熱工常見問題答疑

協(xié)調(diào)控制機(jī)爐控制特性有相當(dāng)大的差別，鍋爐是一個(gè)熱慣性大、反應(yīng)很慢的控制對象，而汽輪機(jī)是一個(gè)相對一個(gè)慣性小、反應(yīng)快的控制對象。適當(dāng)增強(qiáng)鍋爐指令動(dòng)態(tài)前饋，合理利用鍋爐的蓄熱，協(xié)調(diào)機(jī)爐進(jìn)行控制，從而在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求的同時(shí)，也保持機(jī)組主要參數(shù)的穩(wěn)定。直流鍋爐－汽機(jī)是復(fù)雜的多輸入多輸出的被控對象，燃料量、給水量、汽機(jī)調(diào)門開度的任一變化均會(huì)影響機(jī)組負(fù)荷、主汽溫度、主汽壓力的變化，而且燃料、汽機(jī)調(diào)門的變化又會(huì)影響到給水流量的變化，其中的影向媒介就是主汽溫度、主汽壓力的變化，因此對于直流爐機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來說，主汽溫度、主汽壓力控制非常重要。給水—溫度調(diào)門—功率燃燒—壓力為提高機(jī)組對負(fù)荷的響應(yīng)速度，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用以鍋爐跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，采用前饋控制技術(shù)，使鍋爐輸入能被控制得很接近于抵消擾動(dòng)所需要的量，而不完全依賴于反饋控制的緩慢調(diào)節(jié)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定或過度積分。協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的前饋可使燃料的輸入超調(diào)于鍋爐，補(bǔ)償負(fù)荷變化過程中的鍋爐蓄能的變化，同時(shí)也使調(diào)節(jié)回路提前動(dòng)作，減少主被調(diào)量的波動(dòng)，過程快速且穩(wěn)定。從功率、壓力、溫度平衡的觀點(diǎn)看，以并行前饋為主，給鍋爐各子系統(tǒng)一個(gè)隨負(fù)荷變化的合理的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，再施以合理的PID單級或串級的反饋調(diào)節(jié)，發(fā)揮自動(dòng)平衡、糾偏的作用。合理地調(diào)整并行前饋量，鍋爐控制系統(tǒng)的實(shí)際工作點(diǎn)可以逼近理想工作點(diǎn)，使燃料、風(fēng)、水、汽的能量關(guān)系處于平衡點(diǎn)鄰域，此時(shí)鍋爐子系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)器進(jìn)入了小偏差調(diào)節(jié)狀態(tài)，再調(diào)整各控制回路的參數(shù)，達(dá)到加快機(jī)組的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程。鍋爐同時(shí)調(diào)節(jié)壓力和負(fù)荷，汽機(jī)在一定壓力范圍內(nèi)調(diào)節(jié)負(fù)荷。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令變化時(shí)，利用鍋爐微小的蓄熱能力，汽機(jī)犧牲一部分主汽壓力首先適應(yīng)電網(wǎng)要求改變負(fù)荷，當(dāng)主汽壓力高于或低于某一壓力偏差時(shí)，汽機(jī)由調(diào)節(jié)負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)到調(diào)節(jié)機(jī)前壓力，當(dāng)機(jī)前壓力調(diào)節(jié)到壓力偏差范圍以內(nèi)時(shí)，汽機(jī)又自動(dòng)轉(zhuǎn)到調(diào)節(jié)負(fù)荷模式。所以當(dāng)機(jī)前壓力變化較大時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠迅速穩(wěn)定機(jī)前壓力，保證了機(jī)組內(nèi)部穩(wěn)定運(yùn)行。鍋爐側(cè)前饋信號的引入目的是促使燃燒量隨負(fù)荷指令變化及早動(dòng)作，補(bǔ)償鍋爐的惰性。鍋爐主控優(yōu)化被調(diào)量，使鍋爐主控主調(diào)主汽壓力，并且兼顧功率調(diào)節(jié)，前饋回路優(yōu)化使鍋爐響應(yīng)更快，并且在穩(wěn)態(tài)時(shí)與給水解耦，因給水波動(dòng)引起中間點(diǎn)溫度變化，改變給水流量同時(shí)，為了保證主汽壓力不變，通過解耦回路改變?nèi)剂狭俊Ｆ麢C(jī)主控回路是快速回路，被調(diào)量交叉控制，在主汽壓力允許的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)功率。給水泵RB邏輯電泵運(yùn)行，A或B汽泵未運(yùn)行延時(shí)5秒，負(fù)荷>480MW，RB動(dòng)作。電泵未運(yùn)行，A或B汽泵未運(yùn)行延時(shí)5秒，負(fù)荷>340MW，RB動(dòng)作。電泵連鎖未投入，A或B汽泵未運(yùn)行，電泵未運(yùn)行，負(fù)荷>340MW，RB動(dòng)作。給水自動(dòng)調(diào)節(jié)直流鍋爐是多變量控制系統(tǒng)，直流鍋爐的控制任務(wù)與汽包鍋爐有很大差別，特別是直流鍋爐微過熱段汽溫的控制方案有其獨(dú)特之處。當(dāng)給水流量與燃料流量比例失調(diào)時(shí)，會(huì)引起汽溫劇烈變化，此時(shí)要求減溫水足夠大，但是大量地使用減溫水，不僅影響機(jī)組效率，而且由于直流爐中蒸汽量等于給水量和減溫水量之和，當(dāng)噴水量增加后，給水量會(huì)相應(yīng)減少，反而會(huì)擴(kuò)大燃料量與給水量失調(diào)程度，因此一定要用保持給水量和燃料量比例來作為保持汽溫的主要粗調(diào)手段，而用噴水減溫作為控制微過熱段的細(xì)調(diào)手段。從上述分析可知，對于直流鍋爐不能象汽包爐那樣，將燃料、給水、汽溫簡單地分為3個(gè)控制系統(tǒng)，而是將燃料量與給水量的控制與一次汽溫控制緊密地聯(lián)系在一起，這是直流鍋爐控制最突出的特點(diǎn)。給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要采用△T控制器、焓值/H控制器、省煤器流量主控、給水主控、給水旁路調(diào)節(jié)控制、A汽泵控制、B汽泵控制、電泵控制?！鱐控制器：采用低溫過熱器出口溫度偏差形成一個(gè)PID調(diào)節(jié)器，（由于煤水比出現(xiàn)了偏差使低過出口的實(shí)際溫度和設(shè)計(jì)溫度出現(xiàn)了偏差，通過△T控制器修正分離器出口的焓值來改變實(shí)際給水量調(diào)節(jié)給水控制）。CO:KJ/Kg(-500-500)。H控制器：通過△T控制器的焓值修正，分離器出口的設(shè)計(jì)焓值+△T控制器的焓值修正和分離器出口實(shí)際焓值的偏差形成一個(gè)焓值調(diào)節(jié)器。CO:KJ/Kg(-500-500)通過熱力計(jì)算書，由給煤量計(jì)算出：水冷壁設(shè)計(jì)吸收的熱量KJ/S-設(shè)計(jì)金屬吸熱KJ/S=水冷壁給水設(shè)計(jì)吸收的熱量Kg/S。分離器出口的實(shí)際焓值（設(shè)計(jì)焓值）-省煤器出口的實(shí)際焓值=機(jī)組的水冷壁的實(shí)際焓值增加。水冷壁設(shè)計(jì)吸收的熱量KJ/S/（實(shí)際焓值增加+H控制器的輸出）KJ/Kg+減溫水流量=實(shí)際需要的給水流量Kg/S計(jì)算出的實(shí)際需要的給水流量為省煤器流量主控的設(shè)定值，省煤器流量主控投入自動(dòng)后實(shí)際的給水流量指令就有計(jì)算出的需要的給水流量控制。CO:t/h(0-2000)由于省煤器入口到分離器出口由給水流量來控制中間點(diǎn)溫度，屏過出口溫度由一級減溫水控制其溫度，高過出口溫度由二級減溫水控制其溫度，只有從分離器到低溫過熱器出口沒有有效的溫度控制手段，故增加低溫過熱器出口溫度修正回路，使給水流量兼顧低溫過熱器出口溫度。低過溫度調(diào)節(jié)器設(shè)定值為負(fù)荷指令對應(yīng)的函數(shù)，當(dāng)煤水比出現(xiàn)偏差時(shí)，低過出口的實(shí)際溫度和設(shè)計(jì)溫度出現(xiàn)偏差，通過低過出口溫度控制器修正分離器出口的焓值來改變給水流量設(shè)定值。如果燃燒率不變時(shí)，省煤器入口給水溫度變化直接影響中間點(diǎn)溫度，特別是高加突然解列時(shí)，給水溫度大幅下降，如果給水流量不變，必將造成中間點(diǎn)溫度大幅下降，故應(yīng)用焓增修正回路，減小其對系統(tǒng)擾動(dòng)。焓值修正不僅反映中間點(diǎn)溫度變化，同時(shí)也修正了中間點(diǎn)壓力的變化。其控制更準(zhǔn)確、更線性、具有超前性。焓值調(diào)節(jié)器設(shè)定值為分離器出口設(shè)計(jì)焓值＋低過出口溫度調(diào)節(jié)器輸出＋給水溫差修正，當(dāng)煤水比出現(xiàn)偏差時(shí)，中間點(diǎn)實(shí)際焓值和設(shè)計(jì)焓值出現(xiàn)偏差，通過焓值調(diào)節(jié)器輸出來改變給水流量設(shè)定值。采用中間點(diǎn)焓值作為校正信號的優(yōu)點(diǎn)是：焓值比溫度靈敏度高，特別是在接近飽和溫度時(shí)，對燃水比失配的反應(yīng)靈敏度高，有利于防止中間點(diǎn)溫度進(jìn)人飽和區(qū)，而且即使進(jìn)人飽和區(qū)，與溫度控制相比也可較快地退出飽和區(qū)。除氧器水位調(diào)節(jié)主再熱器減溫水調(diào)節(jié)邏輯超臨界直流鍋爐汽溫控制不能完全依靠減溫水噴水來控制，通常采用分段控制，第一段是燃料量與給水量的比值來調(diào)節(jié)中間點(diǎn)溫度，實(shí)現(xiàn)過熱汽溫的粗調(diào)；第二段采用一級噴水和二級噴水減溫裝置，實(shí)現(xiàn)過熱汽溫的細(xì)調(diào)。(1)鍋爐負(fù)荷與過熱汽溫的關(guān)系鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，爐膛中燃燒的燃料增加，但爐膛中的最高溫度沒有多大變動(dòng)，爐膛輻射放熱量相對變化不大，使得爐膛出口煙溫增高。這說明負(fù)荷增加時(shí)，每千克燃料的輻射放熱百分率減少；而在爐膛后的對流換熱區(qū)中，由于煙溫和煙速的提高，每千克燃料的對流放熱百分率將增大。因此，對于對流式過熱器來說，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷增加時(shí)，出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值升高；輻射式過熱器則具有相反的汽溫特性，即當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，會(huì)使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值降低，如圖3－10所示。汽溫與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系兩種過熱器的串聯(lián)配合，可以取得較平的汽溫特性，但在一般采用這兩種過熱器串聯(lián)的鍋爐中，過熱器出口的過熱蒸汽溫度，在某個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，隨鍋爐負(fù)荷的增加將有所升高。(2)中間點(diǎn)溫度與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系在超臨界直流鍋爐運(yùn)行時(shí)，中間點(diǎn)溫度是煤水比變化最靈敏的地方，中間點(diǎn)溫度控制在一定范圍內(nèi)，就可以認(rèn)為鍋爐汽水系統(tǒng)中的相變點(diǎn)界面基本固定，從而達(dá)到煤水比保持在一定比值關(guān)系，保證過熱汽溫在可控制范圍內(nèi)。通過查焓熵表和鍋爐熱力計(jì)算書，分離器到高過出口壓降為1.3MPa，可以舉例說明中間點(diǎn)溫度變化1℃在高負(fù)荷時(shí)（壓力為24.2MPa），參數(shù)見表3－1所示。表3－1主汽壓力為24.2MPa下焓增比較表高過出口(P＝24.2MPa)分離器出口(P=25.5MPa)溫度℃566567396397387388焓值kJ/kg3395.73398.824372371.62065.92102.7比熱容kJ/kg3.124.636.8由上表可以看出，當(dāng)分離器出口溫度（過熱度為10℃）在變化1℃，對主蒸汽溫度的影響達(dá)到7.9℃；當(dāng)分離器出口溫度（過熱度為2℃）在變化在低負(fù)荷時(shí)（壓力為18MPa），參數(shù)見表3－2所示。表3－2主汽壓力為18MPa下焓增比較表高過出口(P＝18MPa)分離器出口(P=19.3MPa)溫度℃566567372373焓值kJ/kg3460.73463.52594.22604.4比熱容kJ/kg2.810.2由上表可以看出，當(dāng)分離器出口溫度（過熱度為10℃）在變化1℃，對主蒸汽溫度的影響達(dá)到(3)過?？諝庀禂?shù)與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系過剩空氣量改變時(shí)，燃燒生成的煙氣量亦改變，因而所有對流受熱面吸熱改變，而且對離爐膛出口較遠(yuǎn)的受熱面影響顯著。目前大多數(shù)鍋爐的過熱器均以對流吸熱為主，當(dāng)增大過剩空氣量時(shí)，將使過熱汽溫上升。(4)給水溫度與汽溫的關(guān)系提高給水溫度，將使過熱汽溫下降，這是因?yàn)楫a(chǎn)生每千克蒸汽所需的燃料量減少了，流經(jīng)過熱器的煙氣量也減少了。因此，是否投入高壓給水加熱器會(huì)使給水溫度相差很大，這對過熱汽溫有明顯影響。(5)燃燒器的運(yùn)行方式與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系在爐膛內(nèi)投入高度不同的燃燒器或改變?nèi)紵鲀A角（再熱汽溫調(diào)節(jié)的需要）會(huì)影響爐內(nèi)溫度分布和爐膛出口煙溫，因而也會(huì)影響過熱汽溫，火焰"中心"相對提高時(shí)，過熱汽溫將升高。(6)其它因素與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系①受熱面清潔程度。過熱器之前的受熱面發(fā)生積灰或結(jié)渣時(shí)，進(jìn)入過熱器的煙溫升高，因而使過熱汽溫上升，而過熱器本身發(fā)生積灰或結(jié)渣將使過熱汽溫下降。②飽和蒸汽用量。當(dāng)鍋爐的吹灰器或其它輔機(jī)使用飽和蒸汽時(shí)，為了供應(yīng)飽和蒸汽就需要增加燃料，其結(jié)果將使過熱汽溫升高。③燃料性質(zhì)對過熱汽溫的影響。當(dāng)由煤粉改燃油時(shí)，由于爐膛內(nèi)的輻射吸熱百分率增大，過熱汽溫將降低。④尾部煙道中再熱汽溫控制檔板位置對過熱汽溫有較大影響。例如，當(dāng)關(guān)小再熱器煙道擋板(一般相應(yīng)開大過熱器檔板)時(shí)，過熱汽溫會(huì)升高。二級減溫調(diào)節(jié)是采用雙回路控制。末級過熱器出口溫度設(shè)定值有鍋爐負(fù)荷的函數(shù)形成，其PID輸出預(yù)測了末級過熱入口的溫度。考慮了末級過熱出口溫度自身變化對末級入口溫度設(shè)定值的影響，設(shè)置了水煤比前饋信號，同時(shí)對末級入口溫度設(shè)定值進(jìn)行的飽和度的限制。優(yōu)化后方案采用雙回路熱平衡減溫控制，如圖所示。這是一個(gè)具有導(dǎo)前信號的雙回路汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。與典型的具有導(dǎo)前微分雙回路汽溫控制有以下不同之處：內(nèi)回路采用了為反饋信號。為過熱器特性模擬器，它隨著負(fù)荷變動(dòng)會(huì)發(fā)生改變，可通過負(fù)荷與多容環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)的關(guān)系曲線實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷下的過熱器的特性。相當(dāng)于一個(gè)實(shí)際微分環(huán)節(jié)，動(dòng)態(tài)時(shí)使模塊的輸出近似與主汽溫相等，從而改善主汽溫調(diào)節(jié)對象的動(dòng)態(tài)特性；穩(wěn)態(tài)時(shí)近似為零，使過熱器出口汽溫等于給定值。整個(gè)控制全部采用焓值計(jì)算。過熱器出口汽溫的改變量是通過過熱器進(jìn)口汽溫（噴水減溫器出口汽溫）的改變量實(shí)現(xiàn)的，由表3－1，3－2可以看出，在不同壓力或負(fù)荷下，同樣出口汽溫的改變量間存在定量關(guān)系，可通過過熱器進(jìn)口和出口蒸汽的比熱容確定，而比熱容隨著壓力升高而變化增大，例如在某負(fù)荷下，過熱器入口蒸汽參數(shù)為25.5MPa/396℃其比熱容為24.6；過熱器出口蒸汽參數(shù)為24.2MPa/566℃其比熱容為3.1。因此進(jìn)口蒸汽焓值增加24.6將提高進(jìn)口溫度1℃，出口汽溫提高1采用能量傳遞原理，計(jì)算噴水后蒸汽焓增，計(jì)算方法如下：噴水后過熱蒸汽能量＝噴水前過熱蒸汽能量＋減溫水能量過熱蒸汽焓值×流量＝過熱蒸汽具有的能量由以上3－8，3－9兩式可得出噴水后過熱蒸汽焓值為：噴水前過熱蒸汽焓值×(主蒸汽流量/2－減溫水流量)＋減溫水流量×減溫水焓值主蒸汽流量/2內(nèi)回路包括噴水后過熱蒸汽焓值計(jì)算回路、微分回路、調(diào)節(jié)器、M/A手操器、減溫水調(diào)節(jié)閥；外回路包括主汽焓值和內(nèi)回路組成。為了增強(qiáng)系統(tǒng)快速性和減少系統(tǒng)帶來的擾動(dòng)，引入噴水前溫度微分前饋信號和主汽焓值微分加入主調(diào)節(jié)回路。雙回路熱平衡減溫控制DEH控制邏輯#1機(jī)大修后修改的邏輯、定值清單（見附件）#1、2機(jī)邏輯定值不同的地方高低加水位為抑制高加水位波動(dòng)時(shí)，緊急疏水閥小幅開關(guān)的問題，采取以下措施：9.1高加正常疏水閥的水位設(shè)定點(diǎn)+38mm作為緊急疏水閥的水位設(shè)定點(diǎn)。9.2高加正常疏水閥指令<40%,高加正常疏水閥的水位設(shè)定點(diǎn)+38mm-高加水位>40mm,則禁止緊急疏水閥PID輸出增大。9.3緊急疏水閥PID的輸出下限為-3，抑制其輸出的小幅波動(dòng)。凝泵變頻邏輯連鎖啟動(dòng)A凝泵（工頻）邏輯：A凝泵即不在工頻運(yùn)行狀態(tài)下，也不在變頻運(yùn)行狀態(tài)下，連鎖投入時(shí)（或關(guān)系）：凝泵出口母管壓力<0.8MPaB凝泵工頻運(yùn)行狀態(tài)消失。B凝泵變頻運(yùn)行狀態(tài)消失。A(B)凝泵變頻跳閘聯(lián)啟B(A)工頻時(shí)，除氧器上水調(diào)節(jié)門會(huì)聯(lián)關(guān)到一定值（3秒脈沖）。負(fù)荷MW除氧器上水調(diào)節(jié)門開度30019350204002445026500325503560040361閥與壓力閉鎖關(guān)系及邏輯分離器儲(chǔ)水箱水位mm361閥開度%10500-1110001013000201500040175006019400100汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力>11MPa,則361閥開度<10%,汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力>12MPa,則361閥開度置為0空預(yù)器就地邏輯、空預(yù)器跳閘邏輯空預(yù)器主、輔驅(qū)動(dòng)電機(jī)均無跳閘邏輯空預(yù)器主驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)行后，延時(shí)60秒后，發(fā)5秒脈沖連鎖啟動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)電機(jī)。超速保護(hù)本系統(tǒng)共5套超速保護(hù)裝置：OPC超速保護(hù)：在DEH系統(tǒng)中，3090RPM動(dòng)作，關(guān)高調(diào)門和中調(diào)門，不停機(jī)。TPS02電超速保護(hù)：在TPS02測速板卡中，3300RPM動(dòng)作。DEH電超速保護(hù)：在DEH系統(tǒng)中，3300RPM動(dòng)作，該轉(zhuǎn)速信號來源于TPS02測速板。TSI電超速保護(hù)：在TSI系統(tǒng)中，3300RPM動(dòng)作。該保護(hù)信號送至ETS,再由ETS送至停機(jī)繼電器。機(jī)械超速保護(hù)：在汽機(jī)機(jī)頭，飛環(huán)擊出，估計(jì)3310RPM動(dòng)作。超速保護(hù)試驗(yàn)步驟：1.打閘停機(jī)。2．TSI改為31503.汽機(jī)掛閘，作OPC實(shí)驗(yàn)（DEH上OPC實(shí)驗(yàn)開關(guān)）4.TSI電超速（置DEH上電超速實(shí)驗(yàn)開關(guān)）。汽機(jī)打閘。TSI改為3360，TPS0