汽包锅炉蒸汽温度控制系统

1、汽包锅炉蒸汽温度控制系统汽包锅炉蒸汽温度控制系统 第一节第一节 过热汽温系统概述过热汽温系统概述 一、过热汽温控制的任务一、过热汽温控制的任务 以以600MW机组国产汽包锅炉为例，其过热汽温额定值为机组国产汽包锅炉为例，其过热汽温额定值为541 （主汽压力为（主汽压力为17.3Mpa），在负荷为额定值的），在负荷为额定值的60-100%范围变化时，过范围变化时，过 热汽温不超过额定值的热汽温不超过额定值的-10+5，长期偏差不允许超过，长期偏差不允许超过5。为了防。为了防 止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作部件产生较大热应力，还止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作部件产生较大热应力，

2、还 对温度变化的速率进行限制，一般限制在对温度变化的速率进行限制，一般限制在3/min内。内。 二、过热汽温对象特性二、过热汽温对象特性 过热汽温系统是一个多输入单输出对象。过热汽温系统是一个多输入单输出对象。 归结起来，影响过热汽温主要扰动有三种：归结起来，影响过热汽温主要扰动有三种： （1）蒸汽流量（负荷）扰动；）蒸汽流量（负荷）扰动； （2）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、燃料）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、燃料 量变化、燃料种类或成分变化、风量变化等等这量变化、燃料种类或成分变化、风量变化等等这 些变化最终均反映在烟气热量的变化；些变化最终均反映在烟气热量的变化； （3）减温水流

3、量扰动。）减温水流量扰动。 + + + GD(s) GQ(s) GW(s) D Q W 蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性 (1) 静态特性静态特性 (2) 动态特性动态特性 以对流式过热器为例 t t 0 0 D T D D TD ( ) ( ) ( )1 Ds D TD D KT s Gse D sT S 2烟气热量扰动下汽温特性烟气热量扰动下汽温特性 t t 0 0 Qy T Qy Q TQ ( ) ( ) ( )1 Qs Q TQ Q K T s Gse Q sT S 3减温水量扰动下的过热汽温特性减温水量扰动下的过热汽温特性 D t t 0 0 Wj T

4、 Wj TC ( ) ( ) ( )1 j s TW jc T sK Gse W sT s ( ) ( ) ( )(1) j TW n j T sK Gs W sTs 第二节第二节 过热汽温控制方案过热汽温控制方案 一、过热汽温调节手段 采用减温器作为过热汽温的调节手段时，要采用减温器作为过热汽温的调节手段时，要 求有足够的调节余量，一般在减温水门关死的求有足够的调节余量，一般在减温水门关死的 情况下，锅炉出力最大时，汽温要高于给定值情况下，锅炉出力最大时，汽温要高于给定值 约约3040。 二、过热汽温串级控制系统二、过热汽温串级控制系统 T 2 T 1 t t 0 0 W j T Wj 图图

5、10107 减温水对汽温减温水对汽温T1和汽温和汽温T2的影响的影响 Wj T1 T2 G1(s)G2(s) G(s) 图图10108 8 过热汽温控制对象方框图过热汽温控制对象方框图 2 22 2 2 ( ) ( ) ( )(1)n j T sK G s W sT s 1 11 1 21 ( ) ( ) ( )(1) n T sK G s T sTs 减温器减温器 T1T3T2 T2T1 PI1PI2 KZ 蒸汽蒸汽 过热器过热器过热器过热器 减温水减温水 调节阀调节阀 图图109串级过热汽温控制系统串级过热汽温控制系统 三、过热汽温分段控制系统三、过热汽温分段控制系统 （1）过热汽温分段控

6、制系统）过热汽温分段控制系统 一级减温器一级减温器 T3T4 T4T3 PI3PI4 KZ 段过热器段过热器 段过热器段过热器 减温水减温水Wj1 T1T2 T2T1 PI1PI2 KZ 段过热器段过热器 二级减温器二级减温器 减温水减温水Wj2 图图10-110-12 过热汽温分段控制系统过热汽温分段控制系统 （2）按温差控制的分段控制系统）按温差控制的分段控制系统 蒸汽流量蒸汽流量D 一级减温器一级减温器 T3T4 T4 T3 PI3 PI4 KZ 段过热器段过热器 段过热器段过热器 一 级 减一 级 减 温温 水 调 节水 调 节 阀阀 T1T2 T2T1 PI1 PI2 KZ 段过热器

7、段过热器 二级减温器二级减温器 二 级 减二 级 减 温温 水 调 节水 调 节 阀阀 D f2(x) f1(x) 图图10-110-13 按温差控制的过热汽温分段控制系统按温差控制的过热汽温分段控制系统 过热汽温设定值问题 （一）机组滑参数停机启动过程对汽温控制的要求（一）机组滑参数停机启动过程对汽温控制的要求 滑参数停机过程对汽温控制的要求滑参数停机过程对汽温控制的要求 所谓滑参数停机，就是逐渐降低主蒸汽和再热所谓滑参数停机，就是逐渐降低主蒸汽和再热 蒸汽参数进行减负荷，直至达到要求的参数后停机、蒸汽参数进行减负荷，直至达到要求的参数后停机、 停炉。火电机组采用滑参数停机，主要是为了停机停

8、炉。火电机组采用滑参数停机，主要是为了停机 后，使机组参数，如锅炉侧压力、温度，汽轮机侧后，使机组参数，如锅炉侧压力、温度，汽轮机侧 汽缸及转子温度等降至较低水平。汽缸及转子温度等降至较低水平。 滑参数停机是降温、降压过程，对于锅炉、 汽轮机各金属部件则是降温冷却过程，会 对锅炉的厚壁元件及汽轮机各零部件内产 生一定的热应力，并影响汽轮机零部件的 疲劳强度、热变形及转子与汽缸的胀差、 机组的振动等。由于这些因素，对降温、 降压及降负荷速率均有一定要求。 滑参数停机过程中汽温会发生波动，原因主要有: （）减温水量过大（）减温水量过大。有时减温水量能达到该运行 工况下主汽流量的40%左右，减温后蒸

9、汽温度接 近对应压力下的饱和温度。同时，由于滑参数停 机是变负荷工况，汽温受到燃料、燃烧状况、风 量及给水温度等因素影响较大。尤其是在主给水 切换至旁路引起给水泵转速调节范围较大时，都 会引起减温水量大幅度变化，造成汽温突降。 （）滑参数停机汽温设定曲线的参数未考滑参数停机汽温设定曲线的参数未考 虑锅炉的汽温特性。虑锅炉的汽温特性。该曲线是由汽轮机制 造厂提供的理想控制曲线，而汽温调节是 由锅炉侧实现的。在中、低负荷时，如果 曲线需要的温度与实际汽温相差较大，调 整汽温到需要温度需较大的减温水量，从 而造成汽温难于控制。因此，汽轮机制造 厂提供的滑参数停机曲线只能作为参考曲 线，应在此基础上，

10、按锅炉的实际汽温特 性及汽温曲线，对理想控制曲线进行修正， 从而得到汽温设定值曲线，不能只是随负 荷而变化的一条简单直线。 关于锅炉的实际汽温特性，由于大型锅炉 受锅炉结构、燃料性质、燃烧方式及受热 面布置等影响，各锅炉的汽温特性有一定 差别。有些锅炉实际运行参数与设计参数 有较大偏差，如在同负荷下锅炉的实际汽 温曲线与滑参数曲线汽温差别较大，必然 导致减温水量过大；有的机组在中、低负 荷时，主汽温度已达到额定温度。 在降负荷过程中，随工质压力、温度的降 低，金属材料及工质的贮热会释放，使变 负荷工况下与稳定运行时，减温水量不同。 在30%额定负荷下，如果减温水量较大， 在将给水切换至旁路而造

11、成水位不稳时， 或给水泵转速大幅度调节造成减温水量较 大变化时，都极易造成蒸汽温度波动或突 降。 滑参数停机中，要严格控制主蒸汽温度的下降 速度(1.01.5min)和再热汽温下降速度 （1.02.0min）。温降速度控制得如何，是 滑参数停机成败的关键。而温度的控制与锅炉的 运行、调整密切相关。应随锅炉的汽温特性对汽 温进行分段控制，主要以燃料的增、减来控制负 荷、压力以及蒸汽温度的变化，减温水仅作汽温 细调手段，且减温水量要保持在一定范围内，即 10%20%主蒸汽流量内，不宜过大。同时，降 负荷时，应注意监视下列参数：主、再热蒸汽压 力、温度，汽包壁温差，汽轮机轴振动，高、低 压缸胀差，上

12、、下缸温差，低压缸排汽温度，轴 向位移，轴承金属温度等。 滑参数启动过程对汽温控制的要求滑参数启动过程对汽温控制的要求 过热汽温设定值 f1(x)用于定压方式， f2(x)用于滑压方式， 第三节第三节 过热汽温控制系统实例过热汽温控制系统实例 A、B减温水调节阀；A、B 减温水截止阀 一级减温器一级减温器 二级减温器二级减温器 分割屏过热器分割屏过热器 末级过热器末级过热器 至汽机至汽机 后屏过热器后屏过热器 T2 A T1 初级过热器初级过热器 蒸汽蒸汽 M M 一级减温水一级减温水 A B B A M M 二级减温水二级减温水 A B B T3T4T5 图图10-110-15 过热蒸汽流程

13、图过热蒸汽流程图 二、过热汽温控制系统方案二、过热汽温控制系统方案 NO f(x) PID1 N A K K 主蒸汽流量主蒸汽流量 （1） 分隔屏过热器出口汽温分隔屏过热器出口汽温 (2) PID2 一级减温器出口汽温一级减温器出口汽温 总风量总风量 TA 手动切换手动切换 f(x) 一级减温水调节阀一级减温水调节阀 燃烧器摆角燃烧器摆角 f(t) f(t) (3)(4) (1) (2) K 图图1016 一级减温控制系统简图一级减温控制系统简图 控制系统切手动的一般原则是：控制系统切手动的一般原则是： （1）测量信号出现问题；）测量信号出现问题； （2）控制偏差大；）控制偏差大； （3）调节

14、机构出现问题；）调节机构出现问题； （4）设备的一些特殊要求。）设备的一些特殊要求。 因此，一级减温控制系统切手动的条件是： (1) 导前汽温T5信号故障 (2) 汽温T4信号故障 (3) 蒸汽流量信号故障 (4) 温度设定值与实际值偏差大 (5) 调节阀控制指令与反馈偏差大 (6) 主燃料跳闸（MFT） (7) 汽机跳闸 (8) 锅炉负荷低于20 当出现上述条件之一时，切换器T切向NO，强制手动控制。 NO 二级减温器出口汽温二级减温器出口汽温 二级减温水调节阀二级减温水调节阀 PID1 A K K 末级过热器出口汽温末级过热器出口汽温 (1) PID2 总风量总风量 TA 手动切换手动切换

15、 f(x) 燃烧器摆角燃烧器摆角 f(t) f(t) 主蒸汽流量主蒸汽流量 (2)(3) f(x) (1)(2) 图图10-110-17 7 二级减温控制系统二级减温控制系统简图简图 第四节第四节 再热汽温一般控制方案再热汽温一般控制方案 一、再热蒸汽温度控制任务一、再热蒸汽温度控制任务 保持再热器出口汽温为给定值 二、再热汽温的影响因素二、再热汽温的影响因素 （1）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽 温有很大的影响；温有很大的影响； （2）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要 因素。因素。 由于再热器是纯对

16、流布置，再热器入口工质由于再热器是纯对流布置，再热器入口工质 状况取决于汽轮机高压缸排汽工况，因而再热汽状况取决于汽轮机高压缸排汽工况，因而再热汽 温的变化幅度较过热汽温大的多。温的变化幅度较过热汽温大的多。 三、再热汽温度调节手段三、再热汽温度调节手段 以改变烟气流量作为主要调节手段以改变烟气流量作为主要调节手段 （1）改变烟气挡板位置，从而改变尾部烟道）改变烟气挡板位置，从而改变尾部烟道 通过再热器的烟气分流量；通过再热器的烟气分流量； （2）改变再循环烟气流量；）改变再循环烟气流量； （3）改变燃烧器的倾斜角度；）改变燃烧器的倾斜角度； （4）采用多层布置圆型燃烧器等调节方法。）采用多层

17、布置圆型燃烧器等调节方法。 再热蒸汽温度的另一个调节手段是喷水再热蒸汽温度的另一个调节手段是喷水 减温，但它是一种辅助调节手段。减温，但它是一种辅助调节手段。 四、再热汽温控制方案四、再热汽温控制方案 1. 采用烟气挡板调节手段的再热汽温控制系统采用烟气挡板调节手段的再热汽温控制系统 燃烧器燃烧器 过热挡板过热挡板 省煤器省煤器省煤器省煤器 低温低温 过热器过热器 低温低温 再热器再热器 屏屏 式式 过过 热热 器器 高高 温温 过过 热热 器器 高高 温温 再再 热热 器器 再热挡板再热挡板 至空气预热器至空气预热器 图图1018烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图烟气挡板控制再热汽温烟道布置

18、示意图 f3(x) A 图图1019 采用烟气挡板控制再热汽温控制方案采用烟气挡板控制再热汽温控制方案 主蒸汽流量主蒸汽流量D再热汽温再热汽温 A K 过热挡板过热挡板 f1(x)f2(x) KZKZ 再热挡板再热挡板 KZ 喷水阀喷水阀 PID1 PID2 2. 采用烟气再循环调节手段的再热汽温控制系统采用烟气再循环调节手段的再热汽温控制系统 0 0 主汽流量 0 0 t 再循环烟气量 VG t 主汽压力 t 主汽温度 t 图1021 烟气再循环对其他参数的影响图1020 烟气再循环装置 再热汽温再热汽温 A 挡板挡板 f1(x) KZ KZ 喷水调节阀喷水调节阀 K1 K2 烟温烟温 烟

19、气 流 量烟 气 流 量 VG 送风量送风量V H/L 报警报警 开热风门开热风门 PID1PID2 图图1022 利用烟气再循环的再热汽温控制系统利用烟气再循环的再热汽温控制系统 3. 采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统 送风量送风量减温器后再热汽温减温器后再热汽温再热汽温再热汽温 主蒸汽流量主蒸汽流量 A 1 f(x) 4 A 2 3 再热喷水调节阀再热喷水调节阀 摆动燃烧器摆动燃烧器 图图1024 摆动燃烧器的再热汽温控制原理摆动燃烧器的再热汽温控制原理 PID2 PID1 PID3 第五节第五节 再热汽温控制系统实例再热汽温控制系统实例 1

20、燃烧器摆角控制系统 蒸汽流量蒸汽流量 A /n f(x) A侧再热汽温侧再热汽温 K D角角 图图1025 燃烧器摆角控制系统燃烧器摆角控制系统 TA 手动切换手动切换 B侧再热汽温侧再热汽温 A角角B角角C角角 f(x) NO PID1 A K (1) PID2 减温器出口汽温减温器出口汽温 总风量总风量 TA 手动切换手动切换 f(x) 减温水调节阀减温水调节阀 f(t) 蒸汽流量蒸汽流量 (2) (3)I1 NO (1) /n A侧再热汽温侧再热汽温A侧再热汽温侧再热汽温2 强制关强制关 0 (1) (2) 图图1026 再热汽温喷水减温控制系统再热汽温喷水减温控制系统 TA K 第六节

21、 汽温控制系统投运准备、 调试及运行问题 6-1 投运准备工作及基本要求投运准备工作及基本要求 一、检测元件性能检查一、检测元件性能检查 检测元件主要是热电偶、减温水流量、执行机构位置反 馈测量装置等。 温度测点位置是否合理和测温元件的安装质量，直接 影响着自动控制系统的投入和正常运行；正常运行中，汽 温的变化范围很小，为提高测量的灵敏度，应对温度变送 器进行零点迁移和量程压缩，应根据各测点温度的变化范 围确定各个变送器的量程。 减温水控制阀门是控制系统能否投入运行的关键，应 及时检修，并保证质量符合要求。在锅炉启动后应及早进 行试验。 减温水流量测量确保正确，通过DCS显示并结合阀门开 度，

22、根据经验进行判断。 二、要求二、要求 （）主蒸汽各级温度、再热蒸汽温度指示准确，（）主蒸汽各级温度、再热蒸汽温度指示准确， 记录清晰。记录清晰。 （）减温水控制阀门、燃烧器倾角或尾部烟道控（）减温水控制阀门、燃烧器倾角或尾部烟道控 制挡板有足够的控制裕量。制挡板有足够的控制裕量。 具体要求： ）调节阀流量特性曲线的线性工作段应该大 于全行程的70%，回程误差不大于调节阀最大流 量的3%。 ）调节阀指令、位置反馈偏差不应过大，一 般应不大于3%。 ）调节阀死行程应小于全行程的5%。 ）调节阀全关时，漏流量应小于调节阀最大 流量的10%。 （）手自动操作器正常（）手自动操作器正常 ）跟踪信号正确。

23、 ）没有强制切手动信号。 ）设定值增减按钮、指令增减按钮均动 作正 确，增减幅值合理。 ）各种数据、图形以及色彩等指示信号正确。 （）控制回路正常（）控制回路正常 ）所有相关的信号接线正确。 ）控制回路组态正确，控制器静态试验动作方 向正确。 ）控制器参数合理。 ）控制逻辑检查正确，必要时做静态测试。 6-2 调试步骤及注意事项调试步骤及注意事项 一、调试范围一、调试范围 各级过热汽温减温水自动控制、再热汽 温微量喷水和事故喷水自动控制、燃烧器 倾角自动控制以及机组中其他烟气侧汽温 自动控制系统。 二、系统整体调试的基本条件二、系统整体调试的基本条件 （）基建方面需满足下列条件（）基建方面需满

24、足下列条件 ）DCS系统恢复完毕，工程师站、操作员站可 用。 ）主控室、电子间及其他现场环境清洁，有充 足的照明，温度。湿度满足设备的要求。 ）中间端子柜、输出继电器柜接线完毕。 ）所有设备应就位，包括各种变送器、热电偶、 热电阻测量校验安装完毕；各取样管连接好；启 动执行机构安装、接线、单体调试完毕，具备随 时送电的能力。调试前控制设备都应做完静态恢 复。 （）调试所需的资料齐备。包括接线图、逻辑图、 控制系统及其有关的设备说明书。 （）调试使用的仪器、工具、备件、材料齐备。 （）DCS现场恢复完毕，包括硬件与软件的恢复。 （）一次元件及取样管路检查完毕，符合要求。 ）对照设计图纸检查热电偶

25、、热电阻及变送 器的安装符合设计要求，各取样管的取样点符合设 汁要求。 ）检查有关单位对热电偶、热电阻及变送器 的校验报告，查看零点及量程符合设计要求。 （）执行机构检查完毕，符合要求。联合电厂、 电建公司和监理等方面进行检查验收，执行机构 行足下列要求： ）手/自动切换应动作灵活、正确。 ）动作方向应正确。 ）机构动作应平稳、灵活。 ）电动执行机构行程时间的偏差应小于士20% 额定时间。 ）行程误差应小于或等于允许基本误差。 ）电动执行机构回程误差应小于或等于1/2允许 基本误差，气动执行机构回程误差应小于或等于 2/3允许基本误差。 ）电动执行机构死区应小于或等于基本误差。 三、系统冷态调

26、试三、系统冷态调试 设计检查设计检查 对系统原理图、组态图仔细研究，并确认二者 之间没有不同，如发现错误，按照工作程序进行 逻辑修改，作好修改记录。 控制回路检查以下内容： （）测点连接是否正确。检查参数连接是否正确； 用于设定值变化的负荷参数一般为调速级压力或 者机组负荷，该参数连接是否正确；对应的温度 参数与相应的执行器指令连接是否一致。 上述检 查不仅看组态，更要检查与就地对应信号是否一 致。 （）控制器组态连接是否正确。包括信号 连接正确，画面手操器与对应组态连接正 确。 控制逻辑主要检查以下内容： ）切手动逻辑是否正确。主要条件有测 温元件故障、执行机构故障、控制偏差大、 MFT、机

27、组负荷低等。既要检查逻辑，也 要注意对应信号的正确性。 ）减温水强关逻辑是否正确。主要条件 是MFT或者机组负荷低。 参数静态设置 控制回路参数的静态设置包括两个方面： （）标么化设置。 汽温参数的工程量程为0600，将该参数乘 以1/6后，量程变为0100%。进行标么化处理很 简单，只要算出100%和最大工程量程的比例即可。 标么化处理不是非进行不可，将有关参数合并 到控制器参数中完全可以达到同样目的。 （）控制器参数静态设置。这部分工作主要依靠技 术人员的工程经验，同时，要在前面标么化设置完 毕的基础上进行。 对于调试经历不多的人员，有两点建议： ）由于汽温控制系统时间常数大，动作迟 缓，

28、因此，该系统的参数设置不必要象给 水控制系统那样“战战兢兢”，即使、I、 参数设置过强，短时间内不会产生很大 问题，完全有时间来进行调整。 ）控制器参数初步设置，内环积分时间取 1min左右，外环积分时间可以取33.5min 左右。 四、系统热态调试四、系统热态调试 热态调试是在冷态调试确保系统回路、 逻辑正确的基础上，在机组运行后将系统 投入自动运行状态，主要工作是对控制器 参数进行调整，同时包括少量可能的控制 回路、逻辑的组态修改。 主要内容如下。 控制系统回路、逻辑确认 对汽温控制系统中的每一个调节系统进行 系统联调，查看回路是否通畅，正反作用 是否正确，手/自动切换是否无扰，各连锁 功

29、能是否能实现。 控制器参数设置 控制器参数的整定，由于工程现场受实 际工作条件的限制，多数只能使用经验试 凑法，根据调试人员的经验和相同的机组 类型已经使用过的参数表，预置调节器参 数，投入自动，视实际条件进行必要试验， 观察过程变量的响应曲线，再调整控制器 参数，直到最理想的结果。 注意投自动前一定要求负荷稳定，通知 运行人员注意监视运行状态。 如果现场条件允许，可以进行必要的对象特性 试验。一般试验项目以及主要内容如下： （）过热蒸汽温度动态特性试验。试验分别在 70%和100%两种负荷下进行，每种负荷下的试验 不少于次。试验项目主要包括二级减温水扰动 下主蒸汽温度、二级导前汽温动态特性，

30、一级减 温水扰动下中间点温度、一级导前汽温动态特性， 以及其他必要试验。 （）再热汽温度动态特性试验。试验分别在70% 和100%两种负荷下进行，每种负荷下的试验不少 于次。试验项目主要包括再热汽温度动态特性， 再热器减温水扰动下的再热汽温动态特性。 投自动前的准备工作及投入条件投自动前的准备工作及投入条件 （）检查所有过程变量、前馈信号显示正常，执行机构动作灵 敏。 （）根据经验判断调节器参数合理，操作器跟踪正常，特别注 意调节器的、参数以及正反作用正确。 （）对于一些重要系统，要采取必要的防护措施：投自动前， 应使测量值与设定值基本相等，并对PID调节器输出进行限幅。 （）系统投入条件如下

31、： ）锅炉运行正常，达到向汽轮机送汽条件。 ）主给水管路为正常运行状态。 ）蒸汽温度、喷水流量、表征机组负荷的相关参数、调节间反 馈信号等主要参数运行正常，指示正确，记录清晰。 ）机组负荷大于逻辑中投自动的门槛值。 ）M/A操作站工作正常，跟踪信号正确，没有切手动信号。 ）执行机构工作正常，减温水控制阀门、燃烧器倾角或尾部烟 道控制挡板有足够的控制裕量。 ）控制系统逻辑设计其他条件满足。 自动投入后品质试验以及指标自动投入后品质试验以及指标 （）稳定运行。锅炉稳定运行时，过热蒸汽温度和再热蒸汽 温度应保持在给定值士2范围内，执行器应不频繁动作。 （）内扰。减温水扰动10%时，过热汽温和再热汽温

32、从投入 自动开始到扰动消除时的过渡过程时间应不大于2min。 （）定值扰动。过热汽温和再热汽温给定值改变士4时， 控制系统应在4min内恢复稳定。对于烟气分流挡板和摆动 燃烧器的再热蒸汽温度控制系统应在12min内恢复稳定。 （）机组协调控制方式下的静态、动态指标。70%100% 负荷范围内，静态时，即机组负荷变化率小于%额定负荷 min变化时，过热汽温允许偏差为士4，再热汽温允许 偏差士；机组负荷变化率按3%额定负荷min变化时， 过热汽温允许偏差为士8，再热汽温允许偏差士10。 6-3 运行中常见问题与原因分析运行中常见问题与原因分析 常见问题主要是自动控制品质恶化问题，汽温 波动大。 汽

33、温控制系统是一个有多个于扰源的控制系统。 干扰因素主要有机组负荷变化（尤其是AGC机 组）、吹灰、直吹式机组磨煤机的启停、过量空 气系数变化、给水温度变化、受热面污染情况不 同、燃烧器运行方式的差异、燃料种类及成分变 化大、火焰中心偏斜、一次风冷态调平、二次风 冷热态调整、煤粉细度、二次风室风压、燃烧器 倾角的影响、一次风量大小、过热蒸汽出口压力 波动等。 从目前热工控制的现状来看，仅由热工人 员通过自动控制系统调整，尤其是通过调整 PID参数的手段是不可能解决汽温波动大、 超温问题的。 实践证明，需要通过热工、运行、机务等 有关技术人员协作配合，进行运行调节、燃 烧器摆动、火焰中心调整等手段

34、，甚至通过 必要的设备改造才能解决问题。 汽温控制系统与热工其他控制系统是相互耦合相互耦合 的，其他控制系统性能的好坏影响汽温控制的稳 定性，其中，协调控制系统协调控制系统（CCS）和燃烧控制燃烧控制 系统（包括送风控制）系统（包括送风控制）对汽温控制影响最大。而 影响这两个系统的主要因素是机组负荷出力的变 化，尤其是投自动发电控制（AGC）的机组。机 组负荷变化，由于系统固有的大惯性，不可避免 地引起汽压、送风以及燃烧状况的调整，进而影 响机组主要参数包括汽温的稳定性。 目前热工自动控制系统所能够做的就是优化控 制器参数以及控制系统结构，使机组参数波动小 些。 以以600MW机组来分析机组来

35、分析AGC工况下变负荷运行与汽工况下变负荷运行与汽 温波动内在联系和实际影响问题，以及相应对策。温波动内在联系和实际影响问题，以及相应对策。 在纯火电机组构成的区域电网纯火电机组构成的区域电网中，火电机组同时 承担调功和调频任务承担调功和调频任务。从电网要求而言，AGC要求 机组变负荷速率越快越好，但发电机组的系统惯性又 不允许机组的调速过高。电网中不同容量的机组存在 不同的惯性，机组容量越大其惯性相对也大，因而在 AGC频繁快速调节时，矛盾最突出的是区域电网中 容量最大的机组。大机组的惯性、纯延滞制约着协大机组的惯性、纯延滞制约着协 调控制系统（调控制系统（CCS）的快速响应能力。）的快速响

36、应能力。当AGC的指 令频繁变化或连续增减负荷的工况超过CCS承受范 围时，CCS的调节品质就会降低，严重时会引起锅 炉过热器和再热器超温。 某600MW火电机组在投用AGC过程中，有时出现过热 蒸汽、再热蒸汽的超温现象，给安全生产带来了隐患。其 主要控制系统特性如下： 一、一、AGC状态状态 AGC控制状态包括在线、离线和当地种。对所有在线 的电厂端机组只能发同样的升降负荷命令。为适应区域偏 差控制的要求，调节区域分为死区、正常调节区、辅助调 节区和紧急辅助调节区。 AGC的基点功率参考负荷预测结果后确定，如基点功 率设定不准确，区域偏差控制的调节值有可能经常进入紧 急辅助调节区，迫使AGC

37、进行快速调节。由于随机出现的 冲击负荷常常会使基点功率出现偏离，在网内发电机组一 次调频未投用时，调频完全由AGC承担。按原来的 考核目标，又有10min过零的要求。因而区域电网运行过 程中，AGC的指令变化比较频繁，有时波动较大。 二、二、CCS动态特性动态特性 CCS的动态特性包括协调控制当地方式和 AGC方式种。 在CCS当地方式时，CCS进行定值调节， 负荷指令变化的目标值通过设定， 燃料主控可以根据其设定值计算出在不同 速率时的燃料前馈量，经协调控制后可以 较好地解决系统惯性大的矛盾。在该工况 下，机组的CCS阶跃响应动态特性基本满 足600MW机组规定的调节品质考核要求。 在AGC

38、方式时，CCS接受AGC指令作为 负荷调节的目标值。在调试过程中，AGC 按一定的变负荷速率进行变负荷试验，增、 减量一般在10%MCR左右，以此来考核 CCS的调节性能。在AGC调试过程中，机 组的调节性能也基本符合规定要求，主汽 温在（535土8）、再热汽温在（535土 10）范围内。在2%MCRmin速率时， 系统的纯延滞为3.5min，AGC指令变化范 围为10%MCR时，机组滑压加负荷特性试 验曲线如图所示。 但是，实际运行中的工况与调试有较大差 别。在实际运行中，CCS的负荷变化目标 是AGC指令，对CCS来说负荷变化的目标 值是随机的，燃料主控很难精确地计算出 不同工况下的燃料前

39、馈量。当实际工况超 出试验工况的要求，尤其在波动周期较小 时，CCS调节品质就会降低。 三、机组汽温控制特点三、机组汽温控制特点 机组满负荷时蒸汽流量为2000th，主蒸 汽温度控制主要依靠调节两级减温水量来实 现，再热汽温控制通过调节烟道挡板和喷水 减温相结合来达到目的。 在满负荷时，原设计的过热器减温水量在 80100 th，但投用后实际减温水量在设 计值的倍左右，相当于锅炉出力的10%。 减温水量大给CCS和汽温控制带来一定的难 度。 四、四、AGC对锅炉汽温控制的影响对锅炉汽温控制的影响 AGC涵盖了调度侧和电厂端个系统， 其特性好坏都会对锅炉温度控制产生一定 的影响。 调度端对锅炉起

40、温的影响调度端对锅炉起温的影响 就调度端而言，影响电厂端的主要因素 是AGC控制信号在小周期内的频繁变化和 连续过量变负荷，其原因主要有两个方面： 设定值中基点功率与实际负荷的偏差； AGC调节方式的影响。 （）AGC设定功率中基点功率的合理性。 AGC软件中虽然有经济调度（） 模块，但实时负荷预测存在一定时差，因 而对基点功率很难做到准确地实时修正。 这样，由于基点功率准确性差，设定值中 相应的调节功率的变化量便增大。在AGC 程序中，启动紧急辅助调节区的概率也就 增大。在进入紧急辅助调节区时，为了满 足改善联络线偏差的需要，AGC的控制速 率加快，而AGC过程往往经若干周期的来 回衰减才能

41、完成。 实际运行中，AGC即调功同时还要调频。 AGC发给电厂端的负荷控制信号常常就在小周期 内上下波动，有时在几分钟内负荷指令会出现反 向的情况。负荷预测能力越弱，基点功率的合理 性就越差，AGC指令信号的变化频度和幅度就越 大。这样，AGC对CCS的要求就会高于调试工况 下的品质。即使是试验工况满足要求的机组协调 系统，在AGC指令频繁反向时品质也会变差。这 时，汽温控制系统就会在强大的外扰下产生超调， 导致锅炉超温。在AGC调试中，按AGC变负荷工 况试验时，基本满足规定速率的各项指标。 但在实际运行时，AGC指令信号的变化 周期有时在58min之内反向，使CCS很难 在规定的调节品质内

42、完成协调控制任务， 汽温控制系统相当于一直在强大扰动工况 下调节，汽温也就难以稳定。 （）AGC调节方式的不适应性。 所属厂站接受相同的AGC负荷指令，调节时 同升同降。但由于不同厂站的不同机组的价性存 在差异，尤其是纯延滞的不同，使CCS在执行 AGC指令时的响应速度必然参差不齐。容量较小 的机组（例如200、300MW机组）时滞和惯性相 对较小，容量较大的机组（例如600MW机组）时 滞和惯性较大。即使大小机组在试验时的平均速 率（例如同是%MCRmin）相同，在每个时 段上的响应速度也不相等，大机组往往先慢后快。 有时，刚刚执行完AGC的升负荷指令，CCS还未 进入稳态，AGC的减负荷指

43、令又到了，这时CCS 又必须急剧减负荷，汽温控制系统就会产生超调， 直至超温。 电厂端对锅炉超温的影响电厂端对锅炉超温的影响 （）CCS适应性差。 AGC方式下，变负荷速率反映了机组在规定的参数 品质范围内负荷响应变化的能力。CCS变负荷速率是由 系统的动态特性决定的，主要受锅炉惯性。不同燃煤锅 炉的动态特性也不尽相同。在AGC试验过程中，考核 CCS调节能力的变负荷范围一般为10%MCR左右。而 在实际运行中，CCS的负荷目标值始终是AGC的指令 值，AGC的连续变化量超过试验工况时，协调控制系统 适应AGC的能力就变差，调节品质降低。在AGC的连 续变化量为18%MCR（108MW）、变化速率为 %MCRmin时，该机组的实际调节特性如图所示。 图中主汽温和再热汽温上下波动峰值都超出规定指标。 （）实际运行时扰动过频。 在CCS当地方式时，考核CCS的品质以阶跃扰 动试验来衡量，且在实际非AGC运行工况中，系 统扰动程度一般不会超出阶跃扰动的工况，负荷 变化的目标值也是可设定的。 在AGC方式时，CCS的品质一般按一定速率下 的变负荷方式来考核，实际工况的扰动程度往往 会超过试验工况。例如，当AGC指令在小周期反 复变化时，对协调控制系统来说，引起扰动的严 重性超过了阶跃扰动的试验工况。当扰动过频或 扰动量过大时，C