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1、 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 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 大型机组的自动化水平受到特别的重视 单元制机组热力发电过程 N T PT H 最重要的控制系统单元机组负荷控制系统燃烧控制系统汽包水位控制
2、系统汽温控制系统 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 负荷对象特性 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 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 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 3 机炉协调方式 以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统 以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统 以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统 以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统 以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统 直接平衡协调控制系统
3、 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系统 一般简称这三个系统为 燃烧控制系统 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
4、膛压力稳定 保证燃烧的安全性 二 汽压调节对象的动态特性 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 燃料控制系统基本控制结构 1 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 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 控制系统结构图 控制系统原理图 考虑煤质变化和实际发热量的控制结构 串级控制 采用热量信号作为燃料反馈信号 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 T 控制系统原理图 控制系统结构图 2 送风控制系统 动态特性 V 控制系统原理图 控制系统结构图 比值控制 控
5、制系统原理图 控制系统结构图 V B 控制系统原理图 控制系统结构图 3 引风控制系统 动态特性 控制系统原理图 控制系统结构图 前馈 反馈控制 采用热量信号的燃烧控制系统 实现增负荷时 先加风后加煤 减负荷时 先减煤后减风 P PO PI Pr I PI f x PI n f x PI A PI 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 m0 Pv1 m Pv10 n 燃油量 一次风压 B0 V G Vm1 Vr V1 V2 给煤量 送风量 引风量 磨一次风量 热风量 一
6、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 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内 具体要求 1 维持汽包水位在规定的范围内 正常 H 30 50mm 异常 H 200mm故障 H 350mm 2 保持稳定的给水流量 二 动态特性分析 1 非自衡 虚假水位 气泡体积变化产生虚假水位 2 W对H的影响惯性大 虚假水位小 D对H的影响惯性小 虚假水位大 B对H的影响惯性最大 虚假水位小 非沸腾式省煤器炉 3 给水对象传递函数 1 单冲量控制 特点 结构简单 但虚假水位将导致系统振荡加
7、剧 三 控制系统结构设计与分析 2 双冲量比值控制 特点 可有效克服虚假水位 长时间D与W的偏差将导致水位大偏差 调节结束时 调节器输入为零 假定在额定负荷 D D0 时 有H Hr 上两式相减得 控制系统原理图 3 单级三冲量控制 给水系统稳定时W D 因此有 讨论 1 若KW KD D0 2 若KW KD 3 若KW KD 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 4 串级三冲量控制 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 控制系统结构图 控制系统原理图 5 300MW单元机组给水控制系统实例 10 5蒸汽温度控制系统 一 过热汽温控制的任务维
8、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 二 动态特性 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 50s 100s W扰动 T较大 约有60s左右 T 150s 200s 2 调节量选择 减温水喷水流量 D W 1 2 减温器 过热器 被控对象 1 串级控制 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 2 导前微分控制 本质上还是串级控制等效副调节器为KDPI等效主调节器为1 GD s 控制原理图 控制结构图 3 前馈 反馈控制 控制结构图 为什么没有考虑烟气扰动的前馈补偿控制 过热器系统流程图 四 工程实例1 工程实例2 300MW单元机组过热系统
