自动调节系统

（3）低负荷时，采用单冲量控制系统；高负荷时采用三 冲量控制系统。因此，随负荷的变化必须保证这种切 换应是双向无扰的。
（4）低负荷时采用改变阀门开度来保持泵的出口压力， 高负荷时用改变调速泵的转速保持水位，这又产生了 阀门与调速泵间的过渡切换问题。
（5）适应机组定压运行和滑压运行工况。
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根据传热方式分： 过热器可分为对流式和辐射式。
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自动调节系统
过热汽温控制对象的动态特性
2. 烟气热量扰动下
特点：有迟延、有惯性、有自平衡能力。 3. 减温水量扰动下
特点：有迟延、有惯性、 有自平衡能力的。迟延 较大
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自动调节系统
串级过热汽温控制系统
系统的结构和工作原理
Δpρ = K
10.2Δp
θ
18.57 p + 1.66 − 5.61 p
100
100
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自动调节系统
式中D—过热蒸汽流量； P—过热蒸汽压力； θ—过热蒸汽温度； ΔP—节流件差压； ρ—过热蒸汽密度； K—流量系数；
测量信号的自动校正
过热蒸汽流量信号的压力、温度校正
为了避免高温高压 节流元件因磨损带来的误 差，美国Leeds & Northrup公司提出了用 汽机调速级压力P1代替蒸 汽流量信号。
1. 内回路
2. 主回路
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自动调节系统
给水自动控制系统
3. 前馈通道
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自动调节系统
给水自动控制系统
二、串级三冲量给 水控制系统
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自动调节系统
给水自动控制系统
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自动调节系统
给水自动控制系统
1. 副回路
2. 主回路
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自动调节系统
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上海电力学院
自动调节系统
第一节 第二节 第三节 第四节
汽包锅炉给水自动调节系统 给水全程调节系统 主蒸汽温度自动调节系统 汽包锅炉燃烧过程自动调节系统
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自动调节系统
第一节 汽包锅炉给水自动调节系统
给水控制的任务 给水控制对象的动态特性 给水自动控制系统
测量信号的自动校正
水位信号的压力校正
1.采用电气校正回 路进行压力校正
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自动调节系统
测量信号的自动校正
汽包水位数学模型
H
=
(ρa − ρ s )L − ΔP (ρG − ρs )
=
Lfa(Pb) − ΔP fb( Pb)
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自动调节系统
测量信号的自动校正
汽包水位数学模型
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自动调节系统
全程控制的概念
全程控制系统是指机组在启停过程和正常运 行时均能实现自动控制的系统。全程控制包括启 停控制和正常运行工况下控制两方面的内容。
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自动调节系统
对给水全程控制系统的要求
（1）测量信号能自动地进行压力、温度校正。
（2）满足给水量控制的同时，还要保证给水泵工作在安 全工作区内。
特点：有惯性、无 自平衡能力。
WOW (s)
=
H (s) W (s)
=
ε
S
−
ετ 1 + τS
=ε S (1 + τS )
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自动调节系统
给水控制对象的动态特性
2. 蒸汽流量扰动下的水位的 动态特性
特点：无自平衡能力，
“虚假水位”。 WOD(s) = H (s) = K 2 − ε
D(s) 1+ T 2S S
自动调节系统
测量信号的自动校正
基本方法：先推导出被测参数随温度、压力变化的 数学模型，然后利用各种元件构成运算电路进 行运算，便可实现自动校正。
给水全程控制测量信号的校正： （一）水位信号的压力校正 （二）过热蒸汽流量信号的压力、温度校正 （三）给水流量信号的温度校正
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自动调节系统
立，因此系统投运时的整定、调试直观方便，而双回路
控制系统的两个回路在参数整定时相互影响，不易掌握。
（3）从仪表硬件结构上看，采用导前汽温微分信号的双回
路系统较为简单。
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自动调节系统
过热汽温分段控制系统
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自动调节系统
300MW单元机组过热汽温控制系统 实例
一、过热蒸汽流程
三冲量
单冲量
控制手段
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启动给水旁 电动泵， 电/汽并列，汽动泵， 电动泵 旁阀 阀，电动泵 电/汽并列，电动泵
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控制过程分析
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自动调节系统
超临界直流炉机组的给水控制
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自动调节系统
西门子的锅炉协调控制方案
超临界直流炉机组的给水控制
焓值修正燃水比方案
H = (ρa − ρs )L − ΔP (ρG − ρs )
H = K1 − K 2Pb − ΔP fb(Pb)
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自动调节系统
测量信号的自动校正
采用双室平衡容器的水位取样装置进行水位校正
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自动调节系统
测量信号的自动校正
过热蒸汽流量信号的压力、温度校正
数学模型
D=K
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自动调节系统
变速给水泵的安全工作区
采用变速泵构成给水全程控制系统时，应包括以下 三个子系统：
（1）给水泵转速控制系统。根据锅炉负荷要求，控 制给水泵转速，改变给水流量。
（2）给水泵最小流量控制系统。通过增大水泵再循 环流量的办法来维持水泵流量不低于设计要求 的最小流量值，以保证给水泵工作点不落在上 限特性曲线的外边。
自动调节系统
单元制锅炉给水全程控制方案
方案三
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自动调节系统
单元制锅炉给水全程控制方案
方案四
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自动调节系统
方案五
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自动调节系统
300MW单元机组给水全程控制系统实例
给水热力系统简介
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自动调节系统
给水全程控制系统原理
热工信号的测量
自动调节系统
给水自动控制系统
3. 前馈通道
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第二节 给水全程调节系统
全程控制的概念 对给水全程控制系统的要求 测量信号的自动校正 变速给水泵的安全工作区 单元制锅炉给水全程控制方案 300MW单元机组给水全程控制系统实例 给水全程控制系统原理
300MW单元机组过热汽温控制系统实例
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自动调节系统
第三节 蒸汽温度自动调节系统
再热汽温自动控制系统 采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统 采用烟气再循环控制再热汽温的控制系统 采用摆动火嘴法控制再热汽温的控制系统 汽-汽热交换器再热汽温控制系统
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自动调节系统
给水控制的任务
使锅炉的给水量适应锅 炉的蒸发量，维持汽包 水位在规定的范围内。
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自动调节系统
给水控制对象的动态特性
主要的扰动有：给水流量 W，锅炉蒸发量D，汽包 压力Pb，炉膛热负荷等。
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自动调节系统
给水控制对象的动态特性
1. 给水流量扰动下水位的动态特性
实验证明，这种方 法是准确和行之有效的， 线路结构如图所示。
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自动调节系统
测量信号的自动校正
给水流量信号的温度校正
给水流量 测量信号可以 只采用温度校 正，因为给水 压力对给水流 量影响不大。
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自动调节系统
变速给水泵的安全工作区
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自动调节系统
变速给水泵的安全工作区
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自动调节系统
温度修正燃水比方案
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自动调节系统
第三节 蒸汽温度自动调节系统
过热蒸汽温度控制的任务 过热汽温控制对象的动态特性 串级过热汽温控制系统 采用导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系
统 过热汽温分段控制系统 按温差控制的分段控制系统
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自动调节系统
300MW单元机组过热汽温控制系统实例
二、过热汽温控制系统方案
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自动调节系统
直流锅炉的过热汽温控制
超临界直流锅炉的过热汽温控制是以调节煤水 比为主，用一、二级减温水作细调。
1）过热汽温粗调（煤水比的调节）
煤水比的调节的主要温度参照点是中间点（即 内置式分离器出口）焓值（或温度）。锅炉负荷 大于40％MCR，分离器呈干态，中间点温度为过热 温度。从直流锅炉汽温控制的动态特性可知：过 热汽温控制点离工质开始过热点越近，汽温控制 时滞越小，即汽温控制的反应明显，具体控制思 路见锅炉给水控制系统部分。
（3）给水泵出口压力控制系统。通过控制给水调节
阀，维持给水泵出口压力，保证给水泵工作点
不落在最低压力Pmin 线下和下限工作特性曲
线之外。
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自动调节系统
变速给水泵的安全工作区
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自动调节系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单元制锅炉给水全程控制方案
方案一
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自动调节系统
方案二
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末级过热蒸汽温度控制系统原理图
直流锅炉的过热汽温控制
2）过热汽温细调 基于焓值修正燃水比的汽温控制方案
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自动调节系统
基于焓值修正燃水比的汽温控制方案
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自动调节系统 一级减温控制系统原理图
基于焓值修正燃水比的汽温控制方案
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自动调节系统 末级过热蒸汽温度控制系统原理图
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自动调节系统
给水控制对象的动态特性
3. 炉膛热负荷扰动下水 位控制对象的动态特 性
特点：有惯性、有时滞、 无自平衡能力
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自动调节系统
给水自动控制系统
一、单级三冲量给水 自动控制系统
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自动调节系统
给水自动控制系统
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自动调节系统
给水自动控制系统
自动调节系统
过热蒸汽温度控制的任务
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。
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自动调节系统
过热汽温控制对象的动态特性
1. 蒸汽流量（负荷）扰动下
特点：有滞后，有惯性，有自平 衡能力 ， 且τ/Tc较小。
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自动调节系统
过热汽温控制对象的动态特性
1) 分离器出口焓（中间点焓）值对燃水比失配的反应 快，系统校正迅速,灵敏度和线性度方面具有明显的优 势；
2) 焓值代表了过热蒸汽的作功能力，随工况改变焓给 定值不但有利于负荷控制，而且也能实现过热汽温 （粗）调整。
3）焓值物理概念明确，用 “焓增”来分析各受热面的 吸热分布更为科学。它不仅受温度变化影响，还受压 力变化影响，在低负荷压力升高时（分离器出口温度 有可能进入饱和区），焓值的明显变化有助于判断， 进而能及时采取相应措施。
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喷水减温器 自动调节系统
串级过热汽温控制系统
串级过热汽温控制系统原理框图
2010/6/10
自动调节系统
采用导前汽温微分信号的双回 路过热汽温控制系统
系统的组成
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自动调节系统
采用导前汽温微分信号的双回路过热汽 温控制系统原理框图
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自动调节系统
两种汽温自动控制系统的比较
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自动调节系统
焓值修正燃水比方案
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自动调节系统
西屋给水控制系统原理图
焓值修正燃水比方案
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自动调节系统
汽水分离器水位调节
焓值修正燃水比方案
汽水分离器水位调节 燃水比调节 可以采用一级减温器前后温差校正燃水比信号 给水泵转速控制 给水调节门控制——调节给水母管压力 给水泵最小流量控制 总给水量=主给水流量+喷水流量
（1）双回路系统转化为串级系统来看待时，其等效主、副
调节器均是PI调节器。因此，双回路系统的副回路，其
快速跟踪和消除干扰的性能不如串级系统；在主回路
中，串级系统的主调节器可具有微分作用，故控制品质
也比双回路系统为好，特别对于惯性迟延较大的系统，
双回路系统的控制质量不如串级系统。
（2）串级控制系统主、副两个控制回路的工作相对比较独
1. 水位信号
H = f 1(Pb) − ΔP f 2(Pb)
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自动调节系统
给水全程控制 系统原理
热工信号的测量
2. 给水流量信号
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自动调节系统
给水全程控制系统原理
热工信号 的测量
3. 主蒸汽流量 信号
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自动调节系统
控制过程分析
给水控制系统 单冲量
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自动调节系统
直流锅炉的过热汽温控制
2）过热汽温细调 基于温度修正燃水比的汽温控制方案
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自动调节系统
2010/6/10
自动调节系统
基 于 温 度 修 正 燃 水 比 的 汽 温 控 制 方 案 一级减温控制系统原理图
2010/6/10
基 于 温 度 修 正 燃 水 比 的 汽 温 控 制 方 案 自动调节系统