主汽压控制系统

1、第三篇 模拟量控制系统（MCS）第五章 主汽压力控制系统编写人：蔡云贵第一节 概述锅炉主汽压力控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需求，同时还要保证锅炉的安全运行。每台锅炉的主汽压力控制系统的具体任务及控制类型的选择因燃料的种类、制粉系统、燃烧设备以及锅炉的运行方式不同而有所区别，主汽压力控制系统的任务主要有以下几个：一、 维持主汽压力（如果是单元制机组，则维持机前压力或过热器出口压力；如果是几台锅炉并列运行，则维持母管汽压）。汽压的变化表示锅炉的蒸汽产量和负荷的耗汽量不相适应，这时必须相应的改变燃料的供应量，以改变锅炉的蒸汽产量。二、 对于并列运行母管制锅炉，其其主汽

2、压力控制系统必须保持各并列运行锅炉的负荷按比例分配，这样，就需要有一个主调节器来完成负荷分配任务，构成串级控制系统。三、 对于单元制运行锅炉，其产生的蒸汽直接送往汽机，这时根据不同的控制方式，控制任务有所区别。如果设计有协调控制系统，则由协调控制系统完成主汽压力的控制，从而完成锅炉蒸汽产量的控制；如果没设计协调控制系统，则由锅炉主汽压力控制系统完成锅炉蒸汽产量的控制。第二节 主汽压力控制系统类型由于母管制机组已逐渐被淘汰，不再对其控制系统进行介绍，下面只介绍单元制机组的主汽压力控制系统。 一、具有中间储粉仓的煤粉炉主汽压力控制系统由于具有中间煤粉仓，制粉系统工作与锅炉运行可以分别进行。因此，其

3、主汽压力控制系统可采用本章第一节介绍的方案。然而，煤粉炉的燃料量的测量是一个特殊的问题，准确测量进入炉膛的瞬时煤粉量目前尚有困难。当前主要是采用给粉机转速来代替煤粉量。但是给粉机转速无法反映煤粉量的自发扰动，同样的转速下，由于煤粉的自流，给粉量可以完全不一样。为此可采用以下控制系统：PI1PI2Z SP PM DQ - + M图3-5-1具有中间储粉仓的煤粉炉主汽压力控制系统以上控制系统是由主调节器（调节母管压力PM）和燃料调节器组成。燃料调节器给定值为“负荷要求NO1”，反馈信号为热量信号DQ。DQ的运算式为：DQ=D+Cb式中D为蒸汽流量信号，Cb为汽包压力的理想微分，因此DQ为理想热量信

4、号。而汽包压力理想微分并不存在，实际的热量信号DQZ为：DQZ=DQ式中Td为实际微分环节的微分时间。由控制系统看出，当外负荷扰动时，母管压力PM首先偏离给定值，主调节器PI1输出信号去燃料调节器PI2改变燃料量。当燃料量变化后，热量信号以负反馈的形式输入到PI2的入口，与主调节器来的给定信号NO1平衡，当DQ=NO1后，PM恢复到给定值，整个主汽压力控制系统达到平衡。当燃料发生自发性扰动时，由于热量信号能及时反映燃料的自发扰动，并很快地消除扰动，基本上不会因燃料的自发扰动造成母管压力的波动。这样每台锅炉燃料的自发性扰动在燃料调节器回路能及时消除，主调节器输给并列运行的各台锅炉的给定信号（NO

5、1、NO2、NO3）就不会发生变化，因而保证了并列运行各台锅炉的负荷分配比例不变。二、采用直吹式制粉系统的锅炉的主汽压力控制系统对于现代的大型机组，为了节省基建投资和运行费用，多采用直吹制粉系统的燃烧方式。（一）采用钢球磨的直吹制粉锅炉主汽压力控制系统 钢球磨适用于可磨性差的煤种。钢球磨正常运行时，必须考虑磨煤机中有适当的装煤量，所以它仅适用于带基本负荷的锅炉。其原则性框图如下：PI1PI2 磨煤机一次风量 P1 P2 P3 P4 PM - + 一次风量调节图3-5-2 钢球磨直吹锅炉主汽压力控制系统 从在负荷图3-5-2看出，在负荷变化时，主汽压力PM改变，PI1调节器首先改变并列运行各台球

6、磨机一次风流量。各台球磨机的一次风流量之和代表总的燃烧率的改变量，以负向送入比较器作为负反馈信号，与PI1输出之负荷要求信号平衡，以达到系统稳定。在每台球磨机一次风量改变后，原煤量调节器根据一次风量使原煤量与之成比例改变。（二）采用中速磨（或竖井磨）的直吹制粉系统锅炉的主汽压力控制系统 这种系统适用于带变动负荷的锅炉机组。原则性框图如图3-5-3：PI1PI2ZZZZPI3Z 磨煤机一次风量 V1 V2 V3 V4 PM V1 P1 - + V1 V2 V3 V4 M1磨煤机一次风量调节 磨煤机给煤量调节 图3-5-3 中速磨直吹锅炉主汽压力控制系统由于改变一次风量可以很快适应外负荷要求，所以

7、这里以一次风量代表燃烧率。当负荷变化时，母管压力PM通过主汽压力调节器PI1去改变一次风量调节器PI2的输入值，调节一次风量V1V4（14号磨），将磨中存粉吹出以适应负荷变化的需要。对于1号磨煤机，当一次风量与负荷成比例变化后，V1通过原煤调节器PI3去调节给煤量，而以磨煤机出口差压P1作为负反馈信号以维持磨给煤量与V1平衡。这个方法是企图建立磨煤机阻力 （P1）与V1之间的一定关系。调节结束后，汽压PM恢复到给定值，总的V1信号与负荷成比例，这时进入各磨煤机的原煤量与进入炉膛的煤粉量相等，磨中存煤量基本不变。当负荷不变，磨煤机差压信号P1能及时反映原煤量的扰动，P1反馈信号使PI3迅速改变原

8、煤量，以消除原煤量的自发扰动，保持磨煤机送出的煤粉量不变。（三）采用风扇磨的直吹制粉系统锅炉主汽压力控制系统风扇磨适用于可磨性较好的煤种（如褐煤）。风扇磨在运行时，从原煤量扰动产生到输出煤粉量的变化，滞后和惯性比较小。但由于在磨中存煤量较少，当负荷变化时，用改变一次风量暂时增加进入炉膛的煤粉量是不合适的，因此，只能直接增加给煤量以适应外负荷要求。但是，一次风还必须进行控制，因为在风扇磨给煤量变化时，为了保证安全运行，对一次风压有一定要求。由于直接调一次风压不经济，往往是调节总风门开度以间接保证一次风压。（四）协调控制系统目前比较大型的单元机组大多设计协调控制系统，即控制主汽压力，保证机组的安全

9、运行，又控制机组的实发功率，以快速满足电网对机组的负荷需求。具体的控制策略在第四章（机炉协调控制系统）介绍。第三节 主汽压力控制系统实例一、焦作电厂3期2×200MW机组主汽压力控制系统焦作电厂3期为两台单元制机组。锅炉为四角切圆、自然循环汽包炉，制粉系统为中间储粉仓制粉系统，一台锅炉4层给粉机。其主汽压力控制系统原则性框图如下：PI1df(x)PI2T1PO PT P1 1 Pb + - + - 24层给粉机 M1 M2 M3 M4 1层给粉机图3-5-4 焦作电厂3期2×200MW机组主汽压力控制系统此系统为采用热量信号平衡的串级调节系统，主调节器PI1维持机前压力在给

10、定值，副调节器PI2接受主调节器的负荷需求，反馈信号为汽机蒸汽流量与汽包压力微分信号之和。当汽机负荷发生变化时，机前压力PT偏离给定值，主调节器PI1输出信号去燃料调节器PI2，通过输出改变4层给粉机的转速，从而改变燃料量。当燃烧率变化后，热量信号以负反馈的形式输入到PI2的入口，与主调节器来的给定信号平衡，当二者相等后，PT恢复到给定值，整个系统达到平衡。当燃料量自发扰动时，热量信号能及时反映燃料的自发扰动，并很快地消除扰动，基本上不会因燃料的扰动造成机前压力的波动。二、洛阳热电厂改扩建供热机组（2×14.2MW）主汽压力控制系统洛阳热电厂改扩建两台供热机组的配置为：两炉一机为一单

11、元机组。在一单元机组中，两台锅炉可以并列运行，也可一炉一机运行。主汽压力控制系统是控制母管压力PM，其原则性框图如图3-5-5所示。主调节器PI1维持母管压力PM；副调节器PI2接受主调节器PI1的输出作为机组总的热量需求，反馈信号是两台锅炉热量信号的总和，输出是对锅炉的燃料量需求；每台锅炉燃料调节器接受来自PI2的燃料量需求给粉机转速，从而调整燃料量，反馈信号是锅炉12台给粉机转速之和再乘以单位转速的给粉量，即锅炉的总燃料量。另外，对每台锅炉的燃料量指令加减一个偏置K（可调整）目的，是当一台锅炉出力受到限制时，自动分配两台锅炉所带的负荷。当机组负荷扰动时，由于给粉机转速信号比热量信号反应快，

12、对负荷侧扰动的适应性强，所以能使系统快速平衡稳定下来。当某台锅炉燃料量发生自发扰动时，由于热量信号能及时反应燃料的自发扰动，并由两台锅炉同时参与调整，很快消除扰动，所以基本上不会因燃料的自发扰动造成母管压力PM的波动。PI1dPI2T1d+K-KPI3X P0 PM D1 Pb1 D2 Pb2 + - + + + + + + + - n1 n12 #2锅炉燃料调节 G(吨/转) + - 2、3层给粉机 1层给粉机 #1锅炉燃料调节图3-5-5 洛阳热电厂改扩建供热机组（2×14.2MW）主汽压力控制系统第四节 系统现场调试及投入一、系统调试（一）变送器、一次元件校验。（二）给粉机或给煤机转速控制回路和转速反馈回路的调整。（三）I/O模件（模拟量、开关量）通道校验。（四）组态软件调试检查、修改控制系统组态中的错误，补充组态中的遗漏。检查各运算回路的运算正确性，如不正确，则修改正确。（五）态试验1. 静态参数整定计算各函数校正块的数据，设置自动控制系统组态中各模拟量的量程，各功能块的静态参数，设置各高低报警和偏差报警的上下限值。2. 开环试验模拟协调控制系统运行条件，做开环调节试验，检查信号流程、方向，执行机构方向，调节器方向，做手/自动的无扰切换试验、