鍋爐出口蒸汽溫度控制系統(tǒng)

PAGE17鍋爐出口蒸汽溫度控制系統(tǒng)一，熱電廠簡介1，概述電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，電力工業(yè)的發(fā)展水平和電能供應(yīng)的數(shù)量和質(zhì)量是衡量工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科技現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電能源的種類很多，如火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、低熱發(fā)電、潮汐發(fā)電等。當(dāng)前，世界上主要有三類發(fā)電形式：火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電。而從總體上講，火力發(fā)電仍然是世界電能什產(chǎn)的主要形式，我國有與能源構(gòu)成的特點(diǎn)更是如此。2，工藝流程熱電廠的工藝流程如圖一所示。水經(jīng)過處理后經(jīng)過省煤器進(jìn)入鍋爐加熱變成蒸汽推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出的點(diǎn)進(jìn)入電網(wǎng)轉(zhuǎn)化供用電設(shè)備使用；原煤經(jīng)磨煤機(jī)莫成粉末進(jìn)入給粉機(jī)經(jīng)一次吹風(fēng)進(jìn)入鍋爐爐膛，二次吹風(fēng)助燃加熱水，產(chǎn)生蒸汽；空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后一次吹風(fēng)將煤粉吹入鍋爐爐膛，二次吹風(fēng)幫助煤粉燃燒。圖一二，鍋爐出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)1，影響溫度變化的主要因素。影響過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度變化的因素，主要有過熱器和再熱器系統(tǒng)受熱面積的輻射和對流吸熱放的比例、鍋爐負(fù)荷、燃料性質(zhì)、給水溫度、爐膛過量空系數(shù)以及爐膛出口煙溫的變化等等。還有其它影響汽溫變化的運(yùn)行因素，下面簡要地說明運(yùn)行中影響氣溫的主要因素。（1），鍋爐負(fù)荷過熱蒸汽或再熱蒸汽系統(tǒng)一般聚友對流氣溫特性，即隨鍋爐負(fù)荷升高（或下降），氣溫也隨之上升（或降低）。但如果過熱器系統(tǒng)具有輻射特性則呈相反的趨勢。（2），過量空氣系數(shù)過量空氣增大時(shí)，燃燒生成的延期增多，煙氣流速增大，對流傳熱加強(qiáng)，導(dǎo)致過熱汽溫升高。（3），給水溫度給水溫度升高，生產(chǎn)一定蒸汽所需的燃料量減少，燃燒產(chǎn)物的容積也隨之減少，同時(shí)爐膛出口煙溫降低。所以，過熱汽溫將下降。電廠運(yùn)行中，高壓加熱器的投停會使溫度有很大變化。因而會使過熱器問發(fā)生顯著的變化。（4），受熱面的污染情況爐膛受熱面的結(jié)焦或積灰，會使?fàn)t內(nèi)輻射傳熱量減少，過熱器區(qū)域的煙氣溫度降提高，因而使過熱汽溫上升。過熱器本身的結(jié)焦或積灰導(dǎo)致氣溫下降。（5），飽和蒸汽用汽量當(dāng)鍋爐采用飽和蒸汽作為吹灰等用途時(shí)，用汽量增多將使過熱汽溫升高。鍋爐的排污量對汽溫也有影響。（6），燃燒器的運(yùn)行方式當(dāng)擺動燃燒器噴嘴向上傾斜時(shí)，因火焰中心提高會使過熱汽溫升高。但是，對流受熱面布置區(qū)域距爐膛越遠(yuǎn)，噴嘴傾角對其吸熱量和出口溫度的影響就越小。對于沿爐膛高度具有多排燃燒器的鍋爐，運(yùn)行中不同標(biāo)高燃燒器的投停，也會影響過熱蒸汽的溫度。（7），燃燒種類和成分當(dāng)燃燒發(fā)熱量增大時(shí)，爐膛輻射的份額增大，對流受熱面的吸熱份額減小，同時(shí)相同負(fù)荷下燃料的消耗量減少，煙氣體積減小，過熱汽溫將下降。另外，在煤粉鍋爐中，煤粉變粗、水分增大或灰分增加，都會使過熱氣溫升高。表一列出了某些因素對過熱汽溫影響的大致數(shù)據(jù)。表一影響因素過熱汽溫變化（℃）影響因素過熱汽溫變化（℃鍋爐負(fù)荷變化±10%爐膛過量空氣系數(shù)變化±10%給水溫度變化±10%±10±10~20±4~5燃煤水分變化±10%燃煤灰分變化±10%±1.5±52，整齊調(diào)節(jié)的基本要求（1），蒸汽溫度的允許偏差鍋爐的過熱汽溫度應(yīng)保持在額定值，以保證電站循環(huán)效率、用汽單位的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和鍋爐過熱器的安全運(yùn)行。蒸汽溫度的正負(fù)偏差都將影響火力發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成設(shè)備的故障。根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)（GB753-1985）電站鍋爐出口蒸汽溫度的允許偏差值如表二。蒸汽出口額定壓力（MPa）鍋爐負(fù)荷變化范圍（%）蒸汽出口額定溫度（℃）溫度允許偏差值（℃）2.53.9~5.99.813.716.7~18.325.375~10075~13075~10075~10075~10075~100400450540540/540540/540541/54110105555202510101010表二（2），對蒸汽溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的基本要求為了在鍋爐運(yùn)行中能保持蒸汽溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)波動，必須采用條文設(shè)備。對蒸汽溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的要求有a，身背結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，價(jià)格低，運(yùn)行可靠。b，調(diào)節(jié)靈敏，反應(yīng)快，過程連續(xù)，氣溫偏差小，運(yùn)行可靠。c，不影響鍋爐或熱力系統(tǒng)的效率。d，調(diào)節(jié)幅度能滿足鍋爐運(yùn)行的要求。在選擇蒸汽溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的容量時(shí)，對于對流過熱器系統(tǒng)的鍋爐，要求較大容量的調(diào)溫設(shè)備；對于輻射-對流復(fù)合型過熱器系統(tǒng)，調(diào)溫設(shè)備的容量可以小些；燃用多灰分或灰熔融溫度變化大或煤種變化大的燃料時(shí)，需要較大的調(diào)溫設(shè)備；對于新設(shè)計(jì)的尚缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的爐型，調(diào)溫設(shè)備的容量應(yīng)大一些，以便適應(yīng)鍋爐投運(yùn)后對受熱面進(jìn)行必要的調(diào)整。3，蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方法蒸汽溫度調(diào)節(jié)方法主要分為蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)調(diào)節(jié)兩類。（1），蒸汽側(cè)調(diào)溫方法蒸汽側(cè)調(diào)溫方法包括面式減溫器、噴水減溫器和汽—汽熱交換器等，前兩種方法主要用于調(diào)解過熱蒸汽溫度，后一種方法用于調(diào)節(jié)再熱汽溫。a，面式減溫器面使減溫器是一種管殼式換熱器，有U形管、套管、螺旋管等類型。這類減溫器常用于鍋爐的給水來冷卻蒸汽以調(diào)節(jié)溫度，減溫水量占給水總量的30%~60%。由于冷卻水和蒸汽不直接接觸，所以對冷卻水品質(zhì)無其他特殊要求，面式減溫器調(diào)節(jié)慣性大，一般用于中小容量的鍋爐，國外有用它來調(diào)節(jié)再熱汽溫的報(bào)導(dǎo)，我國電站鍋爐很少采用。b，噴水減溫器噴水減溫器又稱混合式減溫器，其原理是減溫水直接噴入過熱蒸汽使其物化、吸熱蒸發(fā)，達(dá)到降低溫度的目的，圖X為采用給水作為減溫水的連接系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單；調(diào)節(jié)靈敏，減溫器出口的汽溫延遲時(shí)間僅5～10s；條文幅度可達(dá)到100℃以上；壓力損失小，一般不超過50kPa。其缺點(diǎn)是：要求減溫水的品質(zhì)不能低于整齊品質(zhì)，對于給水品質(zhì)不高的中小熔煉鍋爐，可采用自制冷凝水，即使部分飽和蒸汽凝結(jié)作為減溫水的系統(tǒng)，如圖二圖二噴水減溫器的連接系統(tǒng)1，噴頭；2，聯(lián)箱；3、5，過熱器蛇形管；4、6，蒸汽進(jìn)出口聯(lián)箱；7，省煤器；8，汽包；9，給水管；10，節(jié)水閥；11，噴水調(diào)節(jié)閥；12，逆止閥；13隔離閥圖三自制冷凝水噴水建文系統(tǒng)1，汽包；2、4，過熱器；3，噴水減溫器；5，冷凝器；6，注水器；7，噴水調(diào)節(jié)閥；8，溢流管；9，水封；10，飽和蒸汽；11、12，省煤器現(xiàn)在大型鍋爐過熱器蒸汽溫度的調(diào)節(jié)都采用噴水減溫的方法，對于多級布置的過熱器系統(tǒng)，未見燒熱偏差，可采用2~3級噴水減溫。對于在熱蒸汽，噴水使在熱蒸汽的流量增加，會使汽輪機(jī)中低壓缸的做功能力增大，排擠高壓蒸汽的做功，降低電站的循環(huán)效率。例如，對于定壓運(yùn)行超高壓機(jī)組，當(dāng)噴水量為蒸發(fā)量的1%時(shí)，循環(huán)熱效率將降低0.1～0.2個(gè)百分點(diǎn)。所以，在再熱蒸汽溫度的調(diào)解中，噴水減溫只是作為煙氣側(cè)調(diào)溫的輔助手段和事故噴水之用。c，汽-汽熱交換器汽-汽熱交換器熱是用過熱蒸汽來加熱再熱整齊的設(shè)備。以調(diào)節(jié)再熱汽溫。過熱蒸汽來自輻射式過熱器，在熱蒸汽來自對流低溫再熱器，利用它們相反的汽溫特性來調(diào)節(jié)再熱汽溫。汽-汽熱交換器在系統(tǒng)中的連接圖如圖四，（a）圖采用旁路調(diào)節(jié)閥3改變在熱蒸汽通過熱交換器的流量，熱交換器中再熱蒸汽側(cè)的放熱系數(shù)隨之變化，從而改變了汽-汽間的換熱量；（b）圖用旁路調(diào)節(jié)閥3改變過熱蒸汽通過熱交換器的流量，同樣可以改變其換熱量；（c）圖利用截流孔板9使部分過熱蒸汽通過熱交換器，同時(shí)用旁路調(diào)節(jié)閥3給便通過熱交換器的在熱蒸汽流量。汽-汽熱交換器對再熱汽溫的調(diào)節(jié)幅度約為30～40℃，比較適用于過熱器輻射吸熱量比例較大的鍋爐，在德國、俄羅斯應(yīng)用較多，在我國只有部分670t/h鍋爐采用。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制再熱整齊的三通閥制造困難，調(diào)節(jié)性能也不容易保證，故國產(chǎn)大容量鍋爐上沒有采用。（a）（b）（c）圖四熱交換器在系統(tǒng)中的連接（a），改變再熱器蒸汽流量；（b），改變過熱器蒸汽流量；（c），同時(shí)改變在熱蒸汽和過熱器蒸汽流量1，輻射瘀斑輻射過熱器；2，對流過熱器；3，旁路調(diào)節(jié)閥；4，汽-汽熱交換器；5，混合器；6，對流再熱器；7，旁路管；8，對流再熱器；9，截流孔板（2），煙氣側(cè)調(diào)溫方法煙氣側(cè)調(diào)節(jié)汽溫的主要方法有改變煙氣流量和改變煙氣溫度兩種。兩種方法都存在著調(diào)溫滯后和調(diào)節(jié)精度不夠的問題，常作為粗調(diào)節(jié)，多用于調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。我國現(xiàn)代大型電站鍋爐主要采用以下三種具體的調(diào)劑方法：a，煙氣擋板煙氣擋板是利用改變煙氣流量和改變煙氣溫度的裝置，現(xiàn)代鍋爐上主要用來調(diào)節(jié)在熱蒸汽溫度。他有旁通煙道和平行煙道兩種具體實(shí)施方法，如圖五。平行煙道又可分為再熱器與過熱器并聯(lián)和再熱器于省煤器并聯(lián)兩種。（a）（b）（c）（d）圖五延期當(dāng)班調(diào)節(jié)氣溫裝置（a），再熱器與過熱器斑病鏈結(jié)構(gòu)；（b），旁通煙道；（c），再熱器與過熱器并聯(lián)的平行裝置；（d），再熱器與省煤器并聯(lián)的平行煙道；1，再熱器；2，過熱器；3，省煤器；4、5；煙氣擋板煙氣擋板調(diào)節(jié)汽溫裝置的原理是通過擋板改變再熱器的煙氣通流量，使煙氣側(cè)的放熱系數(shù)及其吸熱量發(fā)生變化，從而改變再熱器的出口溫度。對于再熱器與過熱器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)擋板調(diào)節(jié)汽溫的原理示于圖六，鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，再熱器煙氣通流量增加，過熱器延期通流量減小，故再熱氣溫升高而過熱汽溫下降。在這種調(diào)溫方法中過熱汽溫要用見聞起來協(xié)調(diào)到額定值。對于其他機(jī)構(gòu)，原理相同。（a）（b）（c）圖六再熱器與過熱器并聯(lián)方式擋板調(diào)節(jié)汽溫原理（a），再熱器、過熱器煙氣流量隨負(fù)荷變化；（b），過熱汽溫隨負(fù)荷變化；（c），再熱汽溫隨負(fù)荷變化；A，調(diào)節(jié)前；B，調(diào)節(jié)后b，擺動燃燒器對于擺動時(shí)燃燒器可以采用改變?nèi)紵鞯膬A角來調(diào)節(jié)氣溫，燃燒器的傾角在運(yùn)行中可以上下調(diào)節(jié)。如圖七所示，燃燒器的傾角θ向上時(shí)火焰中心位置上移，爐膛出口煙溫θ1升高；傾角θ向下時(shí)火焰中心位置下移，爐膛出口煙溫θ1下降。爐膛出口溫度的變化，改變了爐膛輻射傳熱量Q1和煙道對流傳熱量Qd的比例。由于再熱器與過熱器都是以對流傳熱為主的受熱面，因而在調(diào)節(jié)燃燒器的傾角時(shí)它們的吸熱量發(fā)生了相對的變化，出口溫度也隨之改變。當(dāng)燃燒器傾角變化幅度相同時(shí)，受熱面吸熱量變化的大小主要取決于其布置位置，越靠近爐膛出口的受熱面吸熱量越大?，F(xiàn)代大型鍋爐一般都用擺動燃燒器的傾角來調(diào)節(jié)再熱溫度，在調(diào)節(jié)過程中對過熱汽溫的影響用改變混合式減溫器的噴水量來修正。圖七燃燒器傾角與爐膛吸熱量、爐膛出口溫度之間的關(guān)系c，煙氣再循環(huán)煙氣再循環(huán)也是采用調(diào)節(jié)再熱汽溫的裝置，其工作原理是將省煤器后的煙氣（溫度約250～350℃）由再循環(huán)風(fēng)機(jī)抽出再送回爐膛，如圖八所示。圖八延期再循環(huán)系統(tǒng)1，爐膛；2，省煤器；3，在循環(huán)風(fēng)機(jī)；4，再循環(huán)延期在爐膛下部引入；5，再循環(huán)延期在爐膛上部引入；6，鍋爐排煙口；7，煙道內(nèi)對流受熱面煙氣再循環(huán)用再循環(huán)率γ表示：式中Vz——再循環(huán)煙氣量，m3/kg；Vcd——抽出點(diǎn)后煙氣量，m3/kg。再循環(huán)煙氣進(jìn)入爐膛的位置有爐膛上部和爐膛下部兩種設(shè)計(jì)。再循環(huán)煙氣在爐膛下部進(jìn)入時(shí)，他降低了爐膛內(nèi)的煙氣溫度水平，減少了爐膛內(nèi)的輻射傳熱量；爐膛出口煙氣溫度可能稍有升高也可能略為下降，但變化不大，在以后的對流受熱面中煙氣溫度會有所上升，上升幅度沿著煙氣流程逐步增大；煙氣再循環(huán)使?fàn)t膛出口煙氣量增多，煙氣熱量也增加。因此，煙氣再循環(huán)可降低水冷壁金屬溫度，并提高對流受熱面的吸熱量。圖九示出煙氣再循環(huán)對再熱汽溫調(diào)節(jié)效果的示意圖，當(dāng)鍋爐未采用煙氣再循環(huán)時(shí)，再熱蒸汽溫度隨著負(fù)荷降低而下降，并低于額定值；采用煙氣在循環(huán)后，再熱蒸汽溫度可在較大的負(fù)荷范圍內(nèi)維持在額定值，且煙氣再循環(huán)率γ隨負(fù)荷降低而增大。再循環(huán)煙氣在爐膛上部進(jìn)入時(shí)，對爐膛工作無明顯的影響，它的作用是降低爐膛出口煙氣溫度，可防止高溫過熱器的高溫腐蝕和結(jié)渣，并且有適當(dāng)調(diào)節(jié)再熱蒸汽的作用。圖九煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)幅度大，靈敏度高；還能均勻爐膛熱負(fù)荷，降低水冷壁溫度；再熱器受熱面積可減小，節(jié)約鋼材。其缺點(diǎn)是增加了在循環(huán)風(fēng)機(jī)，使能好增加，通過在循環(huán)風(fēng)機(jī)得煙氣溫度較高，含灰量多，磨損嚴(yán)重，可靠性差，不利于燃燒調(diào)整，并使鍋爐排煙溫度有所升高，排煙熱損失有所增大。延期在循環(huán)常作為燃油鍋爐調(diào)節(jié)再熱汽溫的手段。4，蒸汽溫度控制系統(tǒng)a，過熱汽溫控制對象的動態(tài)特性熱工過程控制系統(tǒng)的品質(zhì)，是由被控對象和控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的特性及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定的。不同的被控對象在某一擾動下，其參數(shù)具有不同的變化過程，此過程稱之為被控對象的動態(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、鍋爐給水溫度變化、進(jìn)入過熱器的蒸汽溫度變化、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度級流速變化、鍋爐受熱面結(jié)垢、給水母管壓力和減溫水量等。但歸納起來，主要有三個(gè)方面。蒸汽流量（負(fù)荷）擾動下過熱汽溫對象的動態(tài)特性：引起蒸汽流量擾動的原因有兩個(gè)：一是蒸汽母管的壓力變化；二是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度變化。結(jié)構(gòu)形式不同的過熱器，在相同的蒸汽流量擾的擾動下，汽溫變化的靜態(tài)特性是不同的。對于對流式過熱器的出口溫度，隨著蒸汽流量的增加，通過過熱器的煙氣量也增加，此時(shí)氣溫升高；對于輻射式過熱器，隨著蒸汽流量的增加，爐膛溫度升高較少，爐膛輻射給過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，輻射式過熱器的出口汽溫反而下降。對流式過熱器和輻射式過熱器的出口氣溫對負(fù)荷變化的反應(yīng)是相反的，其靜態(tài)特性如圖十所示：圖十過熱汽溫的靜態(tài)特性煙氣流量擾動下過熱汽溫的動態(tài)特性：它的對象特征總的特點(diǎn)是：有延遲、有慣性、有自平衡能力，汽動態(tài)特性曲線如圖十一所示：圖十一煙氣流量擾動下過熱蒸汽溫度響應(yīng)曲線減溫水量擾動下的過熱汽溫動態(tài)特性：常見的減溫方法有兩種：噴水式減溫和表面式減溫，前者的效果比后者好。減溫器一般裝在末級過熱器高溫段前面，一方面保護(hù)了過熱器高溫段，另一方面又改善了調(diào)節(jié)性能。這種過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，如圖十二。當(dāng)減溫水流量擾動時(shí)，改變了敢問過熱器的如空氣溫，從而影響個(gè)了過熱器出口蒸汽溫度，其動態(tài)特性曲線如圖X所示。從圖中可看出，其特點(diǎn)也是有延遲、有慣性、有自平衡能力的。但是由于現(xiàn)代大型鍋爐的過熱器管路很長，因而當(dāng)減溫水流量擾動時(shí)，氣溫反應(yīng)較慢。圖十二減溫水?dāng)_動下過熱蒸汽溫度的階躍響應(yīng)曲線b，過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)理論上選擇簡單的單回路控制新就可以控制過熱蒸汽溫度了，因?yàn)橄到y(tǒng)中只有一個(gè)輸入和輸出信號，反饋信號只有一個(gè)，而單回輪控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化控制中也是被廣發(fā)應(yīng)用的應(yīng)用，圖十三為過熱蒸汽溫度控制的單回路結(jié)構(gòu)示意圖。圖十三過熱蒸汽溫度控制的單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖從圖可知該系統(tǒng)主要由被控對象是過熱器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動噴水閥門(執(zhí)行器)，檢測變送部件是熱電偶或溫度變送器，控制系統(tǒng)核心部件是電動控制器(調(diào)節(jié)器)組成。其中，被調(diào)量(測量值)是——過熱蒸汽溫度，調(diào)節(jié)量(控制信號)是減溫水流量，干擾信號是爐膛燃燒工況。單回路主汽溫控制系統(tǒng)原理方框圖如圖十四所示:圖十四過熱蒸汽單回路控制系統(tǒng)原理方框圖該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于整定和投放；缺點(diǎn)是控制信號存在延遲和慣性，控制不及時(shí)。這會使出口蒸汽溫度出現(xiàn)上下大幅度浮動的現(xiàn)象。為此，要求再在系統(tǒng)中添加一個(gè)回路，在減溫器和過熱器間加一個(gè)溫度變送器，這就組成了串級控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖十五。圖十五過熱蒸汽溫度控制的串級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖從圖上可以看到，串級系統(tǒng)和單回路系統(tǒng)有一個(gè)顯著的區(qū)別，即其在結(jié)構(gòu)上形成了兩個(gè)閉環(huán)，一個(gè)閉環(huán)在里面，被稱為內(nèi)回路或副回路，在控制過程中起著粗調(diào)的作用。一個(gè)閉環(huán)在外面，被稱為外回路或者主回路，用來完成細(xì)調(diào)任務(wù)，以最終保證被調(diào)量滿足生產(chǎn)要求。無論主回路還是副回路都有各自的控制對象，測量變送器和調(diào)節(jié)器。在主回路內(nèi)的控制對象，被測參數(shù)和調(diào)節(jié)器分別被稱為主對象，主參數(shù)和主調(diào)節(jié)器。在副回路內(nèi)則相應(yīng)地被稱為副對象、副參數(shù)和副調(diào)節(jié)器。副對象是整個(gè)控制對象的一部分，常稱為控制對象的導(dǎo)前區(qū)。主對象是整個(gè)控制對象中的另一部分，常稱為控制對象的惰性區(qū)。系統(tǒng)中有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，他們的作用各不相同。主調(diào)節(jié)器具有自己獨(dú)立的給定值，他的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，而副調(diào)節(jié)器的輸出信號則是送到調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)過程。比較串級系統(tǒng)和單回路系統(tǒng)，前者比后者多了一個(gè)測量變送器和一個(gè)調(diào)節(jié)器，增加的儀表投資并不多，但控制效果卻有明顯改善。它的原理框圖如圖十六。圖十六過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)原理框圖一般汽溫控制系統(tǒng)中導(dǎo)前區(qū)動態(tài)特性的滯后和慣性比整個(gè)蒸汽溫度對象的滯后和慣性要小得多。在這種情況下，副回路的控制過程比主回路的控制過程快得多。當(dāng)副回路消除噴水量擾動時(shí)，主汽溫基本上不受擾動影響。因此，當(dāng)副回路動作時(shí)，主回路可以看成是開路系統(tǒng)，而當(dāng)主回路動作時(shí)，副回路可以看成是快速隨動系統(tǒng)。由于導(dǎo)前區(qū)和惰性區(qū)的慣性差別較大，故主回路和副回路可以分別整定。比較單回路反饋系統(tǒng)來說，串級控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是：1、由于副回路的存在，改善了對象的特性，使系統(tǒng)的工作頻率提高。2、串級控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。串級控制系統(tǒng)的抗干擾能力比單回路控制系統(tǒng)要強(qiáng)的多，特別是當(dāng)干擾作用作用于副回路的情況下，系統(tǒng)的抗干擾能力會更強(qiáng)。3、串級系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力。當(dāng)系統(tǒng)采用串級控制時(shí)，主環(huán)是一個(gè)定值系統(tǒng)，而副環(huán)卻是一個(gè)隨動系統(tǒng)。主控制器能夠根據(jù)操作條件和負(fù)荷的變化，不斷修改副控制器的給定值，以適應(yīng)操作條件和負(fù)荷變化的情況。如果對象有非線性特性存在那么可以把它設(shè)計(jì)處于副回路之中，當(dāng)操作條件或符合變化時(shí)，雖然副回路的衰減比會發(fā)生一些變化，穩(wěn)定裕度會降低一些，但是，它對主回路的穩(wěn)定性影響卻很小。三，儀表選型1、測溫元件及變送器的選擇在此溫度串級控制系統(tǒng)中，使用的測溫元件是K型熱電偶，并且使用K型補(bǔ)償導(dǎo)線來進(jìn)行溫度補(bǔ)償。在此串級控制系統(tǒng)中，主、副回路進(jìn)行的是溫度的檢測，所以采用的是溫度變送器，并且采用DDZ—III型溫度變送器。2、執(zhí)行器的選擇（1）執(zhí)行器的選型在此串級控制系統(tǒng)中，由于在現(xiàn)場的煤氣鍋爐環(huán)境下，高溫、高壓，易燃易爆，電動執(zhí)行器難以滿足生產(chǎn)要求，所以選用氣動執(zhí)行器。（2）氣動執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)的選擇在此串級氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，溫度過高時(shí)，會燒壞過熱器、蒸汽管道和汽輪機(jī)的高壓部分金屬損壞，造成生產(chǎn)停頓，還會引起高溫鍋爐爆炸等嚴(yán)重的后果，所以調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇氣閉形式；但溫度過低時(shí)就會降低生產(chǎn)的工作熱效率并影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，所以調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇氣開形式。在此情況下，出現(xiàn)了矛盾的情況，在此情況下要分清主要矛盾和次要矛盾，權(quán)衡利弊，主要矛盾是溫度過高出現(xiàn)的后果嚴(yán)重，所以調(diào)節(jié)閥選用氣閉形式。（3）調(diào)節(jié)閥尺寸的選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸主要指調(diào)節(jié)閥的開度和口徑，它們的選擇對系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大。若調(diào)節(jié)閥口徑過小，當(dāng)系統(tǒng)受到較大擾動時(shí)，調(diào)節(jié)閥即使運(yùn)行在全開狀態(tài)，也會使系統(tǒng)出現(xiàn)暫時(shí)失控現(xiàn)象；若口徑選擇過大，則在運(yùn)行中閥門會經(jīng)常處于小開度狀態(tài)，容易造成流體對閥芯和閥座的頻繁沖蝕，甚至使調(diào)節(jié)閥失靈。因此，調(diào)節(jié)閥的口徑和開度選擇應(yīng)該給予充分重視。在正常工況下一般要求調(diào)節(jié)閥開度應(yīng)處于15%—85%之間，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要的流通能力的大小進(jìn)行選擇。（4）調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性應(yīng)滿足調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性的要求。若調(diào)節(jié)對象特性是線性的，可采用直線型工作特性的調(diào)節(jié)閥。對于放大系數(shù)隨負(fù)荷增大而變小的調(diào)節(jié)對象，則選用的調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性是放大系數(shù)隨負(fù)荷增大而增大，可采用等百分比特性的調(diào)節(jié)閥。這樣，調(diào)節(jié)對象特性和調(diào)節(jié)閥特性互相補(bǔ)償，使總的特性近似直線特性。所以，在此系統(tǒng)中應(yīng)采用對數(shù)特性的調(diào)節(jié)閥。（5）控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇在此串級控制系統(tǒng)中，在高壓的鍋爐環(huán)境下，采用高壓閥較為適應(yīng)環(huán)境的需要。3、主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇在此串級控制氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于兩個(gè)回路的任務(wù)及動態(tài)特性不同，所以選用了不同的調(diào)節(jié)器。副回路及副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是快速消除內(nèi)擾，要求調(diào)節(jié)過程的持續(xù)時(shí)間較短，但不要求無差，一般可選用純比例調(diào)節(jié)器，不引入積分調(diào)節(jié)作用，因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)作用會延長調(diào)節(jié)過程，消弱副回路的快速作用。當(dāng)減溫器后氣溫慣性較大時(shí)，也可選用比例微分調(diào)節(jié)器，但不常用，因?yàn)楦闭{(diào)節(jié)器引入微分作用后，會使調(diào)節(jié)閥動作過大或過于頻繁，對控制不利。主回路及主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是維持維持過熱器T2的溫度恒定，是工藝操作的主要指標(biāo)，允許波動的范圍很小，一般要求無靜差，所以一般選用比例積分調(diào)節(jié)器。當(dāng)過熱器慣性區(qū)的慣性較大時(shí)，也可選用比例積分微分調(diào)節(jié)器。4、主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方式選擇的方法是：首先根據(jù)調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，并決定副調(diào)節(jié)器的正、反作用；然后再根據(jù)主、副過程的正、反形式最終確定主調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。由控制理論的知識可知，要使一個(gè)控制系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，必須采用負(fù)反饋，即保證系統(tǒng)總的開環(huán)放大系數(shù)為正。對串級控制系統(tǒng)而言，主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的結(jié)果同樣要使整個(gè)系統(tǒng)為負(fù)反饋，即主回路各環(huán)節(jié)放大系數(shù)的乘積必須為正。主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式選擇見表三。序號主對象副對象調(diào)節(jié)閥副調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器1正正正正正2正正負(fù)負(fù)正3負(fù)負(fù)正負(fù)負(fù)4負(fù)負(fù)負(fù)正負(fù)5負(fù)正正正負(fù)6負(fù)正負(fù)負(fù)負(fù)7正負(fù)正負(fù)正8正負(fù)負(fù)正正表三在此串級氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于調(diào)節(jié)閥是氣閉形式，所以為負(fù)；當(dāng)調(diào)節(jié)閥的開度增大時(shí)，主、副對象即出口蒸汽的溫度將會下降，所以均為負(fù)；為保證副回路為負(fù)反饋，則副調(diào)節(jié)器為正，即反作用調(diào)節(jié)器，為保證主回路為負(fù)反饋，則主調(diào)節(jié)器為負(fù)，為反作用調(diào)節(jié)器。四，設(shè)計(jì)總結(jié)過熱蒸汽溫度是生產(chǎn)工藝確定的重要參數(shù)。蒸汽溫度過高，會燒壞過熱器的水管，影響負(fù)荷設(shè)備如汽輪的正常工作和安全，氣溫過低又會影響負(fù)荷設(shè)備的使用。例如進(jìn)汽溫度每降低5℃汽機(jī)效率就要下降1%。因此無論從安全還是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，必須保持過熱蒸汽溫度在規(guī)定范圍之內(nèi)，微機(jī)控制系統(tǒng)一般將氣溫控制在偏離額定值±5℃五，參考文獻(xiàn)1，《電廠鍋爐原理及設(shè)備》，葉江明，中國電力出版社；2，《過程控制系統(tǒng)及工程》，翁維勤、孫洪程，化學(xué)工業(yè)出版社；3，《鍋爐課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，李加護(hù)、閆順林、劉彥豐，中國電力出版社；4，《鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》，王貴斌、劉浩；5，《火電廠鍋爐蒸汽控制的深討》，付新河，廣州發(fā)電廠有限公司。目錄TOC\o"1-2"\p""\h\z\u第一章總論 11.1項(xiàng)目概況 11.2研究依據(jù)及范圍 31.3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 41.4研究結(jié)論及建議 4第二章項(xiàng)目建設(shè)的背景和必要性 62.1項(xiàng)目建設(shè)的背景 62.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性 8第三章項(xiàng)目服務(wù)需求分析 11第四章項(xiàng)目選址與建設(shè)條件 134.1選址原則 134.2項(xiàng)目選址 134.3建設(shè)條件 144.4項(xiàng)目建設(shè)優(yōu)勢條件分析 15第五章建設(shè)方案 185.1建設(shè)規(guī)模與內(nèi)容 185.2總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 195.3建筑方案 245.4結(jié)構(gòu)方案 265.5給水工程 275.6排水工程 295.7電氣設(shè)計(jì) 315.8暖通設(shè)計(jì) 345.9項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 35第六章節(jié)能措施 376.1

設(shè)計(jì)依據(jù) 376.2節(jié)能措施 37第七章環(huán)境影響分析 397.1環(huán)境影響分析 397.2環(huán)境保護(hù)措施及治理效果