。過熱蒸汽溫度是鍋爐運行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過高或過低都會影響電廠的經(jīng)濟性和安全性，由于過熱器承受高溫、高壓，它的材料采用耐高溫、高壓的合金鋼。過熱器正常運行的溫度已接近剛才允許的極限溫度，強

27、度方面的安全系數(shù)最小。因此，必須相當(dāng)嚴(yán)格的將過熱氣溫控制在給定值附近，一般要求過熱氣溫與給定值的暫態(tài)偏差不超過士10攝氏度，長期偏差不超過士5攝氏度，過熱氣溫過高會使過熱器與汽輪機高壓缸承受過高的熱應(yīng)力而損壞，氣溫偏低會降低機組熱效率。第一段控制系統(tǒng)中，以前屏過熱器入口汽溫6作為導(dǎo)前汽溫信號，通過控制級噴水WB1來維持前屏過熱器出口汽溫5為給定值。第二段控制系統(tǒng)中，以后屏過熱器入口汽溫4為導(dǎo)前汽溫信號，通過控制級噴水量WB2以維持后屏過熱器出口汽溫3為給定值。第三段控制系統(tǒng)中，以高溫對流過熱器入口汽溫2為副參數(shù)，通過控制級噴水量WB3以保持高溫對流過熱器出口汽溫（主汽溫）1滿足要求。三段汽溫控

28、制系統(tǒng)均采用串級控制，結(jié)構(gòu)相似圖3.4 過熱蒸汽流程示意圖A、B減溫水調(diào)節(jié)閥 A、B減溫水閉鎖閥4 過熱氣溫控制系統(tǒng)SAMA圖分析 過熱汽溫控制系統(tǒng)SAMA圖 為了更好的理解過熱汽溫控制的實際應(yīng)用情況，本章對某電廠過熱汽溫控制系統(tǒng)SAMA圖進行分析，圖為某電廠一級汽溫控制SAMA圖。從圖中可以看出，此系統(tǒng)為串級控制，主調(diào)節(jié)器在左側(cè)接受被調(diào)量信號與給定值的偏差信號并經(jīng)過PI運算后送到副調(diào)節(jié)器的入口作為副信號的給定值，然后經(jīng)副調(diào)節(jié)器區(qū)控制一級噴水控制閥A。 給定值的形式：給定值信號與一級壓力之間的關(guān)系由函數(shù)發(fā)生器f1(x)決定，但此給定值可以由運行人員在操作臺上手動校正，并通過高低限后做為最終給定

29、值，而且校正值及最終給定值都可以在CRT上顯示出來。除此之外，還可以對被調(diào)量，要求閥位和實際閥位進行顯示。 手動工況：當(dāng)手動邏輯成立時，此系統(tǒng)將自動切到手動運行方式，此時，運行人員可通過手操使噴水閥的開度變化，以適應(yīng)屏式過熱器出口溫度的要求。 手動時的跟蹤：當(dāng)此系統(tǒng)處于手動控制時，為了防止下一次投自動時產(chǎn)生擾動，主，副調(diào)節(jié)器的輸出必須都處于跟蹤位置。副調(diào)節(jié)器的跟蹤是為了保證切換無擾。主調(diào)節(jié)器的跟蹤是為了防止副調(diào)節(jié)器在手動期間產(chǎn)生積分正向或負(fù)向飽和。鑒于此，副調(diào)節(jié)器應(yīng)跟蹤手動輸出信號。 下面將串級控制系統(tǒng)流程做詳細(xì)介紹： 信號部分，系統(tǒng)的被調(diào)量為屏式過熱器的蒸汽溫度1，該信號經(jīng)處理后輸入到比較器

30、。被調(diào)量的給定值是汽機速度級壓力的函數(shù)，由函數(shù)器f（x）產(chǎn)生，并可由運行人員在操作員站OIS的軟手操控制器M/A上對其進行正負(fù)偏置，形成給定值10。提供偏置的目的是便于運行人員根據(jù)運行需求，對汽溫值進行適當(dāng)修改。函數(shù)器的設(shè)置使機組在較低的負(fù)荷下就可投入汽溫自動。 串級控制部分，主調(diào)節(jié)器PID1的輸入偏差信號e1為給定值10與實測值1的偏差。一級減溫器出口溫度1j與主調(diào)節(jié)器輸出的差作為副調(diào)節(jié)器PID2的輸入偏差信號e2。當(dāng)某種擾動引起二級減溫器入口蒸汽溫度1上升時，主調(diào)節(jié)器輸入偏差減小，PID1的輸出下降，引起副調(diào)節(jié)器的輸入偏差增大，PID2的輸出增加，使減溫水增加，一級減溫器出口汽溫1j立即下

31、降，經(jīng)延時被調(diào)量1下降。1j下降使副調(diào)節(jié)器的輸入偏差e2減小。這樣，在主汽溫的遲延期間內(nèi)，當(dāng)主調(diào)節(jié)器輸出還在減小時，1j也在同時減小，抑制了副調(diào)節(jié)器輸出的進一步增加，從而防止了減溫水過調(diào)。 防超溫保護回路（圖4-2），防超溫保護回路由PID3、4給定器、0%給定器、限幅器、切換器等組成。正常情況下這一回路不起作用，它由切換器T控制，輸出為零。只有當(dāng)某種原因?qū)е露墱p溫器入口蒸汽溫度比給定值高出4以上時，PID3才會有大于零的輸出，使一級減溫水噴水調(diào)節(jié)閥過開，以防止屏式過熱器超溫。防超溫保護回路的控制作用受到限幅器的限制，以避免噴水調(diào)節(jié)閥的動作過大。 當(dāng)機組負(fù)荷較低，汽輪機跳閘，鍋爐MFT或一級

32、噴水電動隔離閥異常關(guān)閉時，過熱器一級減溫噴水調(diào)節(jié)閥將自動關(guān)閉。噴水調(diào)節(jié)閥前后安裝有電動隔離閥和氣動隔離閥。當(dāng)對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥稍微開啟后，電動隔離閥將自動連鎖打開；鍋爐MFT后自動連鎖關(guān)閉。但對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥稍微開啟，相應(yīng)的電動隔離閥打開時，氣動隔離閥將自動連鎖打開；當(dāng)對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥全關(guān)后自動連鎖關(guān)閉。這樣做的目的為了防止因減溫水調(diào)節(jié)閥漏流影響汽溫和汽輪機的安全。 由于機組負(fù)荷改變時，可知對象的動態(tài)特性參數(shù)也會隨之改變，為使控制系統(tǒng)在較大的負(fù)荷變化范圍內(nèi)都具備較高的控制品質(zhì)，本系統(tǒng)具有自適應(yīng)性能力，主，副調(diào)節(jié)器的PID整定參數(shù)都能隨負(fù)荷變化自動修正。此外，為了得到的更好的控制效果，還可以在主調(diào)節(jié)器PID1兩端，還并聯(lián)了一個SMITH預(yù)估器，由于他對被調(diào)量的變化趨勢具有“預(yù)估”能力，比微控制功能更強。它用于具有大延遲特性的對象的控制，常常比PID控制能獲得更滿意的控制效果，故也常用于汽溫控制中。實際應(yīng)用時，可由熱控人員通過軟件設(shè)置，在PID調(diào)節(jié)器和SMITH預(yù)估其中任選一個作為系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器。 在主回路中，二級過熱器出口汽溫的測量有