火电机组热工自动控制系统综述

《火电机组热工自动控制系统综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火电机组热工自动控制系统综述（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 10-2 单元机组负荷控制系统 10-3 燃烧过程的控制系统 10-4 锅炉给水控制系统 10-5 蒸汽温度控制系统 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设 备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及发 电机的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程复 杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视 、操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠 性和经济性，因此，大型机组的自动

2、化水平受到特别的 重视。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 单元制机组 热力发电过程 N TPT H 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 最重要的控制系统 1. 单元机组负荷控制系统 2. 燃烧控制系统 3. 汽包水位控制系统 4. 汽温控制系统 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 10-2 单元机组负荷控制系统 一、 负荷控制系统的控制任务： 在保持主汽压力PT稳定的前提下，紧密跟踪电网 对机组负荷的要求。 N pT B Vs N pT B 负荷对象特性： 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 GpB(s) Gp(s) GNB(

3、s) GN(s) N pT B N pT B 多变量对象 特点： 有自衡能力，机快炉慢，锅炉有蓄热 耦合严重，炉侧燃料量的扰动频发。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 控制方案： 1. 锅炉跟踪方式（炉跟机） 特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。 锅炉汽机 机调 炉调 PT N B GpB(s) Gp(s) GNB(s) GN(s) N pT B PID PID N0 ps 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 2. 汽机跟踪方式（机跟炉） 特点：机组稳定性好， 但系统响应速度慢。 锅炉汽机 机调 炉调 PT N BGNB(s) GN(s) GpB(s) Gp

4、(s) pT N B PID PID pS N0 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 3. 机炉协调方式 锅炉 汽机 机调 炉调 PT N B PS N0 以炉跟机为基础的双 向补偿协调控制系统 GpB(s) Gp(s) GNB(s) GN(s) N pT B PID PID N0 ps 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统 + B T PT _ + _ NE + N0 锅炉控制器 P0 汽机控制器 锅炉 P0-PT 汽机 _ (a) 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统 +

5、 B T PT _ + _ NE + N0 锅炉控制器 P0 汽机控制器 锅炉 P0-PT 汽机 _ PD (b) 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统 _ _ + B T PT _ NE + N0 P0 汽机控制器 锅炉 汽 机 (a) 锅炉控制器 P N0-NE 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统 + + PD (b) _ _ + B T PT _ NE + N0 P0 汽机控制器 锅炉 汽 机 锅炉控制器 P N0-NE 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 直接平衡协

6、调控制系统 D P P0 D PI N0 NE 锅炉 + P1 PT _ B I I T _ _ + + 汽机 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 10-3 燃烧过程的控制系统 一、燃烧控制的基本任务 即要提供热量适应蒸汽负荷的需要，又要保证燃烧的经济 性和锅炉运行的经济性、安全性。 具体地就是控制三个参数：锅炉出口压力pT、空气过剩系 数和炉膛负压pv。 燃烧过程的这三项控制任务是不可分的，通常可以用三个 调节量改变三个流量即燃料量、送风量和引风量，以维持这三 个被控制量，每个调节器都可以分工负责维持一个被控制量。 三个控制系统之间关系密切，因而共同组成多参数的燃烧过程 控制

7、系统。一般简称这三个系统为“燃烧控制系统”。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 燃烧控制系统这三个系统的构成可以有不同的组合方式： 通常采用： 燃料控制维持蒸汽压力稳定； 送风控制保证燃烧过程的经济性； 引风控制维持炉膛压力稳定，保证燃烧的安全性。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 二、 汽压调节对象的动态特性 pb D pT B pb D pT pT B Vs 特点：自衡对象。机侧扰动变化快，炉侧扰动变化慢，炉侧自 发扰动频繁。 调节量选择：燃料量 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 1.燃料控制系统 基本控制结构（1） PIPIGp(s)

8、 GD(s) P0PT D B B 控制系统原理图 控制系统结构图串级控制 二、控制系统结构分析 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 基本控制结构（2） 控制系统原理图 控制系统结构图串级-前馈控制 PIPIGp(s) GD(s) P0PT D B B Gff(s) 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 控制系统结构图 控制系统原理图 PIPIGp(s) GD(s) P0PT D B d/dt B Pb 燃烧 品种 n1 ni 考虑煤质变化和实际发热量的控制结构 串级控制 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 采用热量信号作为燃料反馈信号 过程控制

9、第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 采用热量信号的燃料控制结构 控制系统原理图 串级-前馈控制 控制系统结构图 PIPIGp(s) GD(s) P0PT Qr=D+Cb(dpb/dt) B Gff(s) D 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 T PT PIGp(s) GD(s) P0 D B d/dt d/dt Pb 控制系统原理图 控制系统结构图 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 2. 送风控制系统 t t V O2% V kV T 送风量扰动下氧量阶跃响应曲线 动态特性 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 PI K Gp(s) VB

10、 V V 控制系统原理图 控制系统结构图 比值控制 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 控制系统原理图 控制系统结构图 V PI Gp(s) VB V K D 燃料品种 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 B 控制系统原理图 控制系统结构图 PI O2 Gp2(s ) D Gp1(s ) V PI f(x ) f(x ) B 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 3.引风控制系统 t t G Pf G 引风量扰动下负压阶跃响应曲线 0 动态特性 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制

11、PI f(x ) V pv0pv +- + G Gp(s) V PI pv F(x) pv0 控制系统原理图 控制系统结构图 前馈反馈控制 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 采用热量信号的燃烧控制系统 PI d dt f(x) PI f1(x) PI f2(x) PI PI _ _ _ + + + + Qr PT D D Pb O2 Pv V V GV B 变比例带 PTs Pv0 + + _ 实现增负荷时，先加风后加煤；减 负荷时，先减煤后减风。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 P PO PI Pr I PI f(x) PI /nf(x) PI A PI

12、 PI K PI PI P P1 _ 速度级压力 n 给煤机转速 Vm1 磨一次风量 送风量 O2% P1 _ _ _ + IB Pf Pfo 一次风温 Qm1 Vm1 磨煤机温度 n0 m0Pv 1 m Pv10 n 燃油量 _ _ _ _ 一次风压 B0 V G Vm1 VrV1 V2 给煤量 送风量 引风量 磨一次 风量 热风量一次 风量 层燃料 风量 直吹式制粉系统给煤机转数为反馈信号的燃烧控制系统 V 给煤机转速指令 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 10-4 锅炉给水控制系统 一、 汽包炉给水控制的任务 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

13、内。具体要求： （1）维持汽包水位在规定的范围内。 正常：H3050mm；异常： H200mm 故障： HKD （3）若KWKD 特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，但对比值参 数要求严格。 D H Hr 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 4. 串级三冲量控制 H W D Gc1(s ) KvGp(s ) - r H D w + Gd(s ) Gff(s) Gc2(s ) 特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，比值参数的 误差可通过主调节器校正。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 PI PI WD H H0 控制系统结构图 Gc1(s)KvGp(s ) - r

14、 H D w + Gd(s) Gff(s) Gc2(s) 控制系统原理图 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 5. 300MW单元机组给水控制系统实例 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 10-5 蒸汽温度控制系统 一、过热汽温控制的任务 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。 过热汽温的上限一般不应超过额定值5 。下限一 般不低于额定值10 。 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 过程控制 第十

15、章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 二. 动态特性 w D、Q 1. 主要扰动对汽温的影响 自衡的对象 D、Q扰动，/T较小,约有15s左右，T 50s100s 。 W扰动，/T较大， 约有60s左右， T150s200s。 2. 调节量选择： 减温水喷水流量 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 D W 12 w 1 2 Gp2(s)Gp1(s) GD(s ) GQ(s ) D Q 1 2 减温器过热器 被控对象 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 （1）串级控制 PI PI 21 s PID2PID1 r 21 Gp2(s)Gp1 (s) 有效克服调节量的扰动 改善对象的动态特性 提高调节品质 控制原理图 控制结构图 三、基本控制系统结构分析 过程控制 第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制 （2）导前微分控制 PI 2 1 s d/dt PI减温器过热器 r 2