《蒸汽温度控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蒸汽温度控制（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目 发电厂单元机组蒸汽温度控制系统设计学院 自动化学院 专业 自动化 年级 2008已知参数和设计要求：火电厂对生产的连续性和负荷适应性要求极为严格，必须通过有效的控制手段予以保证。本课程设计要求学生完成发电厂单元机组负荷协调控制系统,蒸汽温控制系统的设计。在 Matlab 下进行控制系统的仿真 ,并对控制系统的性能进行分析。学生应完成的工作：1了解发电厂单元机组的生产过程及其对控制的要求。2 设计单元机组的协调控制系统，给出控制系统的功能模块，对每个模块的功能进行详细的阐述。3设计蒸汽温度控制系统。列出仪器仪表的选型；在 Matlab 下对控制系统
2、进行仿真研究。基于仿真结果，分析控制系统的性能。目前资料收集情况（含指定参考资料）：1. 何离庆 主编。 过程控制系统与装置。重庆大学出版社。2. Pao C. Chau, Process Control: A First Course with MATLAB, Cambridge University Press, 1 edition, 2002.课程设计的工作计划：1课堂讲授一次课，布置设计任务，为学生讲解电厂单元机组的生产过程。2课程设计时间为一周。任务下达日期 2011 年 9 月 26 日完成日期 2011 年 10 月 7 日指导教师 （签名） 学 生 （签名）说明：1、学院、专业
3、、年级均填全称，如：光电工程学院、测控技术、2003 。2、 本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。 2目录一、引言1.1 课程设计的背景.1.2 火力发电厂自动控制需求1.3 火力发电厂的单元机组蒸汽温度控制现状二、火力发电厂的单元机组的生产过程2.1 燃烧系统2.2 汽水系统2.3 电气系统三、火力发电厂的单元机组的协调控制系统3.1 单元机组协调控制系统及其组成3.2 单元机组负荷控制系统（协调控制级）3.2.1 负荷控制的原则及负荷控制方式3.3 负荷控制系统（协调级）的组成及作用3.3.1 负荷控制系统控制中心（LMCC）主要作用3.3.2 机、炉主
4、控制器的作用四、火力发电厂的单元机组蒸汽温度控制系统四、火力发电厂的单元机组蒸汽温度控制系统4.1 过热蒸汽温度控制系统4.1.1 过热汽温的主要影响因素4.1.2 过热蒸汽温度对象的动态特性4.1.3 过热汽温控制系统典型方案4.1.4 过热温度控制系统模型4.1.5MATLB 仿真4.2 再热汽温控制系统4.2.1 再热汽温控制系统的任务4.2.2 再热汽温的控制手段及控制系统五、蒸汽温控系统的仪器仪表的选型5.1 温度测量、变送器的选择5.2 喷水阀的选择5.3 执行电动机的选择六、总结参考文献 3一、 引言1.1 课程设计的背景随着电力工业的快速发展，高参数、大容量的火力发电机组在电网
5、中所占的比例越来越大。大容量机组的汽轮发电机和锅炉都是采用单元制运行方式。什么叫单元制？单元制就是由一台汽轮发电机组和一台锅炉所组成的相对独立的系统。单元制运行方式与以往的母管制运行方式相比，机组的热力系统得到了简化，且使蒸汽经过中间再热处理成为可能，从而提高了机组的热效率。高参数、大容量的发电机组也给生产带来了一定的危险性。所以如何保护单元机组的安全、可靠且经济运行，减少事故，提高设备的可靠性和运行的经济性，是十分重要的问题。1.2 火力发电厂自动控制需求发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群，是典型的过程控制对象。火电厂生产过程实质上是一个能源转换的过程，火电厂的产品电能
6、现阶段尚不能大量储存，因而其发、送、用电的过程是同时完成的，这就对电力生产的连续性和负荷适应性要求极为严格，必须通过有效的控制手段予以保证。目前，机组以从早期的手动控制发展到现在的自动控制，从就地控制发展到现在的炉、机、电集中控制。过去，运行人员通过手动操作执行机构和人工记录报表，如今，现代化大型机组普遍采用计算机控制、大屏幕显示和高分辨率的 CRT 监视操作，从而将复杂的机组运行参数集中处理，并以图表、文字形式实时显示，供运行人员操作指导。由此可见，大机组自动控制不仅可减轻运行人员的劳动强度，而且可减少运行人员，节省劳动力。1.3 火力发电厂的单元机组蒸汽温度控制现状锅炉控制现场环境恶劣，采
7、用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。大型单元机组都采用再热式机组，锅炉蒸汽温度控制直接影响到全厂热效率及设备的安全运行。因此，汽温控制系统式锅炉的重要控制系统之一。锅炉蒸汽温度控制包括过热蒸汽温度和再热蒸汽温度的温度过高或过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性。在过热蒸汽温度控制系统中采用主要有串级控制系统和采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统。再热汽温的控制一般以烟气控制方式为主，可采用的烟气控制方法有：控制烟气挡板的位置，采用烟气再循环，也可通过改变摆动燃烧器的倾角来控制再热汽温。在本次课程设计中，我们将阐述上述控制方式的特点
8、。二、 火力发电厂的单元机组的生产过程火力发电厂的单元机组的主要组成和工作流程如下图 2-1： 4图 2-11汽轮机高压缸；2汽轮机中、低压缸；3汽包；4 炉膛；5烟道；6 发电机；7冷凝器；8 补充水；9 凝结水泵；10循环水泵； 11低压加热器；12除氧器；13给水泵； 14高压加热器； 15给水调节机构；16 省煤器；17过热器；18过热器喷水减温器；19 汽机高压调汽门；20再热器；21 再热器喷水减温器；22 汽机中压调汽门；23 煤粉仓；24 燃料量控制机构；25 喷燃器；26 送风机；27空气预热器；28 调风门； 29水冷壁管；30 引风机；31烟道挡板。单元机组主要包括三大系
9、统：燃烧系统、汽水系统、电气系统。2.1 燃烧系统燃烧系统的任务一方面是将燃料 B 由燃料控制机构 24 经 喷燃器 25 送入炉膛燃烧，另一方式将助燃的空气 V 由送风机 26 经空气预热器 27 预热后再经调风门 28 按一定比例送入炉膛。空气和燃料在炉膛内燃烧，产生大量热量传给蒸发受热面（水冷壁）29 中的水。燃烧后的高温烟气经型烟道，不断将热量传给过热器 17、再热器 20、省煤器 16 和空气预热器 27，每经过一个设备烟气温度便会降低一次，最后低温烟气由引风机 30 吸出，经烟囱排入大气中。2.2 汽水系统在汽水系统中，锅炉的给水 W 由给水泵 13 打出，先经过高温加热器 14，
10、再经过省煤器 16 吸收一部分烟气的余热后进入汽包 3。汽包中的水在水冷壁中进行自然或强制循环，不断地吸收炉膛辐射热量，由此产生的饱和蒸汽由汽包顶部流出，再经过多级（34 级）过热器 17 进一步加热成过热蒸汽 D。这个具有一定压力和温度的过热蒸汽就是锅炉的产品。蒸汽的高温和高压是为了提高单元机组的热效率。2.3 电气系统汽轮机高压缸 1 接受从锅炉供给的过热蒸汽，其转子被蒸汽推动，带动发电机转动而 5产生电能 Pe(MW)。从高压缸汽轮机 1 做功后的蒸汽，其压力、温度都降低了。为了提高热效率，需要把这部分蒸汽送回锅炉，在再热器 20 中再次加热，然后再进入汽轮机中、低压缸 2 做功，最后成
11、为乏汽从汽轮机低压缸尾部排入冷凝器 7 冷凝为凝结水。凝结水和补充水 8 一起经凝结水泵 9 先打入低压加热器 11，然后进入除氧器 12，除氧后进入给水泵，从而形成汽水系统的循环。高压加热器 14 和低压加热器 11 是利用汽轮机的中间抽汽来加热给水和凝结水，以提高电厂的热效率的设备。三、 火力发电厂的单元机组的协调控制系统3.1 单元机组协调控制系统及其组成目前火力发电厂普遍采用分散控制系统以实现协调控制。协调控制系统，是单元机组自动控制系统的总称，是将单元机组的锅炉和汽轮机作为一个整体来进行控制的系统。协调控制级上的协调控制器要对下一级中的若干个控制器进行协调。协调的过程是一个多目标决策
12、的过程，也是一个全局优化的过程。单元机组协调控制系统的设计充分利用了机炉对象特性方面的特点，采用了前馈、补偿、多变量解耦等控制策略，使控制系统具有合理、可靠、易于维护调整等优点。建立在现代控制理论和方法基础上的单元机组协调控制系统也处于研究和发展之中。为了单元机组安全、经济地运行，必须将生产过程中的主要工艺参数（如主蒸汽压力、温度、再热蒸汽温度、锅炉汽包水位、炉膛气压、过剩空气函数、汽轮机转速等）严格地控制在规定的范围内，为此，我们需要设置相当数量的、最基本的控制系统，它们是：汽轮机的功率转速控制系统、锅炉的燃烧过程控制系统、汽包水位控制系统、蒸汽温度控制系统等。汽轮机、锅炉炉两大部分既有动态
13、特性差异大的一面，又是一个发电整体。因此，我们需要在汽轮机和锅炉的多个基本的控制系统之上，设置一个上位控制系统。利用这个控制系统，实施汽轮机与锅炉在响应负荷要求时的协调动作与配合，这样单元机组的自动控制系统从总体上看，构成了一个由上层的协调控制级（负荷控制系统）和下层各基础控制级两部分组成的分级型控制系统如下图图 3-1 单元机组协调控制系统的组成框架从单元机组协调控制系统的组成框架可知，协调控制级由负荷管理控制中心和机炉主控制器两部分组成，作用为上位控制作用，也就是单元机组的负荷控制系统；下边的锅炉、汽轮机的各子控制系统则作为基础控制级，起着最基本、也是最直接的控制作用。3.2 单元机组负荷控制系统（协调控制级） 6单元机组自动控制的首要任务是机组负荷的自动控制，使机组的出力适应电网的需要。从电网来说，要求机组的出力能快速地适应外界负荷的需要；从机组本身来说，其出力由锅炉和汽机两者共同决定的。困难之处在于两者的特性有很大差别，表现在适应负荷变化的能力有很大差异。蒸汽进入汽轮机到发电机送出电能
