再熱氣溫調(diào)節(jié)

1、600MW機(jī)組一級(jí)過(guò)熱汽溫控制課 程 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目： 600MW機(jī)組再熱氣溫控制 系 別 能動(dòng)系 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 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(dòng)控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表系（部）： 能動(dòng) 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 審 意 見(jiàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評(píng) 分加權(quán)分調(diào)研論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn),收集資料；能制定課程設(shè)計(jì)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(dú)立完成設(shè)計(jì)工作， 0.25432工作量按期圓滿(mǎn)完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，工作量飽滿(mǎn)，難度適宜。0.25432

2、說(shuō)明書(shū)的質(zhì)量說(shuō)明書(shū)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(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評(píng)審成績(jī)（加權(quán)分合計(jì)乘以12） 分加權(quán)分合計(jì)指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日評(píng) 閱 教 師 評(píng) 審 意 見(jiàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評(píng) 分加權(quán)分查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)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(mǎn)，難度適中。0.55432說(shuō)明書(shū)的質(zhì)量說(shuō)明書(shū)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(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，圖表完備，書(shū)寫(xiě)工整規(guī)范。0.35432評(píng)閱教師評(píng)審成績(jī)（加權(quán)分合計(jì)乘以8）分加權(quán)分合計(jì)評(píng) 閱 教 師 簽 名

3、： 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 總 評(píng) 成 績(jī)分目錄1引言·············································&#

4、183;·····················4 1.1課題的意義··························

5、3;······························4 1.2過(guò)熱器類(lèi)型和特點(diǎn)·················

6、83;·································5 1.3過(guò)熱器的性能··············

7、3;········································52過(guò)熱器工作介紹········&

8、#183;················································5 2.1過(guò)熱

9、氣溫控制的任務(wù)·················································

10、;52.2過(guò)熱氣溫控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性·········································62.2.1蒸汽流量(負(fù)荷)擾動(dòng)下過(guò)熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性·&#

11、183;·····················62.2.2煙氣熱量擾動(dòng)下的過(guò)熱汽溫的動(dòng)態(tài)特性························

12、83;······62.2.3減溫水流量擾動(dòng)下汽溫的動(dòng)態(tài)特性···································63 一級(jí)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能和組成·

13、83;·································83.1 一級(jí)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能·············&

14、#183;·······················83.1.1 一級(jí) A 側(cè)過(guò)熱噴水減溫控制系圖······················&#

15、183;············103.1.2一級(jí)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)的組成·································

16、3;·113.2過(guò)熱汽溫分段控制系統(tǒng)··············································&

17、#183;124 SAMA圖析···············································

18、83;··············14課設(shè)總結(jié)··································

19、83;····························15參考文獻(xiàn)····················

20、83;··········································171 引 言過(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

21、下降，以至燒壞過(guò)熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全。鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度是影響鍋爐生產(chǎn)過(guò)程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù),現(xiàn)代鍋爐的過(guò)熱器是在高溫、高壓的條件下工作。必須通過(guò)自動(dòng)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(guò)熱器入口的蒸汽溫度，從而控制出口的過(guò)熱蒸汽溫度。 汽包鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)控制是維持過(guò)熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并且保護(hù)過(guò)熱器，使管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，會(huì)造成過(guò)熱器、蒸汽管道和汽輪機(jī)高壓部分的金屬損壞，因而過(guò)熱汽溫的上限一般不超過(guò)額定值5 ；過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，會(huì)降低全廠的熱效率并影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因而過(guò)熱汽溫的下

22、限一般不低于額定值10 。主蒸汽溫度的穩(wěn)定對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是非常重要的。過(guò)熱蒸汽溫度控制的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口蒸汽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。1.1 課題的意義鍋爐中將蒸汽從飽和溫度進(jìn)一步加熱至過(guò)熱溫度的部件，又稱(chēng)蒸汽過(guò)熱器。大部分工業(yè)鍋爐不裝設(shè)過(guò)熱器，因?yàn)樵S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(jī)車(chē)和船用鍋爐中，為了提高整個(gè)蒸汽動(dòng)力裝置的循環(huán)熱效率，一般都裝有過(guò)熱器。采用過(guò)熱蒸汽可以減少汽輪機(jī)排汽中的含水率。過(guò)熱蒸汽溫度的高低取決于鍋爐的壓力、蒸發(fā)量、鋼材的耐高溫性能以及燃料與鋼材的比價(jià)等因素，對(duì)電站鍋爐來(lái)說(shuō),4兆帕的鍋爐一般為450左

23、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(guò)熱汽溫的（甚至可達(dá)650）。 溫度過(guò)高，過(guò)熱器和高壓鍋爐會(huì)被損壞，若溫度過(guò)低，電廠的效率會(huì)被降低。過(guò)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(huì)引起較大的機(jī)械壓力，可能會(huì)引起鍋爐破裂，從而會(huì)減少加熱系統(tǒng)單元的生命并且增加維護(hù)費(fèi)用。因此合理控制主汽溫對(duì)保證電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重大影響控制器，內(nèi)環(huán)為P 控制。過(guò)熱汽溫控制是熱工控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的控制系統(tǒng)，其主要任務(wù)是維持過(guò)熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)并且保護(hù)過(guò)熱器，使其壁溫不超過(guò)允許溫度。過(guò)熱汽溫的暫時(shí)偏差不允許超過(guò)±10，長(zhǎng)期偏差不允許超過(guò)±5。溫度過(guò)

24、高會(huì)使過(guò)熱器和汽機(jī)高壓缸承受過(guò)高的熱應(yīng)力而損壞;溫度過(guò)低則會(huì)降低機(jī)組的熱效率，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行3。過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)發(fā)生故障將會(huì)給整個(gè)電廠運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的后果，因此，以過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)為例進(jìn)行故障診斷的研究具有代表性和實(shí)用性。1.2 過(guò)熱器類(lèi)型和特點(diǎn)過(guò)熱器按傳熱方式可分為對(duì)流式、輻射式和半輻射式； 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jìn)出口集箱組成。管子的外徑一般為3060毫米。對(duì)流式過(guò)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。煙氣主要以對(duì)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(guò)熱

25、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(guò)熱器。前者吸收爐膛火焰的輻射熱，后者還吸收一部分對(duì)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(guò)熱器，以增加吸熱量。敷在爐膛內(nèi)壁上的墻式過(guò)熱器為輻射式過(guò)熱器，較少采用。包墻式過(guò)熱器用在大容量的電站鍋爐中構(gòu)成爐頂和對(duì)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(guò)熱器的布置。裝有過(guò)熱器的小容量工業(yè)鍋爐一般只用單級(jí)管組的對(duì)流式過(guò)熱器即能滿(mǎn)足要求。 1.3 過(guò)熱器的性能鍋爐運(yùn)行工況的變化，例如負(fù)荷高低、燃料變化、燃燒工況變動(dòng)等,都對(duì)過(guò)熱器出口汽溫有影響,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

26、。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(dòng)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(guò)熱器吸熱量（見(jiàn)鍋爐汽溫調(diào)節(jié)）。鍋爐負(fù)荷升高時(shí)，對(duì)流式過(guò)熱器的進(jìn)出口蒸汽溫度升高值增大，輻射式過(guò)熱器的溫度升高值減小。若將對(duì)流式、輻射式和半輻射式過(guò)熱器合理組合配置，則可在負(fù)荷、燃燒工況等變化時(shí)使出口汽溫變化較小。過(guò)熱器管組中各并聯(lián)管子的吸熱量和蒸汽流量在運(yùn)行中都會(huì)有差別。為避免個(gè)別管子中溫度過(guò)高，在大型鍋爐中把過(guò)熱器分成若干管組，用爐外的集箱對(duì)各管組蒸汽進(jìn)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(guò)大的溫度差。2過(guò)熱器工作介紹2.1過(guò)熱汽溫控制的任務(wù)過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)控制的任務(wù)是維持過(guò)熱器出

27、口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并且保護(hù)過(guò)熱器，是管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)顯著地影響電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。過(guò)熱蒸汽溫度的上限一般不應(yīng)超過(guò)額定值5。過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，又會(huì)降低全廠的熱效率并影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因而過(guò)熱汽溫度的下限一般不低于額定值10。過(guò)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(shuō)要使過(guò)熱汽溫保持在540±5的范圍內(nèi)。2.2過(guò)熱汽溫控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性影響過(guò)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(guò)熱器的蒸汽溫度變化、流經(jīng)過(guò)熱器的煙氣溫

28、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(dòng)下過(guò)熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)鍋爐負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，蒸汽流量的變化使沿整個(gè)過(guò)熱器管路長(zhǎng)度上各點(diǎn)的蒸汽流速幾乎同時(shí)改變，從而改變過(guò)熱器的對(duì)流放熱系數(shù)，使過(guò)熱器各點(diǎn)的蒸汽溫度幾乎同時(shí)改變，因而汽溫反應(yīng)較快。過(guò)熱器出口汽溫的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如圖2.1所示，其特點(diǎn)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(shí)，對(duì)流式過(guò)熱器和輻射式過(guò)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(shí)，通過(guò)對(duì)流式過(guò)熱器的煙氣溫度和流速都增加，從而使對(duì)流式過(guò)熱器的出口汽溫升高。但是，由于負(fù)荷增加時(shí)，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

29、需要的吸收量，因而當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，輻射式過(guò)熱器出口汽溫是下降的?，F(xiàn)代大型鍋爐過(guò)熱器，對(duì)流式過(guò)熱器受熱面積大于輻射式過(guò)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(dòng)下的過(guò)熱汽溫的動(dòng)態(tài)特性圖2.2表示煙氣熱量階躍變化時(shí)的過(guò)熱汽溫的反應(yīng)曲線(xiàn)，其特點(diǎn)是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。煙氣熱量擾動(dòng)（煙氣溫度和流速產(chǎn)生化）時(shí)，由于煙氣流速和溫度的變化也是沿整個(gè)過(guò)熱器同時(shí)改變的，因而沿過(guò)熱器整個(gè)長(zhǎng)度使煙氣傳遞熱量也同時(shí)變化，所以汽溫反應(yīng)較快，其時(shí)間常數(shù)和遲延均比其他擾動(dòng)小。圖2.2表示煙氣熱量階躍變化時(shí)的過(guò)熱汽溫的反應(yīng)曲線(xiàn)，其特點(diǎn)是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。煙氣熱量擾動(dòng)（煙氣溫度

30、和流速產(chǎn)生變化）時(shí)，由于煙氣流速和溫度的變化也是沿整個(gè)過(guò)熱器同時(shí)改變的，因而沿過(guò)熱器整個(gè)長(zhǎng)度使煙氣傳遞熱量也同時(shí)變化，所以汽溫反應(yīng)較快，其時(shí)間常數(shù)和遲延均比其他擾動(dòng)小?，F(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中是通過(guò)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(gè)數(shù)）或改變煙氣流量來(lái)求取汽溫響應(yīng)曲線(xiàn)的。2.2.3減溫水流量擾動(dòng)下汽溫的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)鍋爐負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，蒸汽流量的變化使沿整個(gè)過(guò)熱器管路長(zhǎng)度上各點(diǎn)的蒸汽流速幾乎同時(shí)改變，從而改變過(guò)熱器的對(duì)流放熱系數(shù)，使過(guò)熱器各點(diǎn)的蒸汽溫度幾乎同時(shí)改變，因而汽溫反應(yīng)較快。過(guò)熱器出口汽溫的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如圖2.3所示，其特點(diǎn)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(shí)，對(duì)流式過(guò)

31、熱器和輻射式過(guò)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(shí)，通過(guò)對(duì)流式過(guò)熱器的煙氣溫度和流速都增加，從而使對(duì)流式過(guò)熱器的出口汽溫升高。但是，由于負(fù)荷增加時(shí)，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(shí)，輻射式過(guò)熱器出口汽溫是下降的?，F(xiàn)代大型鍋爐過(guò)熱器，對(duì)流式過(guò)熱器受熱面積大于輻射式過(guò)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(dòng)下都有延遲有慣性，有自平衡能力。就/值而言，減溫量擾動(dòng)下其值最大，煙汽擾動(dòng)下次之，蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)為最小。要指出的是，在噴水減溫控制系統(tǒng)中，減溫量的擾動(dòng)強(qiáng)烈。對(duì)此段的溫度要求比對(duì)高溫段出口

32、要求低，所以將它作為串級(jí)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(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中是通過(guò)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(gè)數(shù)）或改變煙氣流量來(lái)求取汽溫響應(yīng)曲線(xiàn)的。圖2.1 蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下汽溫的動(dòng)態(tài)特性圖2.2 煙氣熱量擾動(dòng)下汽溫的動(dòng)態(tài)特性圖2.3減溫水流量擾動(dòng)時(shí)的汽溫動(dòng)態(tài)特性3 一級(jí)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能和組成3.1 一級(jí)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)的功能級(jí)過(guò)熱器噴水減溫控制系統(tǒng)是通過(guò)級(jí)減溫水流量的控制，使屏式過(guò)熱器出口汽溫 維持在設(shè)定值，以保護(hù)屏式過(guò)熱器管壁不致超溫，同時(shí)配合高溫過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)的工作。 外層慢速回路控制屏式過(guò)熱器出口蒸汽溫度，內(nèi)層快速回路通過(guò)控制一級(jí)減溫水流

33、量來(lái)保 證屏式過(guò)熱器入口蒸汽溫度達(dá)到要求值。級(jí) A 側(cè)與 B 側(cè)控制原理相同，下面以 A 側(cè)為例介紹過(guò)熱器噴水減溫控制系統(tǒng)工作原 理，其簡(jiǎn)圖如圖 3.1 所示。屏式過(guò)熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值采用用運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定和系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定兩種方式。 在自動(dòng)設(shè)定方式下，屏式過(guò)熱器出口溫度設(shè)定值以經(jīng)過(guò) PTn 慣性環(huán)節(jié)的二級(jí)減溫器出口溫 度信號(hào)與期望的二級(jí)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(guò)熱器出口溫度 的限制。屏式過(guò)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(cè)維持或達(dá)到所設(shè)定的二級(jí)減溫器入口溫度所要求的一級(jí)減溫器出口所需的溫度。1屏式過(guò)熱器出口蒸汽溫度設(shè)定值和實(shí)測(cè)

34、值之間的偏差屏式過(guò)熱器進(jìn)口汽溫（一級(jí) 噴水減溫器出口汽溫）的變化以屏式過(guò)熱器的動(dòng)態(tài)特性影響屏式過(guò)熱器出口汽溫的動(dòng)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(guò)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(gè)差值會(huì)通過(guò)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(guò)出口蒸汽溫度升高時(shí)，根據(jù)屏過(guò)出口溫度設(shè)定值和實(shí)測(cè)值之間的偏差同方向地增加屏過(guò)入口溫度，因此使得 PID 調(diào)節(jié)器的設(shè)定值很穩(wěn)定。控制回路中采用屏過(guò)入口蒸汽溫度經(jīng)過(guò) PTn 慣性環(huán)節(jié)模擬從屏過(guò)入口到屏過(guò)出口的溫度變化過(guò)程。過(guò)熱器的特性

35、 PTn 隨負(fù)荷的變動(dòng)會(huì)發(fā)生改變，可通過(guò)負(fù)荷與慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)的關(guān)系曲線(xiàn)實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷下的過(guò)熱器的特性。過(guò)熱器特性 PTn 并不總是很準(zhǔn)確。但經(jīng)過(guò) PTn 慣性環(huán)節(jié)的屏過(guò)入口蒸汽溫度最終能穩(wěn)定，所以屏過(guò)出口溫度總能調(diào)整穩(wěn)定到其設(shè)定點(diǎn)。這一系統(tǒng)可以滿(mǎn)足超臨界機(jī)組負(fù)荷調(diào)峰時(shí)的需要。為了協(xié)調(diào)這個(gè)控制回路，設(shè)置在 PTn 里的延時(shí)必須與實(shí)際屏式過(guò)熱器熱延遲相匹配，實(shí)際值在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間確定，而且對(duì)不同的蒸汽量會(huì)有所改變。當(dāng)實(shí)發(fā)功率低于某值或者級(jí) A 側(cè)減溫水調(diào)節(jié)閥操作站切手動(dòng)時(shí)，PTn 的輸出等于輸入。2鍋爐負(fù)荷前饋負(fù)荷前饋是一個(gè)微分脈沖、有適當(dāng)比例和受限制的信號(hào)。屏過(guò)入口溫度設(shè)定值有一個(gè) 最低點(diǎn)（屏過(guò)出

36、口蒸汽溫度設(shè)定值也與此類(lèi)似），此最低點(diǎn)與分離器濕態(tài)-干態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)相對(duì) 應(yīng)。這是因?yàn)樵趩?dòng)過(guò)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(yùn)行。爐內(nèi)燃 料量增加時(shí)，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(duì)于屏式過(guò) 熱器來(lái)說(shuō)，單位重量蒸汽的吸熱量反而減少，而通過(guò)屏式過(guò)熱器的蒸汽流量是增加的，從 而導(dǎo)致屏過(guò)出口汽溫隨負(fù)荷的增加反而減少（相當(dāng)于輻射過(guò)熱器的汽溫特性） 。當(dāng)分離器 干態(tài)運(yùn)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(shí)間內(nèi)，應(yīng)注意過(guò)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， 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

37、一個(gè)“脈沖”并被處理，負(fù)荷增加時(shí)導(dǎo) 致產(chǎn)生更多的蒸汽，要求更多的冷卻，通過(guò)從屏過(guò)入口溫度設(shè)定值中減去負(fù)荷前饋分量以 減少屏過(guò)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(gè)以為單位的值， 這個(gè)值代表一個(gè)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(dòng)。簡(jiǎn)圖中 f(t) 是一個(gè)超前滯后環(huán)節(jié)，超前時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間常數(shù)均可根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整，當(dāng)實(shí)發(fā)功率 低于某值或者級(jí) A 側(cè)減溫水調(diào)節(jié)閥操作站切手動(dòng)時(shí)，f(t)的輸出等于輸入，即此時(shí)負(fù)荷 前饋不發(fā)生作用。3屏過(guò)入口汽溫的變化對(duì)屏過(guò)出口汽溫變化的影響過(guò)熱器出口汽溫的改變量是通過(guò)過(guò)熱器進(jìn)口汽溫（噴水減溫器出口汽溫）的改變量實(shí) 現(xiàn)的，在不同負(fù)荷或

38、壓力下，同樣出口汽溫的改變量需要不同的進(jìn)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(guò)過(guò)熱器進(jìn)口和出口蒸汽的比熱容確定。利 用這一原理根據(jù)屏過(guò)出口壓力對(duì)屏過(guò)出口溫度偏差進(jìn)行修正，將其轉(zhuǎn)換為屏過(guò)入口溫度的 變化量。出口與進(jìn)口蒸汽比熱容的比值為出口汽溫對(duì)進(jìn)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(jìn)口汽溫的變化。 由于過(guò)熱器蒸汽側(cè)級(jí)間的中間壓力不測(cè)量，所以用這些級(jí)間的設(shè)計(jì)壓力來(lái)計(jì)算比值。在 級(jí)過(guò)熱器噴水減溫控制系統(tǒng)中，根據(jù)汽水分離器的實(shí)測(cè)壓力和比值計(jì)算級(jí)間的中間壓力， 從而建立相應(yīng)點(diǎn)比熱容與鄰近測(cè)量壓力間的關(guān)系。4飽和溫度限制為

39、了避免一級(jí)減溫后的過(guò)熱蒸汽帶水，必須使一級(jí)減溫后的蒸汽保持一定的過(guò)熱度， 因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了飽和溫度限制回路。一級(jí)減溫器出口溫度的低限限值采用汽水分離器壓力 對(duì)應(yīng)的飽和溫度，并增加一個(gè)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(yùn)行，過(guò)熱器以及噴水減溫控制設(shè)計(jì)有以下保護(hù)系統(tǒng)：當(dāng)鍋爐發(fā)生 主燃料跳閘時(shí)， 應(yīng)全關(guān)一級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥門(mén)， 即一級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥門(mén)操作站強(qiáng)制輸出為 0%。當(dāng)發(fā)生 RUNBACK 或者級(jí) A 側(cè)噴水電動(dòng)門(mén)全關(guān)的情況下，一級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥門(mén)操作站 應(yīng)輸出一個(gè)常數(shù)，該數(shù)值由運(yùn)行人員確定。如果系統(tǒng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，一級(jí)減溫水調(diào) 節(jié)閥門(mén) M/A 操作站應(yīng)強(qiáng)

40、制到手動(dòng)狀態(tài)：（1）總給水量信號(hào)故障（2）機(jī)組給定負(fù)荷信號(hào)故障（3）屏式過(guò)熱器入口蒸汽溫度 信號(hào)故障（4）屏式過(guò)熱器出口蒸汽溫度信號(hào)故障（5）一級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥門(mén)指令與位置反 饋偏差大（6）屏式過(guò)熱器入口蒸汽溫度設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值偏差大（7）MFT 動(dòng)作。 一級(jí) A 側(cè)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)圖圖3.1 級(jí)A側(cè)過(guò)熱器噴水減溫控制系統(tǒng)圖3.1.2一級(jí)過(guò)熱噴水減溫控制系統(tǒng)的組成以屏式（后屏）過(guò)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(hào)，通 過(guò)改變噴水調(diào)節(jié)器（一級(jí)噴水減溫）的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)汽溫。圖 3.2 為屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)的 基本回路。在機(jī)組自啟停裝置（UAM）投自動(dòng)時(shí)，噴水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度決定于

41、UAM 指令。當(dāng) UAM 指令不在自動(dòng)時(shí)則由鍋爐負(fù)荷的函數(shù)得到屏式過(guò)熱器入口汽溫的設(shè)定值。當(dāng)燃燒器傾角變 化、屏式過(guò)熱器入口汽溫變化或其它運(yùn)行工況變化時(shí)，則在該入口汽溫的設(shè)定值上再加上 修正信號(hào)，實(shí)際的屏式過(guò)熱器入口汽溫與設(shè)定值的偏差決定噴水減溫器的開(kāi)度。這一屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)的修正信號(hào)綜合了煤水比修正與屏式過(guò)熱器出口汽溫偏差 的修正，其中屏式過(guò)熱器出口汽溫的設(shè)定值由鍋爐負(fù)荷函數(shù)與高溫過(guò)熱器的噴水函數(shù)的差 值得到。這樣設(shè)計(jì)的目的是當(dāng)高溫過(guò)熱器的噴水量大于或小于一定范圍后，通過(guò)改變屏式 過(guò)熱器的出口汽溫，以使高溫過(guò)熱器的噴水量恢復(fù)到前述范圍內(nèi)，保證高溫過(guò)熱器有一定 的可調(diào)范圍。而煤水比修正信號(hào)是

42、通過(guò)前饋方式送到過(guò)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(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)的基本回路在屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)回路中，屏式過(guò)熱器汽溫有一個(gè)切換點(diǎn)，它是由于分離器由濕 態(tài)到干態(tài)的切換影響。在啟動(dòng)過(guò)程中，分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)向干態(tài)運(yùn)行時(shí)，用增加燃料量的方 法。當(dāng)爐內(nèi)燃料量增加時(shí)，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(shuō)對(duì)于前、后屏過(guò)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(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)前屏過(guò)熱器的蒸汽流量是增加的，這樣屏式過(guò)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(guò)熱器的汽溫特性） ，因此屏式過(guò)熱器入口（后屏入口） 汽溫有一個(gè)下降的

43、過(guò)程。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行后，也即鍋爐轉(zhuǎn)入直流運(yùn)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(yùn)行過(guò)程中屏式 過(guò)熱器入口汽溫有一個(gè)明顯切換點(diǎn)。圖3.3 屏式過(guò)熱器入口氣溫設(shè)定值修正3.2過(guò)熱汽溫分段控制系統(tǒng)鍋爐過(guò)熱器由輻射過(guò)熱器、對(duì)流過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和減溫器等組成，其任務(wù)是將汽包出來(lái)的蒸汽加熱到一定溫度，然后送往汽輪機(jī)做功。過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響電廠的經(jīng)濟(jì)性和安全性，由于過(guò)熱器承受高溫、高壓，它的材料采用耐高溫、高壓的合金鋼。過(guò)熱器正常運(yùn)行的溫度已接近剛才允許的極限溫度，強(qiáng)度方面的安全系數(shù)最小。因此，必須相當(dāng)嚴(yán)格的將過(guò)熱

44、氣溫控制在給定值附近，一般要求過(guò)熱氣溫與給定值的暫態(tài)偏差不超過(guò)士10攝氏度，長(zhǎng)期偏差不超過(guò)士5攝氏度，過(guò)熱氣溫過(guò)高會(huì)使過(guò)熱器與汽輪機(jī)高壓缸承受過(guò)高的熱應(yīng)力而損壞，氣溫偏低會(huì)降低機(jī)組熱效率。第一段控制系統(tǒng)中，以前屏過(guò)熱器入口汽溫6作為導(dǎo)前汽溫信號(hào)，通過(guò)控制級(jí)噴水WB1來(lái)維持前屏過(guò)熱器出口汽溫5為給定值。第二段控制系統(tǒng)中，以后屏過(guò)熱器入口汽溫4為導(dǎo)前汽溫信號(hào)，通過(guò)控制級(jí)噴水量WB2以維持后屏過(guò)熱器出口汽溫3為給定值。第三段控制系統(tǒng)中，以高溫對(duì)流過(guò)熱器入口汽溫2為副參數(shù)，通過(guò)控制級(jí)噴水量WB3以保持高溫對(duì)流過(guò)熱器出口汽溫（主汽溫）1滿(mǎn)足要求。三段汽溫控制系統(tǒng)均采用串級(jí)控制，結(jié)構(gòu)相似圖3.4 過(guò)熱蒸汽

45、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(guò)熱氣溫控制系統(tǒng)SAMA圖分析 過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)SAMA圖 為了更好的理解過(guò)熱汽溫控制的實(shí)際應(yīng)用情況，本章對(duì)某電廠過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)SAMA圖進(jìn)行分析，圖為某電廠一級(jí)汽溫控制SAMA圖。從圖中可以看出，此系統(tǒng)為串級(jí)控制，主調(diào)節(jié)器在左側(cè)接受被調(diào)量信號(hào)與給定值的偏差信號(hào)并經(jīng)過(guò)PI運(yùn)算后送到副調(diào)節(jié)器的入口作為副信號(hào)的給定值，然后經(jīng)副調(diào)節(jié)器區(qū)控制一級(jí)噴水控制閥A。 給定值的形式：給定值信號(hào)與一級(jí)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(yùn)行人員在操作臺(tái)上手動(dòng)校正，并通過(guò)高低限后做為最終給定值，而且校正值及最終給定值都可以在CRT上顯示出

46、來(lái)。除此之外，還可以對(duì)被調(diào)量，要求閥位和實(shí)際閥位進(jìn)行顯示。 手動(dòng)工況：當(dāng)手動(dòng)邏輯成立時(shí)，此系統(tǒng)將自動(dòng)切到手動(dòng)運(yùn)行方式，此時(shí)，運(yùn)行人員可通過(guò)手操使噴水閥的開(kāi)度變化，以適應(yīng)屏式過(guò)熱器出口溫度的要求。 手動(dòng)時(shí)的跟蹤：當(dāng)此系統(tǒng)處于手動(dòng)控制時(shí)，為了防止下一次投自動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擾動(dòng)，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(wú)擾。主調(diào)節(jié)器的跟蹤是為了防止副調(diào)節(jié)器在手動(dòng)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(dòng)輸出信號(hào)。 下面將串級(jí)控制系統(tǒng)流程做詳細(xì)介紹： 信號(hào)部分，系統(tǒng)的被調(diào)量為屏式過(guò)熱器的蒸汽溫度1，該信號(hào)經(jīng)處理后輸入到比較器。被調(diào)量的給定值是汽機(jī)速度級(jí)壓力的函數(shù)，由函數(shù)器

47、f（x）產(chǎn)生，并可由運(yùn)行人員在操作員站OIS的軟手操控制器M/A上對(duì)其進(jìn)行正負(fù)偏置，形成給定值10。提供偏置的目的是便于運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行需求，對(duì)汽溫值進(jìn)行適當(dāng)修改。函數(shù)器的設(shè)置使機(jī)組在較低的負(fù)荷下就可投入汽溫自動(dòng)。 串級(jí)控制部分，主調(diào)節(jié)器PID1的輸入偏差信號(hào)e1為給定值10與實(shí)測(cè)值1的偏差。一級(jí)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(hào)e2。當(dāng)某種擾動(dòng)引起二級(jí)減溫器入口蒸汽溫度1上升時(shí)，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(jí)減溫器出口汽溫1j立即下降，經(jīng)延時(shí)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(shí)，1j也在同時(shí)減小，抑制了副調(diào)節(jié)器輸出的進(jìn)一步增加，從而防止了減溫水過(guò)調(diào)。 防超溫保護(hù)回路（圖4-2），防超溫保護(hù)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?jí)減溫器入口蒸汽溫度比給定值高出4以上時(shí)，PID3才會(huì)有大于零的輸出，使一級(jí)減溫水噴水調(diào)節(jié)閥過(guò)開(kāi)，以防止屏式過(guò)熱器超溫。防超溫保護(hù)回路的控制作用受到限