第06章 鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)

1、一、蒸汽溫度控制的任務(wù)一、蒸汽溫度控制的任務(wù) 1. 主蒸汽溫度控制的任務(wù) 維持過(guò)熱器出口溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過(guò)熱器，使其管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。 過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，蒸汽溫度過(guò)高會(huì)使過(guò)熱器管壁金屬?gòu)?qiáng)度下降，以至燒壞過(guò)熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全。 過(guò)熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換效率，據(jù)分析，汽溫每降低5，熱經(jīng)濟(jì)性將下降1%；且汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽濕度增大，甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。一般規(guī)定大容量高參數(shù)火力發(fā)電機(jī)組都要求保持過(guò)熱蒸汽溫在 的范圍內(nèi)。5 o10540C+- 2再熱蒸汽溫度控制的任務(wù) 隨著蒸汽壓力的提高，為了提高機(jī)組熱

2、循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，減少汽輪機(jī)末級(jí)葉片中蒸汽濕度，高參數(shù)機(jī)組一般采用中間再熱循環(huán)。將高壓缸出口蒸汽引入鍋爐，重新加熱至高溫，然后再引入中壓缸膨脹做功。一般再熱蒸汽溫度隨負(fù)荷變化較大，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低30%時(shí)，再熱蒸汽溫度如不加以控制，鍋爐再熱器出口汽溫將降低2835 (相當(dāng)于負(fù)荷每降低10%時(shí)，汽溫降低10)。所以大型機(jī)組必須對(duì)再熱汽溫進(jìn)行控制。二、蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性二、蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 1. 主蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 主要為蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水?dāng)_動(dòng)。 （）蒸汽擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 引起蒸汽流量變化的原因有二：一是蒸汽母管的壓力變化，二是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度變化。結(jié)構(gòu)形式

3、不同的過(guò)熱器，在相同蒸汽流量D的擾動(dòng)下，汽溫變化的靜態(tài)特性是不同的。對(duì)于對(duì)流式過(guò)熱器的出口溫度，隨著蒸汽流量D的增加，通過(guò)過(guò)熱器的煙氣量也增加，導(dǎo)致氣溫升高；對(duì)于輻射式過(guò)熱器，蒸汽流量D增加時(shí)，爐膛溫度升高較少，爐膛輻射給過(guò)熱器受熱面的熱量比蒸汽流量的增加所需的熱量要少，因此輻射式過(guò)熱器的出口汽溫反而下降，對(duì)流式過(guò)熱器和輻射式過(guò)熱器的出口汽溫對(duì)負(fù)荷變化的反應(yīng)是相反的，其靜態(tài)特性如下。 圖6-1 蒸汽量變化與對(duì)流過(guò)熱器及輻射過(guò)熱器出口汽溫變化的靜態(tài)特性 實(shí)際生產(chǎn)中，通常把兩種過(guò)熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式過(guò)熱器，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量要多，因此綜合而言，過(guò)熱器出口汽溫是隨流量D

4、的增加而升高的。動(dòng)態(tài)特性如圖6-2所示。 注意：蒸汽流量的擾動(dòng)不能作為調(diào)節(jié)信號(hào)用。 圖6-2 蒸汽量變化對(duì)過(guò)熱器汽溫的影響有延遲，有慣性，有自平衡能力。 （）煙氣量擾動(dòng)下過(guò)熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 圖6-3 煙氣流量變化對(duì)過(guò)熱汽溫的影響 引起煙氣傳熱量變化的原因很多，如給粉機(jī)給粉不均勻，煤中水分的改變，蒸汽受熱面結(jié)垢，過(guò)剩空氣系數(shù)改變，汽包給水溫度變化，燃燒火焰中心位置的改變等。盡管引起煙氣傳熱量變化的原因很多，但對(duì)象特征總的特點(diǎn)是：有延遲，有慣性，有自平衡能力。它的特征曲線如圖6-3所示。 從煙氣側(cè)來(lái)的擾動(dòng)量使沿整個(gè)長(zhǎng)度過(guò)熱器的傳熱量發(fā)生變化，汽溫變化反應(yīng)較快，延遲時(shí)間有10-20s，可以用來(lái)作

5、為調(diào)節(jié)量信號(hào)。 （）減溫水量擾動(dòng)下過(guò)熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 圖6-4 減溫水量變化對(duì)過(guò)熱汽溫的影響 常用的減溫方法有兩種：噴水式減溫和表面式減溫，前者的效果比后者好，噴水式減溫器一般裝在末級(jí)過(guò)熱器高溫段前面，一方面保護(hù)了過(guò)熱器高溫段，另一方面又改善了調(diào)節(jié)性能。這種過(guò)熱器的安裝方法與在飽和側(cè)裝設(shè)表面式減溫器相比，延遲時(shí)間能減小1/4。特點(diǎn)： 有延遲，有慣性和有自平衡能力，延遲時(shí)間約 為3060s。減溫水量是常用的調(diào)節(jié)量。 2再熱蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性圖6-5 煙流擋板控制再熱汽溫的動(dòng)態(tài)特性圖6-5是125MW機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，當(dāng)擋板從0100變化時(shí)，再熱汽溫變化58，滯后時(shí)間80s；其傳遞函數(shù)可

6、用四階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表示： 再熱蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性依控制方式的不同動(dòng)態(tài)特性也不同。4()( 1)KW sTs=+ 在大型鍋爐中，過(guò)熱器管道較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜，為了改善控制品質(zhì)，一般采用分段控制，即將整個(gè)過(guò)熱器分成若干段，每段設(shè)置一個(gè)減溫器，分別控制各段的汽溫，以維持主汽溫為給定值。 一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-6 串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 主蒸汽溫度串級(jí)控制的基本結(jié)構(gòu)(最后一級(jí))如圖6-6所示。原理框圖如圖6-7所示圖6-7 串級(jí)控制系統(tǒng)原理方框圖 主參數(shù)(主變量)： 串級(jí)控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被調(diào)參 數(shù)稱為主參數(shù)。副參數(shù)(副變量)： 其給定值隨主調(diào)節(jié)器的輸出而變化， 能映主信號(hào)數(shù)值變化的中間參數(shù)稱

7、為 副參數(shù)。這是一個(gè)為了提高控制質(zhì)量 而引起的輔助參數(shù)。主調(diào)節(jié)器： 根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差而動(dòng)作，其輸(主控制器) 出作為副調(diào)節(jié)器的給定值的調(diào)節(jié)器稱為主 調(diào)節(jié)器，記為WT1(s)副調(diào)節(jié)器： 其給定值由主調(diào)節(jié)器的輸出決定，并根據(jù) (副控制器) 副參數(shù)與給定值(即主調(diào)節(jié)器輸出)的偏差 動(dòng)作的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，記為WT2(s)主回路(外回路)： 斷開(kāi)副調(diào)節(jié)器的反饋回路后的整個(gè)回 路稱為主回路。副回路： 由副參數(shù)，副調(diào)節(jié)器及其所包括的一部分對(duì)象等(內(nèi)回路) 環(huán)節(jié)所組成的閉合回路稱為副回路，副回路有 時(shí)亦稱隨動(dòng)回路。主對(duì)象： 主參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備，它的輸入信號(hào)(惰性區(qū)) 為副變量，輸出信號(hào)為

8、主參數(shù)，記為WD1(s)副對(duì)象(導(dǎo)前區(qū))： 副參數(shù)所處的那一部分工藝設(shè)備，它的 輸入信號(hào)為調(diào)節(jié)量，其輸出信號(hào)為副參數(shù)(副變 量)，記為WD2(s)二、串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 串級(jí)控制仍然是一個(gè)定值控制系統(tǒng)，主參數(shù)在干擾作用下的控制過(guò)程與單回路控制系統(tǒng)的過(guò)程具有相同的指標(biāo)和形式，但與單回路系統(tǒng)比較，串級(jí)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1串級(jí)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力2串級(jí)控制系統(tǒng)可減小副回路的時(shí)間常數(shù)，改善對(duì)象 動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率。3串級(jí)控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力三、串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路和主副調(diào)節(jié)器選擇 1. 主副回路的選擇原則 (1) 副回路應(yīng)該把生產(chǎn)過(guò)程的主要干擾包括在內(nèi)，力求把變化幅度

9、最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內(nèi)，充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定; (2) 選擇副回路時(shí)，應(yīng)力求把盡量多的干擾包括進(jìn)去，以盡量減少它們對(duì)主參數(shù)的影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力; (3) 主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配，串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，其工作頻率提高了，但這與主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)選擇是有關(guān)的。原則是兩者相差大一些，效果好一些。 2. 主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則 （1）主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時(shí)在對(duì)副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級(jí)控制方式下，主、副調(diào)節(jié)器均可采用比例控制。 （2）要求主參數(shù)波動(dòng)范圍很小，且不允許有余差(穩(wěn)態(tài)誤

10、差)，此時(shí)副調(diào)節(jié)器可采用比例控制，主調(diào)節(jié)器采用比例積分控制。 （3）主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有一定要求，這時(shí)主副調(diào)節(jié)器均采用比例積分控制。一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6-13導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖6-14導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)原理方框圖導(dǎo)前區(qū)對(duì)象 惰性區(qū)對(duì)象 內(nèi)擾 副回路： 主回路： )()()()()()(22sWsWsWsWsWsWfzTdmD)()()()()()(211sWsWsWsWsWsWDfzTmD二、導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1. 引入導(dǎo)前微分信號(hào)縮短了遲延時(shí)間，等效地改善了控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 在汽溫導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)中，當(dāng)減溫水量發(fā)生階躍擾動(dòng)時(shí)，I1、I2 變化如圖6-15所示。 遲延時(shí)間縮短后，可

11、控性變好，控制品質(zhì)將得到改善。圖6-15 減溫水量擾動(dòng)時(shí)各信號(hào)2引入導(dǎo)前微分信號(hào)能減小動(dòng)態(tài)偏差，改善控制品質(zhì)圖6-16 閥門(mén)開(kāi)度階躍擾動(dòng)下汽溫特性 曲線1、2分別為 1、* 自平衡飛升特性曲線；曲線3、4為加導(dǎo)前微分信號(hào)前后的調(diào)節(jié)曲線；曲線5、6則為加導(dǎo)前微分信號(hào)前后1的過(guò)渡過(guò)程曲線。 由于遲延時(shí)間和慣性都減小了，因而在調(diào)節(jié)器參數(shù)相同的情況下，加入微分信號(hào)可以減小過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，改善控制品質(zhì)。3導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的克服內(nèi)擾的能力 下面以某電廠350MW機(jī)組主汽溫控制系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。一、主汽溫自動(dòng)控制系統(tǒng)概況 該電廠350MW機(jī)組主汽溫控制系統(tǒng)是三菱DIASYSUP型DCS中閉環(huán)控制

12、系統(tǒng)（CCS）中的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要任務(wù)是嚴(yán)格地將主汽溫度控制在給定值附近，暫時(shí)偏差不允許超過(guò)10，長(zhǎng)期偏差不允許超過(guò)5，這個(gè)要求對(duì)于主蒸汽溫度控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常高的。該廠的主汽溫控制系統(tǒng)的過(guò)熱器由三級(jí)（、級(jí)）組成，采用兩級(jí)（一、二級(jí)）噴水減溫調(diào)節(jié)，每級(jí)分為左、右兩側(cè)，兩側(cè)對(duì)稱布置，結(jié)構(gòu)相同，特性相近，如下圖所示。一級(jí)減溫器一級(jí)減溫器TE二級(jí)減溫器二級(jí)減溫器TETETE汽機(jī)汽機(jī)一級(jí)過(guò)熱器一級(jí)過(guò)熱器三級(jí)過(guò)熱器三級(jí)過(guò)熱器二級(jí)過(guò)熱器二級(jí)過(guò)熱器二級(jí)噴水控制閥二級(jí)噴水控制閥一級(jí)噴水控制閥一級(jí)噴水控制閥三級(jí)過(guò)熱器出口溫度三級(jí)過(guò)熱器出口溫度二級(jí)減溫器出口溫度二級(jí)減溫器出口溫度二級(jí)減溫器入口溫度二級(jí)減溫器入

13、口溫度一級(jí)減溫器出口溫度一級(jí)減溫器出口溫度汽包汽包主汽溫?zé)崃ο到y(tǒng)圖二、主汽溫自動(dòng)控制系統(tǒng)分析 由于機(jī)組容量大，過(guò)熱器管道比較長(zhǎng)，為了易于控制，把過(guò)熱器分為、等三級(jí)，設(shè)有兩級(jí)噴水減溫器，采用分段控制系統(tǒng)。這樣，主汽溫控制系統(tǒng)由一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)和二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)組成。其SAMA圖如下圖所示，圖中只畫(huà)出了左側(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖，右側(cè)與左側(cè)一樣，故省略，沒(méi)有畫(huà)出。 1. 一級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng)TRCLDFxPIFxDTTETETPOS.POSSGPDFxSGDRCTETE+_二二級(jí)級(jí)減減溫溫器器入入口口溫溫度度一一級(jí)級(jí)減減溫溫器器出出口口溫溫度度負(fù)負(fù)荷荷指指令令汽汽包包壓壓力力給給定定0bac二二級(jí)

14、級(jí)噴噴水水閥閥控控制制站站A側(cè)側(cè)二二級(jí)級(jí)噴噴水水控控制制閥閥(1)(3)(2)(4)PIabcT最最低低溫溫度度控控制制：b c 其其它它：a c主主燃燃料料跳跳閘閘：b c 其其它它：a cFx 該系統(tǒng)主要初步調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽溫度為給定值，可采用一般的單回路控制系統(tǒng)即可達(dá)到目標(biāo)。該系統(tǒng)由常規(guī)控制系統(tǒng)和最低溫度控制系統(tǒng)組成，兩系統(tǒng)由一切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，如左圖所示。（1）常規(guī)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要是對(duì)級(jí)過(guò)熱器出口溫度進(jìn)行粗調(diào)。 設(shè)定值：為了滿足機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行等各種運(yùn)行方式的設(shè)定值不同的要求，該系統(tǒng)的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(1)產(chǎn)生。 調(diào)節(jié)器：采用PID控制，其入口乘上了機(jī)組負(fù)荷

15、指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(2)而得出的信號(hào)，其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)器的比例帶隨機(jī)組負(fù)荷而變化，便于系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。 前饋控制：機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)作為前饋信號(hào)經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(3)后直接控制一級(jí)減溫器噴水閥，快速消除負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)級(jí)過(guò)熱器出口溫度的影響。 被調(diào)量：該系統(tǒng)的被調(diào)量為二級(jí)減溫器入口溫度，即級(jí)過(guò)熱器出口溫度，其測(cè)量采取雙冗余措施，保證其可靠性。 （2）最低溫度控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要是為了防止噴水過(guò)多，造成蒸汽濕度過(guò)大，設(shè)置了最低溫度控制系統(tǒng)。 設(shè)定值：汽包壓力經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(4)后得出蒸汽的飽和溫度，飽和溫度加上一給定值，得出了該系統(tǒng)的設(shè)定值。 調(diào)節(jié)器：采用PI控制。 被調(diào)量：被調(diào)量為一級(jí)

16、減溫器出口溫度，其測(cè)量采取雙冗余措施，保證其可靠性。 （3）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 該系統(tǒng)采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)閥門(mén)輸入420mA信號(hào)對(duì)應(yīng)閥位信號(hào)0100。 （4）一級(jí)噴水閥控制站 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換。當(dāng)手動(dòng)時(shí)，可通過(guò)鍵盤(pán)和屏幕對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)操作。手動(dòng)/自動(dòng)切換為雙向無(wú)擾的。 （5）硬手操 硬手操可直接操作執(zhí)行器，其電源與被操作的執(zhí)行器的電源相同。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)主燃料跳閘時(shí)，通過(guò)硬手操關(guān)閉電動(dòng)閥門(mén)。 2. 二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)主蒸汽溫度為給定值，采用串級(jí)控制系統(tǒng)，由主、副調(diào)節(jié)器完成控制任務(wù)。 導(dǎo)前溫度發(fā)生變化時(shí)，副調(diào)節(jié)器改變減溫水量，維持過(guò)熱器入口汽溫在一定范圍內(nèi)，起粗調(diào)作用，

17、并由主調(diào)節(jié)器校正副調(diào)節(jié)器工作，發(fā)出信號(hào)使副調(diào)節(jié)器控制減溫水量，使過(guò)熱器出口溫度達(dá)到給定值，如下圖所示： TETRCLDFxFxPI HFxFxDPITTETETPOS.POSSGPDFxSGDRCTETE+_三三級(jí)級(jí)過(guò)過(guò)熱熱蒸蒸汽汽出出口口溫溫度度二二級(jí)級(jí)過(guò)過(guò)熱熱蒸蒸汽汽出出口口溫溫度度負(fù)負(fù)荷荷指指令令汽汽包包壓壓力力給給定定0bac二二級(jí)級(jí)噴噴水水閥閥控控制制站站主主汽汽溫溫偏偏差差設(shè)設(shè)置置A側(cè)側(cè)二二級(jí)級(jí)噴噴水水控控制制閥閥(5)(7)(6)(8)(9)主主燃燃料料調(diào)調(diào)閘閘時(shí)時(shí)：b c 其其它它：a c二級(jí)噴水減溫控制系統(tǒng) （1）設(shè)定值 為了滿足機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行等各種運(yùn)行方式的要求，該

18、系統(tǒng)的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(5)后加上主汽溫偏差設(shè)置值產(chǎn)生。 （2）控制器 主調(diào)節(jié)器采用PID控制，副調(diào)節(jié)器采用PI控制，兩調(diào)節(jié)器入口均乘上了機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(6)、Fx(7)而得出的信號(hào)，其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)器的比例帶隨機(jī)組負(fù)荷而變化，便于系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。 （3）前饋控制 機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)作為前饋信號(hào)經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(8)后去校正副調(diào)節(jié)器，作為對(duì)負(fù)荷擾動(dòng)的補(bǔ)償，提前反映主汽溫的變化，控制二級(jí)減溫器噴水閥，使主汽溫不致有太大的波動(dòng)。 （4）最低溫度限制 汽包壓力經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(9)后得出蒸汽的飽和溫度，飽和溫度加上一定值，得出了最低溫度限制值，該值和主調(diào)

19、節(jié)器輸出值通過(guò)一大選模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的最低溫度的限制。該系統(tǒng)主要是為了防止噴水過(guò)多，造成蒸汽濕度過(guò)大，設(shè)置了最低溫度控制系統(tǒng)。 （5）被調(diào)量 該系統(tǒng)的被調(diào)量為主汽溫，即級(jí)過(guò)熱器出口溫度，其測(cè)量采取三冗余措施（去掉最大值和最小值，取中間值），確保主汽溫信號(hào)的可靠性。 （6）執(zhí)行機(jī)構(gòu)、二級(jí)噴水閥控制站、硬手操 等設(shè)施與一級(jí)噴水控制系統(tǒng)相似。 輸 入 X （ 如 負(fù) 荷 指 令 ）輸出Y(X1,y1)(X3,y3)(X2,y2)(X4,y4)(X7,y7)(X5,y5)(X6,y6)(X8,y8)(X9,y9)(X10,y10)）（STSKSTKsDddip111)(3. 函數(shù)發(fā)生器與控制器 （2）三

20、菱DIASYSUP型分散控制系統(tǒng)中，常規(guī)PID控制器的數(shù)學(xué)表達(dá)形式 （1）函數(shù)發(fā)生器Fx：分為9段直線，每一段直線的斜率不同，所代表的輸入和輸出關(guān)系不同。 再熱汽溫的控制，一般以采用煙氣控制的方式為主，這比采用噴水控制有較高的熱經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際采用的煙氣控制方式由變化煙氣擋板位置，采用煙氣再循環(huán)，擺動(dòng)噴燃器角度和采用多層布置圓形燃燒器，汽-汽熱交換器和蒸汽旁通等方法。一、采用煙氣擋板控制再熱汽溫的控制系統(tǒng) 采用煙氣擋板需把尾部煙道分成兩個(gè)并聯(lián)煙道，在主煙道中布置低溫再熱器，旁路煙道中布置低溫過(guò)熱器。在低溫過(guò)熱器下面布置省煤器，調(diào)溫?fù)醢鍎t布置在工作條件較好的省煤器下面。主，旁兩側(cè)擋板的動(dòng)作是相反的，

21、即再熱器側(cè)開(kāi)，過(guò)熱器側(cè)關(guān)，反之亦然。1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用煙氣擋板控制再熱汽溫的控制系統(tǒng)如左圖。2. 工作原理再熱汽溫作為主信號(hào)(被調(diào)量)，左側(cè)通過(guò)加法器，調(diào)節(jié)器去調(diào)節(jié)煙氣擋板，右側(cè)去調(diào)節(jié)噴水。正常時(shí)主要靠煙氣擋板來(lái)調(diào)節(jié)再熱汽溫，兩個(gè)函數(shù)發(fā)生器用以修正擋板的非線性，反相器是用以使兩個(gè)擋板反向動(dòng)作(即一開(kāi)一關(guān))。圖6-20 煙氣檔板控制再熱氣溫控制系統(tǒng)二、采用煙氣再循環(huán)控制圖6-21 煙氣再循環(huán)裝置1. 基本原理： 利用再循環(huán)風(fēng)機(jī)從煙道尾部抽取低溫?zé)煔膺M(jìn)入爐膛底部，從而改變輻射受熱面與對(duì)流受熱面的吸收比例，以達(dá)到調(diào)溫目的。被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性與再循環(huán)煙氣量，煙氣抽出位置及送入爐膛位置等因素有關(guān)。一般說(shuō)

22、來(lái)，從省煤器出口抽取煙氣，把它送入爐膛底部冷灰斗，這樣的煙氣再循環(huán)能夠有效地起調(diào)節(jié)再熱汽溫的作用。 2. 系統(tǒng)分析 煙氣再循環(huán)對(duì)主汽溫度產(chǎn)生正向影響，即調(diào)高再熱汽溫時(shí)，同時(shí)主汽溫度升高。另外，煙氣再循環(huán)對(duì)主汽壓力和蒸汽流量也要造成擾動(dòng)。若由于某種原因再熱汽溫升高，這時(shí)起升溫作用的煙氣再循環(huán)裝置顯然是不需要投入的，只能用事故噴水進(jìn)行再熱汽溫控制。對(duì)停運(yùn)的再循環(huán)煙道來(lái)說(shuō)，爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔饪赡芙?jīng)擋板縫隙倒流入再熱循環(huán)煙道而破壞設(shè)備。故在停運(yùn)時(shí)，應(yīng)自動(dòng)打開(kāi)熱風(fēng)門(mén)，引入壓力稍高的熱風(fēng)將煙道封鎖，以防高溫爐煙倒入。 （1）再熱汽溫與給定值的偏差進(jìn)入調(diào)節(jié)器，然后經(jīng)加法器和手、自動(dòng)平衡組件改變煙氣再循環(huán)煙氣量

23、以控制再熱汽溫，在加法器中引入送分量信號(hào)V和再熱循環(huán)煙氣量信號(hào)VG作為前饋控制信號(hào)。送風(fēng)量V反映了鍋爐負(fù)荷3. 工作過(guò)程的大小，同時(shí)能提前反映汽溫的變化， V增加時(shí)，汽溫升高，故V按負(fù)向送入加法器。 （2）函數(shù)發(fā)生器用以修正風(fēng)量和再循環(huán)煙氣量之間的關(guān)系。風(fēng)量增加時(shí)，相應(yīng)的煙氣再循環(huán)量應(yīng)減少。乘法器采用煙溫信號(hào)修正循環(huán)煙量。 （3）當(dāng)再熱蒸汽超溫時(shí)，比較器輸出負(fù)值。調(diào)節(jié)器輸出負(fù)信號(hào)關(guān)煙氣再循環(huán)擋板，煙氣再循環(huán)失去調(diào)溫作用。同時(shí)兩個(gè)反相器將有正輸出，右側(cè)將打開(kāi)噴水控制，左側(cè)打開(kāi)熱風(fēng)門(mén)，用熱風(fēng)將循環(huán)煙道封住，防止高溫爐煙倒入再循環(huán)煙道，燒壞設(shè)備。三、汽汽熱交換器再熱汽溫控制 采用汽汽熱交換器進(jìn)行再熱

24、汽溫控制是屬于蒸汽旁通的一種，它是在爐外設(shè)置一組用一次蒸汽來(lái)加熱再熱汽的熱交換器，利用三通閥改變流經(jīng)熱交換器的再熱蒸汽量來(lái)控制再熱汽溫。由于汽汽熱交換器的調(diào)整范圍很小，還必須輔以噴水。 下面介紹350MW機(jī)組三菱DIASYS-UP型DCS中再熱汽溫控制系統(tǒng)。一、基本概況 該系統(tǒng)采用擺動(dòng)噴燃器角度控制再熱汽溫，而把噴水減溫方式作為事故噴水的一種安全手段。機(jī)組噴燃器分五層布置，下面兩層不動(dòng)，主要擺動(dòng)上面三層噴燃器，以控制再熱蒸汽溫度。 它由擺動(dòng)燃燒器角度控制系統(tǒng)和事故噴水控制系統(tǒng)等兩個(gè)系統(tǒng)組成，其主要任務(wù)是嚴(yán)格地將再熱蒸汽溫度控制在給定值附近。二、再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 再熱汽溫系統(tǒng)SAMA圖如下圖

25、所示。 F xP IF xL DTP O S.P O SSGSGD R CT ET E+_再再 熱熱 器器 出出口口 蒸蒸 汽汽 溫溫 度度負(fù)負(fù) 荷荷 指指 令令給給 定定50bacA 燃燃 燒燒 器器 擺擺動(dòng)動(dòng) 控控 制制 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng)再再 熱熱 器器 噴噴 水水 控控 制制 閥閥(1)(2)(3)P IT主主 燃燃 料料 跳跳 閘閘 ： b c 其其 它它 ： a cF xTSG0bcTI/P電電 氣氣 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 器器0.2-1.0k4-20m AB 燃燃 燒燒 器器 擺擺動(dòng)動(dòng) 控控 制制 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng)C 燃燃 燒燒 器器 擺擺動(dòng)動(dòng) 控控 制制 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng)D 燃燃 燒燒 器器 擺擺動(dòng)動(dòng) 控控

26、 制制 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng)F x主主 燃燃 料料 跳跳 閘閘 ： b c 其其 它它 ： a ca4-20m A4-20m A再再 熱熱 器器 噴噴 水水 閥閥 控控 制制 站站再再熱熱汽汽溫溫偏偏差差設(shè)設(shè)置置SE T雙雙 冗冗 余余燃燃 燒燒 器器 擺擺 動(dòng)動(dòng) 控控 制制 站站(4)再熱汽溫控制系統(tǒng) 1. 燃燒器角度擺動(dòng)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要任務(wù)是調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度為給定值，通過(guò)調(diào)節(jié)擺動(dòng)式燃燒器噴嘴的上下傾角，可以改變爐內(nèi)高溫火焰中心的位置。當(dāng)噴嘴向上傾斜時(shí)，火焰中心上移，爐內(nèi)吸收熱量將減少，爐膛出口煙溫會(huì)升高，對(duì)流受熱面的吸熱量就要增大。但是，受熱面離爐膛出口越遠(yuǎn)，吸熱量的增加就要減少。燃燒器的傾角不

27、能太大，過(guò)大的上傾角會(huì)增加燃料的未完全燃燒損失；下傾角過(guò)大會(huì)造成冷灰斗的結(jié)渣。 該再熱汽溫系統(tǒng)的燃燒器噴嘴的上傾角為12，下傾角為18，調(diào)溫范圍約為50。由于該系統(tǒng)的滯后時(shí)間不太大，采用一般的單回路控制系統(tǒng)即可達(dá)到目標(biāo)，如上圖左側(cè)所示。 （1）設(shè)定值： 為了滿足機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行等各種運(yùn)行方式的設(shè)定值不同的要求，該系統(tǒng)的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(1)加上再熱汽溫偏差設(shè)定置值而產(chǎn)生。再熱汽溫偏差設(shè)定站主要用于消除系統(tǒng)偏差。其中函數(shù)發(fā)生器Fx(1)可根據(jù)機(jī)組的熱應(yīng)力和熱效率計(jì)算出函數(shù)曲線，使系統(tǒng)運(yùn)行滿足經(jīng)濟(jì)性和安全性。 （2）調(diào)節(jié)器： 采用PI控制，其入口乘上了機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)一函

28、數(shù)發(fā)生器Fx(2)而得出的信號(hào)，其作用相當(dāng)于調(diào)節(jié)器的比例帶隨機(jī)組負(fù)荷而變化，便于系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)。（3）前饋控制： 機(jī)組負(fù)荷指令信號(hào)作為前饋信號(hào)經(jīng)一函數(shù)發(fā)生器Fx(3)后直接控制擺動(dòng)燃燒器噴嘴的傾角，快速消除負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)再熱汽溫的影響。當(dāng)函數(shù)發(fā)生器的參數(shù)整定合適時(shí)，能使負(fù)荷變化對(duì)再熱汽溫保持基本不變或變化較小。（4）被調(diào)量： 該系統(tǒng)的被調(diào)量為再熱蒸汽溫度，即再熱器出口蒸汽溫度，其測(cè)量采取雙冗余措施，保證其可靠性。（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 該系統(tǒng)采用氣動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，控制器輸出的420mA電流信號(hào)經(jīng)電氣轉(zhuǎn)換器后變?yōu)?.21.0kg/cm2信號(hào)，驅(qū)動(dòng)燃燒器噴嘴的擺動(dòng)，對(duì)應(yīng)傾角位置為0100%。 （6）燃燒器擺

29、動(dòng)控制站 燃燒器擺動(dòng)控制站可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換。當(dāng)手動(dòng)時(shí)，可通過(guò)鍵盤(pán)和屏幕對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)操作。手動(dòng)/自動(dòng)切換為雙向無(wú)擾的。當(dāng)以下條件之一出現(xiàn)時(shí)，燃燒器擺動(dòng)控制站被聯(lián)鎖為手動(dòng)方式： 再熱器出口蒸汽溫度故障； 火嘴擺動(dòng)輸出卡故障； 由爐膛管理系統(tǒng)BMS產(chǎn)生擺動(dòng)到水平位置信號(hào)； 指令與位置反饋信號(hào)之間偏差大。 （7）硬手操 硬手操可直接操作執(zhí)行器，其電源與被操作的執(zhí)行器的電源相同。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)主燃料跳閘時(shí)，給定值 SG為50%，通過(guò)硬手操控制燃燒器噴嘴傾角到水平位置。 （8）工作過(guò)程： 設(shè)定值與再熱器出口溫度比較后的偏差值送入動(dòng)態(tài)PI調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生控制信號(hào)，控制燃燒器噴嘴傾角，調(diào)節(jié)再熱汽溫為設(shè)定值為止。當(dāng)負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，前饋通道信號(hào)直接控制燃燒器噴嘴擺動(dòng)，消除擾動(dòng)的影響。2.事故噴水減溫控制系統(tǒng) 由于過(guò)多的噴水會(huì)使汽機(jī)低壓缸的通汽量變大，增加冷凝損失，對(duì)熱力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性影響較大。所以噴水減溫不能作為主要調(diào)節(jié)手段，而只能作為一種降溫的輔