汽温控制系统
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E2= θ1j -OPID实1+f际值θ0的偏差。
一级减温器出口温度 θ1j与主调节器输出的差， 加上前馈信号f形成副调节 器PID2的输入偏差信号e2。
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
2020/7/20
• 当某种扰动引起二级减温器入口 蒸汽温度θ1上升时，主调节器 输入偏差减小，PIDl的输出下降 ，引起副调节器的输入偏差增大 ，PID2的输出增加，使减温水 增加，一级减温器出口汽温θ1j 立即下降，经延时使二级减温器 入口汽温θ1下降。θ1j下降使副 调节器的输入偏差e2减小。这 样，在主汽温的迟延期间内，当 主调节器输出还在减小时，θ1j 也在同时减小，抑制了副调节器 输出的进一步增加，从而防止了 减温水过调。
一级减温：减温器布置在低过出口集箱至全大屏过热器进口集箱的连接管上，
左右各一只，其作用是保护屏式过热器，防止屏过超温，同时改善二级减温 控制系统的控制品质。在运行中作汽温的粗调，是过热汽温的主要调节手段。 ECR：14.49T/H
二级减温：减温器全大屏过热器出口，共2只。其作用是保证主蒸汽（高过出
口）温度等于设定值，在运行中作汽温的细调节。ECR:7.75T/H
调节阀的开度，改变减温水量，初步
维持后段过热器入口（减温器出口）
处的汽温，对后段过热器出口主汽温
PID1 起粗调作用。后段过热器出口主汽温
PID2
由主调节器PID1控制。只要后段过热
器出口汽温未达到设定值，主调节器
PID1的输出就不断地变化，使副调节
器不断地去改变减温水量，直到主汽
温恢复到主汽温设定值为止。稳态时，
第一节 过热汽温自动控制系统
（二）二级减温控制系统
❖二级过热器出口蒸汽温度控制是锅炉出口蒸汽温度的最后一道控制手段， 为了保证汽轮机的安全经济运行，要求尽可能提高锅炉出口蒸汽温度的控制 品质。为此，二级减温控制系统的前馈信号采用了基于焓值计算的较为完善 的方案。 ❖其基本思想是：通过较为准确的计算，确定未段过热器入口处应具有的温 度值，将其作为副调节器的设定值。首先控制好未段过热器入口温度，使得 过热蒸汽在这一温度值的基础上，经过末段过热器吸热后，其出口汽温正好 达到或接近要求的定值。若仍有偏差，再由主调节器来消除。
减温器出口的汽温，即导前汽温可能
θ：主蒸汽温度，系统的主信号 与原来数值不同，而主汽温一定等于
θ1：导前汽温信号
设定值。
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
❖ 由于导前汽温能比主汽温提前反映扰动对主汽温的 影响，尤其是减温水扰动，显然串级控制系统可以 减小主汽温的动态偏差。
❖ 在串级汽温控制系统中，两个回路的任务及对象的 动态特性不同。副调节器的任务是快速消除落在内 回路内的扰动影响，要求控制过程的持续时间较短 ，但不要求无偏差，故可选用比例调节器，也可用 比例、积分、微分调节器。
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
（一）一级减温控制系统
1、信号部分 被调量：二级减温器入口 的蒸汽温度θ1 给定值：机组的负荷函数， 可由运行人员进行手动偏置。 前馈信号：机组负荷、送 风量、燃烧器摆角
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
2、串级控制部分
E1= θ0- θ1 主调节器 副调节器 主调节器 PIDl的输入 偏差信号e1是二级减温器入 口的蒸汽温度给定值θl与
❖ 主调节器的任务是维持主汽温为设定值，一般选用 比例积分微分调节器，在采用计算机控制系统后， 还可选用更复杂的控制算法。
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统 三、过热蒸汽温度控制系统举例
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
对于现代大型锅炉，由于过热器管道长，结构复杂， 迟延和惯性更大，为了完成控制主蒸汽温度和保护过热 器两个任务，多采用分段控制系统（多级减温）。
汽温能迅速反映扰动的影响，所以能有效 改善调节品质。动态过程中，PID调节器 根据导前信号的微分信号和主蒸汽信号动 作，稳态时，导前汽温的微分信号为0，因 此过热器出口主汽温度一定等于设定值。
2020/7/20
第一节 过热汽温自控制系统
2、串级汽温控制方案
在该方案中，只要导前汽温发生
变化，副调节器PID2就去改变减温水
第四章 汽温控制系统
第一节 过热汽温控制系统 第二节 再热汽温控制系统
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
二、过热汽温控制系统的基本方案
1、具有导前微分信号的双回路控制系统 2、串级汽温控制方案
过热汽温控制的关键是解决系统大迟延、大惯性的问题。
2020/7/20
第一节 过热汽温自动控制系统
第一节 过热汽温自动控制系统
2020/7/20
• 系统引入机组负荷、送风 量、喷燃器摆角等外扰信 号作为前馈信号是十分有 用的。这些扰动信号变化 都会引起过热蒸汽温度的 明显变化，因此将其引入 系统，可以用来抑制它们 对过热蒸汽温度的影响， 改善一级过热蒸汽温度的 控制品质。如送风量增加 时，过热汽温会上升，将 送风量信号作为前馈信号 引入系统，使f上升，副调 节器输入偏差增大、输出 增加，增加减温水量，就 可有效抑制汽温升高，改 善系统在送风量扰动下的 控制品质。
1、具有导前微分信号的双回路控制系统
θ：主蒸汽温度，系统的主信号 θ1：减温器出口温度，导前汽温信号
❖如果不加入导前汽温信号，控制系统就
是一个只根据主汽温度进行控制的单回路 调节系统，由于调节对象存在大迟延、大 惯性，不可能获得满意的调节效果，甚至 不能投入自动。
❖加入导前汽温的微分信号后，由于导前
第一节 过热汽温自动控制系统
2020/7/20
(3)防超温保护回路
• 防超温保护回路由图中虚线框内 的加法器∑、调节器PID3、4℃ 和0％给定器、限幅器、切换器 等组成。正常情况下这一回路不 起作用，它由切换器T控制，输 出为零。只有当某种原因导致二 级减温器入口蒸汽温度比给定值 高出4℃以上时，PID3才会有大 于零的输出，使一级减温喷水调 节阀动态过开，以防止屏式过热 器超温。防超温保护回路的控制 作用受到限幅器的限制，以避免 喷水调节阀的动作太大。
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一级减温器出口温度 θ1j与主调节器输出的差， 加上前馈信号f形成副调节 器PID2的输入偏差信号e2。
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• 当某种扰动引起二级减温器入口 蒸汽温度θ1上升时，主调节器 输入偏差减小，PIDl的输出下降 ，引起副调节器的输入偏差增大 ，PID2的输出增加，使减温水 增加，一级减温器出口汽温θ1j 立即下降，经延时使二级减温器 入口汽温θ1下降。θ1j下降使副 调节器的输入偏差e2减小。这 样，在主汽温的迟延期间内，当 主调节器输出还在减小时，θ1j 也在同时减小，抑制了副调节器 输出的进一步增加，从而防止了 减温水过调。
一级减温：减温器布置在低过出口集箱至全大屏过热器进口集箱的连接管上，
左右各一只，其作用是保护屏式过热器，防止屏过超温，同时改善二级减温 控制系统的控制品质。在运行中作汽温的粗调，是过热汽温的主要调节手段。 ECR：14.49T/H
二级减温：减温器全大屏过热器出口，共2只。其作用是保证主蒸汽（高过出
口）温度等于设定值，在运行中作汽温的细调节。ECR:7.75T/H
调节阀的开度，改变减温水量，初步
维持后段过热器入口（减温器出口）
处的汽温，对后段过热器出口主汽温
PID1 起粗调作用。后段过热器出口主汽温
PID2
由主调节器PID1控制。只要后段过热
器出口汽温未达到设定值，主调节器
PID1的输出就不断地变化，使副调节
器不断地去改变减温水量，直到主汽
温恢复到主汽温设定值为止。稳态时，
第一节 过热汽温自动控制系统
（二）二级减温控制系统
❖二级过热器出口蒸汽温度控制是锅炉出口蒸汽温度的最后一道控制手段， 为了保证汽轮机的安全经济运行，要求尽可能提高锅炉出口蒸汽温度的控制 品质。为此，二级减温控制系统的前馈信号采用了基于焓值计算的较为完善 的方案。 ❖其基本思想是：通过较为准确的计算，确定未段过热器入口处应具有的温 度值，将其作为副调节器的设定值。首先控制好未段过热器入口温度，使得 过热蒸汽在这一温度值的基础上，经过末段过热器吸热后，其出口汽温正好 达到或接近要求的定值。若仍有偏差，再由主调节器来消除。
减温器出口的汽温，即导前汽温可能
θ：主蒸汽温度，系统的主信号 与原来数值不同，而主汽温一定等于
θ1：导前汽温信号
设定值。
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❖ 由于导前汽温能比主汽温提前反映扰动对主汽温的 影响，尤其是减温水扰动，显然串级控制系统可以 减小主汽温的动态偏差。
❖ 在串级汽温控制系统中，两个回路的任务及对象的 动态特性不同。副调节器的任务是快速消除落在内 回路内的扰动影响，要求控制过程的持续时间较短 ，但不要求无偏差，故可选用比例调节器，也可用 比例、积分、微分调节器。
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第一节 过热汽温自动控制系统
（一）一级减温控制系统
1、信号部分 被调量：二级减温器入口 的蒸汽温度θ1 给定值：机组的负荷函数， 可由运行人员进行手动偏置。 前馈信号：机组负荷、送 风量、燃烧器摆角
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第一节 过热汽温自动控制系统
2、串级控制部分
E1= θ0- θ1 主调节器 副调节器 主调节器 PIDl的输入 偏差信号e1是二级减温器入 口的蒸汽温度给定值θl与
❖ 主调节器的任务是维持主汽温为设定值，一般选用 比例积分微分调节器，在采用计算机控制系统后， 还可选用更复杂的控制算法。
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第一节 过热汽温自动控制系统 三、过热蒸汽温度控制系统举例
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第一节 过热汽温自动控制系统
对于现代大型锅炉，由于过热器管道长，结构复杂， 迟延和惯性更大，为了完成控制主蒸汽温度和保护过热 器两个任务，多采用分段控制系统（多级减温）。
汽温能迅速反映扰动的影响，所以能有效 改善调节品质。动态过程中，PID调节器 根据导前信号的微分信号和主蒸汽信号动 作，稳态时，导前汽温的微分信号为0，因 此过热器出口主汽温度一定等于设定值。
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2、串级汽温控制方案
在该方案中，只要导前汽温发生
变化，副调节器PID2就去改变减温水
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第一节 过热汽温控制系统 第二节 再热汽温控制系统
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第一节 过热汽温自动控制系统
二、过热汽温控制系统的基本方案
1、具有导前微分信号的双回路控制系统 2、串级汽温控制方案
过热汽温控制的关键是解决系统大迟延、大惯性的问题。
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第一节 过热汽温自动控制系统
第一节 过热汽温自动控制系统
2020/7/20
• 系统引入机组负荷、送风 量、喷燃器摆角等外扰信 号作为前馈信号是十分有 用的。这些扰动信号变化 都会引起过热蒸汽温度的 明显变化，因此将其引入 系统，可以用来抑制它们 对过热蒸汽温度的影响， 改善一级过热蒸汽温度的 控制品质。如送风量增加 时，过热汽温会上升，将 送风量信号作为前馈信号 引入系统，使f上升，副调 节器输入偏差增大、输出 增加，增加减温水量，就 可有效抑制汽温升高，改 善系统在送风量扰动下的 控制品质。
1、具有导前微分信号的双回路控制系统
θ：主蒸汽温度，系统的主信号 θ1：减温器出口温度，导前汽温信号
❖如果不加入导前汽温信号，控制系统就
是一个只根据主汽温度进行控制的单回路 调节系统，由于调节对象存在大迟延、大 惯性，不可能获得满意的调节效果，甚至 不能投入自动。
❖加入导前汽温的微分信号后，由于导前
第一节 过热汽温自动控制系统
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(3)防超温保护回路
• 防超温保护回路由图中虚线框内 的加法器∑、调节器PID3、4℃ 和0％给定器、限幅器、切换器 等组成。正常情况下这一回路不 起作用，它由切换器T控制，输 出为零。只有当某种原因导致二 级减温器入口蒸汽温度比给定值 高出4℃以上时，PID3才会有大 于零的输出，使一级减温喷水调 节阀动态过开，以防止屏式过热 器超温。防超温保护回路的控制 作用受到限幅器的限制，以避免 喷水调节阀的动作太大。
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