重慶雙槐電廠CCS講義

1、第一節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS概述 電站的最終目標(biāo)是滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求，要靠鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)共同配合，由于兩者特性有較大差異，所以為了既滿足電網(wǎng)需求，又能使機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須協(xié)調(diào)鍋爐和汽輪機(jī)之間的運(yùn)行，所以需要一種負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（Coordinated Control System）。這種系統(tǒng)往往是將被控量與設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)調(diào)節(jié)器運(yùn)算后輸出控制信號(hào)，使被控量發(fā)生變化，最終使被控量等于或接近設(shè)定值，系統(tǒng)是一個(gè)閉合的回路。所以又稱其為閉環(huán)控制系統(tǒng)（Closed loop Control System）。 在以后各節(jié)中，將對(duì)該機(jī)組主要閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行分析。下面先介紹一些基礎(chǔ)知識(shí)。1自動(dòng)控

2、制的基本概念及術(shù)語(yǔ)被控對(duì)象被控制的生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備，也稱為調(diào)節(jié)對(duì)象或簡(jiǎn)稱對(duì)象。例如汽包水位控制系統(tǒng)中的汽包。被控量控制系統(tǒng)所要控制的參數(shù)，又稱為被調(diào)量，例如汽包水位。設(shè)定值被控量所要達(dá)到或保持的數(shù)值。例如汽包水位定值 。擾動(dòng)量破壞被控量與設(shè)定值相一致的一切作用，例如汽包水位控制系統(tǒng)中的蒸汽流量、給水量。調(diào)節(jié)器用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制裝置、或具有相似作用的軟件。例如P、PI、PID調(diào)節(jié)器?？刂浦噶罨蚍Q調(diào)節(jié)指令。一般是調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，也可是運(yùn)行人員手動(dòng)給出的控制信號(hào)，該信號(hào)被送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制指令、對(duì)被控對(duì)象施加作用的機(jī)構(gòu)。也稱為執(zhí)行元件、執(zhí)行器。例如，機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓

3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂茩C(jī)構(gòu)其動(dòng)作可以改變進(jìn)入對(duì)象的質(zhì)量或能量的裝置，例如給水閥門(mén)、空氣擋板。2自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中采用的自動(dòng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型是多種多樣的，從不同的角度出發(fā)，可以進(jìn)行不同的分類(lèi)。（1） 按設(shè)定值變化的規(guī)律來(lái)分，有恒值控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)。恒值是指設(shè)定值不隨時(shí)間而變化。例如電廠鍋爐水位、汽溫控制系統(tǒng)，屬于這一類(lèi)型；開(kāi)關(guān)量控制，例如閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)，擋板的開(kāi)、關(guān)、電機(jī)的啟、停，一般稱為順序控制；但也有一些電廠將這類(lèi)系統(tǒng)稱為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。（2） 按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)分，有閉環(huán)控制系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)亦稱反饋控制系統(tǒng)，這是一種最基本的控制系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中。被控量

4、信號(hào)以反饋方式送入調(diào)節(jié)器的輸入端，作為不斷引起控制作用的依據(jù)，而控制的目的是盡可能地減少被控量與其設(shè)定值之間的偏差，因此，信號(hào)是沿控制系統(tǒng)的閉合回路傳遞的。如果系統(tǒng)中不存在被被控量的反饋回路，“調(diào)節(jié)器” 只是根據(jù)直接或間接反映擾動(dòng)輸入的信號(hào)來(lái)控制，例如前饋控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)被稱為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制常常配合使用，組成復(fù)合控制系統(tǒng)，例如前饋、反饋控制系統(tǒng)。（3） 按控制系統(tǒng)閉環(huán)回路的數(shù)目來(lái)分，有單回路控制系統(tǒng)和多回路控制系統(tǒng)，例如機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是一種多回路控制系統(tǒng)。 所有各種類(lèi)型的控制系統(tǒng)中，最基本、也是目前熱工生產(chǎn)達(dá)程中用得比較廣泛的，是閉環(huán)、恒值控制系統(tǒng)。3自

5、動(dòng)調(diào)節(jié)器的典型動(dòng)態(tài)特性在最基本的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)中，自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控對(duì)象組成一個(gè)相互作用的閉合回路。在這種系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器根據(jù)被控量Y與設(shè)定值Z的偏差信號(hào)e，而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的規(guī)律動(dòng)作，從而引起控制機(jī)關(guān)位置m的變化。 目前的調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特性一般由三種典型調(diào)節(jié)作用組成，它們是比例、積分和微分作用，即P、I、D作用。（1）比例作用（P作用）比例作用的動(dòng)態(tài)方程為m=ke，K稱為比例系數(shù)， 稱為比例帶。比例作用的規(guī)律是，偏差e愈大，控制機(jī)關(guān)位移量m也愈大，偏差e 的變化速度 快，控制機(jī)關(guān)的移動(dòng)速度也快。當(dāng)采用P作用調(diào)節(jié)器時(shí)，控制機(jī)關(guān)位置m與被控量或相關(guān)變量的數(shù)值之間必然存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此，在不

6、同負(fù)荷時(shí)（即對(duì)應(yīng)不同的控制機(jī)關(guān)位置），被控量與設(shè)定值之間的偏差也不同，也就是說(shuō)，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)，被控量總是有偏差的。合適確定比例帶，一般總能使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定， 越大，對(duì)提高穩(wěn)定性愈有利，但調(diào)節(jié)過(guò)程速度放慢，靜態(tài)時(shí)被控量與設(shè)定值偏差也增大。（2）積分作用（I作用） 積分作用的動(dòng)態(tài)方程式為 ，從該式可以看出，如果被控量不等于給定值，即 ，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就不會(huì)停止動(dòng)作，只有在 e =0，即偏差消失時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)才停止動(dòng)作，因此，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)，被控量必定是無(wú)差的。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，積分作用也存在著不合理的一面，即如果參數(shù)整定不當(dāng)，會(huì)使調(diào)節(jié)過(guò)程發(fā)生振蕩。（3）微分作用（D作用） 微分作用的動(dòng)態(tài)方程式是 ，從上式可以

7、看出，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)，偏差e不應(yīng)再不會(huì)， 必須等于零，所以控制機(jī)構(gòu)位置不會(huì)有變化，這樣就不能適應(yīng)負(fù)荷的變化，因此，僅有微分作用是不能執(zhí)行控制任務(wù)的。但微分作用的特點(diǎn)是其控制作用與偏差的變化速度成正比。在調(diào)節(jié)過(guò)程的開(kāi)始階段，被控量Y雖然偏離設(shè)定值不大，但如果其變化速度較快，微分作用可以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)較大的位移。也就是說(shuō)D作用比P、I作用超前，它加強(qiáng)了控制作用，限制了偏差的進(jìn)一步增大，所以微分作用可以有效地減少動(dòng)態(tài)偏差。（4）比例、積分、微分（PID）調(diào)節(jié)器比例、積分、微分調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)方程式為稱為比例帶， Ti稱為積分時(shí)間常數(shù)，Td稱為微分時(shí)間常數(shù)。 這種調(diào)節(jié)器有比例、積分、微分作用的特點(diǎn)，因

8、此，在采用這種調(diào)節(jié)器時(shí)，只要三個(gè)作用配合得當(dāng)，就可以避免調(diào)節(jié)過(guò)程過(guò)分振蕩，可得到無(wú)差的控制結(jié)果（積分作用），又能在調(diào)節(jié)過(guò)程中加強(qiáng)控制作用，減少動(dòng)態(tài)偏差（微分作用）。調(diào)節(jié)過(guò)程的品質(zhì)應(yīng)從三個(gè)方面來(lái)衡量，即穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)偏差），以及快速性（調(diào)節(jié)時(shí)間）。不能認(rèn)為穩(wěn)定性越高，調(diào)節(jié)品質(zhì)就越好，在整定P、I、D參數(shù)時(shí)，應(yīng)從穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性三方面綜合考慮。4主要的熱工對(duì)象特性 對(duì)象特性可以用靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性來(lái)描述。靜態(tài)特性描述的是對(duì)象平衡時(shí)輸出與輸入之間的關(guān)系，而動(dòng)態(tài)特性是描述對(duì)象動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中輸出與輸入之間的關(guān)系。分析被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性有利于設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)。對(duì)象特性可以通過(guò)

9、理論計(jì)算、試驗(yàn)方法獲得。后面各節(jié)在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，將對(duì)某些對(duì)象的對(duì)象特性進(jìn)行分析。5 跟蹤和無(wú)擾動(dòng)切換自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)通?？梢杂袃煞N或多種運(yùn)行方式，例如手動(dòng)、自動(dòng)方式；采用DCS后，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的控制性能和實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)控制，對(duì)于同一個(gè)被控量，可能有多種控制方案。當(dāng)進(jìn)行方式切換或方案切換時(shí)，應(yīng)該是無(wú)擾動(dòng)的。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，就必須采用跟蹤技術(shù)。6提高CCS可靠性及控制性能的措施 （1）為了提高測(cè)量信號(hào)的可靠性，除了在計(jì)算機(jī)硬件上采取必要措施（如提高轉(zhuǎn)換精度、采用抗干擾措施等）外，還用軟件對(duì)測(cè)量進(jìn)行處理。例如（質(zhì)量檢查、雙測(cè)量處理、三測(cè)量處理） （2）MRE ，切手動(dòng)。在出現(xiàn)影響投入自動(dòng)的信號(hào)后，

10、為了安全起見(jiàn)，應(yīng)將系統(tǒng)強(qiáng)切到手動(dòng)方式。 （3）PLW ，優(yōu)先降。當(dāng)出現(xiàn)某些異常或特殊情況時(shí)，將不再采用正常的控制信號(hào)，而是自動(dòng)地降低控制輸出。 （4）PRA， 優(yōu)先增。與PLW相似，但，是增加控制輸出。 （5）BI， 閉鎖增。負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中采用的一種功能。當(dāng)某一被調(diào)量，例如燃料量，跟不上燃料量需求指令的變化，且差距越來(lái)越大時(shí)，則閉鎖機(jī)組負(fù)荷指令的增加。 （6）BD ， 閉鎖減。與BI相反。 （7）RU、RD， 迫升/迫降。負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在出現(xiàn)異常時(shí)的一種升/降負(fù)荷的行為。 （8）RB， 快速減負(fù)荷。在出現(xiàn)主要輔機(jī)跳閘時(shí)，負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動(dòng)快速降低負(fù)荷。 8SAMA圖 CCS用SAMA圖

11、來(lái)描述控制策略。以下是CCS SAMA圖圖例。9SAMA圖中幾個(gè)重要縮寫(xiě)及含義 LWI 禁止減。這時(shí)，無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)，都不能減小控制輸出。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，如果繼續(xù)減小控制輸出會(huì)使控制性能進(jìn)一步惡化的話，則應(yīng)禁止減小控制輸出。 RAI 禁止增。與LWI相似，但，是不允許增加控制輸出。 MRE 切手動(dòng)。 ARE 切自動(dòng)。 PLW 優(yōu)先降，又稱減超弛。 PRA 優(yōu)先增，又稱增超馳。另外： 在PID控制器旁標(biāo)有direct 或indirect，direct表示對(duì)PVSP進(jìn)行PID運(yùn)算，indirect則表示對(duì)SPPV進(jìn)行運(yùn)算， 目的是實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋。第二節(jié) 除氧水位控制系統(tǒng)一、過(guò)程描述圖21 凝結(jié)水

12、系統(tǒng)流程如圖21所示，凝水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵升壓，送往軸封加熱器，在軸封加熱器的出口，有一個(gè)流量元件，用于測(cè)量凝結(jié)水流量，此后，再經(jīng)過(guò)除氧器水位控制閥送往8、7、6、5號(hào)低加，進(jìn)入除氧器。在除氧器水位控制閥旁有一個(gè)旁路閥，由SCS控制，這是一可中間停的電動(dòng)門(mén)，用于在凝結(jié)水量不夠時(shí)，協(xié)助除氧器水位控制閥向除氧器補(bǔ)水。除氧器貯水箱中的水由給水泵升壓，成為給水，送往3、2、1號(hào)高加，在高加出口，設(shè)有流量元件，用于測(cè)量進(jìn)入鍋爐汽包的給水量。二、系統(tǒng)的任務(wù)，影響除氧器水位的因素及控制手段1任務(wù) 該系統(tǒng)的任務(wù)是維持氧除器的水位為設(shè)定值。氧除器的水位過(guò)高會(huì)影響汽輪機(jī)安全運(yùn)行（汽機(jī)進(jìn)水），氧除器的水位過(guò)低，則可能導(dǎo)

13、致給水泵汽蝕，影響給水泵的安全。2影響除氧器水位因素： a. 凝結(jié)水量 b. 給水量（包括過(guò)熱、再熱器減溫水） c. 抽汽量（以及進(jìn)入除氧器的輔汽量） d. 來(lái)自高加的疏水量 其中給水量代表流出除氧器的質(zhì)量，而凝結(jié)水量、抽汽和疏水是進(jìn)入除氧器的質(zhì)量，當(dāng)進(jìn)入和流出不平衡時(shí)，則導(dǎo)致除氧器水位變化。3控制水位的手段 在上述影響除氧器水位的因素中，b給水量是汽包水位控制的要求，c抽汽是不加控制的，d疏水隨高壓加熱器運(yùn)行情況而變，因此可以用作控制除氧器水位的變量，只有a凝結(jié)水量和b給水量。在本系統(tǒng)中，將通過(guò)控制除器水位控制閥（又稱凝結(jié)水量控制閥）的開(kāi)度，控制進(jìn)入除氧器的凝結(jié)水流量，繼而控制除氧器水位。三

14、、 控制原理圖22 除氧器水位控制原理圖 除氧器水位控制系統(tǒng)原理如圖22所示，分析如下。1正常情形（1）由兩個(gè)液位變送器測(cè)出除氧器的水位，經(jīng)SM2XMTRS選擇后，獲得PV信號(hào)，并用H/ 算法，判別除氧器水位是否過(guò)高。（2）設(shè)定值SP由運(yùn)行人員在M/A站上設(shè)定。（3）當(dāng)給水流量小于30時(shí)，由單沖量（1E ）PI調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制水位，最終使PVSP。（4）當(dāng)負(fù)荷大于30時(shí)，將自動(dòng)選擇三沖量方案，切換是自動(dòng)、無(wú)擾的。此時(shí)，凝結(jié)水流量控制器PID根據(jù)流量元件測(cè)得的凝結(jié)水流量反饋信號(hào)的變化，自動(dòng)地改變除氧器水位控制閥的開(kāi)度，隨時(shí)使凝結(jié)水流量與其設(shè)定值相一致，這樣有利于克服凝結(jié)水量的自發(fā)擾動(dòng)。給水量作為前

15、饋信號(hào)（包括減溫水量），被當(dāng)作凝結(jié)水流量控制器的設(shè)定值的一部分，當(dāng)給水流量增加時(shí)，凝結(jié)水量設(shè)定值隨之增加，從而使凝結(jié)水量控制器PID的輸出增加，凝結(jié)水控制閥門(mén)將開(kāi)大，增加凝結(jié)水量（可將這一過(guò)程稱為粗調(diào)）。這樣可以使凝結(jié)水量快速響應(yīng)給水量的變化。可以說(shuō)，如果說(shuō)進(jìn)入除氧器的凝結(jié)水量與流出除氧器的給水量同步變化的話，則除氧器水位將變化不大，但由于還存在抽汽和高加疏水的影響，所以除氧器水位仍然會(huì)有所變化，對(duì)于這個(gè)變化，三沖量控制器（3E控制器、也稱為主調(diào)節(jié)器）PID的輸出將發(fā)生變化，該調(diào)節(jié)器的輸出，可認(rèn)為是凝結(jié)水流量控制器PID的設(shè)定值的另一部分，PID將根據(jù)其設(shè)定值，對(duì)凝結(jié)水量作進(jìn)一步調(diào)整?？梢钥闯?/p>

16、，最終將由PID消除水位偏差（這一過(guò)程可稱為細(xì)調(diào)）。所以這是一個(gè)串級(jí)三沖量控制方案，此時(shí)，若：流量降到30以下 或給水量信號(hào)質(zhì)量壞 或凝結(jié)水流量質(zhì)量壞則切向單沖量控制。這一切換也是自動(dòng)且無(wú)擾的。2特殊情形（1）當(dāng)除氧器水位過(guò)高時(shí)（H/算法提供），將超馳關(guān)閉凝結(jié)水量控制閥。（2）當(dāng)凝結(jié)水控制閥開(kāi)足后，若仍不能滿足除氧器對(duì)凝結(jié)水量的要求，則利用SCS開(kāi)旁路門(mén)。3M/A站的方式 當(dāng): a. 除氧器水位高； b. 閥指令與實(shí)際閥位偏差大； c. 過(guò)程變量與設(shè)定值偏差大，即 SPPV過(guò)大； d. *除氧水位測(cè)量BQ時(shí)， 則切手動(dòng)(MRE)4M/A站指示 PV：除氧器水位 SP：除氧器水位設(shè)定值 CO：水

17、位控制閥位指令第三節(jié) 汽包水位控制（給水控制）系統(tǒng)一、過(guò)程描述如圖31所示，本機(jī)組配了三臺(tái)給水泵：A和B為汽動(dòng)泵（TDBFP），C為電動(dòng)泵（MDBFP），電動(dòng)給水泵作為汽動(dòng)給水泵的備用泵，也作為啟動(dòng)給水泵。三臺(tái)給水泵的轉(zhuǎn)速都是可調(diào)的。每臺(tái)泵的容量可維持機(jī)組50負(fù)荷運(yùn)行。圖31 給水系統(tǒng)流程圖 電泵轉(zhuǎn)速通過(guò)液力耦合器調(diào)整，汽泵通過(guò)BFPT控制器控制小機(jī)進(jìn)汽，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 給水泵打出的水進(jìn)入給水母管，一部分被用作過(guò)熱器的減溫水，另外的部分經(jīng)過(guò)3、2、1號(hào)高加進(jìn)入鍋爐省煤器、汽包，在高加的出口，安裝有流量測(cè)量元件，可測(cè)出進(jìn)入汽包的給水量。 在高加出口、省煤器的入口處，設(shè)計(jì)了一組閥門(mén)。（1）主給水門(mén)

18、，正常運(yùn)行時(shí)全開(kāi)。（2）啟動(dòng)閥1、2，正常運(yùn)行中一般不用（3）小流量調(diào)節(jié)門(mén)及前后的電動(dòng)門(mén)，又可稱為啟動(dòng)旁路門(mén)。二、系統(tǒng)的任務(wù)，影響水位的因素及調(diào)節(jié)手段1任務(wù)：汽包水位過(guò)高會(huì)影響汽水分離效果，使蒸汽帶水；汽包水位過(guò)低，會(huì)影響汽水循環(huán)，甚至干鍋。汽包水位控制系統(tǒng)的任務(wù)就是維持鍋爐汽包水位為設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)全程水位自動(dòng)控制。2影響因素與調(diào)節(jié)手段 影響水位的因素主要有：（1） 流出汽包的蒸汽流量（2） 放水或排污量 （3）進(jìn)入汽包的給水流量 從質(zhì)量平衡角度看，當(dāng)流出汽包的蒸汽流量、排污、放水量和進(jìn)入汽包的給水量不平衡時(shí)，汽包水位將發(fā)生變化。 （4）汽包壓力的變化。汽包壓力的變化可能會(huì)導(dǎo)致“虛假”水位現(xiàn)象。

19、例如：當(dāng)汽包壓力Pd下降時(shí)，汽包中的飽和水就會(huì)大量汽化，產(chǎn)生大量汽泡，使得水位升高，往往是由于汽輪機(jī)用汽量D增加導(dǎo)致Pd 下降，即D 導(dǎo)致H 。而從質(zhì)量平衡角度看，流出汽包的質(zhì)量增加，應(yīng)使水位下降，所以這種水位上升現(xiàn)象是一種“虛假”水位現(xiàn)象。同樣由于用汽量D減少，Pd升高，將導(dǎo)致水位暫時(shí)下降（也是虛假水位現(xiàn)象）。上述幾種主要因素中，蒸汽量取決于外界負(fù)荷的要求，汽壓的變化則是燃料量、蒸汽量等綜合影響的結(jié)果，而只有給水量是一個(gè)可控制的量，可以用作汽包水位調(diào)節(jié)手段。汽包對(duì)象特性如圖32：圖32 汽包對(duì)象特性由于這樣一種特性，當(dāng)只用一種簡(jiǎn)單的PI調(diào)節(jié)，即只根據(jù)水位調(diào)節(jié)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的動(dòng)作。例如：D

20、導(dǎo)致H ，而H 要求給水W ，這將使得D與W嚴(yán)重不平衡，所以接下來(lái)的是水位快速回落，系統(tǒng)很難穩(wěn)定。所以汽包水位控制系統(tǒng)一般都設(shè)計(jì)成三沖量串級(jí)控制方案。現(xiàn)已經(jīng)確定，給水流量是調(diào)節(jié)手段，那么，如何調(diào)節(jié)給水量呢？可用兩種方法：一是節(jié)流（閥門(mén)）調(diào)節(jié)?？赏ㄟ^(guò)啟動(dòng)旁路閥調(diào)節(jié)給水量，二是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。 如圖33所示，當(dāng)給水泵定速運(yùn)行時(shí)，其PQ線不動(dòng)，假定原工作點(diǎn)在A（流量為QA），若關(guān)小閥門(mén)，管道阻力特性線則上移，工作點(diǎn)將上移至B，流量變?yōu)镼B，從而實(shí)現(xiàn)了流量的調(diào)節(jié)。 節(jié)流調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)是節(jié)流造成節(jié)流損失，會(huì)降低機(jī)組的效率。所以，大容量機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，都采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，即通過(guò)調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給水量。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行

21、時(shí)，主給水門(mén)將全開(kāi)，旁路門(mén)全關(guān)，管道阻力特性不變。假定原工作點(diǎn)為A，流量顯QA，轉(zhuǎn)速為nA ，若升高轉(zhuǎn)速到nB ，則泵的PQ線將上移，工作點(diǎn)移到B，此時(shí)流量變?yōu)镼B，所以也實(shí)現(xiàn)了流量控制。圖33 給水泵流量壓力特性三、控制原理1 主要信號(hào)的獲?。?） 水位信號(hào)圖34 平衡容器結(jié)構(gòu) 汽包水位測(cè)量采用如圖34所示的平衡容器。圖中P為差壓，a為平衡容器中飽和水的比重，可近似認(rèn)為不變，近似為50度時(shí)水的比重，和"分別為汽包中的飽和水和飽和蒸汽的比重，h為汽包水位。因此根據(jù)流體靜力學(xué)原理有 P= L×a-h + (L-h)×" = L(a-")-h(-&

22、quot;) h=-P+L(a-") / (-") 和"都是汽包壓力的函數(shù)， 記 L(a-") =f1(P) (-")=f2(P) 則， h=-P+f1(P)/f2(P) 圖 35 汽包水位的求取 （2） 主蒸汽流量信號(hào)： 流出鍋爐的主蒸汽流量，包括進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽和進(jìn)入高壓旁路的蒸汽流量。根據(jù)費(fèi)留格爾公式，流經(jīng)汽輪機(jī)汽流量是汽機(jī)一級(jí)壓力函數(shù)，因此不再需要在主蒸汽管道上加裝流量測(cè)量元件，從而可以避免用測(cè)量孔板而產(chǎn)生的節(jié)流損失。主蒸汽流量計(jì)算原理如圖36所示。圖36 主汽流量的計(jì)算（3） 給水流量 圖37 總給水流量的計(jì)算 總給水流量信號(hào)按照?qǐng)D3

23、7的原理求得。 計(jì)算總的給水流量的目的，是為了與前述主蒸汽流量相比較，因?yàn)檎羝髁恐胁坏鞒銎恼羝窟€包括減溫水轉(zhuǎn)換成的蒸汽量，所以，為了反映進(jìn)、出汽包的水、汽質(zhì)量的平衡，這里總的給水流量不僅包括從主給水管道測(cè)出的進(jìn)入鍋爐汽包的給水流量，還應(yīng)包括減溫水量，每一只減溫水閥的流量都由測(cè)量元件測(cè)出。 減溫水量1級(jí)2級(jí)左2級(jí)右3級(jí)左3級(jí)右。2汽包水位設(shè)定值SP由運(yùn)行人員從啟動(dòng)控制閥（或稱為啟動(dòng)旁路閥）的M/A站上給定。3單沖量控制方案 啟動(dòng)之初，主給水門(mén)關(guān)閉，啟動(dòng)閥1、2也關(guān)閉，啟動(dòng)控制閥前后的電動(dòng)門(mén)打開(kāi)（參見(jiàn)圖31），此時(shí)，電泵定速運(yùn)行，通過(guò)啟動(dòng)控制閥的節(jié)流作用，調(diào)節(jié)給水流量控制水位。原理如

24、圖38所示。圖38 給水控制系統(tǒng)原理圖 此時(shí)，啟動(dòng)控制閥控制器PID對(duì)設(shè)定值和水位值之間的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，自動(dòng)控制指令經(jīng)啟動(dòng)控制閥M/A站輸出，去控制啟動(dòng)控制閥的開(kāi)度，改變進(jìn)入汽包的給水，最終使水位等于定值。隨著負(fù)荷的開(kāi)高，要求的給水量增加，該啟動(dòng)控制閥逐漸開(kāi)大，到了一定開(kāi)度以后，調(diào)節(jié)性能變差，這時(shí)應(yīng)該手動(dòng)逐漸打開(kāi)主給水門(mén)（通過(guò)SCS），或者，當(dāng)負(fù)荷增加，控制閥開(kāi)大以后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)控制閥已無(wú)法再對(duì)給水進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，手動(dòng)升高電泵轉(zhuǎn)速，提高壓頭，增加給水，此時(shí)，啟動(dòng)控制閥仍然可以自動(dòng)地將水位維持在設(shè)定值上。隨著負(fù)荷繼續(xù)升高，給水壓力已升得較高，閥門(mén)承受的節(jié)流壓差也越來(lái)越大，當(dāng)啟動(dòng)控制閥門(mén)已開(kāi)到90以

25、后，可以將電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制投自動(dòng)。給水控制由閥門(mén)節(jié)流調(diào)節(jié)方式變成了給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式。此時(shí)單沖量控制器PID將對(duì)水位與定值之間的偏差進(jìn)行計(jì)算，PID的輸出經(jīng)電泵M/A站，輸出到電動(dòng)給水泵勺管控制機(jī)構(gòu)，自動(dòng)調(diào)整電泵轉(zhuǎn)速，PID最終使水位等于定值。在電泵轉(zhuǎn)速控制投自動(dòng)的同時(shí)，啟動(dòng)控制閥M/A站,自動(dòng)地切成手動(dòng),以防止責(zé)任不分,互相干擾.如前所述,隨負(fù)荷升高,節(jié)流加強(qiáng),所以此時(shí) 應(yīng)手動(dòng)打開(kāi)主給水門(mén),作為調(diào)節(jié)型閥門(mén),不能長(zhǎng)期處于一個(gè)高溫高壓環(huán)境中，所以當(dāng)主給水門(mén)全開(kāi)后，則發(fā)出一個(gè)脈沖,超馳關(guān)閉啟動(dòng)控制閥。4三沖量控制方案 負(fù)荷繼續(xù)升高后，僅用PID這個(gè)單沖量調(diào)節(jié)器，已難以保證調(diào)節(jié)品質(zhì)，當(dāng)負(fù)荷（蒸汽流

26、量）大于30以后，將自動(dòng)采用三沖量控制方案。PID調(diào)節(jié)器（又稱為給水流量調(diào)節(jié)器）接受給水流量反饋信號(hào)，當(dāng)給水流量由于擾動(dòng)而發(fā)生波動(dòng)時(shí)，該調(diào)節(jié)器會(huì)快速地調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，有效克服給水波動(dòng)。用蒸汽流量信號(hào)作為給水流量調(diào)節(jié)器PID的設(shè)定值的一部分，是為了使進(jìn)入鍋爐的給水量與流出鍋爐的蒸汽量隨時(shí)保持平衡。（不嚴(yán)格地講，只要能保持兩者平衡，就能保持水位不變），這樣可以有效地克服虛假水位對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響。 為了最終使水位能保持在定值上，PI調(diào)節(jié)器（稱為三沖量水位調(diào)節(jié)器）將對(duì)水位與其定值的偏差進(jìn)行PI運(yùn)算，其輸出成為給水量設(shè)定值的另一部分。PI調(diào)節(jié)器最終將水位維持在設(shè)定值（細(xì)調(diào)）。5小機(jī)的投運(yùn)（1）隨著負(fù)荷進(jìn)一

27、步升高，則需啟小機(jī)。逐步升高小機(jī)轉(zhuǎn)速，升高泵的出口壓頭，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于3100 RPM時(shí)，小機(jī)可投入遙控方式，此后，可在DCS上控制轉(zhuǎn)速。當(dāng)泵的出口壓頭接近于給水母管壓頭時(shí)，打開(kāi)汽泵出口門(mén)，并繼續(xù)手動(dòng)調(diào)節(jié)汽泵轉(zhuǎn)速，使汽泵逐漸帶負(fù)荷，此時(shí)汽泵轉(zhuǎn)速緩慢增加注意汽包水位的變化，水位仍將由電泵自動(dòng)維持。當(dāng)汽泵和電泵流量相近時(shí)，可將汽泵投自動(dòng)，此時(shí)汽動(dòng)給水泵將按三沖量方案自動(dòng)調(diào)節(jié)。此后建議再啟動(dòng)第二臺(tái)汽動(dòng)泵。將電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速控制M/A站切手動(dòng)，逐漸降低電泵轉(zhuǎn)速，當(dāng)其流量較低時(shí)，關(guān)閉其出口門(mén)，停電泵（若要將其作為備用泵，出口門(mén)可以不關(guān)）。為了使兩汽泵的負(fù)荷均衡，所以用了MASTER算法。 當(dāng)電泵跳閘時(shí)，勺管指令超

28、馳至0，同樣，當(dāng)小機(jī)跳閘時(shí)，到小機(jī)去的指令超馳至0（PLW）。四、站方式1在啟動(dòng)控制閥M/A站 當(dāng)下列任一條件出現(xiàn)時(shí)切手動(dòng) a. MFT b. 水位測(cè)量BQ c. 主閥全開(kāi) d. 指令到與實(shí)際閥位偏差大 e. 電泵M/A站投入自動(dòng) f. 汽泵A或汽泵B投入自動(dòng)2 電泵M/A站 當(dāng)下列任一條件出現(xiàn)時(shí)，切手動(dòng)： a. MFT b. 水位測(cè)量BQ c. 電泵跳閘 d. 指令與勺管實(shí)際位置偏差較大e. A 、B汽泵都投入了自動(dòng)f. 啟動(dòng)控制閥在自動(dòng)，且開(kāi)度小于903汽動(dòng)給水泵（A） a. A泵跳閘 b. BFPT控制器的速度信號(hào)BQ c. 速度指令與實(shí)際速度偏差大 d. 啟動(dòng)控制閥在自動(dòng) e. 不可能

29、投三沖量（蒸汽流量BQ、給水流量BQ） f. MFT g. 水位BQ *h. BFPT控制器不在遙控方式。第四節(jié) 過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)一、過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)的任務(wù) 過(guò)熱汽溫是影響機(jī)組安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)之一。過(guò)熱汽溫較高時(shí),機(jī)組熱效率則相對(duì)較高,但過(guò)高的過(guò)熱汽溫是汽機(jī)金屬材料所不允許的。由于過(guò)熱器處于鍋爐的高溫區(qū)且承受著高壓,盡管它的材料采用的是昂貴的耐高溫高壓的合金鋼,但主汽溫的設(shè)計(jì)值已接近鋼材允許的極限溫度,強(qiáng)度方面的安全系數(shù)也很小,所以過(guò)熱器金屬超溫是不允許的. 過(guò)熱汽溫控制的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口汽溫即主汽溫度在允許的范圍內(nèi),并對(duì)過(guò)熱器實(shí)現(xiàn)保護(hù),使管壁金屬溫度不超過(guò)允許的工作范圍。

30、正常運(yùn)行時(shí),一般過(guò)熱器溫與額定值偏差不超過(guò)±5.三、過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)典型方案 對(duì)象結(jié)構(gòu)如圖43所示。圖41 采用一級(jí)減溫的對(duì)象結(jié)構(gòu)圖 1串級(jí)汽溫控制方案 采用噴水減溫的串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)方案如圖44所示。從被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性看,減溫水?dāng)_動(dòng)下的汽溫動(dòng)態(tài)特性具有一定的延時(shí)和較大的慣性,僅采用過(guò)熱器出口汽溫設(shè)計(jì)的過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)難以滿足生產(chǎn)要求,可采用減溫器出口的蒸汽溫度作為導(dǎo)前信號(hào)。在有關(guān)擾動(dòng)下,尤其是減溫水?dāng)_動(dòng)時(shí),減溫器出口處的汽溫要比過(guò)熱器出口處的汽溫提前反映擾動(dòng)作用,從而可及時(shí)地調(diào)整減溫水量。因此,采用導(dǎo)前汽溫信號(hào)構(gòu)成串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)可以改善汽溫控制的品質(zhì)。圖42 噴水減溫串級(jí)控制方案

31、 在該方案中,只要導(dǎo)前汽溫發(fā)生變化,副調(diào)節(jié)器PID1就去改變減溫水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,改變減溫水量,初步維持后段過(guò)熱器入口(減溫器出口)處的汽溫,對(duì)后段過(guò)熱器出口主汽溫起粗調(diào)作用。后段過(guò)熱器出口主汽溫由主調(diào)節(jié)器PID2控制。只要后段過(guò)熱器出口汽溫未達(dá)到設(shè)定值,主調(diào)節(jié)器PID2的輸出就不斷地變化,使副調(diào)節(jié)器不斷地去改變減溫水量,直到主汽溫恢復(fù)到主汽溫設(shè)定值為止。穩(wěn)態(tài)時(shí),減溫器出口的汽溫,即導(dǎo)前汽溫可能與原來(lái)數(shù)值不同,而主汽溫一定等于設(shè)定值。 由于導(dǎo)前汽溫能比主汽溫提前反映擾動(dòng)對(duì)主汽溫的影響,尤其是減溫水?dāng)_動(dòng),顯然串級(jí)控制系統(tǒng)可以減小主汽溫的動(dòng)態(tài)偏差。 在串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)中,兩個(gè)回路的任務(wù)及對(duì)象的動(dòng)態(tài)特

32、性不同。副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是快速消除落在內(nèi)回路內(nèi)的擾動(dòng)影響,要求控制過(guò)程的持續(xù)時(shí)間較短,但不要求無(wú)偏差,故可選用比例調(diào)節(jié)器,也可用比例、積分、微分調(diào)節(jié)器。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是維持主汽溫為設(shè)定值,一般選用比例、積分、微分調(diào)節(jié)器。 5過(guò)熱汽溫分段控制系統(tǒng)如前所述,對(duì)于過(guò)熱蒸汽管道較長(zhǎng)的大型鍋爐,若只采用一級(jí)減溫水控制主汽溫,在保護(hù)過(guò)熱器和提高過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)品質(zhì)兩方面要做到兩全齊美是有一定難度的。為了兼顧兩方面的要求,可以采用分段控制系統(tǒng)方案,即將整個(gè)過(guò)熱器分成若干段,每段分別設(shè)置減溫器,分別控制各段的汽溫,并維持主汽溫為給定的值。如圖98 所示。分段控制系統(tǒng)一般采用下述兩種控制方案。圖43 設(shè)置兩級(jí)減溫

33、水的對(duì)象結(jié)構(gòu)示意圖 (1) 分別設(shè)置獨(dú)立的定值控制系統(tǒng) 在該方案中,兩級(jí)減溫水控制方案可分別采用串級(jí)控制策略。第一級(jí)減溫水將二段過(guò)熱器(屏式過(guò)熱器)出口汽溫控制在某個(gè)定值;第二級(jí)減溫水將三段過(guò)熱器(高溫對(duì)流過(guò)熱器)出口汽溫,即主汽溫度控制在設(shè)定值。這種系統(tǒng)可稱為分段定值控制系統(tǒng)。分成兩級(jí)減溫后,各級(jí)控制系統(tǒng)的對(duì)象特性的遲延和慣性都要比只采用一級(jí)減溫水方案時(shí)的對(duì)象特性的遲延和慣性小,因而可以改善控制品質(zhì)。在這種系統(tǒng)中,兩級(jí)減溫水的控制是獨(dú)立的,兩個(gè)控制系統(tǒng)可分別整定,可獨(dú)立地投入運(yùn)行。 一) 過(guò)程描述圖44 過(guò)熱汽溫系統(tǒng)流程圖 如圖44，系統(tǒng)共布置有三級(jí)減溫水： 1初過(guò)出口，大屏入口，為一級(jí)減溫

34、 2大屏出口，后屏入口，為二級(jí)減溫（分兩側(cè)） 3后屏出口，高過(guò)入口，為三級(jí)減溫（分兩側(cè)）每一個(gè)減溫器都設(shè)有一個(gè)減溫水流量調(diào)整門(mén)，一個(gè)電動(dòng)隔離門(mén)，一個(gè)流量元件，減溫水取自給水泵后、高加前給水母管，因此能保證減溫水有足夠的壓頭。運(yùn)行中，盡量多地將減溫水分配在一級(jí)。若只設(shè)計(jì)一級(jí)減溫，噴水如果越靠前， 對(duì)象的慣性越大，對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，難度也越大；如果靠后，雖然對(duì)象的慣性減小，有利于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但失去了保護(hù)過(guò)熱器的功能。因此，本機(jī)組分三級(jí)減溫。二) 控制原理即便是分成三級(jí)減溫，對(duì)象特性仍表現(xiàn)為大遲延，大慣性。所以每級(jí)減溫控制都采用導(dǎo)前信號(hào)，構(gòu)成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（一） 一級(jí)減溫水控制方案圖45 一

35、級(jí)減溫控制系統(tǒng)方框圖 一級(jí)減溫控制系統(tǒng)原理如圖919所示。 1測(cè)量：測(cè)量出大屏出口A側(cè)及B側(cè)汽溫，求平均值，作為大屏出口的汽溫，即PV；測(cè)量出一級(jí)減溫器后的蒸汽溫度，作為導(dǎo)前信號(hào)（用雙測(cè)量）。 2設(shè)定值是負(fù)荷的函數(shù)（負(fù)荷用汽機(jī)一級(jí)壓力P1代表），根據(jù)是否是滑壓運(yùn)行方式，采用不同的定值函數(shù)，但該定值可由運(yùn)行人員從M/A站上作適當(dāng)修改。 3主調(diào)節(jié)器對(duì)測(cè)量值（PV）與設(shè)定值（SP）之間的偏差進(jìn)行PI運(yùn)算，其輸出使噴水調(diào)整門(mén)開(kāi)度變化，調(diào)節(jié)減溫水流量，最終PVSP。 4為了改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，克服大慣性對(duì)系統(tǒng)品質(zhì)的影響，也是為了有效地消除減溫水的自發(fā)擾動(dòng)，采用了減溫器后的汽溫作為導(dǎo)前信號(hào)。出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，導(dǎo)前汽溫

36、比出口汽溫反應(yīng)得早（快），副調(diào)節(jié)器就可以及時(shí)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種設(shè)計(jì)尤其有利于克服減溫水?dāng)_動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)MFT或汽機(jī)跳閘、或負(fù)荷小于x時(shí)，將超馳關(guān)閉減溫水。當(dāng)減溫水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度大于x（例如5），則發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)打開(kāi)一減隔離門(mén)，反過(guò)來(lái)。當(dāng)開(kāi)度小于x時(shí)，經(jīng)延時(shí)，關(guān)閉隔離門(mén)（由SCS實(shí)現(xiàn)），以徹底關(guān)斷減溫水。5M/A站的方式 a. 大屏出口汽溫BQ b. 一級(jí)減溫器后的汽溫BQ c. 減溫水調(diào)整門(mén)的控制指令與實(shí)際的位置偏差大 d. MFT e. 汽機(jī)跳閘時(shí) f. 負(fù)荷小于x時(shí)（25） * g. 大屏出口汽溫與設(shè)定值之間偏差大。（二）二級(jí)減溫控制方案 兩側(cè)分別控制，采用的方案也為采用減溫器后的汽溫作為導(dǎo)前信

37、號(hào)的串級(jí)方案。（三）三級(jí)減溫水控制方案 三級(jí)減溫控制方案如圖921所示。1測(cè)量：用雙測(cè)量獲得鍋爐出口主汽溫（PV）；兩側(cè)減溫器后的汽溫也用雙測(cè)量，分別作為兩側(cè)噴水調(diào)門(mén)的導(dǎo)前信號(hào)。2 設(shè)定值是負(fù)荷的函數(shù)，負(fù)荷可用汽輪機(jī)一級(jí)壓力P1代表。該定值也可由運(yùn)行人員從M/A站上進(jìn)行偏置修改。鍋爐出口主汽溫與負(fù)荷的關(guān)系如圖920 所示。圖46 鍋爐出口主汽溫與負(fù)荷的關(guān)系 該圖說(shuō)明，不同負(fù)荷下可以控制的的汽溫是不同的，不同的運(yùn)行方式（滑壓/定壓）下，即使負(fù)荷相同，汽溫也是不同的。所以汽溫設(shè)定值應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況實(shí)事求是地確定，隨著負(fù)荷的增加，可逐步增加汽溫設(shè)定值。 3 原理圖47 三級(jí)減溫控制原理圖 a. 被測(cè)出

38、的主汽溫度與其設(shè)定值求偏差，在PI調(diào)節(jié)器中進(jìn)行計(jì)算，其輸出送到PI和PI中，經(jīng)過(guò)PI、的處理后，最后使A、B兩側(cè)的減溫水調(diào)門(mén)開(kāi)度變化，改變減溫水量，最終主汽溫等于設(shè)定。 b. PI和實(shí)際上是在對(duì)減溫器后的汽溫進(jìn)行控制，減溫器后的蒸汽溫度被稱為導(dǎo)前信號(hào)，它能快速反映減溫水的擾動(dòng)，所以PI和對(duì)于有效地克服擾動(dòng)，尤其是減溫水?dāng)_動(dòng)有好處。 c. PI調(diào)節(jié)器的輸出，被用作PI和PI的輸入，PI和PI的另一個(gè)輸入是減溫器后的蒸汽溫度，所以，從物理意義上講，PI調(diào)節(jié)器的輸出是減溫器后蒸汽溫度的設(shè)定值。 降低這個(gè)設(shè)定值，將會(huì)使減溫水增大，從而使包括減溫器后溫度和主汽溫度在內(nèi)的汽溫值下降。 因此，若發(fā)現(xiàn)某個(gè)擾動(dòng)

39、因素會(huì)使主汽溫升高，那么，就可以通過(guò)降低導(dǎo)前汽溫的設(shè)定值的方法，使減溫水快速地增加，這將有利于改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。 總風(fēng)量是對(duì)汽溫的一個(gè)主要影響因素（它也反映了負(fù)荷），所以，本系統(tǒng)取風(fēng)量信號(hào)作為前饋信號(hào)，疊加到導(dǎo)前汽溫設(shè)定值上。 另外，還要考慮到動(dòng)態(tài)影響，從動(dòng)態(tài)看，汽輪機(jī)用汽量增加，汽溫會(huì)下跌。汽輪機(jī)一級(jí)壓力的變化反映蒸汽流量發(fā)生了變化；此外，最能反映動(dòng)態(tài)變化程度的是汽包壓力信號(hào)。所以本系統(tǒng)可以考慮將總風(fēng)量、汽輪機(jī)一級(jí)壓力以及汽包壓力這3個(gè)信號(hào)，用作前饋信號(hào)，疊加在導(dǎo)前汽溫定值上。 d. XMASTER用于在兩側(cè)減溫水都以手動(dòng)方式控制時(shí)，實(shí)現(xiàn)跟蹤（PID要跟蹤，否則PI的輸出就難以預(yù)料了）。 e.

40、特殊情形：當(dāng)MFT或負(fù)荷小于x時(shí)，超馳關(guān)閉三級(jí)減溫水。當(dāng)3級(jí)減溫水開(kāi)度指令大于x后，發(fā)出脈沖信號(hào)，打開(kāi)隔離門(mén)，否則延時(shí)后關(guān)閉隔離門(mén)。4站方式（以A站為例） a. MFT或負(fù)荷小于x b. A閥指令與實(shí)際位置偏差大 c. 3減后汽溫測(cè)量BQ *d. 前饋信號(hào)測(cè)量BQ 上述任一信號(hào)出現(xiàn)，將使M/A站切手動(dòng)。第五節(jié) 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)一、再熱汽溫控制的任務(wù) 對(duì)于大容量、高參數(shù)機(jī)組,為了提高機(jī)組的循環(huán)效率,防止汽機(jī)末級(jí)帶水,需采用中間再熱系統(tǒng)。新蒸汽經(jīng)過(guò)高壓缸作功后,再回到鍋爐的再熱器吸熱,被加熱后的再熱蒸汽送往中、低壓缸繼續(xù)作功。 提高再熱汽溫對(duì)于提高循環(huán)熱效率是有利的,但受金屬材料的限制,目前一

41、般機(jī)組的再熱蒸汽溫度都控制在560以下。 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的任務(wù)是將再熱蒸汽溫度控制在某個(gè)定值上;此外,在低負(fù)荷時(shí),或機(jī)組甩負(fù)荷時(shí),以至汽輪機(jī)跳閘時(shí),保護(hù)再熱器不超溫,以保證機(jī)組的安全運(yùn)行。二、300MW機(jī)組再熱汽溫控制系統(tǒng)一) 過(guò)程描述本機(jī)組的再熱器布置在爐膛上方及水平煙道中，在壁再入口，布置有事故噴水減溫器，在中再的入口分兩側(cè)布置了微量噴水減溫器。二) 本機(jī)組所采用的再熱汽溫控制手段a. 通過(guò)擺動(dòng)燃燒器,改變傾角，改變火焰中心的位置，這是鍋爐廠在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要手段，但運(yùn)行中由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)問(wèn)題，可能效果不好。b. 作為補(bǔ)充，當(dāng)燃燒器傾角不能控制好再熱汽溫時(shí)，可通過(guò)微量噴水調(diào)節(jié)再熱汽溫。c

42、. 若上述手段仍不能滿足要求，特別是在發(fā)現(xiàn)再熱器超溫時(shí)，可以用事故噴水。噴水來(lái)自給水泵的中間抽頭，因再熱蒸汽壓力較主汽壓力要低，減溫水形成的蒸汽參數(shù)也就較低，所以對(duì)整個(gè)機(jī)組的熱效率產(chǎn)生不良影響。所以運(yùn)行中，b、c兩種手段應(yīng)盡可能的少用。三) 控制原理（一）燃燒器傾角控制圖51 燃燒器傾角控制方案 控制方案如圖51所示。 1通過(guò)雙測(cè)量測(cè)出再熱汽溫（PV）。 2設(shè)定值是汽機(jī)一級(jí)壓力的函數(shù)，但可由運(yùn)行人員從M/A站上作適當(dāng)?shù)钠谩?3PI調(diào)節(jié)器對(duì)PV與SP的偏差進(jìn)行運(yùn)算，輸出送燃燒器傾角控制站，傾角控制M/A站的輸出再經(jīng)平衡回路，分配到8組執(zhí)行機(jī)構(gòu)的M/A站，最終使PVSP。 4考慮到風(fēng)量對(duì)再熱汽溫

43、影響明顯。所以將總風(fēng)量作為前饋信號(hào)，直接控制燃燒器的傾角。汽機(jī)機(jī)壓力（反映汽機(jī)負(fù)荷）對(duì)再熱汽溫有明顯影響。一級(jí)壓力低，則高排壓力低，冷再溫度也低，所以對(duì)再熱汽溫影響較大。因此系統(tǒng)中，將汽機(jī)一級(jí)壓力信號(hào)也用作為前饋信號(hào)。（二）微量噴水：圖52 再熱蒸汽噴水減溫系統(tǒng) 再熱蒸汽系統(tǒng)減溫水布置如圖108所示。在壁再入口設(shè)計(jì)有事故噴水，在中再入口設(shè)計(jì)有微量噴水。 微量噴水控制策略為采用導(dǎo)前汽溫信號(hào)的串級(jí)控制方案，其原理可參考過(guò)熱汽溫控制方案，這里不再詳細(xì)分析。為了體現(xiàn)優(yōu)先使用燃燒器傾角、少用噴水的原則，這里的再熱汽溫定值比傾角控制M/A站上反映的定值稍高一些（由運(yùn)行人員偏置）。兩側(cè)噴水都采用了串級(jí)控制方

44、案，相互獨(dú)立。（三）事故噴水再熱汽溫定值在傾角站上的基礎(chǔ)上，由運(yùn)行人員適當(dāng)偏置。采用的也是串級(jí)方案。當(dāng)MFT時(shí)，將超馳關(guān)閉減溫水門(mén)。（四）站方式 下列任一信號(hào)出現(xiàn)，則切手動(dòng) 1傾角M/A站 a. 指令與執(zhí)行器實(shí)際位置大偏差 b. 傾角指令已達(dá)高限 c. 傾角指令已達(dá)低限 d. MFT e. 負(fù)荷前饋信號(hào)BQ f. 負(fù)荷小于x g. 汽溫信號(hào)BQ 2微量噴水M/A站 a. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障（指令與位置偏差大） b. PV與SP大偏差 3事故噴水M/A站 a. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障（指令與位置偏差大） b. PV與SP大偏差第六節(jié) 燃燒控制系統(tǒng)一、燃燒過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù) 設(shè)計(jì)鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的目的是控

45、制燃燒過(guò)程,使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界對(duì)鍋爐輸出的蒸汽負(fù)荷的需求,同時(shí)保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制主要包括三項(xiàng)控制內(nèi)容:1控制燃料量。當(dāng)外界對(duì)鍋爐蒸汽負(fù)荷的要求變化時(shí),必須相應(yīng)地改變鍋爐燃燒的燃料量(單位時(shí)間內(nèi)送入爐膛的燃料重量)。2控制送風(fēng)量。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒,必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量,使送風(fēng)量(單位時(shí)間內(nèi)送入爐膛的空氣重量)與燃料量相適應(yīng)。燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)與否可以從過(guò)?？諝庀禂?shù)是否合適來(lái)衡量,過(guò)?？諝庀禂?shù)通?？捎脽煔庵械暮趿縼?lái)間接表示。也可通過(guò)使風(fēng)量與燃料量成一定比例的方法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒?？刂扑惋L(fēng)量也是為了實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行,若風(fēng)量相對(duì)于燃料量太少的話,亦可能導(dǎo)致熄火事故。3控制

46、引風(fēng)量。為了保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi),引風(fēng)量(單位時(shí)間內(nèi)從爐膛引出的煙氣重量)必須與送風(fēng)量相適應(yīng)。爐膛壓力的高低也關(guān)系著鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。爐膛壓力過(guò)低,會(huì)使大量的冷風(fēng)漏入爐膛,將會(huì)增大引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷和排煙損失,爐膛壓力太低甚至?xí)饍?nèi)爆;反之,爐膛壓力高且高出大氣壓力時(shí),會(huì)使煙氣冒出,不僅會(huì)影響環(huán)境衛(wèi)生,甚至可能影響設(shè)備和人身安全。 相應(yīng)地,由三個(gè)(子)控制系統(tǒng),即燃料量控制系統(tǒng)、送風(fēng)量控制系統(tǒng)、引風(fēng)量控制系統(tǒng),來(lái)實(shí)現(xiàn)上述三項(xiàng)控制。 三個(gè)控制系統(tǒng)之間存在著密切的相互關(guān)聯(lián),要控制好燃燒過(guò)程,必須使燃料量、送風(fēng)量及引風(fēng)量三者協(xié)調(diào)變化;鍋爐正常運(yùn)行時(shí),燃料量、總風(fēng)量?jī)烧弑仨毘蛇m當(dāng)比例,代表這兩個(gè)

47、成適當(dāng)比例的量的變量被定義為鍋爐的燃燒率。二、燃燒過(guò)程控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 盡管燃燒過(guò)程控制對(duì)象是一個(gè)多輸入、多輸出的復(fù)雜的對(duì)象,但從設(shè)計(jì)燃燒控制系統(tǒng)的目的來(lái)看,主要需要了解一下在燃燒率擾動(dòng)下的對(duì)象動(dòng)態(tài)特性。 汽壓是鍋爐燃燒是否適應(yīng)負(fù)荷要求的標(biāo)志,保持汽壓穩(wěn)定也是鍋爐正常運(yùn)行的基本要求。在燃燒率階躍擾動(dòng)下,鍋爐輸出蒸汽負(fù)荷DT 不變時(shí)及汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度T 不變時(shí),主汽壓力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線如圖61所示。圖61 燃燒擾動(dòng)下的鍋爐動(dòng)態(tài)特性 如果燃燒率不變，在汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度或蒸汽量擾動(dòng)下的汽壓動(dòng)態(tài)特性如圖112所示。圖62 汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)下的鍋爐動(dòng)態(tài)特性三、燃料量控制系統(tǒng) 燃料量控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制

48、系統(tǒng)輸出的或由運(yùn)行人員手動(dòng)給定的燃燒率指令來(lái)控制燃料量。1燃料量的測(cè)量與熱量信號(hào) 燃料量控制系統(tǒng)中,燃料量信號(hào)作為按燃燒率指令進(jìn)行控制的反饋信號(hào),應(yīng)能及時(shí)地反映實(shí)際燃料量的變化。正確及時(shí)地測(cè)量燃料量,是燃料量控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于液體和氣體燃料,可以直接測(cè)量進(jìn)入爐膛的燃料量,但是對(duì)于固體燃料(電廠鍋爐主要以煤作燃料),直接測(cè)量進(jìn)入爐膛的燃料量是較困難的,通常采用間接測(cè)量方法。 (1)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速 對(duì)采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)的鍋爐,可采用給粉機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)間接代表燃料量。但是,給粉機(jī)轉(zhuǎn)速不能反映煤粉自流等因素的影響,由于煤粉自流,同樣的轉(zhuǎn)速,給粉量卻可能不一樣,這種偏差只有在影響到主汽壓或機(jī)組負(fù)荷時(shí),才

49、能通過(guò)改變?nèi)紵手噶钊ハ粤鞯纫蛩氐挠绊憽?(2)熱量信號(hào) 測(cè)量進(jìn)入爐膛的燃料燃燒后的發(fā)熱量,是間接測(cè)量進(jìn)入爐膛的燃料量的一種方法。進(jìn)入爐膛燃燒的燃料量可用下式的熱量信號(hào)Q來(lái)表示。式中，D 蒸汽流量(Kg/s); Cd蓄熱系數(shù)(Kg/MPa); Pd汽包壓力(MPa)。 蓄熱系數(shù)Cd代表鍋爐的蓄熱能力,即表示汽包壓力每下降1MPa時(shí)鍋爐所釋放出的蒸汽量。 Cd通常用試驗(yàn)方法求得。 在燃燒率不變的情況下,改變汽輪機(jī)的調(diào)門(mén)開(kāi)度,蒸汽流量和主汽壓力的變化曲線如圖6-3(a)。 根據(jù)調(diào)門(mén)開(kāi)度改變時(shí)蒸汽流量和汽包壓力的變化曲線,用作圖法可求出蓄熱系數(shù)。從圖6-3(a)的Dt圖上,量取面積A，A=D&#

50、215;dt；從Pdt圖上,可以得到Pd=Pd(t0)-Pd(t1)。由此可計(jì)算出蓄熱系數(shù)C=A/Pd。 D是用蒸汽流量單位表示的鍋爐汽水吸熱量。如不考慮管道金屬的蓄熱變化,Q可近似代表爐膛熱負(fù)荷的大小,因而可代表進(jìn)入鍋爐燃燒的燃料量。此外,用熱量信號(hào)還能反映燃料熱值的變化。 熱量信號(hào)可用圖63(b)所示的組態(tài)方案求得。 無(wú)論是采用直吹式還是采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式的制粉系統(tǒng),都可以用熱量信號(hào)代表進(jìn)入鍋爐的燃料量。 （a） （b）圖63 熱量信號(hào)的求取2燃料量(煤量)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 燃料量控制系統(tǒng)一般都采用燃料量的測(cè)量信號(hào)作為反饋信號(hào),系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖64所示。燃料量調(diào)節(jié)器根據(jù)燃燒率指令和燃料量反

51、饋信號(hào),并行地去控制各燃料量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。不同的燃料控制系統(tǒng)的區(qū)別主要體現(xiàn)在燃料量信號(hào)的測(cè)量方法和燃料量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)特點(diǎn)上。燃料量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案還與制粉設(shè)備的選型及制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)。制粉系統(tǒng)分為中間儲(chǔ)倉(cāng)式和直吹式兩大類(lèi)。 圖64 燃料控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 對(duì)于中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng),可通過(guò)調(diào)節(jié)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)燃料量,因有中間儲(chǔ)倉(cāng),燃料量調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)較快,因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。 3燃煤量控制系統(tǒng)的基本要求 在具體設(shè)計(jì)燃料量調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮下面一些問(wèn)題: 1) 風(fēng)煤的配合 送風(fēng)量和燃料量應(yīng)同時(shí)根據(jù)燃燒率指令來(lái)調(diào)節(jié),兩者之間的配合調(diào)節(jié)是由送風(fēng)量控制系統(tǒng)完成的。應(yīng)考慮到,當(dāng)由于送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備情況而

52、使實(shí)際風(fēng)量受到限制時(shí),燃料量控制系統(tǒng)也應(yīng)限制燃料量。 2) 信號(hào)處理 為補(bǔ)償給煤、制粉、輸粉和燃燒的遲延,需對(duì)燃料量測(cè)量信號(hào)加以動(dòng)態(tài)阻尼(用慣性環(huán)節(jié));此外,如采用轉(zhuǎn)速信號(hào)作為反映燃料量的信號(hào),則在當(dāng)給煤(粉)機(jī)試轉(zhuǎn)時(shí),因?qū)嶋H上無(wú)煤,應(yīng)切除給煤(粉)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。 3) 偏置調(diào)節(jié) 對(duì)于燃料控制系統(tǒng),各層給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速(或各臺(tái)磨煤機(jī)的轉(zhuǎn)速)根據(jù)同一指令平行控制,根據(jù)各層(磨)的實(shí)際情況,有時(shí)需要限制某一層(磨)的負(fù)荷,為此須對(duì)各層(各磨)負(fù)荷設(shè)有分別調(diào)節(jié)的手段,即可對(duì)各層(各磨)的指令加偏置。 4) 參數(shù)修正 當(dāng)投入自動(dòng)的燃料控制的層數(shù)(或磨的臺(tái)數(shù))變更時(shí),總?cè)剂狭空{(diào)節(jié)器的整定參數(shù),或回路增益應(yīng)能自

53、動(dòng)修改。 5) 偏差監(jiān)視 當(dāng)主要變量值或變量偏差越限時(shí),產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),必要時(shí)要限制設(shè)備運(yùn)行或?qū)⒄{(diào)節(jié)系統(tǒng)切手動(dòng)。6) 自動(dòng)跟蹤 當(dāng)控制系統(tǒng)從手動(dòng)方式切換到自動(dòng)方式或從自動(dòng)方式切換到手動(dòng)方式時(shí),為了既使執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有切換沖擊,又不會(huì)對(duì)對(duì)象產(chǎn)生擾動(dòng),必須考慮自動(dòng)跟蹤問(wèn)題。燃料量控制系統(tǒng)中,有多臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)并列工作,所以應(yīng)考慮任何一臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)投入自動(dòng)或退出自動(dòng)的情況。六、燃燒控制系統(tǒng)如前所述，燃燒控制包括三項(xiàng)內(nèi)容：（1）控制燃料量（2）控制送風(fēng)量（3）控制引風(fēng)量一) 燃料量控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)或運(yùn)行人員手動(dòng)給出的燃燒率指令（鍋爐指令BD）來(lái)控制燃料量。1燃料量的測(cè)量 作為燃燒控制系統(tǒng)中的反饋信號(hào)，它應(yīng)能及時(shí)地反映燃料量的變化，對(duì)于燃油，等于進(jìn)油量減去回油量；而對(duì)于煤粉量，尤其是本機(jī)組，由于采用的是中貯式制粉系統(tǒng)，直接 測(cè) 量是因難的，只能用間接方法， 可 用 給 粉 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 信 號(hào) 計(jì) 算 出 燃 料 量， 但 由 于 難 以 考 慮 自 流 因 素， 所 以 只 作 為 可 選 方 法 。 這 里 主 要 采 用 熱量信號(hào)（HR） 代 表進(jìn)入爐膛的燃料量。2 控制原理 燃料量控制方案如圖1119所示。 a系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料主控站，運(yùn)行人員可以手動(dòng)地從這里發(fā)出給粉機(jī)指令，這個(gè)指令經(jīng)過(guò)一個(gè)平衡回路，分配到A、B、C、D、E 5個(gè)給