蒸汽温度控制系统

二、过热汽温对象特性 主要扰动有三种： 主要扰动有三种： （1）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、 ）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、 燃料量变化、燃料种类或成分变化、 燃料量变化、燃料种类或成分变化、风量 变化等等这些变化最终均反映在烟气热量 的变化； 的变化； （2）蒸汽流量（负荷）扰动； ）蒸汽流量（负荷）扰动； （3）减温水流量扰动。 ）减温水流量扰动。
Wj 0 ∆Wj TC t
K G ( s) = = e−τ s W ( s) 1 + Tc s
θ (s)
θ
0 t τD
G ( s) =
θ ( s)
W (s)
=wenku.baidu.com
K (1 + Ts )n
图5 减温水扰动下过热汽温响应曲线 特点:有迟延、惯性、有自平衡能力的。减温水流量扰动时， 特点:有迟延、惯性、有自平衡能力的。减温水流量扰动时，汽温反应较 慢。
（2）二级减温控制系统 ）
总风量 二级减温器出口汽温 末级过热器出口汽温
燃烧器摆角
主蒸汽流量
A △ K ∫ PI1 LEAD LAG LEAD LAG
∑
∑
f(x)
∑
△ K ∫ 手动切换 T NO A PI2
f(x)
图17 二级减温控制系统
二级减温水调节阀
出现下列情况时，二级减温控制系统强制切手动状态： 出现下列情况时，二级减温控制系统强制切手动状态： (1)二级过热器出口汽温信号故障 二级过热器出口汽温信号故障 (2)二级过热器喷水后汽温信号故障 二级过热器喷水后汽温信号故障 (3) 蒸汽流量信号故障 (4) 锅炉出口温度设定值与实际值偏差大 (5) 过热器二级减温水 侧调节阀控制指令与反馈偏差大 过热器二级减温水A侧调节阀控制指令与反馈偏差大 (6) MFT (7) 汽机跳闸 (8) 锅炉负荷低于 ％ 锅炉负荷低于10％
四、再热汽温控制方案
• 1. 采用烟气挡板调节手段的再热汽温控制系统
主蒸汽流量D 主蒸汽流量 A 屏 式 过 热 器 高 温 过 热 器 高 温 再 热 器 低温 再热 器 省煤 器 低温 过热 器 省煤 器 f1(x) －K 再热挡板 至空气预热器 过热挡板 KZ 过热挡板 KZ 再热挡板
f3(x)
蒸汽温度控制系统
过热蒸汽温度和再热蒸汽温度控制
第一节 过热汽温系统
• 一、过热汽温控制的任务
图 1 过热蒸汽生产流程简图 过热汽温额定值为541℃（主汽压力为17.3Mpa），在负荷为额定值的 ℃ 主汽压力为 ），在负荷为额定值的 过热汽温额定值为 ），在负荷为额定值的60100%范围变化时，过热汽温不超过额定值的 －+5℃，长期偏差不允许超 范围变化时， 范围变化时 过热汽温不超过额定值的-10－ ℃ 过±5℃。对温度变化的速率进行限制，一般限制在 ℃/min内。 ℃ 对温度变化的速率进行限制，一般限制在3℃ 内
采用减温器作为过热汽温的调节手段时， 采用减温器作为过热汽温的调节手段时，要 求有足够的调节余量， 求有足够的调节余量，一般在减温水门关死的 情况下，锅炉出力最大时， 情况下，锅炉出力最大时，汽温要高于给定值 约30－40℃。 － ℃
第二节 过热汽温控制方案
一、过热汽温调节手段
图6 喷水减温控制汽温图
第四节 再热汽温控制
一、再热蒸汽温度控制任务
保持再热器出口汽温为给定值。
二、再热汽温的影响因素
（1）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽温有很大的 ）机组负荷的变化（蒸汽流量变化） 影响； 影响； （2）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要因素。 ）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要因素。 由于再热器是纯对流布置， 由于再热器是纯对流布置，再热器入口工质状况取决 于汽轮机高压缸排汽工况， 于汽轮机高压缸排汽工况，因而再热汽温的变化幅度较过 热汽温大的多。 热汽温大的多。
二、过热汽温串级控制系统
1．控制系统组成 ．
Wj 0 ∆Wj t
Wj
G2(s)
θ2
θ1 G1(s)
θ θ1 θ2
G(s)
0 t
过热器Ⅰ 过热器Ⅰ θ 3 蒸汽
减温器 θ2 γθ2
过热器Ⅱ 过热器Ⅱ
θ1
图9 串级过热汽温控制系统
γθ1 PI1 PI2 KZ 减温水 调节阀
+
U1
∆Wj Gc2(s) KZ
图25再热汽温喷水减温控制系统 再热汽温喷水减温控制系统
γθ2
－
Gc1(s)
－+
Ku
Wj
G2(s)
θ2
G1(s)
θ1
γθ1 图10 过热汽温串级控制系统框图
三、过热汽温分段控制系统
Ⅰ段过热器 二级减温器 一级减温器 θ4 Ⅱ段过热器θ3 θ2 γθ4 γθ3 PI3 γθ2 Ⅲ段过热器 θ1
γθ1 PI1
PI4 KZ 减 温 水 Wj1 减 温 水 Wj2
LEAD LAG
∑
f(x)
A
当出现下列情况之一时， 侧喷水减温阀控制 当出现下列情况之一时，A侧喷水减温阀控制 强制切到手动状态： 强制切到手动状态： (1) A侧再热器出口汽温信号故障； 侧再热器出口汽温信号故障； 侧再热器出口汽温信号故障 (2)再热器出口蒸汽温度信号故障； 再热器出口蒸汽温度信号故障； 再热器出口蒸汽温度信号故障 (3)A侧再热器出口蒸汽温度设定值和实际值的 侧再热器出口蒸汽温度设定值和实际值的 偏差大； 偏差大； (4) A侧减温水调节阀控制指令与反馈偏差大； 侧减温水调节阀控制指令与反馈偏差大； 侧减温水调节阀控制指令与反馈偏差大 (5)蒸汽流量信号故障； 蒸汽流量信号故障； 蒸汽流量信号故障 (6)MFT； ； (7)汽机跳闸； 汽机跳闸； 汽机跳闸 (8)锅炉负荷低于 ％。 锅炉负荷低于40％ 锅炉负荷低于
PI2 KZ
图12
过热汽温分段控制系统
Ⅰ段过热器 一级减温器 θ4 γθ4
Ⅱ段过热器 θ3 γθ3 f2(x) －
二级减温器 θ2 Ⅲ段过热器 θ1 γθ2 γθ1 ＋ f1(x) － PI1 ＋ ＋ PI2 KZ －
＋ － PI3
D 蒸汽流量D 蒸汽流量
∑
＋ ＋－ PI4 KZ
一级减温水调 节阀
特点：有滞后、有惯性、有自平衡能力， 特点：有滞后、有惯性、有自平衡能力，且τD、TD较小
2．烟气热量扰动下汽温特性 ．
Qy ∆Qy
0 TQ
t
θ
GQ ( s ) =
θ (s)
Q( s)
=
KQ 1 + TQ S
e
−τ Q s
0 τQ t
图 4 烟气热量扰动下过热汽温响应曲线
3．减温水量扰动下的过热汽温特性 ．
D
GD(s) + θ
Q
GQ(s)
+ +
W
GW(s)
１．蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性 蒸汽流量（负荷）
• (1) 静态特性
图2 蒸汽流量对过热器出口温度影响
(2) 动态特性
D
∆D
0 θ
TD
t
GD ( s) =
θ (s)
D( s )
=
KD e−τ D s 1 + TD S
0
τD
t
图3 蒸汽流量扰动下过热汽温响应曲线
二级减温 水调节阀
θ0
图13 按温差控制的过热汽温分段控制系统
D
第三节 举例
一、过热蒸汽流程
一级减温器 分割屏过热器 后屏过热器 二级减温器 末级过热器 θ3 θ2 θ1 θ4 θ5 初级过热器 蒸汽 至汽机
A’ A
M
B’ B
M
A’ M A
B’ M B
一级减温水
二级减温水
图15 过热蒸汽流程图
二、过热汽温控制系统方案
∑/n f(x)
A
△ K ∫
∑ 手动切 换 T A
A角 角
B角 角
C角 角
D角 角
图24燃烧器摆角控制系统 燃烧器摆角控制系统
2．再热汽温喷水减温控制系统 ．
减温器出口汽温 A侧再热汽温 侧再热汽温1 侧再热汽温 ∑/n A △ K ∫ PI1 ∑ ∑ △ K ∫ 手动切 换 T 强制关 T f(x) 减温水调节阀 PI2 NO A NO 0％ ％ A侧再热汽温 侧再热汽温2 侧再热汽温 总风量 蒸汽流量
在各种扰动下， 在各种扰动下，再热汽温的动态响应特性与过热汽温 相类似，共有的特点为有迟延、有惯性、有自平衡能力。 相类似，共有的特点为有迟延、有惯性、有自平衡能力。
三、再热汽温度调节手段
改变烟气流量作为主要调节手段，方法有： 改变烟气流量作为主要调节手段，方法有： （1）改变再循环烟气流量； ）改变再循环烟气流量； （ 2） 变化烟气挡板位置 ， 从而改变尾部烟道通过再热器 ） 变化烟气挡板位置， 的烟气分流量； 的烟气分流量； （3）改变燃烧器的倾斜角度； ）改变燃烧器的倾斜角度； （4）采用多层布置圆型燃烧器等方法。 ）采用多层布置圆型燃烧器等方法。 喷水减温是辅助调节手段 当改变烟气流量已经无法或来不及控制且再热汽温又 高于一定值时，则采用自动紧急喷水的方法， 高于一定值时，则采用自动紧急喷水的方法，以快速降低 再热汽温。 再热汽温。
（1）一级减温控制系统 ）
一级减温器出口汽温 主蒸汽流量 分隔屏过热器出口汽温 总风量 燃烧器摆角
K f(x) N A ∑ △ K ∫
LEAD LAG
LEAD LAG
PI1
∑
∑
∑
△ K ∫
PI2
手动切换
T NO f(x) A
图16 一级减温控制系统简图
一级减温水调节阀
控制系统切手动的一般原则是： 控制系统切手动的一般原则是： （1）测量信号出现问题； ）测量信号出现问题； （2）控制偏差大； ）控制偏差大； （3）执行机构出现问题； ）执行机构出现问题； （4）设备的一些特殊要求。 ）设备的一些特殊要求。 因此，一级减温控制系统切手动的条件是： 因此，一级减温控制系统切手动的条件是： (1) 导前汽温 5信号故障 导前汽温θ (2) 汽温 4信号故障 汽温θ (3) 蒸汽流量信号故障 (4) 温度设定值与实际值偏差大 (5) 调节阀控制指令与反馈偏差大 (6) 主燃料跳闸（MFT） 主燃料跳闸（ ） (7) 汽机跳闸 (8) 锅炉负荷低于 ％ 锅炉负荷低于20％ 当出现上述条件之一时，切换器T切向 ，强制手动控制。 切向NO，强制手动控制。 当出现上述条件之一时，切换器 切向
再热汽温
△ PID1 ±△ △ ∑ PID2
A
－
f2(x) KZ 喷水阀
燃烧器
图18 烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图
图19
采用烟气挡板控制再热汽温控制方案
2. 采用烟气再循环调节手段的再热汽温控制系统
VG 再循环烟气量
0 0 主汽流量 0 主汽压力 主汽温度 t
t t
0
t
图20 烟气再循环装置
图21 烟气再循环对其他参数的影响
再热汽温θ 再热汽温
A 报警 开热风门 H/L － K2
－ △ － K1 ±△
PID1 烟温 送风量V 送风量 f1(x) 烟气流量V 烟气流量 G ∑ ×
PID2
－
KZ KZ
喷水调节阀
挡板
图21 利用烟气再循环的再热汽温控制系统
3. 采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统
减温器后再热汽温 主蒸汽流量 再热汽温θ 再热汽温 送风量 f(x) A ∑1 A ∑2 △ PID2 △ PID1
∑3
∑4
图22 燃烧器倾角对炉膛出口烟温的影响
△ PID3
再热喷水调节阀
摆动燃烧器
第五节
1．燃烧器摆角控制系统 ．
A侧再热汽温 侧再热汽温 B侧再热汽温 蒸汽流量 侧再热汽温
举例
燃烧器摆角控制强制切到手动状态： 燃烧器摆角控制强制切到手动状态： (1) 再热器出口汽温信号故障； 再热器出口汽温信号故障； (2) 蒸汽流量信号故障； 蒸汽流量信号故障； (3) 再热器出口蒸汽温度设定值和实际值偏差大； 再热器出口蒸汽温度设定值和实际值偏差大； (4) MFT； ； (5) 汽机跳闸； 汽机跳闸； (6) 锅炉负荷低于 ％； 锅炉负荷低于30％； (7) 执行器位返与指令偏差大。 执行器位返与指令偏差大。