电厂热工自动控制系统

电厂热工自动控制系统

电厂热工自动控制系统

单元机组的自动调节系统

¾ ¾ ¾ ¾ ¾

机组功率－转速调节系统汽温控制系统（过热、再热）

水位控制系统（凝汽器、除氧器、汽包）

燃烧控制系统（燃料、风量、炉膛压力及一、二次风配比控制）其它单回路控制系统

第一部分汽温控制系统

一、过热汽温控制系统

1. 任务

温度过高，可能造成过热器、蒸气管道和汽轮机的高压部分金属损坏；

温度过低，会引起电厂热耗上升，并使汽轮机轴向推力增大造成推力轴承过载，还会引起汽轮机末级叶片蒸汽湿度增加，降低汽轮机内效率，加剧对叶片的腐蚀

控制要求：最大控制偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃

规定要求：

2. 静态特性

过热器的传热形式、结构、布置将直接影响其静态特性。大容量锅炉一般采用对流过热器、辐射过热器和屏式过热器交替串连布置。

过热器出口温度

对流式

3. 动态特性

蒸汽流量变化、热烟气的热量变化、减温水流量变化相同点：均为有迟延的惯性环节

辐射式

不同点：特性参数有较大区别

蒸汽流量变化扰动下，汽温的迟延和惯性较小烟气扰动与蒸汽流量扰动相似，汽温反映较快减温水流量扰动由于管道较长，汽温反应较慢

4. 控制方案串级控制

导前微分控制

过热器减温器出口温度

TE4001

TE4025

末级过热器出口温度

TE4024

LDC指令

过热器减温水阀

控制逻辑

静态特性：纯对流特性

动态特性：更容易受负荷、燃烧工况等干扰的影响，温度变化幅度较大

调节手段：烟气再循环、尾部烟道挡板、喷燃器摆角、喷水减温

烟气再循环：

尾部烟道烟气抽至炉膛底部，降低炉膛温度，减少炉膛的辐射传热，从而提高炉膛出口烟气的温度和流速。使再热器的对流传热加强，达到调温的目的。

优点：反应灵敏，调温幅度大。缺点：系统结构复杂

尾部烟道挡板：

尾部烟道被分割为两部分，主烟道中布置低温再热器，旁路烟道中布置低温过热器，烟气挡板布置在温度较低的省煤器下面。

优点：结构简单，操作方便

缺点:调温灵敏度差，幅度小，挡板开度与汽温不成线

性关系。喷燃器摆角：

改变炉膛火焰中心，改变再热器入口烟温

优点：结构简单，操作方便，反应灵敏

缺点：影响炉膛燃烧工况稳定，设备维护量较大。

喷水减温：

最常用的控制手段，一般原设计为事故喷水或微量喷水

方式，但经常被作为主要控制手段。

优点：结构简单，操作方便，反应灵敏缺点：影响机组效率。

控制方案与过热汽温控制相似。

第二部分汽包水位调节系统

1. 调节任务

使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围。汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易导致过热器烧坏；也会使过热汽温发生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。 2. 调节对象特性

给水流量扰动、蒸汽流量扰动、炉膛热负荷扰动

2.1 给水流量扰动下水位的动态特性

曲线1为不考虑水面下汽包容积变化，仅考虑物料不平衡时的水位反应曲线。

曲线3为不考虑物料不平衡关系，仅考虑水面下汽泡容积变化时的水位反应曲线。

曲线2为给水量阶跃增加后。水位的变化曲线。

2.2 蒸汽流量扰动下水位的动态特性

曲线1为不考虑水面下汽包容积变化，仅考虑物料不平衡时的水位反应曲线。

曲线3为不考虑物料不平衡关系，仅考虑水面下汽泡容积变化时的水位反应曲线。虚假水位

曲线2为蒸发量阶跃增加后水位的变化曲线，为曲线1和曲线3的合成。

2.3 炉膛热负荷扰动下水位的动态特性

蒸发量和汽压同时增加，水位变化曲线同蒸发量变化时相似，但虚假水位的幅度和速度较小。

如启停磨煤机/给粉机，汽机调门基本不变。 3. 调节手段

节流调节方式、调速泵

节流调节方式：调节方法简单、可靠；但节流损失大，增加了泵的消耗，高压头易造

成阀门磨损和损坏

4. 信号测量

z 汽包水位测量（单室平衡容器）

z 蒸汽流量测量

¾ 喷嘴等标准节流装置

D==式中 D－过热蒸汽流量

P－过热蒸汽压力θ－过热蒸汽温度△p—节流件差压ρ—过热蒸汽密度 K—流量

系数

¾ 利用调速级压力测量（弗留盖尔公式）

G=G0

当P2/P1和P02/P01均小于临界压力比时，背压P2的影响可以忽略不计。

式中 G、G0—工况1、2的蒸汽流量

P1、P01—工况1、2的调速级压力 P2、p02—工况1、2的汽机背压 T01、T1—工况1、2的调速级后温度

由于调速级后温度很难测量，温度变化可以认为是过程线左右平行移动，因此可用主

汽温度代替

也可根据设计数据利用函数发生器计算并补偿。如下图：

过热汽温SHT:SHTO.OUT

第一级压力CCS:P1.OUT

z 给水流量测量

SF.RO01蒸汽流量

给水流量信号只需要温度补偿。

给水温度B给水流量A给水流量B给水流量C

FW.RO01给水流量

5. 控制方案

以下是某300MW机组给水控制原理图

汽包水位DRUML.OUT

蒸汽流量SF.RO01

给水流量FW.RO01

单/三冲量切换逻辑

第三部分燃烧控制系统

1. 燃烧过程调节的任务

目的在于使进入锅炉的燃料的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅炉

燃烧过程安全经济运行。

锅炉燃烧调节包括以下几项内容： 1) 燃料量调节

使进入锅炉的燃料燃烧产生的蒸汽量与锅炉向外部负荷的供汽量相适应。

炉跟机方式：PT作为控制信号

机跟炉方式：取自电网的负荷要求N0作为负荷要求信号 2) 送风量调节

保证燃料的完全燃烧和排烟损失最小。过量空气系数（氧量）4～6％ 3) 引风量调节

保证锅炉的安全经济运行。负压过大，大量漏风降低炉膛温度，且会增加引风机负荷

和排烟损失；反之，会使炉烟冒出，影响卫生，甚至影响设备和人身安全。

2. 燃烧过程的特点

三个被调量（主汽压力PT、氧量O2、炉膛压力ST）和三个调节量（燃料量B、风量V、引风量G）。每个被调量同时受到几个调节量的影响，每个调节量又能同时影响几个被调量。

耦合严重

与锅炉的运行方式及负荷调度方式等生产工艺影响 3. 燃烧过程调节对象的动态特性燃烧率扰动下汽压调节对象的动态特性

汽机负荷不变