模拟量控制系统(MCS)蒸汽温度控制

1、模拟量控制系统（MCS）蒸汽温度控制系统蒸汽温度控制系统1汽包；2顶棚过热器；3热回收区侧包墙过热器；4热回收区后包墙过热器；5水平烟道侧包墙过热器；6热回收区前包墙过热器；7分割墙过热器；8初级过热器；9分割屏过热器；10末级过热器；11再热器水平管圈；12再热器出口管圈；13过热器一级喷水减温器；14过热器二级喷水减温器；15再热器喷水减温器；16省煤器 汽温控制的任务及汽温对象的动态特性汽温控制的任务汽温控制的任务 蒸汽参数包括汽温和汽压，这两个参数是表征发电机组运行状况的重要指标之一。 亚临界机组主汽温度额定值为540左右，主汽压力为17MPa左右。(再热汽温随后介绍) 一般要求主汽温

2、度在锅炉出力为70%100%范围内不超过+5-10。通常在5范围内波动。汽温对象的静态和动态特性 影响锅炉汽温变化的因素：影响锅炉汽温变化的因素：烟气侧：烟气侧：燃料量，燃料种类或成分特性，对流吸热量及辐射吸热量，进入炉内燃烧的空气量，燃烧器的运行方式以及受热面的洁净程度等。蒸汽侧：蒸汽侧：蒸汽流量、减温水流量和减温水焓，给水温度等。这些因素和机组的运行方式，运行状态有关，而且是互相关联的。下面从蒸汽负荷变化、减温水流量扰动及烟气侧扰动蒸汽负荷变化、减温水流量扰动及烟气侧扰动三方面分析汽温变化的特性。汽温对象的静态和动态特性 机组负荷变化（蒸汽流量扰动）对汽温的影响机组负荷变化（蒸汽流量扰动）

3、对汽温的影响132D过热汽温的静态特性1-对流过热器；2-半辐射过热器（对流受热面占62%）；3-辐射过热器0蒸汽流量扰动下汽温的动态特性 主汽流量扰动下汽温的动态特性cTttD1t00锅炉蒸汽流量扰动时蒸汽流量扰动时，过热汽温的响应曲线如图所示，是有惯性，有惯性，有自平衡有自平衡的特性。迟延时间迟延时间 较较小小(对于减温水量扰动)，一般 =1020s， 。 较小的原因是蒸汽流量扰动时，烟气流速和蒸汽流速几乎是沿整个过热器管道长度同时变化的，因而烟气传给蒸汽的热量也几乎是沿过热器管长度同时发生的，故汽温变化的迟延时间小迟延时间小。在蒸汽负荷扰动下汽温的 较小，即动动态特性较好态特性较好，但由

4、于蒸汽负荷是蒸汽负荷是由外界用户决定的，所以不能作由外界用户决定的，所以不能作为控制汽温的手段。为控制汽温的手段。sTC100CT/减温水流量扰动下汽温的动态特性 过热汽温对象的控制通道特性示意图过热汽温导前区过热汽温惰性区W12过热汽温对象的控制通道 对象控制通道方框图12喷水减温器直接喷水减温系统W减温水流量扰动下导前汽温和主汽温的响应特性22TBW22K11T1BW1KtW1tW000对象导前区和对象控制通道的动态特性是有惯性，有自平衡的。导前有惯性，有自平衡的。导前区的惯性较小，而控制通道的惯性区的惯性较小，而控制通道的惯性较大。较大。导前区的参数 、 、 及控制通道的参数 、 、 。

5、一般=3060s，=40100s。 22T2K11T1K11T 222211nsTKsWssW 11111nsTKsWssW导前区：控制通道：烟气侧扰动下汽温的动态特性 烟气侧的扰动包括以下几个方面： 1.煤质的变化 2.炉内过剩空气系数的变化 3.燃烧器运行方式改变 4.炉膛负压变化 烟气流速或烟温阶跃扰动时汽温的响应特性与蒸汽流量扰动下的动态特性基本相同。由于烟气流速或烟温几乎是沿整个过热器管长度变化的，所以汽温的响应较快，惯性较小响应较快，惯性较小（ =1020s， ）故也可利用改变烟气流速或烟温作为控制汽温的手段，例如改变燃烧器改变燃烧器角度角度、采用烟气旁路、烟气再循环等办法，但这种

6、控制手段受具体装置结构限制较大，在过热汽温控制中应用较少，通常用于再热汽温控制。 sTC100过热汽温控制系统的典型方案 （一）串级汽温控制系统（一）串级汽温控制系统 Ga1(s)Ga2(s)12W1012KZ喷水减温器串级汽温控制系统 为主汽温信号； 为导前汽温信号； 为减温水流量； 为主汽温测量装置传递函数； 为导前汽温测量装置传递函数； 主调节器传递函数； 为辅助调节器传递函数；KZ执行机构传递函数； 为主汽温给定值+1012W21 sGa2 sGa1该系统具有两个调节器，构成了两个反馈控制回路，而且内、外两个回路控制任务分工明确，内回路负责快速消除内扰内回路负责快速消除内扰，即快速消除

7、来自减温水侧的内部扰动；外回路则负责对过热外回路则负责对过热器出口汽温进行最终校正，器出口汽温进行最终校正，使其等于给定值使其等于给定值。可以认为先根据辅助信号对汽温进行粗调，再依据主汽温的偏差进行细调，这种粗调和细调的相互配合，有效地克服了由于汽温控制通道对象特性的迟延和惯性大造成被调量动态偏差大的现象，使汽温控制系统的性能有了明显的改善。 过热汽温控制系统的典型方案（二）采用导前汽温微分信（二）采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统号的双回路汽温控制系统Ga1(s)12W1012KZ喷水减温器D采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统D实际微分运算+2dtd22dtd202dtd1本方案

8、引入了导前汽温 的微分信号 ，导前汽温 可以提前反映扰动，取其微分信号 引入PI调节器后，既可以使调节器的调节动作超前，又可以在系统进入稳态时取消导前信号的作用，即 ，不影响主汽温 的稳态值，因此可以改善系统的调节品质。 dtd2过热器喷水减温控制系统工艺流程过热器喷水减温控制系统工艺流程一级减温控制系统总体结构末级过热器出口温度控制系统末级过热器出口温度控制系统 过热器二级喷水减温控制系统是为了保证锅炉出口(即末级过热器出口)蒸汽温度为设定值而设置的。通过调节二级减温器的喷水流量，达到控制末级过热器出口汽温的目的。 二级减温器安装在分割屏过热器出口联箱和末级过热器入口联箱之间，分左右两侧布置

9、，设置了两套完全相同的控制系统。 二级喷水减温控制系统的控制原理与一级喷水减温控制系统完全相同。末级过热器出口汽温控制系统再热汽温控制系统 再热器的布置再热器的布置再热器主要由低温再热器，墙式辐射式再热器（屏再），末级再热器（高再）三部分组成。从汽轮机高压缸排汽口来的蒸汽通过一根连接管进入低温再热器，然后依次经过墙式辐射式再热器和高温再热器换热后，再由一根连接管送往汽轮机的中压缸。再热器布置左侧再热器减温器温度压力测点减温水右侧高压缸排汽屏再高再去汽轮机中压缸低再再热汽温的调节手段包括：再热汽温的调节手段包括：（1）通过调节锅炉四角燃烧器倾角调整炉膛火焰中心位置，从而达到调节再热汽温的目的。当

10、再热蒸汽超温、通过调整喷燃器摆角无法控制时，快速投入事故喷水减温器。减温器减温水来自给水泵中间抽头。（2）通过调整旁路烟道挡板开度，调整流过再热器的烟气流量，从而达到调节再热汽温的目的。当再热蒸汽超温、通过调整烟道挡板无法控制时，快速投入事故喷水减温器。再热汽温调节手段 在正常工况下，通过调节摆动燃烧器倾角，改变炉膛火焰中心高度维持再热汽温稳定。燃烧器设计摆动范围辅助风在30之间，一次风在25之间，摆动燃烧器上摆，火焰中心升高，再热汽温升高；反之汽温降低。 再热器喷水减温控制系统只有在再热汽温实测值高出其设定值5后才投入工作。换言之，当用燃烧器摆角调节不能满足再热汽温控制要求或事故情况时，投再

11、热器事故喷水减温控制系统，以使再热汽温降低到允许范围内。 摆动燃烧器+事故喷水 锅炉摆动燃烧器调节原理图12-14 再热事故喷水再热器喷水减温控制系统再热器喷水减温控制系统再热器喷水减温器分左右两侧布置，故再热器喷水减温控制系统有两套，分别控制左右两侧的减温水流量。再热器喷水减温控制系统可以是导前汽温微分的双回路控制系统，也可以是串级控制系统。本例为串级控制系统。再热汽温设定值由运行人员手动设定，锅炉负荷在45100BMCR时，一般设定在538。左、右侧再热汽温测量值是前述左、右两侧末级再热器出口汽温分别经过三选中得到的。再热汽温与设定值的偏差经PID控制器运算，得到再热喷水主控制器控制指令。

12、为了防止过量喷水为了防止过量喷水而使汽中带水，而使汽中带水，主控制器的控制指令与汽轮机调节级压力的函数进行大主控制器的控制指令与汽轮机调节级压力的函数进行大选处理，二者中的大值作为副控制器的设定值（导前汽温设定值）选处理，二者中的大值作为副控制器的设定值（导前汽温设定值）。此汽轮机调节级压力的函数实际是根据调节级压力换算的饱和蒸汽温度值，再加一定的安全裕度得到的减温喷水温度限值。再热器的导前汽温导前汽温(即左侧再热器喷水减温器出口温度)有两个测点，经两选一处理后得到导前汽温的实测值。副控制器对导前温度的设定值与实测值进行PID运算，得到再热器减温水调节阀的开度指令。 旁路烟道挡板控制+事故喷水再热汽温烟气挡板控制系统是根据再热汽温设定值与测量值偏差的PI运算和总风量前馈信号，分别对再热器侧烟气挡板和过热器侧烟气挡板的开度进行控制，以维持再热器出口汽温等于设定值。两侧烟道挡板的动作方向正好相反，当再热器侧开大时，过热器侧则关小。烟道流通阻力的变化可使两侧烟道烟气流量相对变化达60%左右，再热汽温度变化量约为50，能够在负荷变化范围内满足再热汽温调节的要求。当然相应的初级过热器出口汽温也将受到影响。再热汽温