第五章 燃烧过程控制系统

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
MK-V=0 或 V/M=K
式中 K——风煤比例系数
送风量V和燃料量M的最佳比例K是随不同负 荷、不同燃料品种而变化的。因此,可以 选用随负荷、燃料品种变化而修正送风量 的送风控制系统。
(2)前馈-串级送风控制系统 采用氧量作为校正信号的送风控制系统 如图所示:
当系统处于静态时,副调节器的入口信号的平 衡关系为:
给煤机控制装置有给煤量 测量功能,测量值求和后 就代表入炉总煤量Mc。但 由于煤种和水分不同,煤 的发热量不同,因此需将 总煤量Mc信号进行修正以 构建一个既能反映燃料量 变化又能反映出煤的热值 变化的燃料量(发热量) 信号。
总燃料量
M ko O kMQ M c
二、增益自动调整
乘法器为燃料调节对象的一部分,选择合适的函数f(x),则可以做到不管给煤机投 入的台数如何,都可以保持燃料调节对象增益不变,这样就不必调整燃料调节器的 控制参数了。增益调整与平衡器(GAIN CHANGER & BALANCER),就是完成该功能。
(2)动叶调节 :通过改变风机叶片 的角度,改变风机的特性曲线, 实现改变风机运行工作点和调节 风量。
采用这种调节方法时,运行经济 性和安全性均较好,且每一个叶 片角度均对应一条性能曲线,叶 片角度与风量的变化几乎成线性 关系,便于采用自动调节,因此 在大容量轴流式风机中得到广泛 采用。
3.变速调节
二、直吹式锅炉燃烧控制的原则性方案
1、一次风-燃料系统
2、燃料-风量系统
风煤交 叉限制
三 、 相 应 控 制 系 统 方 案
1、燃料控制系统
对象增 益修正 前馈
燃料量修正 和动态校正
2、磨煤机一次风量控制系统
600MW机组一般配置六台磨煤机,分别为A、 B、C、D、E和F,每台磨 煤机组的控制原理是完全相同的,但控制系统结构又都是互相独立的。 这里仅以磨A的一次风量控制系统为例进行介绍。
dpb DQ p1 Cb dt
需要指出的是,如有燃料量或燃料热值变化,只有当其影 响到汽包压力pb或蒸汽流量D(汽轮机第一级压力p1)后,才 能从热量信号DQ反映出来,因此严格来说,热量信号DQ在 测量时间上是有滞后的。
§12-4 燃烧控制中的几个问题
一、燃料量的测量
基于给煤量修正的总燃料量(发热量)测量
1.节流调节
节流调节就是改变风机进口或出口管路上的节流挡板的开度,来改变 风机的工作点,从而调节风机的通风量。 (1)出口节流调节 :采用风机出口 节流调节时,节流挡板装置在风 机出口管路上。改变管道系统特 性曲线,从而使风机的风量改变。
缺点:产生节流损失,经济性下降;风机喘振 一般已不采用这种调节方式。
(2)DT扰动下汽压被控对象动态特性
汽轮机控制系统为功频电液控制系统时 汽压对象具有无自平衡能力的 特性 由于用汽流量始终大于燃烧供 热量,能量供求一直得不到平 衡。在扰动一开始,汽压 pb 立即下降(其大小与扰动量 DT 以及过热器阻力成正比),然后 一直等速下降。 pb 和 pT 的 压差始终保持不变。
前馈-单回路控制系统
3、磨煤机出口温度控制系统
前馈-串级控制系统
3、磨煤机出口温度控制系统
4、一次风压控制系统
单回路控制系统
二次风量
一次风量 烟气含氧量 主蒸汽流量
锅炉指令BD
总燃料量
Σ1 总风量
f1(x)
LAG1
A 1 y1 - + > y5 f4(x)
(1)μT扰动下汽压被控对象动态特性
汽轮机控制系统为纯液压调速系统时
3. 汽轮机负荷扰动下汽压被控对象动态特性
汽压对象具有自平衡能力 的特性。 当增大阶跃 T 时,汽轮 机进汽量突然增加,致使 主汽压力 pT 跳跃下降 。 此时由于燃料量不变,用 汽量的增加使汽包压力 pb 开始缓慢下降,主汽压力 pT 也跟着缓慢下降,并导致 用汽量逐渐回降,最后回 到扰动前的数值。
1. 2. 3. 4.
燃料控制子系统 送风控制子系统 引风控制子系统 整体基本方案
一、燃烧过程控制的基本构成
从燃烧过程控制任务来看,燃烧过程控制应具有如下功能: (1)迅速改变炉膛燃烧率,适应外部负荷变化。 (2)控制系统能迅速发现并消除燃烧率扰动。燃烧率扰动 通常指燃料量和燃料热值的变化扰动。 (3)确保燃料、送风和引风等参数协调变化。保证燃烧经 济性。
GV ( s)
KV (TV s 1) 2
3.
炉膛负压动态特性
炉膛负压的控制对象是引风机入口挡 板所控制的引风量,称为内扰。送风 量变化会影响炉膛负压,称为外扰。 炉膛负压动态特性是引风量阶跃变化 时,炉膛负压随时间变化的特性,如 图所示。 由于炉膛负压反应很快,可作比例特 性来处理。
§12-3 燃烧过程控制基本方案
(2)汽轮机控制系统为功频电液控制系统时
此图是汽轮机功率不变,锅炉发生 燃烧率扰动时汽压变化的阶跃反应 曲线。汽压变化一开始有迟延,迟 延时间为 M ,最后直线上升。
锅炉汽压是一个无自平衡能力 的控制对象,汽包压力与出口 汽压之差与蒸汽流量以及过热 器的阻力成正比。但由于燃烧 率阶跃扰动后,蒸汽负荷不变 (需要相应地调整汽轮机进汽 阀),则 DT 0
三、燃烧过程基本方案
§12-4 燃烧控制中的几个问题
一、燃料量(发热量)测量
1、热量信号 DQ D Cb
dpb dt
热量信号DQ不仅能反映出燃料量的改变; 同时也反映出燃料的热值变化。 以增量形式表示,由于燃料量不变,令
DQ 0
D Cb
t1
dpb 0 dt

t1
t0
Ddt Cb
2.变角调节
(1)入口导流器调节 :通过改变风 机入口处导流器叶片的角度,使 风机叶片进口气流的周向速度发 生变化,从而改变风机的性能曲 线及工作点,进而达到调节风量 的目的

由于导流器的附加阻力较小、风机效率下降较少,所以运行的经济性比 节流调节高得多,而且导流器结构简单、设备费用低、调节性能较好、 运行可靠、维护方便,风机常采用这种调节方法。
(4)确保燃烧过程的稳定性,避免炉膛压力大范围波动。
协调级
锅炉主控制器
BD
燃制 料系 控统
送制 风系 控统
引制 风系 控统
图12-21燃烧过程控制构成
二、各控制系统的控制方案
1 燃料控制系统
燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与外界负荷要求相 适应 。与机组运行方式有关。
2 送风控制系统
送风控制的任务在于保证燃烧的经济性 。 (1)单闭环比值送风控制系统 静态时,调节器入口信号平衡关系为 :
通过改变风机叶轮 的工作转速,来 改变风机的特性 曲线,从而达到 改变风机运行工 作点和调节风量 的目的
4.风机防喘振
喘振是风机运行中的一种特殊现象,喘振会造成风机叶片断裂或 其它机械部件损坏,威胁风机和整个系统的安全。因此运行中一旦发 现风机进入喘振区,就应该采取措施使风机运行点避开喘振区。
§12-6 直吹式锅炉燃烧过程控制
燃烧过程控制系统
燃烧过程自动控制系统
1. 2. 3. 4.
燃烧控制任务 燃烧对象的动态特性 燃烧自动控制的基本方案 典型燃烧过程自动控制系统
一、燃烧控制任务
使燃料的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求 相适应,保证锅炉安全经济的燃烧。 每台锅炉燃烧过程的具体控制任务与制粉 系统、燃烧方式以及机炉运行方式有密切 关系。
2. 燃料量扰动下汽压被控对象的动态特性
(1)汽轮机控制系统为纯液压调速系统时,
具有自平衡能力,是有迟延的 惯性环节。 当燃烧率作阶跃增加后,炉膛热负 荷立即增大,致使汽包压力 pb 上升, 压差( pb pT p )增大,就使蒸汽 2 流量增加。由于汽轮机调节汽门开 度不变,主汽压 pT 将随着蒸汽的积 pT 的升高又会使蒸汽通向 累而增大。 汽轮机的流出量增加,自发地限制 了汽压的增加,最终达到新平衡。
dpb dt Cb pb (t1 ) pb (t0 ) t 0 dt
pb (t1 ) pb (t0 ) pb (t0 ) pb (t1 )
Cb

t1
t0
Ddt
pb (t0 ) pb (t1 )
蒸汽流量D是由汽轮机第一级压力p1计算 而来的,因此,工程上常采用如下形式的 热量信号DQ
5、送风控制系统
Σ2 △
PID1
LAG2
串级-比值控制系统
串级控制
T
A
f2(x)
f3(x)
燃料动态 校正
× 30% A >
△ PID2 f5(x)
前馈增加 快速性
Σ5
GAIN CHANGER & BALANCER
+ ∑6


+ ∑7
A
T
A
T
A
防喘振回路 100% A 0% A T2 T1 强关 (来自SCS) 强开 (来自SCS) 强开 (来自SCS)
三、风煤交叉限制
为了在机组增、减负荷动态过程中,使燃料得到充分燃烧就要保证有足够 的风量。需要保持一定的过量空气系数,因此,在机组增负荷时,就要求 先加风后加煤;在机组减负荷时,就要求先减煤后减风。这样就存在一个 风煤交叉限制。
燃料侧风煤交 叉限制
总燃料测量与修 正
四、风机调节
风机调节的实质就是通过改变风机工作点,使风机输出风量与所需 要的风量保持平衡。
一、直吹式锅炉燃烧控制特点
由于燃料调节机构——给煤机在磨煤机前,所以制粉过 程被包括在控制通道中,磨煤机已成为燃烧控制系统不可 分割的组成部分。磨煤需要时间,因此磨煤机的输出煤粉 量M与进入磨煤机的原煤量Mo之间有时间上的滞后和延迟, 显然,制粉过程增大了控制通道的惯性和延迟,对燃烧控 制是不利的。 如何在负荷变化时,能迅速改变进入炉膛的煤粉量?
防喘振回路 100% T3 A 0% T4 A
强关 (来自SCS)
f(x) 送风机A 动叶开度
f(x) 送风机B 动叶开度
图12-63 送风控制系统方案
两送风机动叶 开度之和
炉膛压力 A

1. 炉跟机时燃烧控制任务

维持机前压力(过热器出口汽压)
保持在给定值±0.2MPa范围内


维持炉内过剩空气稳定,保证燃烧经济性
保持炉内氧量在给定值±0.5%范围内
维持炉膛负压
保持在给定值±30Pa范围内
2. 机跟炉时燃烧控制任务
维持单元机组负荷 维持炉内过剩空气稳定 维持炉膛负压

相应有三个调节: 燃料量调节、送风量调节和引风量调节
3. 燃烧控制特点
这是一个多变量系统,对象内部存在相互作用,即每个被调量 同时受到几个调节量的影响,每个调节量的改变又能同时影响 几个被调量。
§12-2 燃烧过程被控对象动态特性
1.
汽压对象的生产流程
主蒸汽压力受到的主要扰动 来源有二个,其一是燃烧率 扰动称为基本扰动或内部扰 动;其二是汽轮机调节阀开 度的扰动,称为外部扰动。
2.
炉烟含氧量动态特性
维持含氧量的主要调节手段是调节 送风机入口挡板控制的送风量,也 是其主要扰动,称为内扰。煤量变 化、炉膛负压变化也影响含氧量, 称为外扰。含氧量的动态特性主要 是指在送风量阶跃扰动下,含氧量 随时间变化的特性 。 动态特性具有滞后、惯性和自平 衡能力。其传递函数一般为
KV GV ( s) e V s TV s 1
3 引风控制系统
引风控制的任务是保持炉膛负 压在规定的范围内。一般炉膛 压力维持在比大气压力低20~ 50Pa左右。
由于送风量的变化是引起负压波动的主要原因, 为使引风量快速跟踪送风量,以保持二者的比 例,可将送风量作为前馈引入引风调节器中 。 有利于提高引风控制系统的稳定性和减小炉膛 负压的动态偏差。
MK V 0
因此,校正后的送风量信号为
V MK
为了使氧量给定值随负荷的改变而变化,可 将负荷信号D通过一个函数器 f ( x) 产生一个 随负荷而改变的最佳氧量信号作为氧量校正 调节器的给定值 。
(3)串级-比值的送风控制系统
特点:在负荷变化的初期保证风量 和燃料的基本比例,然后根据烟气 含氧量对风量指令进行修正,确保 燃烧的最佳风量和燃料比。
(2)进口节流调节 :节流挡板设置在风机的进口管路上,通过改变风 机进口节流挡板的开度,来改变风机进口压力和性能曲线,使风机工作 点移动,达到调节风量目的。
进口节流调节要比出口节流调 节的运行经济性要好,但挡板 开度与风量变化不成线性关系 ,不宜采用自动调节,调节性 能较差,因此大容量风机也不 采用这种调节方式。
相关文档
最新文档