铁岭发电厂_4机组送风、引风控制系统设计

1、中文摘要 风量是锅炉运行质量的重要指标之一，风量过高或过低都会影响电厂的安全 性、经济性，必须通过自动化手段加以控制。风量控制的任务是：送风量是当机 组负荷变化时要保证燃烧过程中有合适的燃料与风量的比例关系，确保燃烧的经 济性和稳定性。引风量是保持炉膛压力稳定在给定值，确保燃烧的安全性。 风量调节方法采用开大或关小风机动叶或挡板的调节方法。送风控制系统在 平衡状态下，协调来的送风指令与修正后的风量信号相等，调节器的偏差为零， 输出不变，送风机动叶保持在某一位置，烟气含氧量为最佳值。当增加负荷时， 送风指令增加，调节器输入有正偏差，积分作用使送风挡板开大，增加送风量直 至与送风指令相等，调节器输

2、出不变。上述过程是比较快的，可以看作是粗调。 在送风内回路控制过程结束后，烟气含氧量也开始变化。当烟气含氧量大于最佳 值时，说明送风量过大，此时调节器输出增加，即送风修正系数增大，总风量信 号增大，使调节器输入偏差为负，去关小送风机挡板开度以减少送风量。同理， 当含氧量小于最佳值时，控制系统动作去开大送风机挡板以增加送风量。引风控 制系统是，当负荷改变时，锅炉主控发出改变引风量的指令，引风调节器根据偏 差运算，输出改变引风机挡板的信号。 本文正文共分六部分，第一部分是引言，主要对课题背景、选题意义进行简 单介绍。第二部分与第三部分从本设计系统出发，阐述送风自动控制系统与引风 自动控制系统，介绍

3、了关于送引风系统的调节、投运及在火电厂中的应用等内容。 第四部分为设计思想，主要讨论本系统应采用什么样的控制方案。第五部分为实 例分析，对 SAMA 图的分析，对逻辑图的分析，便于工作人员更好的理解。第六 部分为结论，对本文的高度概括。 关键字：送风量 ，引风量，挡板调节 Abstract The air flow is a important guideline about circulate molar of boiler. The safety and economy of plant station will be affect when air flow at max or min.

4、 It must be controlled with automatic measure. The assignment of air flow control is : feeded draught will assure fuel and air flow have proportion relation at the process of burning. It assure economy and stability. induced draught keep the hearth press at fixed value. The amount of air regulates a

5、doption to open greatly or closes small air machine to dmp to regulate as a method. At control project , the amount of air regulates the system adoption string class control. feeded draught control system is: Moderate to come under the equilibrium of feeded draught instruction and revise the breeze

6、of empress quantity signal equality, the deviation of the modulator is zero, output constantly, feeded draught machine to dmp to keep at some one position, the smoke spirit contains amount of oxygen for the best be worth. When the increment carry, feeded draught dmd increment, the modulator importat

7、ion contain positive deviation, the integral calculus function makes to feeded draught to dmp to open greatly, the increment sends to amount of breeze to keep to with feeded draught dmp equality, the modulator outputs constantly. The above-mentioned process is quicker. We can see it make be thick to

8、 adjust. After feeded draught the back track control process be over inside the air, the smoke spirit contains amount of oxygen to also start change. When the smoke spirit contains oxygen to have great capacity in the best value, the elucidation feeded draught to measure big, the modulator outputs i

9、ncrement at this time, then feeded draught correction coefficient aggrandizement, total air quantity the signal enlarge, making the modulator input deviation in order to take, close small feeded draught to dmp to open a degree to send amount of air by decrease. Manage together, be to contain amount

10、of oxygen small in the best value, control system the action open to feeded draught to dmp to send amount of air by increment greatly. induced draught control system is: When the burden change, the boiler lord controls to issue the instruction that the change feeded draught dmd, feeded draught modul

11、ator according to the deviation operation, outputting a change to feeded draught dmp signal. In the meantime, this signal sends signal through the dynamic state contact module to induced draught modulator, induced draught modulator to output a size and direction with feeded draught to regulate the s

12、ignal homology to regulate signal, the change induced draught dmp to open a degree. This text is divided into six parts totally, The first part is a preface mainly to the topic background, choose a meaning to carry on simple introduction. The second part with the third part sets out from this design

13、 system, elaborating to feeded draught control system automatically with induced draught control system automatically, introduce concerning send to lead the breeze system to regulate, the hurl luck and in the fire power station of applied etc. contents. Four-part is divided into a design thought, ma

14、in discussion originally the system should adopt what kind of control project. The fifth part is analytical for solid example, to the analysis of the SAMA diagram, to the analysis of the logic diagram, easy to staff member better comprehension. The sixth part is a conclusion, generalizing to the tex

15、tual height. keywords: induced draught，feeded draught，dmp adjust 目目 录录 中文摘要中文摘要.I ABSTRACT.II 1 引言引言 .1 11 课题背景.1 12 选题意义.1 2送风自动控制系统送风自动控制系统 .3 21 送风量控制系统.3 22 风机的喘振.4 23 送风自动调节系统分析.5 24 送风调节系统的自动投运.6 25 送风控制系统在火电厂中的应用.8 3引风自动控制系统引风自动控制系统 .10 31 引风量控制系统.10 32 引风自动调节系统分析.10 33 引风控制系统在火电厂中的应用.11 4 设计

16、思想设计思想 .13 41 控制方案.13 411 送风控制系统的设计.13 412 引风控制系统的设计.13 5控制系统控制系统 SAMA 图及逻辑图分析图及逻辑图分析.15 51 SAMA 图符号与逻辑图功能码说明.15 52 图纸分析.15 521 测量回路.15 522 空气流量指令形成回路.16 523 送风机动叶控制回路.16 524 引风机挡板控制回路.17 525 送风、引风控制系统逻辑图分析.19 6 结论结论 .23 参考文献参考文献 .24 致谢致谢 .25 附录附录 .26 1 引言 11 课题背景课题背景 火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一

17、，大 型火力发电机组在国内外发展很快，是我国现以 300MW 机组为骨干机组，并逐 步发展 600MW 以上机组。目前，国外已建成单机容量 1000MW 以上的单元机组。 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。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。锅炉风量就是其中一项需要监视的重要参数。锅炉风量包括 送风量和引风量。本次设计题目是：300MW 火力发电单元机组送、引风控制系 统。 本次设计是以铁岭发电厂为课题背景，提供的原始资料及依据如下

18、： 型式：亚临界一次中间再热自然循环汽包锅炉；型号：HZ-1021/18.2-YMX； 最大连续蒸发量：1021t/h；过热蒸汽压力：18.2Mpa；汽轮机型号：N300- 16.7/537/537；过热蒸汽温度：537；再热蒸汽出口温度：537。 铁岭电厂本期改造工程为#2 机 300MW 燃煤凝汽式机组。机组主机设备（锅 炉、汽机和发电机）为哈尔滨三大主机厂生产。锅炉为亚临界，自然循环，中间 再热汽包炉，制粉系统采用 5 台正压直吹式中速磨系统，一次风送粉；燃烧为单 炉膛四角切圆燃烧，燃烧器布置有五层煤粉，两层油。点火方式采用蒸汽雾化二 级点火（点火器点轻柴油，轻柴油点燃煤粉）汽机为单轴，

19、双缸双排汽，中间再 热凝汽式。发电机为水氢氢冷却方式。主蒸气和给水系统为单元制热力系统。设 有 250% B-MCR 容量的汽动给水泵和 150% B-MCR 容量电动调速给水泵作为启 动备用泵，旁路系统设有 35% B-MCR 容量的高，低压串级旁路。回热抽汽系统由 3 台高加，1 台除氧器，4 台低加组成。 12 选题意义选题意义 锅炉送风量、引风量是影响锅炉生产过程经济性和安全性的重要参数。大型 锅炉一般配有两台轴流式送风机，送风量是通过送风机的动叶来调整的。两台离 心式或两台轴流式引风机，引风量通过引风机的入口挡板（离心式）或动叶（轴 流式）来控制。如果送风量比较大，送风量与燃料量的比

20、例系数 K（最佳比例值） 随之增大，炉膛内燃烧将不会充分，达不到经济性。如果送风量比较小，送风动 叶开度就会比较小，临近送风机的喘振区，喘振危害性很大，严重时能造成风道 和风机部件的全面损坏，而总风量小于 25%时，就会触发 MFT（主燃料跳闸）动 作。如果引风量比较大，也就是炉膛压力太低，会使大量的冷空气漏入炉膛内， 降低了炉膛温度，增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。如果引风量太低， 也就是炉膛压力高，接近大气压力，则炉烟会往外冒，影响设备与工作人员的安 全。所以，送风量、引风量过高或过低都是生产过程所不允许的。 为了保证锅炉生产过程的安全性、经济性，送风量和引风量必须通过自动化 手段加

21、以控制。因此，送风量和引风量的控制任务是：使送风量与燃料量有合适 的比例，实现经济运行；使炉膛压力控制在设定值附近，保证安全运行2。 2送风自动控制系统 21 送风量控制系统送风量控制系统 送风量控制系统任务是使送风量与燃料量有合理的比例，实现安全经济燃烧。 大型锅炉一般配有两台轴流式送风机，送风量是通过送风机的动叶来调整的。总 风量指令由从负荷控制部分送来的燃烧率指令按照风/煤比例关系确定，由于这个 关系的确定不可能很精确，特别是煤种变化时，这个关系也应改变，所以一般用 烟气中的含氧量对总风量指令进行修正。实际总风量与总风量指令的偏差经 PID 调节调节器运算后，形成送风动叶指令。简单的送风

22、量控制系统可直接用总风量 指令产生送风机动叶指令，但为了有效地克服总风两扰动，应引入总风量测量信 号。 1总风量的测量 实现送风量自动控制的一个关键是送风量的准确测量。现代大型锅炉一般分 设一次风和二次风，有些锅炉还有三次风，因此总风量是这三种风的流量之和。 常用的风量测量装置有对称机翼型和复式文丘里管。一些简便的测量装置， 有装于风机入口的弯头测风装置和装于矩形风道内的挡风板等。 2送风量控制系统 送风控制系统图如图 1 所示。送风系统接受锅炉主控系统来的送风指令信号， 与经过氧量修正的信号进行比较，调节器对偏差进行比例积分运算，输出经 MI 多输出接口组件送往甲、乙送风控制回路，去调节送风

23、机动叶的开度。 甲、乙侧送风量引入了温度校正。因为在风量测量中，只有工质参数在设计 工况时才认为测量是准确的。当运行参数偏离了设定值时，实际流量 Gs 与流量 测量值 Gc 之间有如下关系： Gs= T T0 Gc （2-1） 式中T0设计风温（绝对温标） ； T实际温标（绝对温标） 。 系统中按照这个关系对风量进行校正，以提高风量测量的准确性。 此外，本系统中风量信号加氧量修正，以使烟气氧量处于最佳值。烟气最佳 含氧量与锅炉负荷有关，图 2-1 中采用蒸汽流量信号代表锅炉负荷信号，该信号 经函数模块 f(x)后产生最佳含氧量值，实际含氧量与最佳含氧量的偏差经比例积 分运算后输出一个风量修正信

24、号。 送风挡板控制回路的二个 f(x)函数组件用来校正挡板开度与风量之间的非线性 关系。 送风控制系统动作过程如下：在平衡状态下，协调来的送风指令与修正后的 风量信号相等，调节器的偏差为零，输出不变，送风机挡板保持在某一位置，烟 气含氧量为最佳值。当控制机组负荷时，锅炉主控输出变化，送风指令随之变化。 当增加机组负荷时，送风指令增加，调节器输入有正偏差，积分作用使送风 挡板开大，增加送风量直至与送风指令相等，调节器输出不变。上述控制过程是 比较快的，可以看作是送风粗调，燃料与风量的变化肯定会影响到烟气的含氧量， 但其延迟是较长的。在送风内回路控制过程结束后，烟气含氧量也开始变化。当 烟气含氧量

25、大于最佳值时，说明送风量过大，此时调节器输出增加，即送风修正 系数增大，总风量信号增大，使调节器输入偏差为负，去关小送风机挡板开度以 减少送风量。同理，当含氧量小于最佳值时，控制系统动作去开大送风机挡板以 增加送风量。 T V V T T + AA TT f(t) K CD E Pt G T T A I K f(x) TR I A ITAI ITAIITAI XX f(x) f(x) + K TRACK X - 11 K ITAI TR K 3 2 30% O % D D T T + T EFG T PtPt 2 送风挡板 送风挡板 图 2-1 送、引风控制系统 22 风机的喘振风机的喘振 概

26、述 铁岭发电厂一期工程两台 300MW 机组的送风控制采用两台动叶可调轴流式 风机，这类风机具有容量大、启动力矩小、耗电少和体积小（与离心式风机比较） 等特点。因此，目前国内许多大型火电厂采用轴流式风机作为送风机、一次风机、 和引风机的数目日趋增多。但以往的送风控制系统中，风机的保护大多是用限制 风机的马达电流实现，这种系统往往设计成一旦风机马达过电流时，则保护动作， 风机将由自动控制状态切到手动状态运行。如果操作人员手调不及时，风机则容 易越过临界点进入不稳定工作区。如果风机长期在不稳定区段运行就会造成风量 脉动等不正常现象。严重时脉动加剧，风量 Q 与风压大幅度波动，噪音增大，甚 至风道和

27、管道也会发生激烈的振动，这就是风机的“喘振” 。喘振危害性很大， 严重时能造成风道和风机部件全面损坏。为防止“喘振”的发生，铁岭电厂 4 号 机组采用 INFI90 实现的送风控制系统专门设计了风机防喘振调节回路，不但能 防止风机进入不稳定工况区，而且一旦风机的工作点接近下图中所示的临界点 K 时，送风机控制将选折风机的放喘振调节器的输出来进行调节，不必将系统切至 手动状态，实现了风机的安全经济运行。 图 2-2 风机工作区 23 送风自动调节系统分析送风自动调节系统分析 送风自动调节系统是协调控制系统中的一个子系统，它主要通过调节 2 台送 风机入口静叶角度来满足锅炉燃烧所需要的空气量。该系

28、统具有如下特点： a 为一常规的具有氧量校正回路的串级调节系统，被调量是一二次风量总和，设 定值的形成由燃料主控指令经过函数变换给出，并设计有最低限制（30%锅炉总 风量） ，与其它电厂设计不同的是该系统还设计有最小二次风量调节限制回路， 氧量校正回路的作用是保护锅炉燃烧最佳空气过剩系数，确保锅炉经济运行。氧 量设定值为锅炉负荷的函数，函数曲线见下图3： 图 2-3 氧量设定与风量校正 B 大部分电厂设计的风/煤比系数为固定常数，该机组设计为由运行人员手动设 定风/煤比系数，其独到之处是该设计方案在于避免了因风/煤比系数计算不精确 而导致的氧量调节器输出饱和现象。 C2 台风机电流可手动平衡。

29、由于 2 台风机及其入口挡板特性不同，即使在相同 指令下，2 台风机也会因各自的出力不同而导致风机电流的不平衡，因此，该系 统设计有 2 台风机入口静叶指令偏置回路，在动态过程中可由运行人员进行手动 操作，平衡风力出口，且对热力系统无扰。 D 设计有实际总燃料量对应的最小风量限制回路，在燃烧控制系统中还设计有 实际总风量对应的最大燃料量限制回路，实现了燃料量与风量的交叉限制，完成 了热力系统“加煤先加风，减煤先减风”的要求。 E锅炉总风量由单台风机或 2 台风机进行调节时，系统增益是不同的，因此设 计了增益自调整回路，单台风机投入自动时其增益是双台投入时的 2 倍，增益自 调整过程为平滑过渡过

30、程，避免由于增益变化对系统所产生的扰动。 F可实现从风机启动到锅炉带负荷的全过程自动控制，当风机启动后即投入自 动运行方式，维持最小风量运行，当风量的设定值超过 30%MCR 时自动进入风/ 煤比自动控制回路，直至锅炉满负荷运行。 G为确保炉膛的安全，设计有炉膛压力高低限制回路。 该系统设计缺点是当第一台风机已投入自动方式，在第二台风机需要投入自 动时，需要手动校正 2 台风机的指令偏置，否则将存在扰动平衡过程，尤其对炉 膛压力调节系统影响较大，因未得到有关方面的许可，在调试过程中未对此过程 进行改进，只在炉膛压力调节系统中通过改变动态参数，加强炉膛压力调节系统 的扰动能力。 24 送风调节系

31、统的自动投运送风调节系统的自动投运 1概述 送风自动调节系统是火电厂热工自动调节系统的一个重要组成部分,对保证锅 炉的安全、经济运行起着非常重要的作用。 送风调节系统中存在的问题比较多，如风量、氧量信号不易测准。它与锅炉 燃烧工况关系密切，容易引起锅炉灭火、放炮等事故，长期以来，送风自动调节 普遍投运不好。 2送风自动调节系统存在的问题 铁岭电厂（2300MW 机组）送风调节系统作为协调控制系统（CCS）的一个 子系统，#4 号机组采用北京贝利公司的 INFI-90 控制系统实现。INFI-90 分散控 制系统的功能码种类多、组态灵活，能实现比较复杂的控制方案，为送风调节系 统的自动投运提供了

32、有利条件。该厂#4 号机组送风调节存在的主要问题有： A风量测量不准。风量信号包括炉膛二次风量、磨煤机热二次风量、一次 风量。炉膛二次风量和一次风量的差压变送器设计量程偏小，长期超量程，导致 风量测量不准； B机组负荷低，长期在低负荷下运行，送风机动叶开度比较小，临近送风 机的喘振区，给送风自动调节带来不利； C调节系统中许多参数设置不合适，需根据实际情况重新设置。 3、送风调节原理简介5 送风自动调节的方案较多，如带氧量校正的送风调节系统，直接用氧量控制 的送风调节系统等。火电厂最常用的是带氧量校正的送风调节自动系统，其控制 原理如下图所示。 图 2-4 送风调节原理 风量指令信号由锅炉热量

33、信号与燃料量指令选大值，以保证风量始终不小于 燃料量；另外，最小风量设定值（一般为 30%）也送入大值选折器，以保证最低 风量，防止锅炉灭火。烟气氧量的测量值与设定值的偏差，经比例积分调节器运 算后送至校正乘法器进行烟气氧量的校正，输出作为最终的风量指令信号 （AFD） 。总风量实测值（AF）包括炉膛二次风量、磨煤机热二次风量、一次风 量。 总风量信号与总风量指令信号进行比较后送入比较积分调节器，其输出通过 2 个“M/A”操作站去控制 2 台送风机的出力。 送风调节系统中采用氧量校正控制回路，是为了保证风煤之间的合理配比， 时锅炉经济燃烧。 4、调节系统投运前的准备6 为了保证送风调节系统的

34、安全投运，避免锅炉熄火、放炮等事故，试投运前 作了大量的工作。 首先检查风量、氧量信号的正确性。 A、两侧 A、B 空预器前的 2 个氧量测量信号经过逻辑回路选取适当的值作 为氧量测量信号，信号逻辑回路的处理原则是：当 A、B 2 路信号均好时，自动 选两者的平均值，也可手动选两者之一作为有效信号；当 2 路信号均坏质量时， 氧量校正控制回路不能投自动。经检查，2 路氧量测量信号及信号逻辑选折回路 正确。 B 量测量信号包括左右炉膛二次风量、左右磨煤机热二次风量、左右一次流 量信号，经检查，炉膛二次风量、一次风量的设计量程偏小，根据实际情况扩大 炉膛二次风量、一次风量的量程。 3系统投运 所有

35、准备工作做好后，在机组带 240MW 负荷以上时试投送风自动。首先氧 量校正回路在手动（即不投氧量校正） ，投风量自动，风量自动调节投运较好后 再投氧量自动1。 25 送风控制系统在火电厂中的应用送风控制系统在火电厂中的应用 使燃料在炉膛中充分燃烧是送风量控制的主要任务，如图 8 所示。送风量控 制系统为串级控制系统，主回路为氧量校正回路，用来修正燃料量与风量的比例 系数，副回路为风量控制回路，是以母管压力调节回路输出或燃料量作为设定值， 以送风量经氧量修正后作为测量值。为了保证锅炉燃烧的安全性，在机组增减负 荷时，保证有充足的送风量和一定的过量空气。在增加负荷时，锅炉负荷指令同 时加到燃料控

36、制系统和送风量控制系统。由于高选折器的作用，送风量随着锅炉 负荷指令的增加而增加，而燃料量受到实际测量的风量经补偿及修正后的总风量 的闭锁（低选折器） ，实际燃料量不会马上增加，这样就达到了增加负荷时先增 风后增燃料量的目的。而在减负荷时，只有燃料量减少，送风量控制系统才开始 动作。但当锅炉负荷较低时，为了保证锅炉能够安全燃烧，风量应维持在 30%以 上7。 在实际的应用过程中，为了保证燃料在炉膛中充分燃烧，送风量控制系统主 要从以下几个方面来完善4。 a) 采用两台送风量测量装置（左、右） ，流量变送器的输出一般要经补偿及 开方后送加法器相加，然后作为总风量，这样可以保证风量测量的准确性。

37、b) 送风量控制系统设有保护系统，当炉膛压力高于一定值时，送风量控制系 统闭锁，防止送风量继续增加；当炉膛压力低于一定值时，送风量控制系统闭锁， 避免炉膛压力继续降低；而当总风量小于 25%时，就触发 MFT（主燃料跳闸）动 作。 c) 为了保证燃烧的安全和经济，采用氧量控制系统控制一定的过量空气， 通过控制烟气含氧量就可达到控制过量空气系数的目的。氧量的校正系统采用单 回路 PID 调节，其目的是保证氧量的测量值与设定值保持一致。锅炉燃烧系统的 需氧量的设定值应与锅炉的负荷成一定的函数关系，采用主蒸汽流量作为锅炉负 荷。选用适当的函数转换可以保持氧量设定值与锅炉负荷的最佳关系，而在计算 机控

38、制系统中采用函数发生器实现上述关系。燃料控制系统中燃料量和送风量控 制系统在升降负荷过程中，同步协调动作。氧量回路在回路中起着细调的作用。 因此，氧量校正应该定得比较慢，以保证锅炉的经济燃烧10。 3引风自动控制系统 31 引风量控制系统引风量控制系统 燃烧控制系统在根据燃烧率指令控制燃料量和送风量的同时，必须相应地控 制引风量，以维持炉膛压力在设定值附近，保证安全运行。正常运行时，炉膛压 力设定值为-50-100Pa，具体数值与炉膛压力的测量位置有关。因为送风量是炉 膛压力最重要的扰动因素，所以一般取送风机动叶的控制指令（或送风机动叶的 实际位置） ，作为引风量控制的前馈信号。当送风量（或控

39、制指令）变化时比例 改变引风量（指令） ，再根据炉膛压力与设定值的偏差，由炉膛压力调节进行校 正调节。 引风量控制系统如图 2-1 所示。 系统输入信号为炉膛压力信号，选三个炉膛压力测量值信号中的一个中间值作为 调节器输入信号，与给定值进行比较，对偏差进行比例积分运算后，输出经 MI 多输出接口组件送至各引风机控制回路去调节引风机挡板的开度。由于炉膛压力 测量波动较大，为防止执行器不必要的频繁动作，在调节器中加入非线性环节， 起阻尼滤波作用。调节器的前馈信号来自送风控制系统调节器输出的动态联系信 号，以保证负荷变化时，引风控制与送风协调动作。 引风控制系统动作过程如下：当负荷变化时，锅炉主控发

40、出改变送风量的指 令，送风调节器根据偏差运算，输出改变送风机挡板的信号。同时，此信号通过 动态联系组 f(t)把信号送至引风调节器，引风调节器输出一个大小与方向与送风 调节信号相同的调节信号，改变引风机挡板开度。当送风机挡板开度与引风机挡 板的相应开度不能完全保证炉膛压力在给定值时，或其它扰动引起炉膛压力变化 时，则由调节器偏差信号进行校正。静态时，动态联系组 f(t)没有输出，故炉膛 压力保持为给定值15。 32 引风自动调节系统分析引风自动调节系统分析 引风控制系统的设计是为了实现对炉膛压力控制，使其维持在额定负压工况 下，炉膛压力的控制是通过对引风机入口静叶进行调节来完成，该系统具有如下

41、 特点： A 系统并非简单的串级调节系统，而是由 3 个 PI 调节器共同完成炉膛压力 的调节，设定值为一固定参数，其缺点是手/自动切换有扰动，因此，在动态投自 动时需手动将实际炉膛负压调至或接近设定值再投入自动，否则引起扰动较大。 当然，一般运行方式一旦风机启动时将自动将炉膛压力系统投入自动状态，在启 动过程中存在一些扰动是允许的。2 个辅助调节器主要实现对炉膛压力的高低限 制，它不同于其它电厂所采用的跟踪限制，而采用调节限制，其优点是能够快速 消除动态超差，确保系统的安全性和稳定性。当系统运行在允许工况下，2 个副 调节器则处于跟踪状态，稳定偏差的消除靠主调节器来完成。 B 送风前馈的引入

42、使得当进行燃烧调整时，能够提前作用炉膛压力调节系统， 确保系统的快速性和稳定性。 C 增益自调节回路的设计及电流平衡作用的实现相同于送风系统。 D 该系统可实现从风机启动至锅炉带满负荷全程自动调节以及当发生 MFT 时 快速降低引风出力的功能。 E 该系统设计的缺点是当 1 台引风机已投入自动时，再投入第二台时，系统 存在一个平衡过程，这就是本台机组在多次执行机构系统设计存在的共同缺陷， 虽然，其平衡过程为一平滑过渡，但对系统本身仍是一个扰动源。该项目可作为 移交生产后的技该项目14。 33 引风控制系统在火电厂中的应用引风控制系统在火电厂中的应用 在电厂中引风控制系统实质上就是炉膛压力控制系

43、统。 锅炉的炉膛压力通过控制 2 台引风机来保持，锅炉的负压一般控制在-20Pa 左右。 原理如图 3-1 所示，PC3 为压力控制器。 图 3-1 炉膛压力控制系统 为了提高炉膛压力控制系统的可靠性和提高调节品质，炉膛压力调节通常采 用如下方法。 a 炉膛压力测量采用 3 台变送器，3 台变送器经过控制算法后所选的值作为 测量值，对这些变送器设有监控逻辑。当 3 台变送器全部正常时，选偏差不大的 2 台变送器的平均值作为测量值；当其中任一台变送器有品质报警，而其他 2 台 无品质报警的变送器控制偏差大，此时切手动；当 3 台变送器全部有品质报警时， 切手动；当 3 台变送器之间全部有控制偏差

44、报警时，切手动。这样就可以保证炉 膛压力测量信号的准确性。 b 当炉膛负压过低（-500Pa）时，控制系统将闭锁引风机风量增加；当炉膛 负压过高（500Pa）时，该控制系统将闭锁引风机风量减小，以保证炉膛压力在 要求的范围内。 c 在计算机中对炉膛负压的测量值进行滤波（时间一般为 2 s 左右） ，以保证 执行机构不频繁动作。 d 炉膛压力控制器一般设有一个死区，当炉膛压力的设定值和测量值的偏差 不超过死区范围时，控制器的输出不变，执行机构不动作，这就有效地消除了因 炉膛压力经常波动而使执行机构频繁动作，提高了整个系统的稳定性和执行机构 的使用寿命。 e 为了保证炉膛压力控制的正确性，当控制偏

45、差超过一定数值时自动切手动， 并有报警提示。 f 炉膛压力控制系统还设有防内爆功能。当锅炉由于汽包液位低、炉膛压力 低等保护动作而发生锅炉主燃料跳闸（MFT 动作）时，由于锅炉突然灭火引起锅 炉炉膛压力大幅度下降，如果控制燃料的执行机构不及时动作，就有可能引起锅 炉炉膛内爆。为了避免这种情况的发生，用 MFT 动作信号引发一组逻辑动作， 直接前馈到该控制系统中去（如图 3-1 所示） 。在 MFT 动作后，2 台引风机执行 机构先向关的方向动作，直到开度达到原来设定的某一位置，保持一段时间后， 使 2 台引风机的执行机构再向开的方向动作，直到开度达到 MFT 时的位置，这 样就实现了引风机的一

46、组防内爆功能，从而保证了锅炉的安全12。 4 设计思想 41 控制方案控制方案 411 送风控制系统的设计送风控制系统的设计 送风控制系统的任务是使锅炉的送风量与引风量相协调，以达到锅炉最高 的热效率，保证机组的经济性，但由于锅炉的热效率不可直接测量，故设计一些 间接的方法来达到目的。可采用下面几种设计方案。 1.单闭环比值送风控制系统的设计 送风调节的任务在于保证燃烧的经济性，具体的说，就是要保证燃烧过程中 有合适的燃料与风量的比例，送风调节对象近似于比例环节。因此可采用保持燃 料量与送风量成比例的送风控制系统。燃料量信号以前馈形式引入送风控制系统 作为送风调节器的给定值，送风量信号作为反馈

47、信号引入送风调节器，构成一个 单闭环比值控制系统。可以实现送风量快速跟踪燃料量的变化。根据负荷、燃料 品种的变化去修正最佳风煤比例系数，本设计结构简单，整定投运方便11。 2.串级比值送风控制系统的设计 本设计采用燃烧经济性指标的校正调节器来修正送风量，使送风量与燃料量 之间的比值达到最佳，采用氧量校正的送风控制系统。设计中采用以燃烧经济性 指标（烟气含氧量）为被调量的单回路控制系统。采用氧化锆仪器测量锅炉排烟 中的含氧量，氧量信号反应迅速可靠。根据氧化锆的测氧性能，可以用氧量信号 作为送风控制信号，送风调节器仅接受氧量信号并与定值信号平衡，定值信号可 将氧量定在最佳值。该系统省去了风量信号，

48、无须风量测量装置，节约了设备， 解决了风量信号难于测准的问题，同时也解决了炉膛漏风的问题。当然我们还可 以采用氧量作为校正信号的串级控制系统。主调节器（氧量校正调节器）接受氧 量和氧量定值信号。副调节器接受燃料信号，反馈信号及氧量校正调节器的输出， 副回路保证风煤的基本比例，起出调作用，主回路用来进行氧量校正，起细调作 用。 3. 前馈+反馈的送风控制系统设计 烟气中的最佳含氧量的数值随锅炉的负荷改变而改变，一般在负荷增加时最 佳含氧量的值减小，为了使氧量给定值随负荷的改变而改变，可以采用前馈+反 馈的送风控制系统，负荷指令作为前馈信号能够克服送风调节通道中存在的迟延 和惯性，改善动态过程中的

49、燃风配合8。 412 引风控制系统的设计引风控制系统的设计 引风控制系统的设计是为了实现对炉膛压力的控制，如果炉膛压力接近于大气压 力，则炉烟往外冒出，严重时甚至引起炉膛爆炸，影响设备与工作人员的安全， 反之，如果炉膛压力过低，又会使大量的冷空气漏入炉膛内，降低炉膛温度增大 引风机负荷和排烟带走的热量损失。引风控制系统就是使炉膛压力维持在额定的 压力工况下。控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量，其主要的外部干扰是 送风量。由于引风调节对象的动态响应快，测量也容易，所以引风控制系统设计 成只需采取以炉膛负压作为被调量的单回路控制系统，由于送风量的变化是引起 负压变化的主要原因，为了使引风量快速

50、的跟踪送风量，以保持二者的比例，可 将送风量作为前馈信号引入引风调节器而使引风量跟着改变。是一个快速补偿系 统。这样当送风控制系统动作时，引风控制系统跟着立即动作，而不是等炉膛负 压偏离给定值后在动作，从而能使炉膛负压基本不变。有利于提高引风控制系统 的稳定性和减小炉膛负压的动态偏差，改善系统的调节性能。另外，由于调节对 象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，为了防止小幅度引起引风机挡板 的频繁动作，可以设置调节器是比例带自动修复环节，使得在小偏差时增大调节 器的比例带。对于负压的测量信号，也需要通过低通滤波，以抑制测量值的剧烈 波动9。 5控制系统 SAMA 图及逻辑图分析 51 SAM

51、A 图符号与逻辑图功能码说明图符号与逻辑图功能码说明 目前热控系统按功能给出的功能图，其控制框图的画法一般都采用国际标准 画法，即 SAMA 图例。这种图例的特点是流程比较清楚，特别是对复杂回路画起 来都比较容易。SAMA 图的输入输出关系及流程方向与控制组态方式比较接近，各 控制算法有比较明确的标志。 常用的 SAMA 图例有四种，分别表示的含义如下： （1）是图形框，表示测量或信号读出功能； （2）是矩形框，表示自动信号处理，一般表示机架上所安装的组件的功能； （3）是正菱形，表示手信处理，一般表示仪表盘上所安装的仪表的功能； （4）是等腰梯形框，表示最终控制装置，如执行机构等。 逻辑图中

52、常用的功能码有三种，分别表示的含义如下： （1）逻辑或，表示当输入的任一条满足，输出为 1，即执行输出； （2）逻辑与，表示当输入的所有条件都满足，输出为 1，即执行输出； （3）逻辑非，表示输出所执行的指令与输入的条件相反16。 52 图纸分析图纸分析 521 测量回路测量回路 总风量（TOTAL AIR FLOW）的测量由送风机 A 二次风流量测量经流量转 换器所得信号和送风机 B 二次风流量测量经流量转换器所得信号与五台磨煤机 （磨煤机 A、磨煤机 B、磨煤机 C、磨煤机 D、磨煤机 E）一次风流量测量值经 流量转换器的信号通过求和块求和所得。另外，防止信号坏质量影响信号的测量， 系统设

53、计了信号坏质量线路，如果信号坏质量就会通过坏质量块经过逻辑块或门 送到总风量坏质量信号处。为了确保测量的准确性，送风机 A 与送风机 B 二次风 流量测量采用两个测点，分别经平均值选折块通过开方块将信号送到求和块。而 且，总风量应大于最低风量信号（MIN AIR FLOW 一般设为 30%） ，如果总风量 小于最低风量信号，系统设置了报警信号，并且系统还设计了用送风机 A 与送风 机 B 的出口风温用除法块对二次风流量进行修正19。 522 空气流量指令形成回路空气流量指令形成回路 铁岭电厂送风系统有三路，一路送入制粉系统、一路作一次风输粉、另一路 作为二次风直接进入炉膛燃烧。每路有左、右两管

54、，共装有六台机翼型测风装置， 三路信号经过温度校正后相加，作为总风量测量值信号（TOTAL AIR FLOW） 。 空气流量指令（AIR FLOW DEMAND）由热量信号（HEAT RELEASE） 与锅炉主控指令（BOILER DMD）选大值，以保证风量始终富裕于燃料量。另外， 为防止锅炉灭火，引入了最低风量信号（MIN AIR FLOW） ，由图 7 中定值块进 行设定。当锅炉主控指令与热量信号（间接代表燃料量）都小于最低风量信号 （一般设定为 30%）时，则大值选折块选折最低风量信号作为空气流量需求指令， 以维持炉膛不灭火所需要的最低风量。为保证燃烧的经济性，控制系统引入了烟 气含氧量

55、（FLUE GAS OXYGEN）信号进行校正，图中实测烟气含氧量信号（最 佳含氧量与锅炉负荷有关，一般负荷增加，最佳含氧量减少，负荷减少，最佳含 氧量增加）比较，经比例积分调节块 PI 输出被一级压力经函数发生器修正后对风 量指令进行修正。烟气含氧量采用17 。 523 送风机动叶控制回路送风机动叶控制回路 该系统增设了两台送风机（A、B）的防喘振调节回路。该回路由运算块，比 例积分块及大值选择块组成，送风机动叶控制设计为选择调节系统。 锅炉在正常负荷下，风机的工作点位于稳定工况区，这时风道阻力正常，防 喘振调节器的输出小于送风调节器的输出。因此，大值选择块选择送风调节器的 输出作为送风机动

56、叶开度的控制指令。系统根据总风量测量值与空气流量指令的 偏差进行比例积分调节，防喘振调节器处于挂起状态。 一旦锅炉负荷降低，送风量减少或运行中风道发生阻塞造成风量减少时，送 风机出口压头增大，则风机有喘振发生的趋势。这时，防喘振调节器的输出大于 送风调节器的输出，大值选择块选择防喘振调节器的输出作为送风机动叶的控制 信号，迅速调整风机的动叶角度，使风机的工作点不越过临界点 K，从而阻止了 风机发生喘振的可能。 为了实现系统自动、手动的双向无扰切换。本系统设计了如下的一些跟踪回 路： 当任意一台风机处于“自动”运行方式，则送风调节器即处在“自动”方式； 只有当两台风机均处于手动方式时，送风调节器

57、才处于跟踪方式。送风调节器的 输出跟踪两台风机动叶开度之和的平均值。 一台风机投自动，则处于手动状态下的风机所对应的防喘振调节器处于跟踪 状态，跟踪自动方式下送风调节器的输出。 两台风机分别投自动时的无扰切换靠偏差块，切换块，速率限制块所构成的 跟踪回路实现。 为了保证两台风机的同步运行，该系统由风机 B 的自动/手动操作站引出一 个偏置信号。当两台都处于自动运行方式下，偏置信号通过切换块，速率限制块 分别作用到加法块和减法块的一个输入端，并与送风调节器的输出指令相加或相 减，以实现两台风机的负荷分配或用来调整两台风机的输入输出特性之间存在 的差异，求得两台风机同步运行。 该系统还设计了一些联

58、锁保护回路： a.当炉膛压力高（HI FURN PRESS）或送风指令在最大（FDF DMD AT MAX） 时，送风机闭锁增（FDF BLOCK INC） ； b.当炉膛压力低（LO FURN PRESS）或空气量与热量信号偏差太小（AF-HR DEV LO）或送风控制系统在最小（FDF DMD AT MIN）时，送风机闭锁减（FDF BLOCK DEC） 。 c.两台引风机调闸 5 分钟应全开两台送风机挡板实现炉膛自然通风。 该系统还设计了一些报警回路： a 总风量偏差高报警和总风量偏差低报警； b 送风动叶指令在最大和送风动叶指令在最小。 此外，从风机运行角度上为提高风机效率，减少攻耗，

59、一般不允许空载启动 风机；应先将运行中的风机负荷降低（即动叶关小到一定位置）再启动另一台风 机；当一台风机停止运行，则先将继续运行的另一台风机的动叶先关小再停止此 台风机等措施都是为了风机安全经济运行设置的运行准则，运行操作人员应严格 遵守。 524 引风机挡板控制回路引风机挡板控制回路 系统输入信号为炉膛压力信号，选三个炉膛压力测量信号中的一个中间值作 为调节器输入信号，与给定值进行比较。给定值由遥控手动设定值器、速率限制 器、高低值限定器送到偏差块，比较的偏差通过 PID 调节器进行运算，PID 调节 器输出的引风机入口挡板指令分别作用到加法块、减法块和切换块去控制引风机 入口挡板13。

60、该系统同样也设计了引风机防喘振回路，该回路由 A、B 风机入口压力测量 值经防喘振调节器、小值选折器组成。 锅炉在正常负荷下，风机的工作点位于稳定工况区，这时风道阻力正常，防 喘振调节器的输出大于送风调节器的输出。因此，小值选择块选择送风调节器的 输出作为送风机动叶开度的控制指令。系统根据炉膛压力测量值与给定值的偏差 进行比例积分调节，防喘振调节器处于挂起状态。 一旦锅炉负荷增加，引风量减少或运行中风道发生阻塞造成风量减少时，引 风机入口压头增大，则风机有喘振发生的趋势。这时，防喘振调节器的输出小于 送风调节器的输出，小值选择块选择防喘振调节器的输出作为送风机动叶的控制 信号，迅速调整风机的挡