火力發(fā)電廠主要控制工藝邏輯

1、1.1 火電廠控制工藝1.1.1 機(jī)組指令機(jī)組指令就是對(duì)機(jī)組下達(dá)的負(fù)荷指令，機(jī)組指令回路接收電網(wǎng)中調(diào) AGC 指令和本機(jī)運(yùn) 行人員的指令。負(fù)荷指令下達(dá)至汽機(jī)主控回路和鍋爐主控回路，通過(guò)鍋爐風(fēng)粉控制和汽機(jī)DEH 控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷指令的響應(yīng)，見(jiàn)圖 1。機(jī)組指令接收 AGC 信號(hào)的先決條件是機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制模式，就是說(shuō)汽機(jī)控制在自動(dòng) 狀態(tài)，鍋爐控制也在自動(dòng)狀態(tài)。在這種情況下，電網(wǎng)中調(diào)會(huì)根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化，計(jì)算頻率 差，折合成負(fù)荷指令下達(dá)給發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)組根據(jù) AGC 信號(hào)，通過(guò)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)增加或 減少機(jī)組出力，穩(wěn)定電網(wǎng)的頻率。當(dāng) AGC 投入條件不成立的情況下，一般采用鍋爐跟隨汽機(jī)的控制方式，即

2、汽機(jī)控制功 率，鍋爐控制壓力。在這種情況下，機(jī)組發(fā)電功率由本機(jī)運(yùn)行人員設(shè)定，而鍋爐則自動(dòng)調(diào)整 出力，維持機(jī)前設(shè)定壓力的穩(wěn)定，保證汽機(jī)與鍋爐之間的能量平衡。當(dāng)汽機(jī)主控?zé)o法投入自動(dòng)，同時(shí)鍋爐主控也無(wú)法投入自動(dòng)的情況下，機(jī)組處于 BASE運(yùn)行方式（手動(dòng)方式）。此時(shí)，DEH 系統(tǒng)根據(jù)主汽壓力來(lái)調(diào)整綜合閥位，使汽機(jī)與鍋爐保持 能量平衡，機(jī)組指令跟隨綜合閥位對(duì)應(yīng)的機(jī)組功率。機(jī)組 BASE 方式運(yùn)行通常是機(jī)組運(yùn)行 的過(guò)渡階段。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的重要輔機(jī)（送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等）出現(xiàn)故障，只能運(yùn)行兩臺(tái)設(shè)備中的一臺(tái)時(shí)， 不能提供充足的出力，發(fā)電機(jī)組也就無(wú)法在額定出力下正常工作。這時(shí)，機(jī)組控制以 RB（RUNBACK：快速返

3、回）方式運(yùn)行，通常機(jī)組負(fù)荷會(huì)降低一半。此時(shí)的機(jī)組指令同機(jī)組1BASE 方式運(yùn)行時(shí)相似，處于跟隨模式。即主汽壓力不斷下降，汽機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)小，機(jī)組負(fù)荷指令則根據(jù)綜合閥位的大小跟隨相應(yīng)值。機(jī)組指令控制是機(jī)組控制系統(tǒng)的頂層控制，也是協(xié)調(diào)控制的頂層控制，伴隨著機(jī)組運(yùn)行工況的變化，指令控制會(huì)選擇相應(yīng)控制策略，保持機(jī)組出力與電網(wǎng)需求的平衡和汽機(jī)與鍋爐的能量平衡。圖 1 指令控制 SAMA 圖1.1.2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是汽機(jī)與鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，通常存在三種協(xié)調(diào)控制方式：機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式、鍋爐跟隨方式、汽機(jī)跟隨方式，見(jiàn)圖 2。圖 2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) SAMA 圖在汽機(jī)主控在自動(dòng)態(tài)，且鍋爐主控在自

4、動(dòng)態(tài)時(shí)，機(jī)組控制處于機(jī)爐協(xié)調(diào)控制模式。在機(jī) 爐協(xié)調(diào)控制方式下，汽機(jī)與鍋爐并行操作，鍋爐控制機(jī)前壓力，汽輪機(jī)控制功率，兩者互相 影響。負(fù)荷變化過(guò)程先于鍋爐指令信號(hào)，同時(shí)壓力變化修正調(diào)節(jié)閥位置。當(dāng)汽機(jī)主控在手動(dòng)態(tài)，且鍋爐主控在自動(dòng)態(tài)時(shí)，機(jī)組控制處于鍋爐跟隨模式。在鍋爐跟 隨控制方式下，鍋爐控制機(jī)前主汽壓力，汽機(jī)調(diào)門采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式來(lái)獲得期望的功率。3控制過(guò)程為，主汽壓力設(shè)定值與機(jī)前壓力相比較，其偏差經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)信號(hào)前饋和修正后產(chǎn)生 鍋爐指令信號(hào)去風(fēng)和燃料回路。同時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)員通過(guò)設(shè)定調(diào)節(jié)閥位置來(lái)建立負(fù)荷指令。當(dāng)鍋爐主控在手動(dòng)，且汽機(jī)主控在自動(dòng)時(shí)，機(jī)組控制處于汽機(jī)跟隨模式。在汽機(jī)跟隨控 制模式下，汽輪機(jī)

5、控制機(jī)前蒸汽壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒率來(lái)獲得期望的負(fù)荷。運(yùn)轉(zhuǎn)員手 動(dòng)設(shè)置燃料和風(fēng)量值，燃料和風(fēng)量的變化會(huì)帶來(lái)鍋爐能量水平的變化，從而改變機(jī)前壓力的變化。1.1.3 定壓滑壓選擇機(jī)前壓力是單元制機(jī)組負(fù)荷控制一個(gè)十分重要的參數(shù)，定壓和滑壓選擇指在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)前壓力是保持一個(gè)定值還是維持某一個(gè)函數(shù)關(guān)系。機(jī)前壓力設(shè)定值應(yīng)該等于某個(gè)目標(biāo)值還是按照某個(gè)函數(shù)關(guān)系跟蹤負(fù)荷指令，則是由定壓滑壓選擇控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖 3。PT偏置設(shè)定值FW1IAFW2PDFFDFRBIDFAPHUDF(x)TIT滑壓設(shè)定值PTTTrackTTA IA II APSI壓力速率限制定壓設(shè)定值壓力實(shí)際設(shè)定值圖 3 定壓滑壓選擇

6、單元機(jī)組按照定壓方式運(yùn)行時(shí)，機(jī)前壓力保持不變，機(jī)組功率與調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。單元機(jī)組滑壓運(yùn)行時(shí)，汽機(jī)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度維持不變一般為全開(kāi)位置，機(jī)組功率與機(jī)前壓力保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。定壓可以在機(jī)組任意控制模式下選擇，而滑壓需要在鍋爐跟隨控制模式并且機(jī)組負(fù)荷較大的情況下進(jìn)行。在機(jī)爐協(xié)調(diào)模式下，如果出現(xiàn) RB，則控制方式變?yōu)殄仩t跟隨，機(jī)前壓力維持動(dòng)作前壓力一段時(shí)間，然后按照一定的速率滑壓下降。41.2 汽機(jī)控制工藝2.2.1 汽機(jī)控制汽機(jī)控制就是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥控制，汽機(jī)控制的執(zhí)行部分就是數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) DEH。汽機(jī)控制在不同的控制方式下，將汽機(jī)指令送達(dá) DEH 系統(tǒng)，DEH 系統(tǒng)根據(jù)汽機(jī)指令作出相

7、 應(yīng)的動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，完成對(duì)負(fù)荷或壓力的控制，見(jiàn)圖 4。汽機(jī)指令TDTFCCS遙控DEH反饋信號(hào)100%TTT0%IIH/LA至DEH圖 4 汽機(jī)控制 SAMA 圖相對(duì)于鍋爐控制，汽機(jī)控制要簡(jiǎn)單一些，主要 DEH 控制。DEH 系統(tǒng)控制根據(jù)指令調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，完成對(duì)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的控制。給水控制在設(shè)備屬于汽機(jī)側(cè)，但是在自動(dòng)狀態(tài)下 接收的鍋爐指令。給水控制主要對(duì)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)電動(dòng)給水泵的控制。在機(jī)組啟動(dòng)階段和低負(fù)荷階段，由 30%負(fù)荷的電動(dòng)給水泵供水，采用單沖量水位控制方式。在負(fù)荷較高 階段和額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，有兩臺(tái) 50%負(fù)荷的啟動(dòng)給水泵供水，采用三沖量的水位控制模式。2.2.2 給

8、水控制（汽泵）汽動(dòng)給水泵是機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的全部給水來(lái)源，采用三沖量的水位控制策略，見(jiàn)圖 5。汽包水位被控對(duì)象的擾動(dòng)有四個(gè)來(lái)源，給水量的擾動(dòng)為內(nèi)部擾動(dòng)，其余如蒸汽負(fù)荷的擾動(dòng)、燃料量的擾動(dòng)以及汽包壓力的擾動(dòng)等為外部擾動(dòng)。其中給水?dāng)_動(dòng)、汽機(jī)負(fù)荷擾動(dòng)和鍋爐熱負(fù)荷擾動(dòng)影響比較大。由于蒸汽流量和燃料量的變化是經(jīng)常產(chǎn)生的外部擾動(dòng)，并且是產(chǎn)生"虛假水位"的根源，所以在給水控制系統(tǒng)里常常引入蒸汽流量、燃料量信號(hào)作為前饋信號(hào)，以改善外部擾動(dòng)時(shí)的控制品質(zhì)。如上圖所示，三沖量的調(diào)節(jié)回路中主要包含有主調(diào)節(jié)器 TPI 及付調(diào)節(jié)器 TPI，付調(diào)節(jié)器一般用比例規(guī)律的。主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)作為主控信號(hào)去控制

9、副調(diào)節(jié)器。副調(diào)節(jié)器除接受主調(diào)節(jié)器信號(hào)外，還接受給水量反饋信號(hào)和蒸汽流量信號(hào)，組成一個(gè)三沖量的串級(jí)控 制系統(tǒng)，其中副調(diào)節(jié)器的作用主要是通過(guò)內(nèi)回路進(jìn)行蒸汽流量和給水流量的比值調(diào)節(jié)，并快 速消除來(lái)自給水側(cè)的擾動(dòng)。而主調(diào)節(jié)器主要是通過(guò)副調(diào)節(jié)器對(duì)水位進(jìn)行校正，使水位保持在給定值。當(dāng)負(fù)荷變化而出現(xiàn)“虛假水位”時(shí)，由于采用了蒸汽流量信號(hào)，就有一個(gè)使給水量與負(fù)荷同方向變化的信號(hào)，從而減少了由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給水量向與負(fù)荷相反方向變化的趨勢(shì)，從而改變蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的水位控制質(zhì)量。汽動(dòng)給水泵控制分成遙控和本地自動(dòng)兩種控制方式。遙控時(shí)接收鍋爐指令，自動(dòng)維持水位穩(wěn)定；本地自動(dòng)時(shí)，根據(jù)操作員的指令設(shè)定水位維持水位

10、在設(shè)定值。圖 5 給水控制汽泵1.2.3 給水調(diào)節(jié)閥控制給水調(diào)節(jié)閥是低負(fù)荷階段電動(dòng)給水泵供水時(shí)維持水位穩(wěn)定的控制手段，見(jiàn)圖 6。在機(jī)組啟動(dòng)初期，主給水門關(guān)閉，電動(dòng)給水泵定速運(yùn)行，通過(guò)控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)給水流量，達(dá)到控制水位的目的。此時(shí)，水位控制器對(duì)設(shè)定值和水位值的偏差進(jìn)行運(yùn)算， 生成自動(dòng)控制指令去控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變給水流量，使水位跟蹤設(shè)定值，進(jìn)行單沖量的水位調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行在高負(fù)荷狀態(tài)，鍋爐供水由兩臺(tái)啟動(dòng)給水泵供應(yīng)，水位控制是三沖量控制方 式。如果此時(shí)有一臺(tái)啟動(dòng)給水泵跳閘，則會(huì)聯(lián)鎖啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，保持水位的三沖量控制方 式不變，此時(shí)串級(jí)控制器 1 計(jì)算水位實(shí)際值與水位設(shè)定值之間

11、的偏差，然后與主蒸汽流量相 加輸出至串級(jí)控制器 2。串級(jí)控制器 2 計(jì)算控制器 1 與凝結(jié)水流量的偏差，計(jì)算相應(yīng)閥位指 令。給水調(diào)節(jié)閥接收閥位指令，作出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，調(diào)節(jié)給水流量，從而達(dá)到控制水位的目的。圖 6 給水調(diào)節(jié)閥控制 SAMA 圖71.2.4 給水控制（電泵）電動(dòng)給水泵是機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷階段鍋爐供水設(shè)備，控制策略，見(jiàn)圖 7。在機(jī)組啟動(dòng)初期，電動(dòng)給水泵定速運(yùn)行，通過(guò)控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)給水流量， 達(dá)到控制水位的目的。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，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，提高給水母管壓力

12、，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，給水調(diào)節(jié)閥承受的節(jié)流壓差也越來(lái)越大，當(dāng) 給水調(diào)節(jié)閥門開(kāi)到 90以后，將電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制投自動(dòng)。給水控制由給水調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)方式變成了給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式。當(dāng)啟動(dòng)給水泵跳閘時(shí)，電動(dòng)給水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，三沖量方式調(diào)節(jié)水位。圖 7 給水控制電泵81.2.5 除氧器水位控制除氧器是凝結(jié)水通路上凈化凝結(jié)水，保證水、汽純凈的重要設(shè)備，主要作用是除去溶解在凝結(jié)水中的非凝結(jié)空氣。除氧器水位控制是平衡鍋爐給水和凝結(jié)水的重要控制策略，與汽包水位或者汽水分離器水位控制策略相似。在給水流量較小的情況下，采用單沖量控制方式

13、。在給水流量較大時(shí)，采用三沖量控制方式，將給水流量和凝結(jié)水流量擾動(dòng)納入控制策略中。見(jiàn)圖 8。在給水流量較小，單沖量控制方式下，除氧器水位控制通過(guò)除氧器給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的調(diào)控實(shí)現(xiàn)控制目的，使除氧器水位跟蹤除氧器水位設(shè)定值。在給水流量較大，三沖量控制方式下，除氧器水位控制同時(shí)要將凝結(jié)水流量和給水流量作為調(diào)節(jié)過(guò)程中的擾動(dòng)量加以處理。首先，除氧器水位設(shè)定值與實(shí)測(cè)值比較，差值經(jīng)過(guò)一級(jí)PID 處理，得出值與給水流量換算值累加，累加后的值在第二級(jí) PID 處理前與凝結(jié)水流量比較，得出的差值經(jīng)過(guò)計(jì)算得出除氧器給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度需要的增加值或者減小值。開(kāi)度變化值送到除氧器給水調(diào)節(jié)閥，閥門作出相應(yīng)動(dòng)作，除氧器供水量隨之

14、變化，達(dá)到維持除氧器水位跟蹤設(shè)定值的目的。圖 8 除氧器水位控制 SAMA 圖91.2.6 凝汽器熱井水位控制凝汽器是是機(jī)組安全、高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，是機(jī)組汽水循環(huán)中水的起點(diǎn)。凝結(jié)水位控制的有效運(yùn)行可以保障凝汽器運(yùn)行的安全性，也使機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性得到保證。與凝結(jié)水水位相關(guān)的有兩臺(tái)設(shè)備，凝結(jié)水位調(diào)節(jié)閥和凝結(jié)水至凝補(bǔ)水箱溢流閥。當(dāng)凝結(jié) 水水位低于設(shè)定值時(shí)，凝結(jié)水位調(diào)節(jié)閥增大開(kāi)度，增加凝結(jié)水箱補(bǔ)水，使水位上升，跟蹤設(shè) 定值。當(dāng)凝結(jié)水位高于凝結(jié)水位設(shè)定值時(shí)，凝結(jié)水至凝補(bǔ)水箱溢流閥增大開(kāi)度，凝結(jié)水熱井中的凝結(jié)水通過(guò)溢流閥泄至凝補(bǔ)水箱，凝結(jié)水位下降，跟蹤設(shè)定值。見(jiàn)圖 9。圖 9 凝結(jié)水

15、位控制 SAMA 圖首先，凝汽器水位實(shí)測(cè)值與凝汽器水位設(shè)定值比較，差值經(jīng)過(guò)左側(cè) PID 計(jì)算，得出凝結(jié)水位調(diào)節(jié)閥需要增大或者減小的開(kāi)度，開(kāi)度指令驅(qū)動(dòng)凝結(jié)水位調(diào)節(jié)閥開(kāi)大或者關(guān)小，達(dá)到調(diào)節(jié)水位的目的；同時(shí)，差值經(jīng)過(guò)右側(cè) PID 處理得出溢流閥需要減少或者增加的開(kāi)度，開(kāi)度指令驅(qū)動(dòng)溢流閥動(dòng)作，同樣實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)凝結(jié)水位的目的。1.2.7 高壓加熱器水位控制高壓加熱器（或者低壓加熱器）是提高凝給水溫度和機(jī)組熱循環(huán)效率的裝置。高壓加熱器是一種表面式熱交換器，一般放在除氧器之后，抽取汽輪機(jī)高壓缸中的蒸汽加熱給水。高壓加熱器安裝疏水調(diào)節(jié)閥和危急疏水調(diào)節(jié)閥，用來(lái)不斷地排出加熱給水的蒸汽10凝結(jié)后的疏水，疏水的水位（即

16、高壓加熱器的水位）需要維持一個(gè)穩(wěn)定值。如果高加水位過(guò) 高，影響熱交換效果，還有可能使疏水從抽汽管直接通過(guò)疏水閥排出，影響加熱效果，還可 能使疏水從抽汽管倒流入汽輪機(jī)，形成水沖擊；如果水位過(guò)低，加熱蒸汽可能直接通過(guò)疏水閥排出，影響加熱效果和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還影響環(huán)境。低壓加熱器是加熱凝結(jié)水的裝置，作用與高壓加熱器相同。二者的不同之處在于溫度不同、抽汽位置不同。本文通過(guò)解析高壓加熱器的控制策略來(lái)說(shuō)明高壓加熱器和低壓加熱器共通的控制原理，見(jiàn)圖 10。高壓加熱器水位控制由高加疏水調(diào)節(jié)閥和高加危急疏水調(diào)節(jié)閥兩個(gè)裝置完成。高加疏水調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)穩(wěn)定高加水位的過(guò)程中起到主要作用。高加危急疏水調(diào)節(jié)閥在高加水位異常高

17、的情況下加入調(diào)節(jié)高加水位的控制中，高加危急疏水調(diào)節(jié)閥動(dòng)作比高加疏水調(diào)節(jié)閥更快，二者的設(shè)定值不同。首先，高加水位實(shí)測(cè)值與設(shè)定值比較，差值經(jīng)過(guò)左側(cè) PID 計(jì)算得出調(diào)節(jié)閥需要增大或減小的開(kāi)度，開(kāi)度指令送到調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥根據(jù)指令值開(kāi)大或者關(guān)小閥門，完成水位調(diào)控的一次循環(huán)。如果水位異常高，危急調(diào)節(jié)閥加入水位調(diào)節(jié)。高加水位實(shí)測(cè)值與危急調(diào)節(jié)閥設(shè)定值比較，差值經(jīng)過(guò)右側(cè) PID 處理得出危急調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度指令，高加危急疏水調(diào)節(jié)閥根據(jù)開(kāi)度指令迅速動(dòng)作，完成高加水位的調(diào)節(jié)。圖 10 高壓加熱器水位控制 SAMA 圖 2.2.8 高壓旁路減壓調(diào)節(jié)閥控制 高壓旁路被控對(duì)象為減壓閥、噴水隔離閥、噴水調(diào)節(jié)閥，高壓旁路控制系

18、統(tǒng)有啟動(dòng)、溢流和安全三個(gè)主要功能（即三用閥功能）。 啟動(dòng)功能：改善機(jī)組的啟動(dòng)特性；提高鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中的燃燒率；使蒸汽溫度與汽輪機(jī)缸溫得到最佳匹配；縮短機(jī)組啟動(dòng)的時(shí)間，減少壽命損耗。 溢流功能：吸收機(jī)、爐之間的不平衡負(fù)荷；排泄機(jī)組在負(fù)荷瞬變過(guò)度過(guò)程中的剩余蒸汽；調(diào)整穩(wěn)定爭(zhēng)氣壓力；維持鍋爐在不投油情況下的最低穩(wěn)燃負(fù)荷。 安全功能：取代鍋爐安全閥的功能。機(jī)組旁路系統(tǒng)投入備用后，當(dāng)機(jī)組的機(jī)前實(shí)際壓力與機(jī)組高壓旁路壓力設(shè)定值差值大于旁路超壓偏置設(shè)定值時(shí)，旁路系統(tǒng)將自動(dòng)參與壓力調(diào) 節(jié)，維持主蒸汽壓力等于設(shè)定值。在旁路控制中，關(guān)鍵控制是對(duì)高旁減壓調(diào)節(jié)閥的控制，本聞就高旁減壓調(diào)節(jié)閥的控制策 略加以說(shuō)明，見(jiàn)圖

19、 11。圖 11 高旁減壓調(diào)節(jié)閥 SAMA 圖首先，主汽壓力實(shí)測(cè)值與一級(jí) PID 輸出比較，差值經(jīng)過(guò)第二級(jí) PID 處理得出閥位開(kāi)度12指令。減壓調(diào)節(jié)閥根據(jù)指令動(dòng)作，調(diào)整主汽壓力。同時(shí)，閥位指令回到一級(jí) PID 入口，指令與坡度處理后指令比較，差值經(jīng)過(guò)一級(jí) PID 處理得出下一次處理循環(huán)與主汽壓力實(shí)測(cè)值的比較值。高旁減壓閥的調(diào)節(jié)壓力過(guò)程是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，這就保證了調(diào)整過(guò)程的平滑和有效。1.3 鍋爐控制工藝2.3.1 燃燒控制鍋爐燃燒控制是機(jī)組控制的難點(diǎn)，合適的控制策略能夠減少鍋爐對(duì)負(fù)荷指令響應(yīng)的延遲時(shí)間，提高機(jī)組的響應(yīng)速度和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。圖 12 是能量輸入信號(hào)圖，能量輸入必須與能量需求匹配。能量

20、輸入的計(jì)量如果采用給粉機(jī)轉(zhuǎn)速或者容量風(fēng)的風(fēng)門開(kāi)度來(lái)計(jì)算，易受制粉系統(tǒng)延遲或者煤質(zhì)變化等因素的影響。本文采用 P1+dPd/dt（一級(jí)壓力與汽包壓力變化率之和）作為鍋爐能量輸入的信號(hào)反饋。一級(jí)壓力和汽包壓力都容易計(jì)量，這就提供了一個(gè)在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)工況下都比較穩(wěn)定的能量輸入測(cè)量方法。圖 12 能量信號(hào) SAMA 圖13燃燒控制的滯后與延遲一直是火電機(jī)組控制不易解決的問(wèn)題，新興的控制策略如預(yù)測(cè)控制、矩陣控制等較好的改善了鍋爐燃料輸入延遲和滯后，基本策略都是在能量需求信號(hào)上加上比較大的前饋，以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高響應(yīng)速度，見(jiàn)圖 13。由一級(jí)壓力 P1 和汽包壓力變化值相加得出鍋爐能量輸入信號(hào)，能量輸入信號(hào)

21、需要經(jīng)過(guò) 實(shí)際燃料輸入值的熱值修正，修正的鍋爐能量輸入熱值與鍋爐指令（能量需求）相比較。差 值經(jīng)過(guò)一級(jí) PID 運(yùn)算得出第一個(gè)燃料需求值，第一個(gè)燃料需求值再經(jīng)過(guò)實(shí)際燃料輸入的校 正，經(jīng)過(guò)第二級(jí) PID 計(jì)算得出燃料需求值，送給給煤機(jī)或容量風(fēng)門，增加或者減少燃料輸入。這種控制策略的優(yōu)點(diǎn)在于：在增加和減少燃料的過(guò)程中，動(dòng)態(tài)修正燃料指令，避免過(guò)于 追求前饋控制而造成波動(dòng)，使鍋爐響應(yīng)的可控制增強(qiáng)。圖 13 燃燒控制 SAMA 圖在當(dāng)代，火力發(fā)電在電力供應(yīng)中占有主要地位，提供著大部分社會(huì)生活生產(chǎn)用電。而鍋 爐是火力發(fā)電生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其效能直接影響火力發(fā)電的效率和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐燃燒中用 到的煤等又是重要

22、的不可再生資源，因此鍋爐的燃燒控制相當(dāng)重要，控制水平的低下將造成 資源浪費(fèi)、效率不高和環(huán)境污染。近期，鍋爐燃燒控制又出現(xiàn)了利用模糊綜合評(píng)判，運(yùn)用具體的實(shí)例，評(píng)價(jià)了鍋爐燃燒控 制系統(tǒng)，調(diào)整燃燒控制量等新的燃燒控制策略。模糊綜合評(píng)判方法，對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制 量進(jìn)行綜合評(píng)判，通過(guò)改變?nèi)剂狭?、送風(fēng)量、引風(fēng)量，進(jìn)而改變控制量，達(dá)到較好的燃燒效 果。相信這些新策略和新技術(shù)的逐步成熟會(huì)帶來(lái)燃燒控制水平的逐步提升。當(dāng)前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源的供需矛盾日益突出。目前，煤炭在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。全國(guó)煤炭消耗總量中有 60%以上直接用在電站鍋爐中燃燒，要充分利用 鍋爐和鍋爐燃燒中的煤炭資源，適當(dāng)?shù)母?/p>

23、善燃燒的控制量因素使煤炭燃燒充分，以提供高效的熱量，同時(shí)減少空氣的污染。1.3.2 引風(fēng)控制鍋爐爐膛壓力是鍋爐運(yùn)行需要監(jiān)控的重要參數(shù)，引風(fēng)控制就是維持鍋爐爐膛的壓力穩(wěn) 定，并使鍋爐處于微負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)的控制策略，見(jiàn)圖 14。引風(fēng)控制的設(shè)備是兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)，控制目標(biāo)是爐膛壓力。自動(dòng)控制狀態(tài)下，引風(fēng)控制的目 標(biāo)是維持鍋爐壓力始終跟蹤設(shè)定值。當(dāng)送風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，送風(fēng)指令作為前饋送到引風(fēng)控制第一級(jí) PID，第一級(jí) PID 得出第一個(gè)引風(fēng)指令，第一個(gè)引風(fēng)指令經(jīng)過(guò)實(shí)際引風(fēng)值的校正，在第二級(jí) PID 計(jì)算出最終引風(fēng)指令，即引風(fēng)擋板開(kāi)度指令或引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速指令。引風(fēng)控制的最終目的就是維持爐膛壓力穩(wěn)定，避免鍋爐運(yùn)行正壓或

24、負(fù)壓波動(dòng)。圖 14 引風(fēng)控制 SAMA 圖151.3.3 送風(fēng)控制送風(fēng)機(jī)是鍋爐風(fēng)量與氧氣供應(yīng)的主要設(shè)備，鍋爐風(fēng)量由一次風(fēng)（制粉風(fēng)）和二次風(fēng)（助 燃風(fēng)）構(gòu)成，風(fēng)量的調(diào)控由送風(fēng)機(jī)完成。鍋爐通常運(yùn)行在富氧狀態(tài)，即鍋爐內(nèi)氧氣的供應(yīng)量 要略大于燃料對(duì)氧氣的需求量，這樣可以保證燃料的充分燃燒，避免資源的浪費(fèi)。而鍋爐內(nèi) 氧氣是否充足的依據(jù)是尾部煙道（一般在省煤器入口取樣）煙氣中的含氧量，煙氣中含氧就 表明鍋爐供氧是充足的。但是，鍋爐中的供氧量不宜過(guò)高，否則容易出現(xiàn)尾部煙道的二次燃 燒。送風(fēng)控制就是根據(jù)鍋爐對(duì)氧氣的需求為基礎(chǔ)，以煙氣氧量為控制目標(biāo)，生成相應(yīng)的風(fēng)量指令，見(jiàn)圖 15。圖 15 送風(fēng)控制 SAMA

25、圖送風(fēng)控制策略比較復(fù)雜，煙氣含氧量的控制目標(biāo)要由風(fēng)量調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，由一級(jí)壓力換算得出鍋爐燃料燃燒需要的氧氣供應(yīng)量與操作員輸入的富氧水平相加，然后與煙氣實(shí)際16含氧量比較得出差值，經(jīng)過(guò) PI 運(yùn)算得出需要增加或減少的氧量指令。氧量指令還要經(jīng)過(guò)能量需求 BD、鍋爐實(shí)際輸入能量 HR 和一級(jí)壓力 P1 綜合計(jì)算值的修正，修正后得出鍋爐對(duì)送風(fēng)量的需求。送風(fēng)量需求值與實(shí)際風(fēng)量比較，得出差值，差值一級(jí) PID 運(yùn)算后得出需要增加或減少的送風(fēng)量，一級(jí) PID 得出的送風(fēng)量再經(jīng)過(guò)實(shí)際送風(fēng)量指令的修正得出最后的風(fēng)量指令。最后的送風(fēng)量指令送到送風(fēng)機(jī)或送風(fēng)機(jī)擋板，通過(guò)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或擋板開(kāi)度達(dá)到調(diào)整送風(fēng)量的目的，而

26、送風(fēng)量的調(diào)整同時(shí)會(huì)完成鍋爐煙氣含氧量的調(diào)整。1.3.4 一級(jí)減溫控制鍋爐過(guò)熱蒸汽減溫器是控制過(guò)熱汽溫度的重要裝置，過(guò)熱蒸汽一級(jí)減溫器在控制過(guò)熱汽溫度過(guò)高的同時(shí)，也保護(hù)過(guò)熱器管道不被燒毀。一級(jí)減溫控制采用串級(jí)控制方式，以二級(jí)減溫器前汽溫為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過(guò)控制一級(jí)減溫器后溫度實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖 16。首先，二級(jí)減溫器前實(shí)測(cè)汽溫與二級(jí)減溫器前汽溫設(shè)定值比較，差值運(yùn)算后得出一級(jí)減 溫器后汽溫目標(biāo)值。一級(jí)減溫器后氣溫目標(biāo)值與實(shí)測(cè)值比較，差值經(jīng)過(guò) PID 運(yùn)算得出一級(jí) 減溫水調(diào)節(jié)閥應(yīng)該增加或減小的開(kāi)度。開(kāi)度變化指令送到減溫水調(diào)節(jié)閥，通過(guò)減溫水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的變化，增加或減少減溫水投入量，達(dá)到調(diào)控溫度的目的。圖 16 一

27、級(jí)減溫控制 SAMA 圖171.3.5 二級(jí)減溫控制二級(jí)減溫控制是鍋爐二級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥控制策略，二級(jí)減溫控制以主汽溫度作為調(diào)控目標(biāo)，通過(guò)調(diào)節(jié)二級(jí)減溫器后汽溫實(shí)現(xiàn)調(diào)控目標(biāo)，見(jiàn)圖 17。二級(jí)減溫控制的主要作用在于維持主汽溫度的穩(wěn)定。飽和蒸汽要經(jīng)過(guò)多段過(guò)熱器繼續(xù)加熱，生成高溫高壓且溫度穩(wěn)定過(guò)熱汽去推動(dòng)汽輪機(jī)工作。而且每一種鍋爐與汽輪機(jī)組都有一 個(gè)規(guī)定的運(yùn)行溫度。鍋爐出口過(guò)熱蒸汽溫度是整個(gè)鍋爐蒸汽通道中溫度最高的地方，過(guò)熱器材料雖然是耐高 溫、高壓的合成材料，但在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)過(guò)熱器溫度已接近材料容許的極限溫度，為了設(shè) 備的安全，必須嚴(yán)格控制過(guò)熱器的溫度。若過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，會(huì)使過(guò)熱器、汽輪機(jī)高壓缸

28、等設(shè)備過(guò)熱變形而造成損壞，溫度過(guò)低則會(huì)降低機(jī)組熱效率，因此要求控制出口溫度穩(wěn)定可 靠。減溫控制的控制滯后與傳輸滯后都很大，要達(dá)到高精度高靈敏度的溫度控制是很困難 的。為此采用分段調(diào)節(jié)，其中最常見(jiàn)的是兩段調(diào)節(jié)。這樣，每段中的對(duì)象容積滯后與傳輸滯 后時(shí)間均可減少一半。圖 17 二級(jí)減溫控制 SAMA 圖一級(jí)減溫控制前面已經(jīng)有所闡述，二級(jí)減溫同樣采用串級(jí)控制的方式實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控。首先，過(guò)熱器出口溫度實(shí)測(cè)值與操作員設(shè)定值比較，差值經(jīng)過(guò)一級(jí) PID 處理得出二級(jí)減溫器后目標(biāo)值。二級(jí)減溫器后汽溫目標(biāo)值再與實(shí)測(cè)溫度比較，差值經(jīng)過(guò)二級(jí) PID 處理得出二級(jí)18減溫水調(diào)節(jié)閥需要增加或減小的開(kāi)度。開(kāi)度指令送到減溫水

29、調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，增加或減少減溫水投入量，汽溫隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，控制目的達(dá)成。1.3.6 煤層二次風(fēng)控制在鍋爐燃燒過(guò)程中，二次風(fēng)擋板的調(diào)節(jié)起重要作用。二次風(fēng)擋板包括周界風(fēng)擋板、二次風(fēng)擋板、頂部燃盡風(fēng)擋板和油槍層風(fēng)門擋板。運(yùn)行時(shí)二次風(fēng)擋板的調(diào)整可使燃燒器保持適當(dāng)?shù)囊?、二次風(fēng)配比，同時(shí)保持合適的一、二次風(fēng)出口速度和風(fēng)量，使風(fēng)粉混合均勻，保證燃料正常著火與燃燒。煤質(zhì)發(fā)生變化的二次風(fēng)擋板在高負(fù)荷時(shí)應(yīng)采用均等配風(fēng)；低負(fù)荷時(shí)采用倒寶塔配風(fēng)?？梢酝ㄟ^(guò)細(xì)微調(diào)整部分二次風(fēng)擋板來(lái)調(diào)節(jié)汽溫、排煙溫度。各二次風(fēng)門可通過(guò)改變各自的偏置值來(lái)進(jìn)行調(diào)整。下面就煤層二次風(fēng)控制來(lái)說(shuō)明二次風(fēng)控制策略，見(jiàn)圖 18。圖 18 煤二次風(fēng)門控制 SAMA 圖煤層二次風(fēng)控制的作用是保持風(fēng)、煤配比適度，使進(jìn)入鍋爐的煤粉充分燃燒。一般的鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)二次風(fēng)的控制并不精細(xì)，通常選擇小開(kāi)度或者全開(kāi)。二次風(fēng)擋板隨給粉量作相應(yīng)調(diào)整在