直流锅炉汽温控制

△ PID1 ±△ △
A
－
∑
PID2
f 2( x ) KZ 喷水阀
燃烧器
图18 烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图
图19
采用烟气挡板控制再热汽温控制方案
2. 采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统
减温器后再热汽温 主蒸汽流量 再热汽温θ 送风量 f(x ) A ∑1 A ∑2 △ PID1
△
PID2
负荷指令
－
+
负荷指令
温控系统方框原理图
比例器K1、调节器PID2和时间函数发生 器f1(t)、f2(t)和f3(t)构成了从过热器入口温度 （导前汽温）到过热器出口温度这段汽温 惰性区域的增益为1的对象数学模型
1 ˆ s 1)3 (Ti 2 s 1)(T 1
汽温惰性区域对象静态增益K1为过热器出 口温度变化量与过热器入口温度变化量之 比，故
二级减温器 前后温差 蒸汽流量
一、常规控制方式
f2(x) 总风量 PID1 燃烧器摆角指令 f1(t) 过热度 分离器出口压力 f3(x) ∑3 ＞ ∑1 f2(t) ∑2
PID2
一级减温器 出口温度
一级减温水流 量指令 一级喷水减温控制系统方案
末级过热器 出口温度
蒸汽流量
f2(x)
总风量 PID1
Ⅱ段过热器 θ3 γθ3 f2(x) －
二级减温器 θ2 Ⅲ段过热器 θ1 γθ2 γθ1
γθ4
＋ － PI3
＋ f1(x) － PI1
＋ ＋ PI2 －
D 蒸汽流量D
∑
＋ ＋－ PI4 KZ
KZ
二级减温 水调节阀
θ0
一级减温水调 节阀
按温差控制的过热汽温分段控制系统
D
第二节 直流锅炉过热汽温控制系统
Tout qsup cin (qin q)cin q cin K1 (1 ) Tin qin cout qin cout qin cout
当机组为某一负荷下，过热器入口蒸汽参数为18.5MPa/470℃，其比 热容为3.456，过热器出口蒸汽参数为18 MPa/540℃，其比热容为 2.907，这时
cin cout 3.456 2.902 1.19
在某一低负荷、滑压状态下，过热器入口蒸汽的参数为 12MPa/470℃ ， 其 比 热 为 2.813 ， 过 热 器 出 口 蒸 汽 参 数 为 11.8MPa/540℃，其比热为2.591，这时
cin cout 2.813 2.591 1.09
汽温控制系统
过热蒸汽温度和再热蒸汽温度控制
第一节 过热汽温控制系统
一、过热汽温对象特性 主要扰动有四种： （1）燃水比失衡； （2）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、 燃料量变化、燃料种类或成分变化、风量 变化等等这些变化最终均反映在烟气热量 的变化； （3）蒸汽流量（负荷）扰动； （4）减温水流量扰动。
∑3
∑4
图22 燃烧器倾角对炉膛出口烟温的影响
△ PID3
再热喷水调节阀
摆动燃烧器
f4(t) +
f2(x) + － － ∑1 f4(x) f5(x)
PID2
∑4
f1(t) f2(t) f3(t) f3(x)
K2 －
×
∑2
－ ∑3
+
＞ ∑5 KP1 + PV 1 － SP1 A
PID1
喷水调节阀指令 过热汽温控制方案
过热器 入口温度 动态前馈 温度 设定值 转换 函数 + K － － － 测温点附近 压力测点压力 负荷指令 汽温惰性 区模型 减温水 PID1 调节阀 汽温导 前区 汽温惰 性区 过热器 出口温度
一种内模控制形式
K P1GC 2 ( s)G2 ( s)G1 ( s) Y (s) ˆ ( s) YSP ( s) 1 K P1GC 2 ( s)G2 ( s)G1 ( s) GC 2 ( s)G2 ( s) GC 2 ( s)G2 ( s)G 1
K2 1 G ( s ) Gc 2 ( s) K p 2 (1 ) 2 (T2 s 1) n2 Ti 2 s
θ2
G1(s)
θ1
γθ1 过热汽温串级控制系统框图
2、过热汽温分段控制系统
Ⅰ段过热器
二级减温器 一级减温器 θ4 Ⅱ段过热器θ3 θ2
γθ4 γθ3 PI3 γθ2
Ⅲ段过热器
θ1
γθ1 PI1
PI4
PI2 KZ
KZ
减 温 水 Wj1
减 温 水 Wj2
过热汽温分段控制系统
Ⅰ段过热器 一级减温器 θ4
( s)
θ
0 τD
G(s)
t
( s)
W (s)

K (1 Ts) n
减温水扰动下过热汽温响应曲线 特点:有迟延、惯性、有自平衡能力的。减温水流量扰动时，汽温反应较 慢。
采用减温器作为过热汽温的调节手段时，要 求有足够的调节余量，一般在减温水门关死的 情况下，锅炉出力最大时，汽温要高于给定值 约30－40℃。
D + － － G’(s) + Y Gc(s) G(s) YSP + －
D Y Gc(s) G(s)
YSP
内模控制系统
单回路反馈控制系统
D YSP
+
－ －
Gc1(s)
+
－
Y
Gc2(s)
G’1(s)
G2(s)
G1(s)
+
串级控制系统的内模控制
D YSP
+ － KP1 + － + G’1(s) Y Gc2(s) G2(s) G1(s)
D
GD(s) +
+
+
Q
GQ(s)
θ
+
Wj
GW(s)
WFR=M/W
G R(s)
１．蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性
• (1) 静态特性
蒸汽流量对过热器出口温度影响
(2) 动态特性
D
ΔD
0 θ
TD
t
GD ( s )
( s)
D( s )

KD e D s 1 TD S
0
τD
t
蒸汽流量扰动下过热汽温响应曲线
特点：有滞后、有惯性、有自平衡能力，且τD、TD较小
2．烟气热量扰动下汽温特性
Qy ΔQy
0 TQ
θ
t
GQ ( s)
(s)
Q( s )

KQ 1 TQ S
e
Q s
0
τQ
t
烟气热量扰动下过热汽温响应曲线
3．减温水量扰动下的过热汽温特性
Wj 0 ΔWj TC
t
K G(s) e s W ( s) 1 Tc s
二、过热汽温一般控制方案
1．控制系统组成
Wj 0 t
ΔWj
Wj
G2(s)
θ2
θ1
G1(s)
θ θ2
θ1
G(s)
0
t
过热器Ⅰ θ 3
减温器 θ2 γθ2
过热器Ⅱ
θ1
串级过热汽温控制系统
蒸汽 γθ1
PI1 PI2 KZ
减温水 调节阀
+
－
Gc1(s)
U1 －+
ΔWj
Gc2(s) KZ
γθ2
Ku
G (s) Wj 2
燃烧器摆角指令 f 1( t ) 过热度 末级过热器出口压力 f 3( x ) ∑3 ＞ ∑1 f2(t)
∑2
PID2
末级过热器 入口温度
二级减温水流 量指令
二级喷水减温控制系统方案
二、其它控制方式
针对直流锅炉的大滞后和非线性时变特 性，在目前直流锅炉的过热汽温控制中， 采用了一种基于预测控制和自适应控制的 控制方法。
四、再热汽温控制方案
• 1. 采用烟气挡板调节手段的再热汽温控制系统
主蒸汽流量D A 屏 式 过 热 器 高 温 过 热 器 高 温 再 热 器 低温 再热 器 省煤 器 低温 过热 器 省煤 器 f1(x) －K 再热挡板 至空气预热器 过热挡板 KZ 过热挡板 KZ 再热挡板
f3(x)
再热汽温
在各种扰动下，再热汽温的动态响应特性与 过热汽温相类似，共有的特点为有迟延、有惯性、 有自平衡能力。
三、再热汽温度调节手段
改变烟气流量作为主要调节手段，方法有： （1）变化烟气挡板位置，从而改变尾部烟道通过 再热器的烟气分流量； （2）改变燃烧器的倾斜角度； （3）采用多层布置圆型燃烧器等方法。 喷水减温是辅助调节手段 当改变烟气流量已经无法或来不及控制且再 热汽温又高于一定值时，则采用自动紧急喷水的 方法，以快速降低再热汽温。
K P1 K P 2 K 2 K1 y ( ) A ˆ K P1 K P 2 K 2 K1 K P 2 K 2 K P 2 K 2 K 1
ˆ 1 K 1
y ( ) A
过Biblioteka Baidu器 入口温度
负荷指令
过热器 出口温度
测温点附近 压力测点
K1
PV2 SP2
f1(x) Ti2 对象模型
第三节 再热汽温控制
一、再热蒸汽温度控制任务
保持再热器出口汽温为给定值。
二、再热汽温的影响因素
（1）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽温有很大的 影响； （2）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要因素。 由于再热器是纯对流布置，再热器入口工质状况取决 于汽轮机高压缸排汽工况，因而再热汽温的变化幅度较过 热汽温大的多。
G1 ( s ) K1 (T1s 1) n1
ˆ ( s) G 1
ˆ K 1 ˆ1 ˆ s 1)n (T 1
y() lim s
s 0
K P1GC 2 (s)G2 ( s)G1 ( s) A ˆ ( s) s 1 K P1GC 2 (s)G2 ( s)G1 ( s) GC 2 ( s)G2 ( s) GC 2 ( s)G2 ( s)G 1