锅炉自动控制系统的实现

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1、第七章：锅炉自动控制系统的实现第七章：锅炉自动控制系统的实现7-1：锅炉燃烧控制系统7-2：气温自动控制系统7-3: 给水控制系统7-1：锅炉燃烧控制系统 一、概述一、概述 1 1燃烧控制系统的基本任务燃烧控制系统的基本任务 燃烧过程控制的基本任务是使锅炉燃烧提供的燃烧过程控制的基本任务是使锅炉燃烧提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，同时还要保证锅炉热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，同时还要保证锅炉的安全经济运行。的安全经济运行。 燃烧过程控制实现在外界负荷需求发生变化时，燃烧过程控制实现在外界负荷需求发生变化时，使燃料、送风和炉膛压力三个子系统同时成比例地使燃料、送风和炉膛压力三个子系统同时成比例地

2、动作，共同适应外界负荷的需求。动作，共同适应外界负荷的需求。 目前目前600MW600MW机组的锅炉燃烧控制系统通常分别以给机组的锅炉燃烧控制系统通常分别以给煤机煤机( (或给粉机或给粉机) )转速、送风机动叶、引风机静叶和二次转速、送风机动叶、引风机静叶和二次风挡板为控制手段来实现对锅炉燃料量、总风量、炉膛风挡板为控制手段来实现对锅炉燃料量、总风量、炉膛压力和风量配比的控制。压力和风量配比的控制。 600MW600MW机组的锅炉燃烧控制系统主要由以下系统组机组的锅炉燃烧控制系统主要由以下系统组成：成： (1)(1)燃料控制系统（主要）；燃料控制系统（主要）； (2)(2)风量控制系统（主要）

3、；风量控制系统（主要）； (3)(3)炉膛压力控制系统（主要）；炉膛压力控制系统（主要）； (4)(4)磨煤机一次风量和出口温度控制系统（子系统）；磨煤机一次风量和出口温度控制系统（子系统）； (5)(5)一次风压力控制系统（子系统）一次风压力控制系统（子系统） ； (6)(6)辅助风控制系统（子系统）辅助风控制系统（子系统） ； (7)(7)燃料风燃料风( (周界风周界风) )控制系统和燃尽风控制系统（子系控制系统和燃尽风控制系统（子系统）。统）。 2直吹式锅炉燃烧控制的特点 制粉系统成为燃烧过程自动控制不可分割的制粉系统成为燃烧过程自动控制不可分割的组成部分。组成部分。 直吹式锅炉在适应负

4、荷变化或消除燃料内扰直吹式锅炉在适应负荷变化或消除燃料内扰方面的反应均较慢，从而引起汽压较大的变化。方面的反应均较慢，从而引起汽压较大的变化。因此在锅炉负荷变化时，锅炉燃烧控制系统如何因此在锅炉负荷变化时，锅炉燃烧控制系统如何快速改变进入炉膛的煤粉量，以及当锅炉负荷不快速改变进入炉膛的煤粉量，以及当锅炉负荷不变时，控制系统如何及早地发现原煤量的扰动就变时，控制系统如何及早地发现原煤量的扰动就成为直吹式锅炉燃烧控制系统中需要特别予以考成为直吹式锅炉燃烧控制系统中需要特别予以考虑的问题。虑的问题。 为了提高直吹式锅炉的负荷响应能力，在改为了提高直吹式锅炉的负荷响应能力，在改变给煤量的同时应同时改变

5、一次风量。变给煤量的同时应同时改变一次风量。 及早消除燃料量的自发性扰动及早消除燃料量的自发性扰动 。 二、燃料控制系统二、燃料控制系统 目前目前600 MW600 MW机组燃料控制系统通常由燃煤控机组燃料控制系统通常由燃煤控制、燃油控制和磨煤机控制三部分构成制、燃油控制和磨煤机控制三部分构成。 ( (一一) )煤量主控制系统煤量主控制系统 煤量主控制系统由燃料量计算回路、热值校正煤量主控制系统由燃料量计算回路、热值校正回路及燃料量调节回路组成。回路及燃料量调节回路组成。燃料主控制器由燃料燃料主控制器由燃料主控调节器和燃料手动自动主控站组成。主控调节器和燃料手动自动主控站组成。该回路该回路中的

6、总燃料量经中的总燃料量经BTUBTU热值校正后代表了锅炉的发热热值校正后代表了锅炉的发热量，用它作为燃料主控制器的过程测量值。量，用它作为燃料主控制器的过程测量值。稳态时稳态时燃料主控制器的给定值基本上是锅炉主控指令。燃燃料主控制器的给定值基本上是锅炉主控指令。燃料主控制器根据测量值和给定值的偏差输出调节作料主控制器根据测量值和给定值的偏差输出调节作用，经六台给煤机的各自偏置修正后，成为每台给用，经六台给煤机的各自偏置修正后，成为每台给煤机的转速控制指令。煤机的转速控制指令。 1 1燃料量计算回路燃料量计算回路 右图为燃料量计右图为燃料量计算和算和BTUBTU校正回路。校正回路。n n 进入锅

7、炉燃烧进入锅炉燃烧的总燃油流量由轻的总燃油流量由轻油流量（点火油量）油流量（点火油量）和重油流量（启动和重油流量（启动流量）相加。流量）相加。相加相加前需经过系数转换前需经过系数转换 。n n 为了防止给煤为了防止给煤机检修试转时引起机检修试转时引起控制系统误动，当控制系统误动，当某台磨煤机未运行某台磨煤机未运行时，相应给煤量强时，相应给煤量强制为零。制为零。 2BTU校正回路原理：原理：原理：原理：若燃料品质下降造成燃料实际发热量若燃料品质下降造成燃料实际发热量降低时，由于降低时，由于DDn n不变，将使由不变，将使由DDMM代表的燃料代表的燃料实际发热量变小，导致实际发热量变小，导致DDQ

8、QDDMM，积分器输入，积分器输入端热量信号会产生正向偏差，积分器输出增端热量信号会产生正向偏差，积分器输出增大，使大，使k kQQ变大，变大，k kQQDDn n乘积变大，乘积变大，DDMM自动调自动调大直至等于大直至等于DDQQ，可见该回路起到了变增益调，可见该回路起到了变增益调节的作用。由此可见节的作用。由此可见k kQQ决定了决定了DDMM是否能正确是否能正确反映燃料的总发热量，因此我们将反映燃料的总发热量，因此我们将k kQQ定义为定义为燃料发热系数。燃料发热系数。 使用情况：使用情况：使用情况：使用情况：实际锅炉使用的煤种和设计煤种实际锅炉使用的煤种和设计煤种有差别，可根据以上原理

9、将实际煤种校正为有差别，可根据以上原理将实际煤种校正为设计煤种。设计煤种。缺点：缺点：缺点：缺点：BTUBTU校正回路只有在稳态工况下才具校正回路只有在稳态工况下才具有实际意义。有实际意义。 3 3煤量主控制回路煤量主控制回路 煤量主控制回路是一煤量主控制回路是一个单回路调节系统。煤量主个单回路调节系统。煤量主控控PIDPID调节器的人口偏差等调节器的人口偏差等于经过风、燃料交叉限制后于经过风、燃料交叉限制后的锅炉主指令与经过的锅炉主指令与经过BTUBTU校校正后的总燃料量之差，煤量正后的总燃料量之差，煤量主控调节器的输出再除以投主控调节器的输出再除以投入自动的给煤机台数形成煤入自动的给煤机台

10、数形成煤主控指令。主控指令。 小值选择块小值选择块和小选块及切换块T13、T14、T15、T16的限制功能来闭锁送风机动叶开度指令。 例：炉膛压力信号低的动作过程。 2 2送风机偏差平衡回路送风机偏差平衡回路 送风调节器输出的公共指令同时送到送风机送风调节器输出的公共指令同时送到送风机A A和送风机和送风机B B的动叶控制回路它对两台送风机动叶指令的作用的动叶控制回路它对两台送风机动叶指令的作用方向是相反方向是相反的，目的是在正常情况下调节两台送风机的负荷平衡，使两的，目的是在正常情况下调节两台送风机的负荷平衡，使两台送风机马达电流相等。台送风机马达电流相等。送风机偏置只有在两台送风机动叶送风

11、机偏置只有在两台送风机动叶都在自动控制方式时才可由运行人员手动改变。都在自动控制方式时才可由运行人员手动改变。 当两台送风机处于手动工作方式时，送风机的偏置跟踪当两台送风机处于手动工作方式时，送风机的偏置跟踪回路切换到回路切换到T5T5的的s2s2端，使送风调节器端，使送风调节器PIDPID跟踪两台送风机动跟踪两台送风机动叶开度的平均值。该平均值减去送风机叶开度的平均值。该平均值减去送风机A A、B B操作站操作站MMA A的的手动输出信号，即为手动方式与自动方式之间存在的偏差。手动输出信号，即为手动方式与自动方式之间存在的偏差。平均值加上该偏差值即等于送风机平均值加上该偏差值即等于送风机A

12、A的手动输出信号。平均的手动输出信号。平均值减去该偏差值即为送风机值减去该偏差值即为送风机B B的手动输出信号。的手动输出信号。如此设置的如此设置的偏差调节网络是为了保证两台送风机在分别投自动时能实现偏差调节网络是为了保证两台送风机在分别投自动时能实现无平衡无扰动切换。无平衡无扰动切换。 四、炉膛压力控制系统四、炉膛压力控制系统 锅炉炉膛压力控制系统的主要任务是维持炉膛锅炉炉膛压力控制系统的主要任务是维持炉膛压力在一定范围内变化，保证锅炉设备的安全运行。压力在一定范围内变化，保证锅炉设备的安全运行。大机组炉膛压力控制除设计有完善的调节系统外，大机组炉膛压力控制除设计有完善的调节系统外，还加入了

13、一些安全保护措施。在锅炉炉膛压力控制还加入了一些安全保护措施。在锅炉炉膛压力控制的设计中，与以往常规的的设计中，与以往常规的“ “前馈一反馈前馈一反馈” ”控制方案控制方案相比，还增加了一些防止锅炉内爆发生的防范措施。相比，还增加了一些防止锅炉内爆发生的防范措施。( (一一) )正常工况下的炉膛压力控制方式正常工况下的炉膛压力控制方式 采用平衡通风式锅炉的炉膛压力控制，通常用采用平衡通风式锅炉的炉膛压力控制，通常用调节两台引风机的挡板开度来满足炉膛压力略低于调节两台引风机的挡板开度来满足炉膛压力略低于外界大气压的要求。控制系统为带送风前馈的单回外界大气压的要求。控制系统为带送风前馈的单回路控制

14、系统。机组正常运行时，锅炉炉膛压力按传路控制系统。机组正常运行时，锅炉炉膛压力按传统的统的“ “前馈一反馈前馈一反馈” ”控制方案进行控制。控制方案进行控制。 1 1炉膛压力测量信号的处理炉膛压力测量信号的处理 为了提高控制系统的可靠性，炉膛压力测量采用三选中为了提高控制系统的可靠性，炉膛压力测量采用三选中值方案值方案 当被选测量值变成坏质量时，系统自动切换到好质当被选测量值变成坏质量时，系统自动切换到好质量的测量值上。当被测量信号量的测量值上。当被测量信号A A、B B、c c值其中之一与值其中之一与A A、B B、C C求中值所得信号之间的偏差超出预定范围时，系统发出测求中值所得信号之间的

15、偏差超出预定范围时，系统发出测量信号偏差报警。如量信号偏差报警。如A A、B B、c c三个测量信号中有两个信号变三个测量信号中有两个信号变成坏质量时，炉膛压力控制系统切至手动状态运行。成坏质量时，炉膛压力控制系统切至手动状态运行。 为了为了减少炉膛压力信号的脉动造成执行机构频繁动作，测量信号减少炉膛压力信号的脉动造成执行机构频繁动作，测量信号大多要进行滤波处理。大多要进行滤波处理。2 2引风机控制回路引风机控制回路 正常情况下，炉膛压力按传统的正常情况下，炉膛压力按传统的“ “前馈一反馈前馈一反馈” ”控制控制方案进行。方案进行。 前馈信号前馈信号F FF(FEED FORWARD)F(FE

16、ED FORWARD)来自送风控制系统，来自送风控制系统，其作用是使送风控制系统动作的同时，引风控制系统能相应其作用是使送风控制系统动作的同时，引风控制系统能相应地动作。使引风量随送风量成比例地变化，以减小炉膛压力地动作。使引风量随送风量成比例地变化，以减小炉膛压力在变负荷时的动态偏差。在变负荷时的动态偏差。 ( (二二) )非正常工况下炉膛压力控制方式非正常工况下炉膛压力控制方式 1 1MFTMFT动作时的超驰控制动作时的超驰控制 600MW600MW机组的炉膛压力控制除采用了机组的炉膛压力控制除采用了“ “前馈一前馈一反馈反馈” ”传统方案外，最突出的特点是对炉膛压力控传统方案外，最突出的

17、特点是对炉膛压力控制设计了一个超驰控制回路。其作用是防止制设计了一个超驰控制回路。其作用是防止MM丌丌 动作时，引起炉膛灭火而产生动作时，引起炉膛灭火而产生“ “锅炉内爆锅炉内爆” ”的事故。的事故。 当当MFTMFT动作时，控制系统首先强制关小引风机动作时，控制系统首先强制关小引风机挡板开度，以减少引风机出力，使炉膛负压不至太挡板开度，以减少引风机出力，使炉膛负压不至太高。高。策略：策略： (1)(1)在任何负荷情况下，在任何负荷情况下，MFTMFT动作后，引风机挡板开度固动作后，引风机挡板开度固定关小定关小1010左右。左右。 (2)MFT(2)MFT动作后，引风机挡板开度关小的数值随负荷

18、变化动作后，引风机挡板开度关小的数值随负荷变化而变化。而变化。下图为方案2的逻辑图 2 2 炉膛压力负偏差比例控制及报警回路炉膛压力负偏差比例控制及报警回路 3 3引风机挡板定向闭锁保护引风机挡板定向闭锁保护回路回路 和送风机类似，当出现炉和送风机类似，当出现炉膛压力偏差过大时，引风机挡膛压力偏差过大时，引风机挡板角度变化的方向被锁定，由板角度变化的方向被锁定，由功能块功能块T12T12、T13T13、T14T14、T15T15和高选、低选组态来实现和高选、低选组态来实现 闭锁闭锁增和闭锁减。增和闭锁减。 五、一次风与二次风控制系统五、一次风与二次风控制系统 ( (一一) )一次风压力控制一次

19、风压力控制 一次风的主要作用是用来输送煤粉。为了保证磨煤机在一次风的主要作用是用来输送煤粉。为了保证磨煤机在相应出力下输粉管内煤粉不会堆积而造成堵粉，必须维持输相应出力下输粉管内煤粉不会堆积而造成堵粉，必须维持输粉管道内的一次风有一定的速度或具有足够的压力。粉管道内的一次风有一定的速度或具有足够的压力。一次风一次风压控制系统的作用是根据一次风压力和其设定值的偏差给出压控制系统的作用是根据一次风压力和其设定值的偏差给出控制两台一次风机的公共指令，控制一次风机出口风压在允控制两台一次风机的公共指令，控制一次风机出口风压在允许值范围内变化。许值范围内变化。 一次风压控制为一单回路控制系统，控制系统的

20、测量一次风压控制为一单回路控制系统，控制系统的测量值为一次风母管与炉膛之间的差压。设定值是锅炉负荷的函值为一次风母管与炉膛之间的差压。设定值是锅炉负荷的函数，数，600MW600MW机组多由六台给煤机转速的最大值来近似代表机组多由六台给煤机转速的最大值来近似代表锅炉负荷信号。运行人员可根据机组的实际运行工况，还可锅炉负荷信号。运行人员可根据机组的实际运行工况，还可以在上述设定值的基础上进行手动偏置信号以在上述设定值的基础上进行手动偏置信号(PA PRESS SP (PA PRESS SP BIAS)BIAS)的设置。因此，一次风压设定值可以看成是机组负荷的设置。因此，一次风压设定值可以看成是机

21、组负荷的函数，再叠加上操作员偏置信号后形成的一次风压滑动给的函数，再叠加上操作员偏置信号后形成的一次风压滑动给定值定值SPSP。 ( (二二) )二次风控制系统二次风控制系统 二次风除了由送风控制系统控制外，从炉前风箱二次风除了由送风控制系统控制外，从炉前风箱进入炉膛时，还要通过风箱控制挡板。各层风室均进入炉膛时，还要通过风箱控制挡板。各层风室均设有控制挡板。每个风室挡板配有一个执行器，用设有控制挡板。每个风室挡板配有一个执行器，用以调节挡板开度。风室挡板开度控制采用以调节挡板开度。风室挡板开度控制采用“ “层控制层控制” ”，即在同一标高上的执行器同步动作。，即在同一标高上的执行器同步动作。

22、风室挡板风室挡板的作用是合理地分配燃烧器各层喷口之间的配风的作用是合理地分配燃烧器各层喷口之间的配风，不是用来调节总风量的。不是用来调节总风量的。 根据各部分风所起的作用不同，二次风又分为辅根据各部分风所起的作用不同，二次风又分为辅助风、燃料风和燃尽风。它们分别采用不同的方式助风、燃料风和燃尽风。它们分别采用不同的方式进行控制。进行控制。 1 1辅助风控制辅助风控制 2 2燃料风控制燃料风控制 3 3燃尽风控制燃尽风控制7-2：气温自动控制系统 直流锅炉主汽温调节采用喷水减温控制，只是直流锅炉主汽温调节采用喷水减温控制，只是在动态过程中采用。而在稳态时，直流锅炉必须使在动态过程中采用。而在稳态

23、时，直流锅炉必须使燃烧率与给水流量保持适当的比例，即保持一定的燃烧率与给水流量保持适当的比例，即保持一定的煤水比是直流锅炉控制汽温的根本手段。煤水比是直流锅炉控制汽温的根本手段。 一、过热蒸汽温度控制一、过热蒸汽温度控制 过热汽温调节大多采用多级过热汽温调节大多采用多级(2-3(2-3级级) )喷水调节，喷水调节，第一级喷水减温器一般布置在分隔屏式过热器之前第一级喷水减温器一般布置在分隔屏式过热器之前 ，对出口汽温的调节时滞较大，因此第，对出口汽温的调节时滞较大，因此第一级喷水减一级喷水减温只能作为主蒸汽温度的粗调节温只能作为主蒸汽温度的粗调节 ；第二级喷水减温；第二级喷水减温器设在高温对流过

24、热器进口，由于此位置距离主蒸器设在高温对流过热器进口，由于此位置距离主蒸汽出口距离较近，且此后整个温度变化幅度也不太汽出口距离较近，且此后整个温度变化幅度也不太大，因此大，因此第二级喷水减温是主蒸汽温度的细调节第二级喷水减温是主蒸汽温度的细调节。 由于喷水减温器调温的特点是只能使蒸汽减温而不能升由于喷水减温器调温的特点是只能使蒸汽减温而不能升温。因此锅炉按额定负荷设计时，过热器受热面的面积是超温。因此锅炉按额定负荷设计时，过热器受热面的面积是超过实际需要的。也就是说锅炉在额定负荷下运行时，过热器过实际需要的。也就是说锅炉在额定负荷下运行时，过热器吸收的热量将大于蒸汽所需要的过热热量。这时就必须

25、用减吸收的热量将大于蒸汽所需要的过热热量。这时就必须用减温水来降低蒸汽的温度使之保持额定值。由于一般联合式过温水来降低蒸汽的温度使之保持额定值。由于一般联合式过热器，运行特性都偏于对流特性，所以当锅炉负荷降低时，热器，运行特性都偏于对流特性，所以当锅炉负荷降低时，主汽温也将降低，这时应关小减温水调节阀，直至减温器解主汽温也将降低，这时应关小减温水调节阀，直至减温器解列为止，此时锅炉的负荷大约为额定值的列为止，此时锅炉的负荷大约为额定值的7070。如果此后负。如果此后负荷再减小，对于定压运行的单元机组，由于蒸汽已失去汽温荷再减小，对于定压运行的单元机组，由于蒸汽已失去汽温调节手段，因而主汽温就不

26、能保持在规定值，故锅炉不宜在调节手段，因而主汽温就不能保持在规定值，故锅炉不宜在此情况下作定压运行。因此此情况下作定压运行。因此600MW600MW机组此时采用变压运行机组此时采用变压运行方式还是可行的。因此方式还是可行的。因此主汽温调节随着锅炉的负荷变化设主汽温调节随着锅炉的负荷变化设计了定压和滑压两种不同的控制方式计了定压和滑压两种不同的控制方式。 1 1第一级过热蒸汽喷水减温控制第一级过热蒸汽喷水减温控制 第一级喷水减温控制系统采用串级调节、级联前馈的控第一级喷水减温控制系统采用串级调节、级联前馈的控制方案，主环调节器、副环调节器的参数可以自动修改，第制方案，主环调节器、副环调节器的参数

27、可以自动修改，第一级喷水减温控制系统分为一级喷水减温控制系统分为A A、B B两侧，控制系统的结构完全两侧，控制系统的结构完全相同。相同。 n n 第二级减温水调节阀门开度反馈信号经函数发生器后给第二级减温水调节阀门开度反馈信号经函数发生器后给出的级联前馈信号，级联前馈信号的作用加强了两级喷水减出的级联前馈信号，级联前馈信号的作用加强了两级喷水减温之间的动态联系，有助于快速地稳定主蒸汽温度。温之间的动态联系，有助于快速地稳定主蒸汽温度。 n n 由机组给定负荷信号经惯性环节和函数发生器后给出由机组给定负荷信号经惯性环节和函数发生器后给出的负荷前馈，目的是给出一级减温器出口蒸汽温度随负荷不的负荷

28、前馈，目的是给出一级减温器出口蒸汽温度随负荷不同的改变量，加惯性环节的目的是模拟制粉、燃烧、传热过同的改变量，加惯性环节的目的是模拟制粉、燃烧、传热过程的时间迟延。程的时间迟延。 n n 由机组给定负荷信号经函数发生器形成相应燃料量信由机组给定负荷信号经函数发生器形成相应燃料量信号，该信号与给水流量信号比较得到煤水比偏差校正信号。号，该信号与给水流量信号比较得到煤水比偏差校正信号。煤水比偏差信号的引入可以反应出锅炉煤水比的动态失调煤水比偏差信号的引入可以反应出锅炉煤水比的动态失调( (也就是锅炉的过燃烧或欠燃烧现象也就是锅炉的过燃烧或欠燃烧现象) )对一级减温器出口蒸汽对一级减温器出口蒸汽温度

29、的控制要求。温度的控制要求。 n n 为了不使过热为了不使过热汽一级减温控制后的汽一级减温控制后的蒸汽带水，必须使一蒸汽带水，必须使一级减温后的蒸汽保持级减温后的蒸汽保持一定的过热度一定的过热度，因此，因此系统设计了饱和温度系统设计了饱和温度限制回路。蒸汽的饱限制回路。蒸汽的饱和温度加上一定的过和温度加上一定的过热度形成饱和温度限热度形成饱和温度限制值，此值引入大值制值，此值引入大值选择块作为副调节器选择块作为副调节器的设定值下限。的设定值下限。 2 2第二级过热蒸汽喷水减温控制第二级过热蒸汽喷水减温控制 第二级过热蒸汽喷水减温控制作为主蒸汽温度的第二级过热蒸汽喷水减温控制作为主蒸汽温度的细调

30、，其控制目的是维持高温过热器出口蒸汽温度细调，其控制目的是维持高温过热器出口蒸汽温度( (即锅炉出口蒸汽温度即锅炉出口蒸汽温度) )在允许范围内变化。在允许范围内变化。 本方案设计的特点是在一级减温控制系统中设本方案设计的特点是在一级减温控制系统中设计有二级减温喷水调节阀门开度的校正功能。计有二级减温喷水调节阀门开度的校正功能。当二当二级减温喷水调节阀门开度过大或过小时，适当减小级减温喷水调节阀门开度过大或过小时，适当减小或增大一级减温控制的设定值，以便在任何工况下或增大一级减温控制的设定值，以便在任何工况下维持二级减温喷水调节阀门开度在一个较为合适的维持二级减温喷水调节阀门开度在一个较为合适

31、的位置。位置。因汽温控制系统的惯性时间较长，这种设计因汽温控制系统的惯性时间较长，这种设计的缺点是容易引起两级减温控制系统的互相干扰，的缺点是容易引起两级减温控制系统的互相干扰，导致系统难以稳定。导致系统难以稳定。 三、再热蒸汽温度控制三、再热蒸汽温度控制 再热蒸汽温度控制也不能像过热蒸汽温度控制那样直接再热蒸汽温度控制也不能像过热蒸汽温度控制那样直接采用喷水减温为主要手段，这是因为喷入再热蒸汽中的水汽采用喷水减温为主要手段，这是因为喷入再热蒸汽中的水汽化后在汽轮机中压缸和低压缸中作功，这化后在汽轮机中压缸和低压缸中作功，这等于部分的用低压等于部分的用低压蒸汽循环代替高压蒸汽循环作功，而低压蒸

32、汽作功效率较低。蒸汽循环代替高压蒸汽循环作功，而低压蒸汽作功效率较低。低压循环多发一度电，会使高压循环少发一度电，因而必然低压循环多发一度电，会使高压循环少发一度电，因而必然导致整个机组热经济性的降低。根据计算，对超高压机组，导致整个机组热经济性的降低。根据计算，对超高压机组，再热蒸汽每喷水再热蒸汽每喷水l l( (锅炉蒸发量的锅炉蒸发量的l l) )，机组的热循环效率，机组的热循环效率将降低将降低0.10.10.20.2左右。因此再热蒸汽温度控制大都采用左右。因此再热蒸汽温度控制大都采用改变烟气流量作为主要控制手段，只有在烟气侧调温已达极改变烟气流量作为主要控制手段，只有在烟气侧调温已达极限

33、时，才辅之以喷水。限时，才辅之以喷水。 目前再热汽温调节可采用的烟气控制方法有：控制烟气目前再热汽温调节可采用的烟气控制方法有：控制烟气挡板的位置、采用烟气再循环或通过改变摆动燃烧器的倾角挡板的位置、采用烟气再循环或通过改变摆动燃烧器的倾角来控制再热汽温。来控制再热汽温。 1再热汽温烟气挡板控制 2 2再热汽温喷水控制再热汽温喷水控制 在再热器进口管道中通常也要装设喷水减温器。在再热器进口管道中通常也要装设喷水减温器。设计该喷水减温器的主要目的是：当出现设计该喷水减温器的主要目的是：当出现事故工况事故工况，即再热器入口汽温超过允许值，而烟气挡板已调整即再热器入口汽温超过允许值，而烟气挡板已调整

34、到极限位置，再热汽温仍旧继续升高，可能出现超到极限位置，再热汽温仍旧继续升高，可能出现超温损坏设备。此时，喷水减温器应立即投入运行以温损坏设备。此时，喷水减温器应立即投入运行以保护再热器。在正常运行情况下，只有当积极采用保护再热器。在正常运行情况下，只有当积极采用其他温度调节方法尚不能完全满足要求时，此喷水其他温度调节方法尚不能完全满足要求时，此喷水减温器才投入微量喷水，再热蒸汽紧急事故喷水温减温器才投入微量喷水，再热蒸汽紧急事故喷水温度调节只作为再热汽温的度调节只作为再热汽温的辅助调节手段辅助调节手段。只有当再。只有当再热器人口蒸汽温度高出正常值热器人口蒸汽温度高出正常值5 51010以后，

35、再热以后，再热汽温喷水阀控制回路才起作用。汽温喷水阀控制回路才起作用。 再热蒸汽喷水闭锁阀控制：再热蒸汽喷水闭锁阀控制：每个再热蒸汽喷水每个再热蒸汽喷水调节阀均设置有对应的一个喷水闭锁阀，闭锁阀调节阀均设置有对应的一个喷水闭锁阀，闭锁阀( (又又称截止阀称截止阀) )只有只有“ “全开全开” ”或或“ “全关全关” ”两个位置。低负两个位置。低负荷运行、汽轮机跳闸、锅炉跳闸时，截止阀被连锁荷运行、汽轮机跳闸、锅炉跳闸时，截止阀被连锁逻辑关闭。一旦对喷水调节阀的指令小于逻辑关闭。一旦对喷水调节阀的指令小于2 2( (可调可调) )开度时，截止阀应立即关闭。当对喷水调节阀的控开度时，截止阀应立即关

36、闭。当对喷水调节阀的控制指令大于制指令大于2 25 5( (可调可调) )开度时，截止阀应立即打开度时，截止阀应立即打开。该连锁的作用是防止汽轮机进水，因此在低负开。该连锁的作用是防止汽轮机进水，因此在低负荷、汽轮机跳闸及荷、汽轮机跳闸及MFTMFT动作时，应严密关闭喷水截动作时，应严密关闭喷水截止阀。止阀。7-3给水控制系统 一、直流锅炉给水流量控制一、直流锅炉给水流量控制 直流锅炉中给水流量的波动将对机组负荷、主直流锅炉中给水流量的波动将对机组负荷、主蒸汽压力和主蒸汽温度等机组运行重要过程参数均蒸汽压力和主蒸汽温度等机组运行重要过程参数均产生较大影响，因此产生较大影响，因此直流锅炉的给水流

37、量控制也成直流锅炉的给水流量控制也成为控制锅炉出口主蒸汽温度的一个重要手段为控制锅炉出口主蒸汽温度的一个重要手段。一旦。一旦给水控制运行欠佳，将导致锅炉煤水比动态失调，给水控制运行欠佳，将导致锅炉煤水比动态失调，这样会使锅炉出口主蒸汽温度变化较大，仅靠喷水这样会使锅炉出口主蒸汽温度变化较大，仅靠喷水减温控制是无法满足机组运行对主蒸汽温度的要求。减温控制是无法满足机组运行对主蒸汽温度的要求。 目前大机组锅炉给水控制系统通常采用三台变目前大机组锅炉给水控制系统通常采用三台变速泵来控制给水流量，变速泵又分为电动给水泵和速泵来控制给水流量，变速泵又分为电动给水泵和汽动给水泵。电动给水泵的驱动电动机经液

38、力联轴汽动给水泵。电动给水泵的驱动电动机经液力联轴器与水泵相连接，通过改变液力联轴器中勺管的径器与水泵相连接，通过改变液力联轴器中勺管的径向行程来改变联轴器的工作油量，实现给水泵转速向行程来改变联轴器的工作油量，实现给水泵转速的改变。汽动给水泵由小汽轮机直接驱动，通过控的改变。汽动给水泵由小汽轮机直接驱动，通过控制小汽轮机的进汽量，改变汽动给水泵的转速。汽制小汽轮机的进汽量，改变汽动给水泵的转速。汽动给水泵可直接将蒸汽的热能转变为机械能，有较动给水泵可直接将蒸汽的热能转变为机械能，有较高的效率。但由于驱动小汽轮机的蒸汽一般采用主高的效率。但由于驱动小汽轮机的蒸汽一般采用主汽轮机的高压缸抽汽，在

39、机组启动和低负荷时，汽汽轮机的高压缸抽汽，在机组启动和低负荷时，汽轮机高压缸的抽汽汽压太低，无法维持汽动给水泵轮机高压缸的抽汽汽压太低，无法维持汽动给水泵的正常运行。因此采用汽动给水泵的系统，一般都的正常运行。因此采用汽动给水泵的系统，一般都配有一定容量的电动给水泵，作为机组启停和低负配有一定容量的电动给水泵，作为机组启停和低负荷时使用。荷时使用。 600 MW600 MW机组锅炉给机组锅炉给水控制系统中，常采用两水控制系统中，常采用两台分别带台分别带5050负荷的汽动负荷的汽动给水泵作为正常负荷下的给水泵作为正常负荷下的供水。而设置一台可带供水。而设置一台可带3030负荷的电动给水泵，负荷的

40、电动给水泵，作为启动及带低负荷或当作为启动及带低负荷或当两台汽动给水泵中有一台两台汽动给水泵中有一台故障时作备用泵使用。故障时作备用泵使用。 ( (一一) )给水量扰动下的动态特性给水量扰动下的动态特性 对于直流锅炉而言，单独改变燃烧率或给水流对于直流锅炉而言，单独改变燃烧率或给水流量时，在动态过程中对汽温、汽压、蒸汽流量、输量时，在动态过程中对汽温、汽压、蒸汽流量、输出功率都有严重影响。出功率都有严重影响。为了使汽温变化较小而又能为了使汽温变化较小而又能有效地改变蒸汽流量、汽压和输出功率，直流锅炉有效地改变蒸汽流量、汽压和输出功率，直流锅炉必须使燃烧率和给水量相互间随时保持适当的比例。必须使

41、燃烧率和给水量相互间随时保持适当的比例。 过渡区出口的微过热汽温过渡区出口的微过热汽温( (或焓或焓) )与过热汽温相与过热汽温相比，能较快地反映出燃烧率或给水量的变化。因此比，能较快地反映出燃烧率或给水量的变化。因此可以用微过热汽温可以用微过热汽温( (或焓或焓) )作为燃烧率和给水量之问作为燃烧率和给水量之问的比例关系是否适当的检查信号，这就是直流锅炉的比例关系是否适当的检查信号，这就是直流锅炉用控制给水流量用控制给水流量( (保证一定的水煤比保证一定的水煤比) )调节中间点温调节中间点温度的原由。度的原由。 600MW600MW机组的模拟量控制机组的模拟量控制系统系统(MCS(MCSMo

42、duladngModuladng Control Control System)System)中的重要控制测量信号，中的重要控制测量信号，通常设置多个冗余测点，大多采通常设置多个冗余测点，大多采用三取中值信号供调节系统使用。用三取中值信号供调节系统使用。当其中任意一个测点信号与中值当其中任意一个测点信号与中值信号比较超差，或变送器测点信信号比较超差，或变送器测点信号故障，均发出报警信号。当两号故障，均发出报警信号。当两个测量点信号同时发生故障，则个测量点信号同时发生故障，则延时延时5s5s，发出，发出“ “测点坏质量测点坏质量” ”逻逻辑信号，相关自动控制系统强制辑信号，相关自动控制系统强制切

43、到手动方式。测点信号正常后，切到手动方式。测点信号正常后，必须人为复位才能重新投入自动。必须人为复位才能重新投入自动。给水流量控制系统中省煤器入口给水流量控制系统中省煤器入口流量、省煤器人口给水温度均设流量、省煤器人口给水温度均设置三个测量点，正常情况下选取置三个测量点，正常情况下选取中间值输出。启动分离器出口温中间值输出。启动分离器出口温度设有两个测量点，正常情况下度设有两个测量点，正常情况下选取平均值输出。选取平均值输出。 1 1给水母管温度测量给水母管温度测量 2锅炉给水流量测量 通常给水流量的测量准确性与给水温度和给水压力有关，其中温度影响尤甚。为了测量的准确，给水流量测量加入了温度补

44、偿环节。 ( (三三) )给水流量控制回路给水流量控制回路 给水流量控制为一串级调节系统，控制回路由两给水流量控制为一串级调节系统，控制回路由两大部分组成，即给水流量指令形成回路和给水泵控大部分组成，即给水流量指令形成回路和给水泵控制回路。制回路。 1 1给水流量指令形成回路给水流量指令形成回路 水冷壁出口联箱给水温度的设定值由以下三部水冷壁出口联箱给水温度的设定值由以下三部分组成：分组成： (1)(1)汽水分离器储水罐压力经函数发生器后给出汽水分离器储水罐压力经函数发生器后给出水冷壁出口联箱给水温度设定值的近似值。水冷壁出口联箱给水温度设定值的近似值。？ (2)(2)在上述近似值基础上再加上

45、过热蒸汽喷水比在上述近似值基础上再加上过热蒸汽喷水比率的修正信号，这个修正信号由过热蒸汽喷水比率率的修正信号，这个修正信号由过热蒸汽喷水比率和其设定值的偏差形成。和其设定值的偏差形成。 (3)(3)运行人员可根据机组的实际运行情况，对水运行人员可根据机组的实际运行情况，对水冷壁出口联箱给水温度设定值进行手动偏置。冷壁出口联箱给水温度设定值进行手动偏置。2给水泵转速控制回路 串级控制回路的副调节器根据给水流量偏差输出给水泵控制指令(公用指令)，该指令同时送到三台给水泵转速控制回路，调节各台泵的转速以满足机组负荷变化的需要。 当给水控制投自动时，汽动给水泵公用指令加上相应汽动给水泵(例如泵A)的转

46、速偏置值，再减去各台给水泵转速偏置的平均值信号，并经上、下限限幅块、汽动给水泵A的自动手动操作站及小值选择块输出汽动给水泵A的转速控制指令。 限幅作用限幅作用是为了保证任何时候汽动给水泵是为了保证任何时候汽动给水泵4 4的的转速控制指令都不要超过上、下限限值，这样的设转速控制指令都不要超过上、下限限值，这样的设置是为了避免泵的工作点进入非工作区而造成泵的置是为了避免泵的工作点进入非工作区而造成泵的汽蚀。汽蚀。小值选择块小值选择块的作用是当汽动给水泵的作用是当汽动给水泵A A的入口的入口流量超过所设定的上限值时，切换块流量超过所设定的上限值时，切换块T T将接通将接通S2S2一一端，将汽动给水泵

47、端，将汽动给水泵A A的转速控制指令反馈到小值选的转速控制指令反馈到小值选择块的输入，实现汽动给水泵择块的输入，实现汽动给水泵A A的转速控制指令闭的转速控制指令闭锁增。当汽动给水泵锁增。当汽动给水泵A A的入口流量低于所设定的上的入口流量低于所设定的上限值时，切换块限值时，切换块T T接通接通S1S1一端，将汽动给水泵一端，将汽动给水泵A A的转的转速控制指令反馈到小选块的输入，实现与常数块速控制指令反馈到小选块的输入，实现与常数块A A( (设定值设定值=2)=2)的值叠加后反馈到小值选择块的输入，的值叠加后反馈到小值选择块的输入，以保证正常的调节作用得以实现。以保证正常的调节作用得以实现

48、。 为了使三台汽动给水泵可以承担不同的负荷分为了使三台汽动给水泵可以承担不同的负荷分配，并使三台泵分别投自动时能实现无扰动切换，配，并使三台泵分别投自动时能实现无扰动切换，每台汽动给水泵都可以进行各自的偏置设定每台汽动给水泵都可以进行各自的偏置设定。而汽。而汽动给水泵转速平均偏置信号则由各台汽动给水泵的动给水泵转速平均偏置信号则由各台汽动给水泵的转速偏置值加权求和得到。当仅仅一台汽动给水泵转速偏置值加权求和得到。当仅仅一台汽动给水泵转速控制投自动，或三台汽动给水泵转速控制回路转速控制投自动，或三台汽动给水泵转速控制回路全在手动方式时，各台汽动给水泵的转速偏置值切全在手动方式时，各台汽动给水泵的

49、转速偏置值切换到该泵转速指令减去三台泵平均转速指令，再叠换到该泵转速指令减去三台泵平均转速指令，再叠加上三台泵转速的平均偏置值。当某台泵未投入运加上三台泵转速的平均偏置值。当某台泵未投入运行时，该泵的转速控制指令按零计算。三台泵平均行时，该泵的转速控制指令按零计算。三台泵平均转速指令由各台汽动给水泵的转速指令加权求和，转速指令由各台汽动给水泵的转速指令加权求和，加权系数设为加权系数设为0 06666766667。 当三台汽动给水泵都在手动控制方式时，给水当三台汽动给水泵都在手动控制方式时，给水调节系统应处于跟踪方式，串级控制的副调节器跟调节系统应处于跟踪方式，串级控制的副调节器跟踪三台汽动给水

50、泵平均转速指令加权求和信号，主踪三台汽动给水泵平均转速指令加权求和信号，主调节器跟踪省煤器人口给水流量减去给水流量设定调节器跟踪省煤器人口给水流量减去给水流量设定值中的前馈信号。值中的前馈信号。 ( (四四) )给水阀控制给水阀控制 采用变速泵的给水控制系采用变速泵的给水控制系统，在调节给水量的过程中必统，在调节给水量的过程中必须保证给水泵的工作点在安全须保证给水泵的工作点在安全工作区内。一般采用的保护措工作区内。一般采用的保护措施是：当工作点进入上限特性施是：当工作点进入上限特性曲线之外时，打开给水泵出口曲线之外时，打开给水泵出口至除氧器管路上的最小流量控至除氧器管路上的最小流量控制再循环阀

51、制再循环阀( (参见图参见图8-22)8-22)，称，称之为给水泵最小流量控制。当之为给水泵最小流量控制。当工作点进入下限特性曲线之外工作点进入下限特性曲线之外时，系统应关小管路的给水调时，系统应关小管路的给水调节阀，并相应提高汽动给水泵节阀，并相应提高汽动给水泵转速，称之为汽动给水泵最大转速，称之为汽动给水泵最大流量保护。流量保护。 1 1给水流量调节阀控制给水流量调节阀控制 为了保证给水泵的运行安全，系统设计了给水流量调节为了保证给水泵的运行安全，系统设计了给水流量调节阀控制回路，如图阀控制回路，如图828828所示。该控制回路的作用是通过调所示。该控制回路的作用是通过调节给水流量控制阀门

52、的开度维持给水泵出口母管的压力在适节给水流量控制阀门的开度维持给水泵出口母管的压力在适当值范围内，以防止锅炉给水泵超越其下限特性而发生汽蚀当值范围内，以防止锅炉给水泵超越其下限特性而发生汽蚀现象。现象。 机组正常运行时，各台运行泵的入口流量都小于最大允机组正常运行时，各台运行泵的入口流量都小于最大允许值，给水母管的压力也大于主蒸汽压力许值，给水母管的压力也大于主蒸汽压力2 25MPa5MPa以上，故以上，故PIDPID调节器的入口偏差总是正值，给水流量控制阀操作站投调节器的入口偏差总是正值，给水流量控制阀操作站投入自动后，阀门指令保持全开。一旦因某种原因导致入自动后，阀门指令保持全开。一旦因某

53、种原因导致PIDPID调调节器的人口偏差变为负值，给水流量控制阀指令才关小，以节器的人口偏差变为负值，给水流量控制阀指令才关小，以保证汽动给水泵出口有足够的压力。保证汽动给水泵出口有足够的压力。 2 2汽动给水泵再循环阀控制汽动给水泵再循环阀控制 为了保证给水泵的安全，在任何工况下都不允为了保证给水泵的安全，在任何工况下都不允许汽动给水泵的流量低于最小允许流量，即避免泵许汽动给水泵的流量低于最小允许流量，即避免泵的工作点落在上限特性曲线之外。因此当锅炉负荷的工作点落在上限特性曲线之外。因此当锅炉负荷很低时，为了保证汽动给水泵出口有足够的流量很低时，为了保证汽动给水泵出口有足够的流量( (应应大于泵的最小流量大于泵的最小流量) )，汽动给水泵应该保证在最低转，汽动给水泵应该保证在最低转速下运行。这时汽动给水泵出口多余的水则经过与速下运行。这时汽动给水泵出口多余的水则经过与汽动给水泵并联的再循环控制阀流回到除氧器。为汽动给水泵并联的再循环控制阀流回到除氧器。为了保证通过每台汽动给水泵的流量不低于最小允许了保证通过每台汽动给水泵的流量不低于最小允许流量，系统对每一台汽动给水泵都设计了图流量，系统对每一台汽动给水泵都设计了图829829所示的汽动给水泵再循环阀调节回路。所示的汽动给水泵再循环阀调节回路。 本次培训到此全部结束，谢谢！