三鍋爐燃燒控制系統(tǒng)

第三章鍋爐燃燒掌握系統(tǒng)§3.1鍋爐燃燒過(guò)程概述

§3.2中儲(chǔ)式鍋爐燃燒掌握策略

§3.3中儲(chǔ)式鍋爐燃燒掌握系統(tǒng)實(shí)例1§3-1概述2一、燃燒掌握系統(tǒng)的基本任務(wù)

電站鍋爐燃燒過(guò)程實(shí)質(zhì)是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麩崮艿哪芰啃问睫D(zhuǎn)換過(guò)程。燃燒過(guò)程掌握的根本任務(wù)是使燃燒所供應(yīng)的熱量適應(yīng)鍋爐蒸汽負(fù)荷的需要，并保證鍋爐平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1．維持蒸汽壓力穩(wěn)定

鍋爐蒸汽壓力作為表征鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，不僅直接關(guān)系到鍋爐設(shè)備的平安運(yùn)行，而且其是否穩(wěn)定反映了燃燒過(guò)程中能量供求關(guān)系。在單元機(jī)組中，鍋爐蒸汽壓力掌握與汽機(jī)負(fù)荷掌握是相互關(guān)聯(lián)的，鍋爐燃燒掌握系統(tǒng)的任務(wù)是準(zhǔn)時(shí)調(diào)整鍋爐燃料量，使鍋爐的能量輸出與汽機(jī)為適應(yīng)對(duì)外界負(fù)荷需求而需要的能量輸入相適應(yīng)，其標(biāo)志是蒸汽壓力的穩(wěn)定。

32．保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性

保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性是提高鍋爐效率的重要方面，它是通過(guò)維持進(jìn)入爐膛的燃料量與送風(fēng)量之間的最佳比值來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在有足夠的風(fēng)量使燃料得以充分燃燒的同時(shí)，盡可能削減排煙造成的熱損失。3．維持爐膛壓力穩(wěn)定

鍋爐爐膛壓力是否穩(wěn)定反映了燃燒過(guò)程中進(jìn)入爐膛的風(fēng)量與流出爐膛的煙氣量之間的工質(zhì)平衡關(guān)系。若送風(fēng)量大于引風(fēng)量，爐膛壓力上升，太高的壓力會(huì)造成爐膛向外噴火；反之，送風(fēng)量小于引風(fēng)量爐膛壓力下降，過(guò)低的壓力會(huì)造成漏風(fēng)而降低爐膛溫度，影響爐內(nèi)燃燒工況，經(jīng)濟(jì)性下降。所以說(shuō)，爐膛壓力是否在允許范圍內(nèi)變化，關(guān)系到鍋爐的平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。4

鍋爐燃燒過(guò)程的上述三項(xiàng)掌握任務(wù)是不行分開的，它的三個(gè)被控參數(shù)（被調(diào)量）（即蒸汽壓力、過(guò)剩空氣系數(shù)或最佳含氧量、爐膛壓力）與三個(gè)調(diào)節(jié)量（即燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量）間存在著關(guān)聯(lián)。因此燃燒掌握系統(tǒng)內(nèi)的各子系統(tǒng)應(yīng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，共同完成其掌握任務(wù)。

二、汽壓被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性（1）燃燒率擾動(dòng)下的汽壓動(dòng)態(tài)特性。保持汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度不變，階躍變化燃料量M：

5燃料量擾動(dòng)下的汽壓對(duì)象的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線6（2）汽機(jī)調(diào)門開度擾動(dòng)下的汽壓動(dòng)態(tài)特性

汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度擾動(dòng)下的汽壓響應(yīng)曲線

鍋爐燃料量不變，汽機(jī)調(diào)門開度階躍變化。

7三、燃燒掌握系統(tǒng)組成的基本原則

（1）燃燒掌握系統(tǒng)在外界負(fù)荷需求轉(zhuǎn)變后應(yīng)立即轉(zhuǎn)變鍋爐的燃料量，維持燃燒過(guò)程的能量平衡。然而，主蒸汽壓力對(duì)燃料量的響應(yīng)呈現(xiàn)較大的拖延和慣性，格外是采納直吹式制粉系統(tǒng)的燃燒過(guò)程，如何飛快轉(zhuǎn)變?nèi)紵手陵P(guān)重要。8（2）燃燒掌握系統(tǒng)應(yīng)能飛快發(fā)現(xiàn)并消除燃料量的自發(fā)擾動(dòng)，維持主汽壓力穩(wěn)定。

（3）當(dāng)外界負(fù)荷需要轉(zhuǎn)變時(shí)，鍋爐的送風(fēng)量和引風(fēng)量應(yīng)與燃料量協(xié)調(diào)動(dòng)作，使鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及爐膛壓力參數(shù)保持平衡，即鍋爐燃燒工況的穩(wěn)定。（4）對(duì)于單元制運(yùn)行的鍋爐允許主汽壓力在肯定范圍內(nèi)波動(dòng)，格外是滑壓運(yùn)行時(shí)汽壓變動(dòng)范圍更大。故，系統(tǒng)中有關(guān)參數(shù)應(yīng)加以溫度和壓力的修正，以提高參數(shù)測(cè)量的精確性。9四、燃燒過(guò)程自動(dòng)掌握系統(tǒng)的基本方案（一）掌握系統(tǒng)基本原理燃燒過(guò)程自動(dòng)掌握系統(tǒng)包括三個(gè)相對(duì)獨(dú)立而又緊密聯(lián)系的子掌握系統(tǒng)。

（1）燃料掌握子系統(tǒng)燃料掌握的任務(wù)在于使進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時(shí)與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)。由于汽壓是鍋爐燃燒發(fā)熱量與汽輪機(jī)能量平衡的標(biāo)志，并且在負(fù)荷擾動(dòng)下汽壓具有近乎比例的響應(yīng)特性，因此汽壓可以作為燃料掌握系統(tǒng)的被調(diào)量。原則上可以采納以汽壓作為被調(diào)量的單回路掌握系統(tǒng)，即依據(jù)汽壓調(diào)整鍋爐的燃料量。但是對(duì)于燃煤鍋爐10來(lái)講，運(yùn)行中的煤量自發(fā)性擾動(dòng)（煤粉的堵塞與自流、燃料發(fā)熱量變化等）是常常消滅的，所以在設(shè)計(jì)燃煤鍋爐的燃料系統(tǒng)時(shí)，必須考慮使系統(tǒng)具有快速消除燃料自發(fā)性擾動(dòng)的措施----引入燃料量的負(fù)反饋。所以燃料掌握系統(tǒng)大都采納串級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，這樣就可以把燃料量信號(hào)作為負(fù)反饋信號(hào)引入副調(diào)節(jié)器（燃料調(diào)節(jié)器）。11（2）送風(fēng)掌握子系統(tǒng)送風(fēng)掌握的任務(wù)在于保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性,簡(jiǎn)略地說(shuō)就是要保證燃燒過(guò)程中燃料量與風(fēng)量有合適的比例。故而送風(fēng)掌握系統(tǒng)采納直接保持燃料量與送風(fēng)量比例關(guān)系的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)方式。在這個(gè)方案中，燃料量信號(hào)B作為送風(fēng)量的定值，送入送風(fēng)掌握系統(tǒng)，送風(fēng)量信號(hào)V作為反饋信號(hào)引入送風(fēng)調(diào)節(jié)器而構(gòu)成一個(gè)比值掌握系統(tǒng)，這就能使送風(fēng)量始終快速地跟蹤燃料量的變化。只要調(diào)整比例系數(shù)K為適當(dāng)?shù)闹?，掌握系統(tǒng)就能使進(jìn)入鍋爐的送風(fēng)量與燃料量保持合適的比例，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒的目的。B送風(fēng)調(diào)節(jié)器KV+-V12但是，保持燃料量與送風(fēng)量為固定比例的送風(fēng)掌握系統(tǒng)，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，不能始終確保燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。由于燃料量和送風(fēng)量的最佳比值K是隨負(fù)荷和燃料的品質(zhì)等因素變化的。因此，一個(gè)完善的燃燒經(jīng)濟(jì)性掌握系統(tǒng)，應(yīng)該考慮用反映燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的參數(shù)來(lái)修正送風(fēng)量，使之與燃料量之間的比值達(dá)到最佳，并實(shí)行隨負(fù)荷、燃料品種變化而修正送風(fēng)量的送風(fēng)掌握系統(tǒng)。O2O20B送風(fēng)調(diào)節(jié)器V+-V氧量校正器-+*13從圖中看出，主調(diào)節(jié)器是氧量校正器，它依據(jù)實(shí)際氧量O2與其給定值O20的偏差進(jìn)行計(jì)算處理，輸出風(fēng)煤比系數(shù)K，再用K與燃料量B的積作為送風(fēng)量定值，作用于副調(diào)節(jié)器（送風(fēng)調(diào)節(jié)器），掌握送風(fēng)量。只要氧量校正器輸出的風(fēng)煤比系數(shù)K是最佳的，就能保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。事實(shí)上，最佳氧量是隨機(jī)組負(fù)荷和燃料品種變化的，氧量定值O20也不是常數(shù)。有的系統(tǒng)通過(guò)函數(shù)器，產(chǎn)生一個(gè)隨負(fù)荷變化的最佳氧量信號(hào)，并經(jīng)過(guò)運(yùn)行人員修正后作為氧量定值O20輸入氧量校正器，構(gòu)成更加完善的燃燒經(jīng)濟(jì)性掌握系統(tǒng)。14（3）引風(fēng)掌握子系統(tǒng)引風(fēng)掌握的任務(wù)是保持爐膛壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)，由于引風(fēng)掌握對(duì)象的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，壓力Pf測(cè)量容易，所以引風(fēng)掌握系統(tǒng)一般只需實(shí)行以爐膛壓力Pf作被調(diào)量的單回路掌握系統(tǒng)。從圖中看書，由于送風(fēng)量的變化是引起負(fù)壓波動(dòng)的主要緣由之一，為了能使引風(fēng)量G快速地跟蹤送風(fēng)量V，以保持二者的比例，可將送風(fēng)量指令作為前饋信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償器f（t）引入引風(fēng)調(diào)節(jié)器。這樣，當(dāng)送風(fēng)掌握性動(dòng)作時(shí)，引風(fēng)掌握系統(tǒng)將立即跟著動(dòng)作，而不是等爐膛壓力偏離給定值后再動(dòng)作，從而減小爐膛壓力的波動(dòng)。所以引風(fēng)掌握系統(tǒng)引入送風(fēng)量指令前饋信號(hào)后，有利于提高引風(fēng)掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小爐膛壓力的動(dòng)態(tài)偏差。Pf0GV引風(fēng)調(diào)節(jié)器f(t)+-+Pf15§3-2中儲(chǔ)式鍋爐燃燒掌握策略16一、概述

中間儲(chǔ)倉(cāng)式鍋爐的燃料系統(tǒng)和燃燒過(guò)程是相互獨(dú)立運(yùn)行的。燃料系統(tǒng)的任務(wù)是將原煤制成煤粉并存入煤粉倉(cāng)；進(jìn)入爐膛的燃料量是由給粉機(jī)將存于煤粉倉(cāng)的煤粉送入爐膛。二、制粉掌握系統(tǒng)中儲(chǔ)式鋼球磨的掌握。

17燃煤火力發(fā)電廠進(jìn)入鍋爐爐膛的是磨碎的煤粉，將原煤塊磨成煤粉的機(jī)械就是磨煤機(jī)。目前在電廠中采納的磨煤機(jī)有鋼球磨煤機(jī)、豎井式磨煤機(jī)、風(fēng)扇磨煤機(jī)等。

原煤進(jìn)入磨煤機(jī)被磨成煤粉，由送入磨煤機(jī)的風(fēng)作為動(dòng)力，將煤粉送入煤粉倉(cāng)儲(chǔ)存起來(lái)。18（一）掌握任務(wù)(1)保證磨煤機(jī)磨成煤粉的細(xì)度符合規(guī)定，在我國(guó)煤粉細(xì)度是用70號(hào)篩子上煤粉顆粒的百分?jǐn)?shù)（R70%）來(lái)表示。煤粉太粗會(huì)增加機(jī)械未完全燃燒損失；煤粉太細(xì)又會(huì)增加磨煤機(jī)的耗電量。因此，煤粉細(xì)度是制粉系統(tǒng)的主要的質(zhì)量指標(biāo)。19

(2)解決煤粉的輸送和防爆，必須對(duì)磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物的溫度提出要求。如果磨制的煤粉溫度過(guò)高，則容易引起自燃而導(dǎo)致煤粉爆炸；煤粉溫度太低，即意味著煤粉因流淌性差而無(wú)法采納氣力輸送，且易積粉。如果保證了風(fēng)粉混合物的溫度不變，則煤粉的濕度也基本上保持不變。

20(3)力求降低磨制每噸煤粉的耗電量，提高經(jīng)濟(jì)性。鋼球磨煤機(jī)制粉的耗電率除了與煤粉細(xì)度有關(guān)外，還與鋼球的裝載量、煤的裝載量有關(guān)，與煤種、管道阻力、制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)量也有關(guān)。因此，要保持磨煤機(jī)處于最佳出力的工作狀態(tài)，則必須準(zhǔn)時(shí)消除來(lái)自各方面的擾動(dòng)。21

1)給煤量擾動(dòng)

制粉系統(tǒng)運(yùn)行中常會(huì)發(fā)生因煤塊過(guò)大、煤太濕、給煤機(jī)工作不正常以及管道布置不合理等造成的斷煤現(xiàn)象；此外還有通風(fēng)阻力變化引起的通風(fēng)量變化和煤粉細(xì)度的波動(dòng)。在通風(fēng)量肯定時(shí)，磨煤機(jī)裝煤量不僅影響煤粉細(xì)度R70%，而且影響磨煤機(jī)出力B，它們之間的關(guān)系如圖所示。在保證煤粉細(xì)度符合要求的前提下，為使磨煤機(jī)有最大出力，應(yīng)保持磨煤機(jī)的裝載量為最佳值。22

2．通風(fēng)量擾動(dòng)

進(jìn)入磨煤機(jī)的風(fēng)量變化將引起磨煤機(jī)出力B以及煤粉細(xì)度R70%的變化，其關(guān)系曲線如上圖所示。在其它條件不變時(shí)，可通過(guò)掌握磨煤機(jī)入口負(fù)壓來(lái)調(diào)整通風(fēng)量。在保證煤粉細(xì)度符合要求的前提下，加大通風(fēng)量可提高磨煤機(jī)的出力。

Gm-B曲線

Gm與R70%和B的關(guān)系

裝煤量磨煤機(jī)出力風(fēng)量細(xì)度23

3．原煤水分的擾動(dòng)

進(jìn)入磨煤機(jī)原煤水分的變化將直接影響煤粉的濕度，使煤粉濕度保持在肯定范圍，既有利于儲(chǔ)存和輸送，又有利于保證磨煤機(jī)的最大出力。因此對(duì)不同水分的原煤要向磨煤機(jī)加入不同的熱風(fēng)，在不產(chǎn)生煤粉爆炸的前提下，盡量減小煤粉的濕度。（二）掌握系統(tǒng)組成

依據(jù)磨煤機(jī)裝煤量擾動(dòng)、通風(fēng)量擾動(dòng)和原煤水分?jǐn)_動(dòng)的分析，磨煤機(jī)掌握設(shè)計(jì)有三個(gè)掌握回路，即磨煤機(jī)負(fù)荷掌握回路、磨煤機(jī)入口負(fù)壓掌握回路和磨煤機(jī)出口溫度掌握回路，三個(gè)回路均設(shè)計(jì)為單回路掌握系統(tǒng)。24

1．磨煤機(jī)負(fù)荷掌握系統(tǒng)

由于鋼球磨在不同出力工況下，其耗電量變化較小，因此在保證煤粉細(xì)度的前提下，應(yīng)使磨煤機(jī)工作在最大負(fù)荷下。磨煤機(jī)裝煤量目前尚無(wú)直接的且精準(zhǔn)的測(cè)量手段，一般采納間接方法，如磨煤機(jī)前后的壓差代表裝煤量。磨煤機(jī)負(fù)荷掌握方案（a）（b）（c）風(fēng)粉混合物流量D25

方案(a):

工作原理是，磨煤機(jī)差壓信號(hào)Δpm經(jīng)排粉機(jī)前節(jié)流元件差壓Δp修正后的信號(hào)C作為被調(diào)量；被調(diào)量C與其給定值R比較后的差值信號(hào)E送到比例積分調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算后輸出掌握信號(hào)U。掌握信號(hào)U作用到給煤?jiǎn)卧莆战o煤機(jī)，從而轉(zhuǎn)變進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤并保持在最佳值。

磨煤機(jī)差壓Δpm與裝煤量之間有球磨機(jī)阻力系數(shù)

風(fēng)粉混合物流速

節(jié)流元件差壓Δp與裝煤量之間有節(jié)流元件阻力系數(shù)過(guò)節(jié)流元件的氣體流速

26其中：

以比值C作為球磨機(jī)負(fù)荷掌握系統(tǒng)的被調(diào)量，目的是消除氣體的流速等因素對(duì)磨煤機(jī)差壓的影響。實(shí)際上，球磨機(jī)的制粉系統(tǒng)是負(fù)壓運(yùn)行，球磨機(jī)本身負(fù)壓較小，而排粉機(jī)進(jìn)口負(fù)壓較大，故漏風(fēng)量對(duì)Δpm的影響較小，對(duì)Δp的影響卻較大。因此，比值C并不能消除漏風(fēng)對(duì)裝煤量的影響，即測(cè)量誤差仍然存在；只有在漏風(fēng)量肯定的條件下，經(jīng)過(guò)Δp修正后的磨煤機(jī)差壓Δpm才能較精準(zhǔn)地反映裝煤量。27

此外，給煤量轉(zhuǎn)變時(shí)首先轉(zhuǎn)變的是磨煤機(jī)喉部阻力，之后才轉(zhuǎn)變煤位。如給煤量增加，磨煤機(jī)喉部阻力增大，機(jī)身筒內(nèi)的流速降低，故磨煤機(jī)差壓首先減小；在磨煤機(jī)內(nèi)存煤量增多之后，差壓才開頭增大。由此可見，在給煤量擾動(dòng)之后，響應(yīng)有一段時(shí)間的虛假信號(hào)，且擾動(dòng)量越大這種虛假現(xiàn)象就越嚴(yán)重。Gm與Im和B的關(guān)系

球磨機(jī)的負(fù)荷特性

磨煤機(jī)出力裝煤量裝煤量28

方案（b）:工作過(guò)程是，用磨煤機(jī)工作電流變化來(lái)間接反映裝煤量的變化，磨煤機(jī)的工作電流經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后與其給定值R比較，其偏差值E送入比例積分調(diào)節(jié)器運(yùn)算，掌握信號(hào)U通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤量。如上圖（b）。由于球煤機(jī)工作電流變化較小，所以電流—電壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)有較高的靈敏度。此外，還要每天按時(shí)給磨煤機(jī)加鋼球，以避開鋼球重量變化對(duì)磨煤機(jī)工作電流產(chǎn)生影響。29方案（c）：

對(duì)磨煤機(jī)而言，原煤量是流入物質(zhì)，而風(fēng)粉混合物則是流出物質(zhì)。引入風(fēng)粉混合物流量D的磨煤機(jī)負(fù)荷掌握系統(tǒng)如上圖(c)。方案（c）中，磨煤機(jī)差壓Δpm與風(fēng)粉混合物流量信號(hào)D綜合后作為負(fù)荷掌握系統(tǒng)的被調(diào)量，其工作過(guò)程與方案（a）、（b）一樣。風(fēng)粉混合物流量信號(hào)是保證干燥風(fēng)量的信號(hào)，在D保持不變時(shí)，Δpm越大，磨煤機(jī)裝煤量越大。方案（d）：

對(duì)磨煤機(jī)而言，裝煤量越大，噪聲越小，通過(guò)測(cè)量磨煤機(jī)的噪聲，來(lái)實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)負(fù)荷的掌握，其工作過(guò)程與方案（a）、（b）、（c）一樣。磨煤機(jī)的噪聲越大，磨煤機(jī)裝煤量越小。

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2.磨煤機(jī)入口負(fù)壓掌握系統(tǒng)

磨煤機(jī)入口負(fù)壓掌握的目的是維持制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量，同時(shí)保證制粉系統(tǒng)各點(diǎn)負(fù)壓。制粉系統(tǒng)負(fù)壓過(guò)大則增加漏風(fēng)量，負(fù)壓過(guò)小又會(huì)消滅漏粉。

左圖是磨煤機(jī)入口負(fù)壓掌握系統(tǒng)組成原理方框圖。磨煤機(jī)入口負(fù)壓p負(fù)作為被調(diào)量，與其給定值R求偏差后送入比例積分調(diào)節(jié)器運(yùn)算，調(diào)節(jié)器輸出的掌握作用U通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變冷風(fēng)擋板開度，從而轉(zhuǎn)變磨煤機(jī)通風(fēng)量以維持入口負(fù)壓在給定值。31

3．磨煤機(jī)出口溫度掌握系統(tǒng)

磨煤機(jī)出口溫度掌握系統(tǒng)如左圖。其組成原理及工作過(guò)程與入口負(fù)壓掌握系統(tǒng)是一樣的，它是通過(guò)轉(zhuǎn)變熱風(fēng)門擋板開度調(diào)整熱風(fēng)量來(lái)掌握出口溫度的。

對(duì)磨煤機(jī)出口溫度來(lái)說(shuō)，在熱風(fēng)門開度變化后，其溫度變化有肯定的延遲和慣性，然而單獨(dú)調(diào)整還是比較容易維持被調(diào)量的。但是，在熱風(fēng)量變化后進(jìn)入磨煤機(jī)的通風(fēng)量（熱風(fēng)量+冷風(fēng)量）即隨之變化，從而磨煤機(jī)入口負(fù)壓也變化。實(shí)際上，在調(diào)整冷風(fēng)量以維持入口負(fù)壓時(shí)，也就影響了磨煤機(jī)出口溫度。32

可見這兩個(gè)系統(tǒng)之間是相互影響的，作為一個(gè)整體考慮時(shí)，這是一個(gè)雙輸入雙輸出的多變量系統(tǒng)。因此要想獲得較好的調(diào)節(jié)效果，僅僅采納上述兩個(gè)單回路系統(tǒng)是不夠的。一般地，從負(fù)壓掌握系統(tǒng)中要引出冷風(fēng)擋板位置指令信號(hào)，并以前饋的方式作用到熱風(fēng)擋板位置掌握回路，使磨煤機(jī)出口溫度掌握系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍梆伡臃答伒呢?fù)荷掌握系統(tǒng)，這樣可以補(bǔ)償冷風(fēng)門開度對(duì)出口溫度的影響。對(duì)于磨煤機(jī)掌握回路來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)一個(gè)三輸入三輸出的多變量掌握系統(tǒng)是合理的，可收到比三個(gè)獨(dú)立的單回路掌握系統(tǒng)要好得多的調(diào)節(jié)效果。33三、燃燒掌握系統(tǒng)1．采納熱量信號(hào)的燃燒掌握系統(tǒng)

以熱量信號(hào)DQ代替燃料量信號(hào)M

熱量信號(hào)與進(jìn)入爐膛的燃料量M間呈比例關(guān)系，僅在時(shí)間上存在拖延。因此，用熱量信號(hào)代替燃料量信號(hào)是可行的。34鍋爐主指令（燃燒率指令）煙氣中的實(shí)際含氧量鍋爐蒸汽流量熱量信號(hào)進(jìn)入爐膛的實(shí)際風(fēng)量爐膛壓力給粉機(jī)轉(zhuǎn)速指令

送風(fēng)指令引風(fēng)指令

“燃料－空氣”燃燒掌握方案，又稱“熱量—氧量”的燃燒掌握

經(jīng)熱值修正后的給粉機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)35工作過(guò)程：

(1)當(dāng)BD增加時(shí)，調(diào)節(jié)器PI1動(dòng)作，增大給粉機(jī)轉(zhuǎn)速增加燃料量；PI2動(dòng)作增大送風(fēng)量，PI2輸出的增大，經(jīng)前饋通道增大引風(fēng)機(jī)位置指令，增大引風(fēng)量，引風(fēng)量與送風(fēng)量成比例變化，送風(fēng)量與燃料量成比例變化。(2)由熱量信號(hào)DQ反映的進(jìn)入爐膛燃料量與指令BD不相等時(shí)，比例積分特性的調(diào)節(jié)器PI1輸出指令就連續(xù)增加，直到DQ與BD平衡為止。同樣，風(fēng)量調(diào)節(jié)器PI2的作用保證風(fēng)量與主指令相平衡，而爐膛壓力調(diào)節(jié)器PI3則保證爐膛壓力Pf等于設(shè)定值。36

(3)風(fēng)量掌握子系統(tǒng)是由PI2、PI4組成的串級(jí)系統(tǒng)，其中PI2為內(nèi)回路調(diào)節(jié)器，PI4為外回路調(diào)節(jié)器。由于燃燒掌握系統(tǒng)的一個(gè)重要任務(wù)是保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性，即燃料量與風(fēng)量應(yīng)有最佳的匹配。在該燃燒掌握系統(tǒng)中，風(fēng)量和燃料量是成比例變化的，然而當(dāng)煤種變化其發(fā)熱量偏離其設(shè)計(jì)值時(shí)，這種成比例變化顯然難以保證經(jīng)濟(jì)燃燒。37(4)燃燒的經(jīng)濟(jì)性可通過(guò)過(guò)?？諝庀禂?shù)或煙氣含氧量反映，即保證燃燒過(guò)程中有最佳的煙氣含氧量，無(wú)疑就保證了燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。調(diào)節(jié)器PI4的被調(diào)量是煙氣含氧量，其目標(biāo)值是鍋爐蒸汽流量D經(jīng)函數(shù)f（x）標(biāo)定后給出的，即在不同的負(fù)荷下煙氣含氧量應(yīng)具備的最佳值。當(dāng)實(shí)際含氧量偏離目標(biāo)值時(shí)，PI4輸出變化經(jīng)乘法修正進(jìn)入爐膛的實(shí)際風(fēng)量，再次調(diào)整進(jìn)入爐膛的風(fēng)量，使等于當(dāng)前負(fù)荷下的最佳值。熱量信號(hào)的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)：汽包壓力

注：其實(shí)本身是一個(gè)實(shí)際微分

38

2．采納給粉機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的燃燒掌握系統(tǒng)

基本點(diǎn)：采納給粉機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)代替進(jìn)入爐膛的燃料量信號(hào)。

不僅是由于通常情況下給粉機(jī)轉(zhuǎn)速與給粉量成正比，而且在負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)給粉機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)要比熱量信號(hào)反應(yīng)快，對(duì)負(fù)荷側(cè)擾動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)，能使燃料掌握子系統(tǒng)快速平衡下來(lái)。系統(tǒng)特點(diǎn)：熱量信號(hào)代替燃料量信號(hào)，并對(duì)風(fēng)量施以氧量校正；能消除燃料自發(fā)擾動(dòng)的影響。

經(jīng)熱值修正后的給粉機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)熱值校正回路

39結(jié)構(gòu)分析：給粉機(jī)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)乘法器運(yùn)算后輸出信號(hào)nQ。比較器、積分器I、乘法器組成一個(gè)閉合系統(tǒng)，其輸入信號(hào)為熱量信號(hào)DQ。依據(jù)積分特性，穩(wěn)態(tài)時(shí)積分器輸入信號(hào)必為零，即nQ=DQ，這表明在肯定意義上nQ代表著熱量信號(hào)，因而該方案具備采納熱量信號(hào)的掌握系統(tǒng)特征。加入這種熱值修正功能，不僅能消除煤種變化的影響，而且可消除給粉機(jī)轉(zhuǎn)速自發(fā)變化的影響等。對(duì)于燃燒過(guò)程，無(wú)論是煤種變化，還是給粉機(jī)轉(zhuǎn)速自身轉(zhuǎn)變，都表現(xiàn)為爐膛發(fā)熱量的變化，如DQ>nQ，積分器輸出增大，的乘法系數(shù)增大，nQ增大。在燃料子系統(tǒng)中，nQ>BD，調(diào)節(jié)器PI1輸出減小，降低給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，減小進(jìn)入爐膛的燃料量。當(dāng)鍋爐主指令BD增加時(shí)，增大，nQ增大，因而DQ也增大，積分器輸出基本不變。40§3-3中儲(chǔ)式鍋爐燃燒掌握系統(tǒng)實(shí)例41

送風(fēng)掌握系統(tǒng)42