热工控制系统第八章 汽温控制系统PPT课件

2
3 .7
1
Tc
0.13 1.5
Tc
T i T c；
T
d
0 .1 5Ti
因此主调节器WT2(s)的各参数为：
主回路：惰性区传递函数W2(s)、温度变送器 2、主调节器WT2(s) 内回路。
（1）内回路的分析整定
副调节器
I2
WT1(s)
KZ
Iθ1 -
WB1
Kμ WB2
WB
W1(s)
θ1
γθ1
内回路原理方框图 对于内回路可以看作由被控对象和广义调节器组成的单回路
控制系统进行整定，广义调节器的传递函数为：
第八章 汽包锅炉过热蒸汽温度自动控制系统
8.1 汽包锅炉过热蒸汽基本流程
以某300MW汽轮发电机组的汽包锅炉为例，其过热蒸汽流程 图如下图所示：
Ⅱ级减温器
主蒸汽 Ⅰ级减温器 θ6
θ5
θ4
θ3
低温对流 过热器
θ6
θ5
前屏过 热器
θ4
θ3
后屏过 热器
Ⅲ级减温器
θ2
θ1
θ2
至汽轮机
高温对流 过热器
Ⅰ级喷水WB1
1W T1sKZK111KZK
因此广义调节器是一个比例作用调节器，其等效比例带为：
1
1 1KZ K
通过减温水量WB的阶跃扰动试验，可以得到导前区汽温θ1的
阶跃响应曲线如下图所示：
-WB
0 t0
θ1
Tc1
W0
t
1
1
1 W0
0
τ1
t
根据以上阶跃响应曲线，由单回路控制系统的整定方法，可
以得到比例调节器等效比例带
过热蒸汽温度过高，会造成过热器、蒸汽管道和汽轮机高压 部分的金属损坏，因而过热汽温的上限一般不超过额定值5℃ ； 过热蒸汽温度过低，会降低全厂的热效率并影响汽轮机的安全经 济运行，因而过热汽温的下限一般不低于额定值10℃ 。
8.3 过热汽温调节对象的动态特性
汽包锅炉过热汽温调节对象的动态特性是指各种引起过热汽 温变化的原因与过热汽温变化之间的动态关系。下面重点分析蒸 汽流量D、烟气热量Qy和减温水量WB三种扰动下过热汽温θ 变化 的动态特性：
Iθ 2 -
I 2 1 1
内回路
γθ2
W2(s) θ2
主回路原理方框图 如果主调节器为PID调节器，其传递函数为：
WT2
s
1
2
1T1is
Tds
忽略导前区的惯性和迟延，则简化后导前区传递函数为：
W1
s
1
WB
1
1
此时主回路原理方框图可以简化为：
Iθ 20 Iθ 2 -
主调节器
WT2(s) I2
等效被控对象
（3）减温水量WB扰动下过热汽温的动态特性
在减温水量WB产生阶跃扰动下，过热汽温θ 变化的响应曲线 如下图所示：
-WB
0
θ
Tc
ΔWB
t
0
τ
t
减温水量扰动下过热汽温响应曲线
减温水量WB扰动下，过热汽温调节对象动态特性的特点是: 有迟延、有惯性、有自平衡能力。
由于现代大型锅炉过热器管路很长，因此减温水量WB变化时 过热汽温θ反应较慢，其时间常数Tc和迟延时间τ均较大。
Ⅱ级喷水WB2
过热蒸汽流程图
Ⅲ级喷水WB3
主蒸汽 9
烟气 8
过热蒸汽 （去高压缸）
10
11
4
12
5
6
B
7
3
13
6
G
14
再热蒸汽 （去中压缸）
1 V1
2 15
V2
8.2 过热蒸汽温度自动控制的基本任务
汽包锅炉过热蒸汽温度自动控制的基本任务是维持过热器出 口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过 允许的工作温度。
（1）蒸汽流量D扰动下过热汽温的动态特性
在蒸汽流量D产生阶跃扰动下，过热汽温θ 变化的响应曲线如 下图所示：
D
0
θ
Tc
ΔD
t
0
τwk.baidu.com
t
蒸汽流量扰动下过热汽温响应曲线
蒸汽流量D扰动下，过热汽温调节对象动态特性的特点是: 有 滞后、有惯性、有自平衡能力。
当锅炉负荷增加时，通过对流式过热器的烟气温度和流速都 增加，因此对流式过热器出口汽温升高；但对于辐射式过热器， 炉膛内烟温升高增加的辐射传热量小于蒸汽流量增加所需的吸热 量，因此辐射式过热器出口汽温下降。
调节减温水量。
PI 1
KZ 执行机构
减 温 水 WB
串级过热汽温自动控制系统结构图
喷水减温器出口温度θ1 可以快速反应对过热汽温的
扰动，只要θ1变化，就可以 通过副调节器PI1调节减温
水量，维持θ1在一定范围以 内，从而使过热汽温θ2基本 不变，提高控制品质。
对应的汽包锅炉串级过热汽温自动控制系统的原理方框图如 下图所示：
8.4 串级过热汽温自动控制系统的分析整定
串级过热汽温自动控制系统以过热汽温θ2为被调量，根据喷 水减温器出口温度θ1调节减温水量，其系统结构图如下：
过热器
喷水 减温器
θ1
过热器 θ2
主调节器: 维持过热汽温 θ2等于其给定值。
过热蒸汽D
γθ1
γθ2
Iθ20
PI 2
副调节器: 根据θ1和主调 节器PI2输出信号的变化
1
的计算公式：(P175表6-6)
当Tc11 0.2时： 1＝Tc111
当0.2
1
Tc1
1.5时：
1＝2.6
1
1
1
Tc1
1
0.08 0.7
Tc1
因此副调节器WT1(s)的比例带为：
1＝1KZK1
（2）主回路的分析整定
主调节器
广义调节器
被控对象
Iθ 20
WT2(s) I2 KZ Kμ WT1(s) WB W1(s) θ1
Iθ 20 Iθ 2 -
主调节器
WT2(s) I2
Iθ1 -
副调节器
WT1(s)
WB1
KZ
Kμ WB2
内回路
γθ1
主回路
γθ2
WB W1(s) θ1 W2(s) θ2
串级过热汽温自动控制系统原理方框图 系统的组成：
内回路：导前区传递函数W1(s)、温度变送器 1 、副调节器WT1(s) 执行器比例系数KZ、喷水调节阀比例系数Kμ 。
（2）烟气热量Qy扰动下过热汽温的动态特性
在烟气热量Qy产生阶跃扰动下，过热汽温θ 变化的响应曲线如 下图所示：
Qy
0
θ
Tc
ΔQy
t
0
τ
t
烟气热量扰动下过热汽温响应曲线
烟气热量Qy扰动下，过热汽温调节对象动态特性的特点是: 有 迟延、有惯性、有自平衡能力。
由于烟气热量变化时，沿过热器长度使烟气和过热蒸汽之间 的传热量同时变化，因此过热汽温θ反应较快，其时间常数Tc和迟 延时间τ均较小。
1 WB 1
W0(s)
θ2
γθ2
上图中对应的主回路广义调节器的传递函数为：
W T2
sW 2B
1
2
1T1isTds
则主回路广义调节器的等效比例带为：
2
2 1 1 2
此时主回路广义调节器中各参数可以通过试验得到的等效被
控对象W0(s)的输出端过热汽温θ2在减温水量WB扰动下的阶跃响 应曲线，按单回路控制系统整定方法进行计算：(P175表6-6)