主蒸汽温度优化控制策略
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生 扰动 的工 况下 ， 主 汽温具 有 比较平 稳 的特性 ； 另一
证二级减温器出 口温度达到要求值。外回路还考虑 了以下 因素 的影 响 ， 以保证 更加 有效 地控 制主 汽温 。 （ １ ） 锅 炉 负 荷 变 化 的 影 响 。在 锅 炉 主 控 程 序 中， 给负荷加入 了一个微分脉 冲的前馈信号 ， 因此 ， 当锅炉负荷增加时 ， 会使进入汽轮机的蒸汽量增多。 由于 蒸汽 量增 多可 能会 导致需 要 的减温水 流量 也增 加， 这时可以在减温水控制 的内环 中将温度设定值 降低 ， 同时在减温水控制的外环 中减小前馈信号 。 （ ２ ） 饱和温度 限制 。在主汽温控制 中， 为保证 具 有合 理 的过热 度 ， 减 温水 比例 积 分 微分 Ｐ Ｉ Ｄ（ Ｐ ｒ ｏ ．
１ 主蒸 汽 温 度 的 特 性
机 组运 行 过 程 中 ， 影 响 主蒸 汽 温 度 （ 以下 简 称 主汽温 ） 的因素非 常多 ， 在 蒸 汽侧 有 主蒸 汽 流量 、 给 水 温度 、 给水 流 量 、 减 温水 温度 、 减温 水流 量等 ； 在烟
气侧有烟气量 （ 一次风量 、 二 次风 量 、 燃尽风量、 燃
大， 实 现起来 比较 困难 。而 对于 喷水减 温来 说 ， 虽 然
减 温水 扰动 的动 态 特性 不 是 非 常 理想 ， 但 实 际调 节 时却非 常方 便 ， 可通 过 一 系列 优 化 算 法 对其 动 态 特 性 进行 改善 ， 因此 ， 这 种 方 法 是 实 际 工程 中应 用 最
扰动干扰 ， 保证过热汽温稳定在给定值附近 ， 使整个 发 电机 组安 全 、 稳 定地 运行 。
在 实 际 生产 运 行 中 ， 对 主汽 温 的 动态 特 性 进行 分析 ： 一方 面 ， 在 锅炉 负荷 或烟气 热 量发生 扰 动 的工 况下 ， 主汽 温具 有 变化 较 快 的特 性 。在 减 温 水量 发
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｋ ２ ２ ３ ． ７ 文 献 标 志码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ４—１ ９ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ４ ９— ０ ３
０ 引言
随 着技 术 的发 展 和 自动 化程 度 的提 高 ， 火 电厂
的， 但负荷信号是 由具体用户决 定 的， 随机性 非常
温控 制示 意 图。
的锅炉 对 主汽 温控 制 偏 差 的 要 求更 为 严 格 。 因此 ， 必 须选 择正 确 、 有效 的控 制手段 和控 制策 略 ， 克服 主 汽温大 惯性 、 大 迟延 、 非 线 性 和时 变 性 的 缺点 ， 消 除
该控 制系 统 的内 回路 通过 控制 减温水 流量来 保
摘
要： 主蒸汽温度具有大惯性 、 大迟延 、 非线性及不确定性 强等 特点 ， 针对这种复杂控制对象 ， 采用 了给水／ 燃料 比优化
控制方案对主蒸汽温度进行控制 。通过分析机组运行实时 曲线 ， 验证 了该 方案 的有 效性 。 关键词 ： 主蒸汽温度 ； 大惯性 ； 给水／ 燃料 比； 优化控制
关 标准 ， 亚 临界 以下 锅 炉 主 汽 温 的暂 时 偏 差 不 能超 过 ±１ ０℃ ， 长 期偏 差必 须小 于 ±５℃ ， 超 临 界及 以上
改变量之间存在着某种定量关系 ， 可通过两者过热
器 的蒸汽 比热来 确定 ， 也 就是加 入 了导前 微分信 号 ， 这是 改进后 的喷水减 温器 的优 点 ］ 。图 １为 喷水减
第３ ５卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 １月
华 电 技 术
Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏwenku.baidu.comｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
主 蒸 汽 温 度 优 化 控 制 策 略
张淑娟 ， 董克 昌
（ 山东电力工程咨询院有限公司 ， 山东 济南 ２ ５ ０ ０ １ ３ ）
ｐ ｏ ￣ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ Ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ） 控制 外 环 的设 定 值 采 用
方面 ， 如果仅 仅从 过 热 汽 温控 制 对 象 动 态 特性 的角 度来 考 虑 ， 改 变 烟气 侧 参数 的控 制 手 段 是 比较 理 想
同， 也 会需 要不 同的进 口汽 温 改 变量 。这 ２处 汽 温
料 量等 ） 、 一 次风 压 、 炉膛 负 压 、 燃 烧 器投 运方 式 、 受 热 面 的结渣／ 积 灰／ 结垢 情 况 等 。 因此 ， 在整 个 热 力 循 环过 程 中主汽 温具 有大 惯性 、 大迟 延等 特点 ， 甚至 有 时会 表现 出一 定 的非线 性和 时变性 。根 据 国家相
过热 器还是 屏 式过 热 器 ， 其 本 级过 热 器 出 口汽温 的 改变 量都 是通 过本 级过 热 器 入 口汽 温 （ 该 喷水 减 温 器 的出 口汽温 ） 的 改变 量 来 控制 的。 由于 工况 不 同 （ 比如 负荷 或压 力不 同时 ） ， 即使 出 口汽 温 改 变量 相
多 的 。
机 组 的容量越 来越 大 ， 机组参 数越 来越 高 ， 对热 工 自 动 控制 系统 控制 品质 的要求 也越 来越 高 。从锅 炉过 热 器 出来 的主蒸 汽进入 汽 轮机做 功后 带动 发 电机运 行， 在 整个 汽水行 程 中 ， 主蒸 汽 的温度 最高 。 主蒸汽 的汽水 品质 及温 度 是 否稳 定 是 决 定 机组 能否 安 全 、 经 济运 行 的重要 因素 。
２ 给水／ 燃料 比的优化控制方案
与 国 内大 多数 直 流锅 炉 的控制 方 案 不 同 ， 该 控 制方 案 以给水量 为 主动调 节量 ， 调节 负荷 或汽压 ， 以
燃 料 量为从 动 调节 量 ， 调 节 喷 水 减温 器 前 、 后温差 ， 保 证 给水／ 燃料 比（ 以下 简称 水 燃 比） 。不 论 是包 墙
证二级减温器出 口温度达到要求值。外回路还考虑 了以下 因素 的影 响 ， 以保证 更加 有效 地控 制主 汽温 。 （ １ ） 锅 炉 负 荷 变 化 的 影 响 。在 锅 炉 主 控 程 序 中， 给负荷加入 了一个微分脉 冲的前馈信号 ， 因此 ， 当锅炉负荷增加时 ， 会使进入汽轮机的蒸汽量增多。 由于 蒸汽 量增 多可 能会 导致需 要 的减温水 流量 也增 加， 这时可以在减温水控制 的内环 中将温度设定值 降低 ， 同时在减温水控制的外环 中减小前馈信号 。 （ ２ ） 饱和温度 限制 。在主汽温控制 中， 为保证 具 有合 理 的过热 度 ， 减 温水 比例 积 分 微分 Ｐ Ｉ Ｄ（ Ｐ ｒ ｏ ．
１ 主蒸 汽 温 度 的 特 性
机 组运 行 过 程 中 ， 影 响 主蒸 汽 温 度 （ 以下 简 称 主汽温 ） 的因素非 常多 ， 在 蒸 汽侧 有 主蒸 汽 流量 、 给 水 温度 、 给水 流 量 、 减 温水 温度 、 减温 水流 量等 ； 在烟
气侧有烟气量 （ 一次风量 、 二 次风 量 、 燃尽风量、 燃
大， 实 现起来 比较 困难 。而 对于 喷水减 温来 说 ， 虽 然
减 温水 扰动 的动 态 特性 不 是 非 常 理想 ， 但 实 际调 节 时却非 常方 便 ， 可通 过 一 系列 优 化 算 法 对其 动 态 特 性 进行 改善 ， 因此 ， 这 种 方 法 是 实 际 工程 中应 用 最
扰动干扰 ， 保证过热汽温稳定在给定值附近 ， 使整个 发 电机 组安 全 、 稳 定地 运行 。
在 实 际 生产 运 行 中 ， 对 主汽 温 的 动态 特 性 进行 分析 ： 一方 面 ， 在 锅炉 负荷 或烟气 热 量发生 扰 动 的工 况下 ， 主汽 温具 有 变化 较 快 的特 性 。在 减 温 水量 发
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｋ ２ ２ ３ ． ７ 文 献 标 志码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ４—１ ９ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ４ ９— ０ ３
０ 引言
随 着技 术 的发 展 和 自动 化程 度 的提 高 ， 火 电厂
的， 但负荷信号是 由具体用户决 定 的， 随机性 非常
温控 制示 意 图。
的锅炉 对 主汽 温控 制 偏 差 的 要 求更 为 严 格 。 因此 ， 必 须选 择正 确 、 有效 的控 制手段 和控 制策 略 ， 克服 主 汽温大 惯性 、 大 迟延 、 非 线 性 和时 变 性 的 缺点 ， 消 除
该控 制系 统 的内 回路 通过 控制 减温水 流量来 保
摘
要： 主蒸汽温度具有大惯性 、 大迟延 、 非线性及不确定性 强等 特点 ， 针对这种复杂控制对象 ， 采用 了给水／ 燃料 比优化
控制方案对主蒸汽温度进行控制 。通过分析机组运行实时 曲线 ， 验证 了该 方案 的有 效性 。 关键词 ： 主蒸汽温度 ； 大惯性 ； 给水／ 燃料 比； 优化控制
关 标准 ， 亚 临界 以下 锅 炉 主 汽 温 的暂 时 偏 差 不 能超 过 ±１ ０℃ ， 长 期偏 差必 须小 于 ±５℃ ， 超 临 界及 以上
改变量之间存在着某种定量关系 ， 可通过两者过热
器 的蒸汽 比热来 确定 ， 也 就是加 入 了导前 微分信 号 ， 这是 改进后 的喷水减 温器 的优 点 ］ 。图 １为 喷水减
第３ ５卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 １月
华 电 技 术
Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏwenku.baidu.comｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
主 蒸 汽 温 度 优 化 控 制 策 略
张淑娟 ， 董克 昌
（ 山东电力工程咨询院有限公司 ， 山东 济南 ２ ５ ０ ０ １ ３ ）
ｐ ｏ ￣ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ Ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ） 控制 外 环 的设 定 值 采 用
方面 ， 如果仅 仅从 过 热 汽 温控 制 对 象 动 态 特性 的角 度来 考 虑 ， 改 变 烟气 侧 参数 的控 制 手 段 是 比较 理 想
同， 也 会需 要不 同的进 口汽 温 改 变量 。这 ２处 汽 温
料 量等 ） 、 一 次风 压 、 炉膛 负 压 、 燃 烧 器投 运方 式 、 受 热 面 的结渣／ 积 灰／ 结垢 情 况 等 。 因此 ， 在整 个 热 力 循 环过 程 中主汽 温具 有大 惯性 、 大迟 延等 特点 ， 甚至 有 时会 表现 出一 定 的非线 性和 时变性 。根 据 国家相
过热 器还是 屏 式过 热 器 ， 其 本 级过 热 器 出 口汽温 的 改变 量都 是通 过本 级过 热 器 入 口汽 温 （ 该 喷水 减 温 器 的出 口汽温 ） 的 改变 量 来 控制 的。 由于 工况 不 同 （ 比如 负荷 或压 力不 同时 ） ， 即使 出 口汽 温 改 变量 相
多 的 。
机 组 的容量越 来越 大 ， 机组参 数越 来越 高 ， 对热 工 自 动 控制 系统 控制 品质 的要求 也越 来越 高 。从锅 炉过 热 器 出来 的主蒸 汽进入 汽 轮机做 功后 带动 发 电机运 行， 在 整个 汽水行 程 中 ， 主蒸 汽 的温度 最高 。 主蒸汽 的汽水 品质 及温 度 是 否稳 定 是 决 定 机组 能否 安 全 、 经 济运 行 的重要 因素 。
２ 给水／ 燃料 比的优化控制方案
与 国 内大 多数 直 流锅 炉 的控制 方 案 不 同 ， 该 控 制方 案 以给水量 为 主动调 节量 ， 调节 负荷 或汽压 ， 以
燃 料 量为从 动 调节 量 ， 调 节 喷 水 减温 器 前 、 后温差 ， 保 证 给水／ 燃料 比（ 以下 简称 水 燃 比） 。不 论 是包 墙