炉膛压力正文

引言

对于负压燃烧锅炉，如果炉膛压力接近于大气压力，则炉烟往外冒出，能源浪费且影响设备和工作人员的安全；反之，如果炉膛压力太低，又会使大量的冷空气漏入炉膛内，降低炉膛温度，增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。一般炉膛压力维持在比大气压力低20-50Pa左右。

引风控制的任务是保持炉膛负压在规定的范围之内。由于引风调节对象的动态响应快，测量也容易，所以引风控制系统一般只需采用以炉膛负压p f作为被调量的单回路控制系统。由于送风量的变化时引起负压波动的主要原因，为了使引风量快速地跟踪送风量，以保持二者的比例，可将送风量作为前馈引入引风调节器。这样当送风控制系统动作时，引风控制系统也立即跟着动作，而不是等炉膛负压偏离给定值后再动作，从而能使炉膛负压基本保持不变。所以引风控制系统引入送风前馈信号以后，将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。

送风量信号通过前馈补偿装置f（x）送到引风调节器而使引风量跟着改变，是一个快速补偿（前馈）系统。但当系统处于静态时，前馈补偿装置f（x）的输出应为零，以使炉膛压力保持为给定值。

1 炉膛压力控制系统概述

1.1 炉膛压力控制的简介

随着我国电力事业的飞速发展，火力发电厂在我国电力工业中占有重要地位。如何保证单元机组在额定参数下安全、稳定、经济的运行是一个相当重要的问题。而锅炉作为电厂中的重要设备，为了保证炉膛的稳定燃烧，炉膛压力控制的作用就显而易见了。对于负压燃烧锅炉，如果炉膛压力接近于大气压力，则炉烟往外冒出，能源浪费且影响设备和工作人员的安全；反之，如果炉膛压力太低，又会使大量的冷空气漏入炉膛内，降低炉膛温度，增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。一般炉膛压力维持在比大气压力低20-50Pa 左右。

引风控制的任务是保持炉膛负压在规定的范围之内。由于引风调节对象的动态响应

作为被调量的单回路控制快，测量也容易，所以引风控制系统一般只需采用以炉膛负压p

f

系统。由于送风量的变化时引起负压波动的主要原因，为了使引风量快速地跟踪送风量，以保持二者的比例，可将送风量作为前馈引入引风调节器。这样当送风控制系统动作时，引风控制系统也立即跟着动作，而不是等炉膛负压偏离给定值后再动作，从而能使炉膛负压基本保持不变。所以引风控制系统引入送风前馈信号以后，将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。

送风量信号通过前馈补偿装置f（x）送到引风调节器而使引风量跟着改变，是一个快速补偿（前馈）系统。但当系统处于静态时，前馈补偿装置f（x）的输出应为零，以使炉膛压力保持为给定值。

1.2炉膛压力控制系统的构成

图1.1炉膛压力控制系统方框图

图1.1是用SYMPHONY系统实现的具有双执行机构的炉膛压力控制系统的方框图简图，整个系统包括PI控制器，手、自动切换逻辑，跟踪信号运算回路，系统总操，左右侧风机动叶偏置回路，超驰控制回路，速率限制回路，偏差限制逻辑和单台风机操作站等部

分。

系统的工作过程为：炉膛压力测量值与设定值进行比较，偏差值经PI控制器运算后在系统手/自动总操M/A站出口分成两路，再经风机出力校正回路、超驰控制回路、输出速率控制回路，最后到阀门定位操作模块IDP控制执行机构的开关，实现炉膛压力控制。为避免执行机构的频繁动作，偏差运算回路中还进行了炉膛压力测量值与设定值偏差的死区运算，过滤掉炉膛压力的正常波动对执行机构的影响。系统手/自动总操M/A站担负着两侧风机的出力平衡与手动跟踪功能。为提高炉膛压力对送风量扰动的响应能力，在PI 控制器的Z端（扰动量输入端）引入了送风前馈信号。

1.3炉膛压力控制的主要功能

控制系统除完成正常的调节功能外, 还实现下列保护功能：

（1）炉膛过压保护

当炉膛压力超过高值时应进行报警当超、过高且值时, 机组进行负荷迫降,直到压力返回到所需求的公差值时为如果上述保护动作而压力仍然增加到超过高值时, 则系统产生跳闸信号, 该信号应为“三取二”逻辑信号。

（2）炉膛内爆保护

当炉膛压力降至低1值时应该报警。如果压力继续下降低至2值时则启动超驰回路, 产生一个增压信号, 关引风机挡板。

（3）锅炉跳闸后的炉膛内爆保护

控制系统接受来自联锁系统的锅炉跳闸信号, 为的是将炉膛内负压偏差降到最小。在主燃料跳闸的事故情况下, 由于突然停止燃烧会造成炉膛内烟气量和烟气温度急剧下降, 显然这是引起炉膛低压峰值的主要原因。这个低压峰值

会引起炉膛内爆, 是很危险的。

炉膛压力的计算非常近似于下式（1.1）所示: PV=MRT 式（1.1）P—绝对压力

V—炉膛容积

M一炉膛烟气质量

R—烟气常数

T一绝对温度

由于容积是固定的, R是常数, 故压力P与MT成正比关系。因此, 在主燃料跳闸后因炉膛内烟气量减少和温度降低将造成压力急剧下降。基于上述原因, 本控制系统设计了突跳回路。该回路能识别何时发生主燃料跳闸, 并在跳闸时起作用以减少由于锅炉跳闸引起的负压力偏差。

1.4炉膛压力控制的控制方式

炉膛压力控制用调节两台引风机的导叶开度，来满足炉膛负压略低于外界大气压的要求，控制系统为带送风前馈的单回路控制系统，机组正常运行时，锅炉炉膛负压按传统的前馈-反馈方案进行控制。本系统为单回路控制系统（即只有一个PID调节器），单回路反馈控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控过程、一个检测变送器、一个控制器和一个执行器所组成的，对一个被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。

单回路反馈控制系统组成方框图：

图1.2单回路控制系统方框图

1被调量：表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量，本系统为高旁阀位指令。

2给定值：按生产过程要求被调量必须维持的希望数值，简称给定值，在许多情况下给定值是保持不变的（如正常情况下的运行时的锅炉的汽包水位，过热蒸汽的温度等），但在有些情况下给定值是变化的，如汽轮机启动过程中的转速的给定值就应不断改变。

3自动调节器（简称调节器）和控制对象组成一个相互作用的闭合回路。调节器根据被调量y于规定值r的偏差信号e（或再加上一些补充信号）而使执行机构按一定的规律（即控制规律）动作，从而引起调节机关的位置的变化。调节器输入量为偏差信号e，输出为调节机关位置，动态特性是指调节器的输出量于输入量的动态关系，长称作调节器的输出量与输入量的动态关系，常称作调节器的控制规律。常用的调节器按其规律可分为比例调节器、比例积分调节器、比例微分调节器、比例积分微分调节器。这些调节器的控制规律都是由基本调节作用比例、积分、微分组合而成的。

调节器正、反作用的确定

正作用-----指调节器的输出随着正偏差(指测量值大于设定值)的增加而增加，即调节器的输出随着测量值增大而增大。

反作用-----指调节器的输出随着正偏差的增加而减小，即调节器的输出随着测量值增大而减少。

调节器作用方向确定的原则：应根据被控过程的特性及调节阀的气开、气关形式来正