燃烧控制系统

1、教师教师 孙国强孙国强第第3讲讲讲课要求：讲课要求： 保证出勤；保证出勤； 认真听讲。认真听讲。联系电话联系电话: 04648142154 045188535538第三章第三章 燃烧控制系统燃烧控制系统3.1 燃烧过程自动控制的任务与对象动态特性燃烧过程自动控制的任务与对象动态特性一、燃烧过程自动控制系统的任务一、燃烧过程自动控制系统的任务 基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求，同时保证锅炉的安对锅炉输出的蒸汽负荷的需求，同时保证锅炉的安全经济运行。全经济运行。包括三项内容：包括三项内容：（1）燃料

2、量的控制。）燃料量的控制。当外界对锅炉蒸汽负荷的要当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应地改变锅炉燃烧的燃料量。求变化时，必须相应地改变锅炉燃烧的燃料量。（2）送风量的控制。）送风量的控制。为了实现经济燃烧，必须使送为了实现经济燃烧，必须使送风量与燃料量相适应。燃烧过程的经济性通过过剩风量与燃料量相适应。燃烧过程的经济性通过过剩空气系数来衡量，过剩空气系数用烟气的含氧量来空气系数来衡量，过剩空气系数用烟气的含氧量来表示。烟气的含氧量一般用氧化锆氧量计来测量。表示。烟气的含氧量一般用氧化锆氧量计来测量。（3）引风量控制。）引风量控制。为了保持炉膛压力在要求的范围为了保持炉膛压力在要求的范围内

3、，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低关内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低关系到锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低，大量冷系到锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低，大量冷风漏入炉膛，增大引风机的负荷和排烟损失，太低甚风漏入炉膛，增大引风机的负荷和排烟损失，太低甚至会引起内爆；炉膛压力高出大气压力，使火焰或烟至会引起内爆；炉膛压力高出大气压力，使火焰或烟气冒出。气冒出。 三个控制相互关联，要控制好燃烧过程，必须使三个控制相互关联，要控制好燃烧过程，必须使燃料量、送风量及引风量三者协调变化。燃料量、送燃料量、送风量及引风量三者协调变化。燃料量、送风量必须成适当比例，代表两个成适当比例的

4、变量定风量必须成适当比例，代表两个成适当比例的变量定义为义为锅炉的燃烧率（包括给水流量的相应变化）锅炉的燃烧率（包括给水流量的相应变化）。二、燃烧过程控制对象的动态特性二、燃烧过程控制对象的动态特性Dtt00B 0 0bpTp p2p t（1）汽轮机用汽量）汽轮机用汽量D不变，燃烧不变，燃烧率阶跃。率阶跃。有迟延的，无自衡能力有迟延的，无自衡能力。 燃烧加强后，锅炉负荷增燃烧加强后，锅炉负荷增加，从汽水循环加强到汽压上加，从汽水循环加强到汽压上升，要有一个过程，表现为有升，要有一个过程，表现为有迟延；迟延； 主蒸汽压力是锅炉燃烧是否主蒸汽压力是锅炉燃烧是否适应负荷要求的标志。汽压作为适应负荷要

5、求的标志。汽压作为燃烧自动控制系统的主要被调量燃烧自动控制系统的主要被调量（一）燃烧率扰动下汽压变化的（一）燃烧率扰动下汽压变化的动态特性动态特性 汽包内水蒸汽的饱和温度汽包内水蒸汽的饱和温度随饱和汽压上升，使锅炉内工随饱和汽压上升，使锅炉内工质和金属蓄热上升，质和金属蓄热上升，锅炉的蓄锅炉的蓄热热量增加。量增加。Dtt00B 0 0bpTpptcT D 2p 1pD（2）汽轮机进汽调节阀开度）汽轮机进汽调节阀开度不变，燃烧率阶跃。不变，燃烧率阶跃。有迟延、有惯性、有自衡能力。有迟延、有惯性、有自衡能力。 由于燃料量增加后燃烧所由于燃料量增加后燃烧所放出的热恋始终大于蒸汽带走放出的热恋始终大于

6、蒸汽带走的热量，最终汽压直线上升，的热量，最终汽压直线上升，表现为无自衡能力。表现为无自衡能力。 燃烧率增加，炉膛热负荷燃烧率增加，炉膛热负荷增加，汽压迟延后逐步上升，增加，汽压迟延后逐步上升，由于进汽调节阀开度不变，汽由于进汽调节阀开度不变，汽压的上升使蒸汽流量增加，带压的上升使蒸汽流量增加，带走的热量增多，又限制了汽压走的热量增多，又限制了汽压的上升，最终汽压趋于稳定。的上升，最终汽压趋于稳定。Dt00p 0bpTppD 1p 012ppp t（二）机组负荷扰动下汽压变化（二）机组负荷扰动下汽压变化的动态特性的动态特性（1）汽轮机用汽量阶跃扰动。）汽轮机用汽量阶跃扰动。无迟延、无自衡能力，

7、无迟延、无自衡能力，pT阶跃阶跃下降。下降。 汽压的下降过程是锅炉施汽压的下降过程是锅炉施放蓄热的过程。放蓄热的过程。D,Dt00p 0bpTppD 1p 12pp D0Dt（2）汽轮机进汽调节阀开度）汽轮机进汽调节阀开度阶跃扰动。阶跃扰动。无迟延、有自衡能力，无迟延、有自衡能力，pT阶跃阶跃下降。下降。 调门开度的阶跃，使汽调门开度的阶跃，使汽压阶跃下降，由于锅炉蒸发压阶跃下降，由于锅炉蒸发量不变，汽压的下降使进汽量不变，汽压的下降使进汽量渐少，减缓了汽压的下降量渐少，减缓了汽压的下降速度，最终蒸汽量减小到扰速度，最终蒸汽量减小到扰动前的水平，汽压不再变化。动前的水平，汽压不再变化。 燃烧控

8、制对象燃烧控制对象另两个被调量是烟气含氧量和炉膛另两个被调量是烟气含氧量和炉膛负压负压，分别由，分别由送、引风机为控制量送、引风机为控制量。当风机动叶改变。当风机动叶改变位置后，送风量和引风量立即变化，烟气含氧量和炉位置后，送风量和引风量立即变化，烟气含氧量和炉膛负压的膛负压的反应很快反应很快。三、燃烧过程自动控制的特点三、燃烧过程自动控制的特点（1）锅炉燃烧控制系统的任务是使锅炉的燃烧率随锅炉燃烧控制系统的任务是使锅炉的燃烧率随时适应外界负荷的需要。在外界负荷改变时，主蒸汽时适应外界负荷的需要。在外界负荷改变时，主蒸汽压力能迅速地、成比例地变化，因此压力能迅速地、成比例地变化，因此主蒸汽压力

9、可以主蒸汽压力可以作为反应锅炉燃烧率是否满足外界负荷要求的被调量作为反应锅炉燃烧率是否满足外界负荷要求的被调量，即根据汽压的变化去改变燃烧率，以适应机组负荷的即根据汽压的变化去改变燃烧率，以适应机组负荷的要求。要求。控制对象控制对象控制变量控制变量被调量被调量燃料量燃料量B B送风量送风量V V引风量引风量G GO O2 2烟气含氧量烟气含氧量p pT T主蒸汽压力主蒸汽压力p pf f炉膛压力炉膛压力（2）汽压是锅炉的发热量与汽轮机需要能量是否平汽压是锅炉的发热量与汽轮机需要能量是否平衡的标志，烟气含氧量衡的标志，烟气含氧量O O2 2是燃料量是燃料量B和送风量和送风量V是否保是否保持适当比

10、例的标志，炉膛负压持适当比例的标志，炉膛负压p pf f是送风量是送风量V和引风量和引风量G是否平衡的标志。是否平衡的标志。 当机组负荷需要变化时当机组负荷需要变化时，燃烧控制系统应使，燃烧控制系统应使B、V、G同时按比例改变，以同时按比例改变，以适应适应外界负荷的需要，并使外界负荷的需要，并使p pT T 、O O2 2和和p pf f基本不变；基本不变；当机组负荷需当机组负荷需要不变时要不变时，燃，燃烧过程的三个烧过程的三个控制量应能迅控制量应能迅速消除各自的速消除各自的扰动，保持扰动，保持B、V、G稳定稳定不不变变（3）烟气含氧量和炉膛负压的惯性和迟延小，主烟气含氧量和炉膛负压的惯性和迟

11、延小，主汽压力的调整有一定迟延，如何汽压力的调整有一定迟延，如何尽可能及时调整燃尽可能及时调整燃烧率烧率使燃烧过程自动控制的主要问题。使燃烧过程自动控制的主要问题。（4）系统输入信号较多：系统输入信号较多： pT、O2、pf、B、V等等，需要准确、快速、可靠测量做保证需要准确、快速、可靠测量做保证。3.2 单元机组燃烧过程自动控制系统单元机组燃烧过程自动控制系统 的基本方案的基本方案一、控制系统的基本原理一、控制系统的基本原理（一）燃料控制子系统（一）燃料控制子系统压力调节器压力调节器燃料调节器燃料调节器+pTpT0+B0BB 采用串级控制系统。压力调节器采用串级控制系统。压力调节器（炉的主控

12、制器），使（炉的主控制器），使pT等于等于pT0，燃料调节器调节燃料量，并克服其内扰。燃料调节器调节燃料量，并克服其内扰。（二）送风控制子系统（二）送风控制子系统送风调节器送风调节器KBVV+送风调节器送风调节器VVB氧量调节器氧量调节器+O2O20+ 任务任务是保证燃烧过程是保证燃烧过程中，燃料量和风量有合中，燃料量和风量有合适的比例。适的比例。 采用采用比值控制系统比值控制系统：燃料量燃料量B乘以比值系数乘以比值系数K作为作为V的给定值。的给定值。0 VBKKBV K风煤比系数风煤比系数K应该是随负荷、燃料品质变化，需要修正。应该是随负荷、燃料品质变化，需要修正。采用串级调节，主调是氧量调

13、节器，输出采用串级调节，主调是氧量调节器，输出K,O20是负荷是负荷的函数。副调是送风调节器，调整送风量，克服其内的函数。副调是送风调节器，调整送风量，克服其内扰。扰。引风调节器引风调节器f (t)V+pfpf0G（三）引风控制子系统（三）引风控制子系统 任务任务是保持炉膛压力在是保持炉膛压力在规定的范围内。规定的范围内。 采用带有送风前馈的单采用带有送风前馈的单回路控制系统。回路控制系统。 f(t)前馈信号前馈信号V的补偿器，是一个微分环的补偿器，是一个微分环节，强化前馈信号，稳定炉膛压力。节，强化前馈信号，稳定炉膛压力。一、中间储仓式制粉系统锅炉燃烧一、中间储仓式制粉系统锅炉燃烧过程自动控

14、制系统的基本方案过程自动控制系统的基本方案f (t)+DpbDQ（一）热量信号（一）热量信号 指燃料进入炉膛燃烧后，在单位时指燃料进入炉膛燃烧后，在单位时间内所产生的热量。间内所产生的热量。dtdpCDDbbQ 用热量信号代替燃料量。因给粉量难于测量，用热量信号代替燃料量。因给粉量难于测量，给粉机转速不能反应煤粉的自发性扰动和煤发热量给粉机转速不能反应煤粉的自发性扰动和煤发热量的变化。的变化。Cb锅炉蓄热系数，表示汽包压锅炉蓄热系数，表示汽包压力每降低一个单位，锅炉所释放力每降低一个单位，锅炉所释放的蒸汽量。的蒸汽量。 热量信号是蒸汽流量信号和汽包压力微分信热量信号是蒸汽流量信号和汽包压力微分

15、信号之和。即锅炉受热面在单位时间内的吸热量等号之和。即锅炉受热面在单位时间内的吸热量等于蒸汽带走的热量加锅炉蓄热。于蒸汽带走的热量加锅炉蓄热。 无论动态还是静态，无论动态还是静态，DQ都能准确代表燃料量都能准确代表燃料量B，只是略有延迟。不仅能反应燃料数量的变化，只是略有延迟。不仅能反应燃料数量的变化，而且也能反应燃料质量的变化，比给粉量信号更而且也能反应燃料质量的变化，比给粉量信号更能准确反应燃烧率。能准确反应燃烧率。t0Bt0Dt0pbt0pbdtt0DQt0Tt0pbdtDt0t0pbt0DQ汽压调节器汽压调节器燃料调节器燃料调节器+pTpT0+B0BD送风调节器送风调节器VV引风调节器

16、引风调节器氧量调节器氧量调节器+O2O20f1(x)pb bDQf2(x)+Df(t)+Gpf fpf0f0O2%设定值设定值0负荷负荷f2(x)（二）燃烧过程自动控制系统的（二）燃烧过程自动控制系统的基本方案基本方案K 当负荷发生变化时当负荷发生变化时，主汽压力立即改变，汽压调，主汽压力立即改变，汽压调节器输出适应负荷要求的锅炉燃烧率指令节器输出适应负荷要求的锅炉燃烧率指令B0，送至燃，送至燃料调节器和送风调节器，同时改变燃料量和送风量。料调节器和送风调节器，同时改变燃料量和送风量。 燃料调节器以燃料调节器以B0为燃料量给定值，调节的目的是为燃料量给定值，调节的目的是使燃料量适应燃烧率指令；

17、送风调节器以燃烧率指令使燃料量适应燃烧率指令；送风调节器以燃烧率指令B0乘以风煤比系数乘以风煤比系数K为送风量给定值，调节的目的是为送风量给定值，调节的目的是使送风量与燃烧率要求相适应；引风调节器以炉膛压使送风量与燃烧率要求相适应；引风调节器以炉膛压力为被调量，调节的目的是使送、引风量平衡，维持力为被调量，调节的目的是使送、引风量平衡，维持炉膛压力在一定范围内。控制过程结束后，炉膛压力在一定范围内。控制过程结束后，燃料量、燃料量、送风量、引风量都改变为与机组负荷要求相适应的数送风量、引风量都改变为与机组负荷要求相适应的数值上。值上。 当负荷不变时当负荷不变时，燃料侧发生内扰使，由于燃料控，燃料

18、侧发生内扰使，由于燃料控制系统的快速动作，迅速消除内扰，可使送风调节制系统的快速动作，迅速消除内扰，可使送风调节器不发生动作。送风量发生内扰时，由于送风调节器不发生动作。送风量发生内扰时，由于送风调节器的作用能快速自动消除，燃料调节器也不动作，器的作用能快速自动消除，燃料调节器也不动作，这样这样各子系统能抑制各子系统内的自发性扰动，稳各子系统能抑制各子系统内的自发性扰动，稳定负荷。定负荷。 送风调节器送风调节器是送风控制系统的副调，进入稳态是送风控制系统的副调，进入稳态时：时：B0=DQ=V/K，所以：，所以：V/DQ=K，时热量与空气，时热量与空气成比例关系。称为：成比例关系。称为：“热量热

19、量空气空气”系统系统。它是。它是对燃烧经济性的对燃烧经济性的“粗调粗调”。氧量调节器氧量调节器实现实现“细调细调”，它调节烟气含氧量，它调节烟气含氧量，氧量给定值是负荷的函数，由氧量给定值是负荷的函数，由f2(x)确定氧量给定确定氧量给定值与负荷的关系。值与负荷的关系。三、直吹式制粉系统锅炉燃烧过程三、直吹式制粉系统锅炉燃烧过程 自动控制系统的基本方案自动控制系统的基本方案（一）直吹式锅炉燃烧过程调节的特点（一）直吹式锅炉燃烧过程调节的特点（1）磨煤机及制粉系统与锅炉燃烧过程紧密地联系磨煤机及制粉系统与锅炉燃烧过程紧密地联系在一起，使在一起，使制粉系统成为燃烧过程自动调节的不可制粉系统成为燃烧

20、过程自动调节的不可分割的一个组成部分分割的一个组成部分。（2）在适应负荷变化或消除燃料内扰方面反应均较）在适应负荷变化或消除燃料内扰方面反应均较慢，慢，易引起汽压的较大波动。易引起汽压的较大波动。针对其特点可采取以下措施：针对其特点可采取以下措施：（1）在改变给煤量的同时，改变一次风量。）在改变给煤量的同时，改变一次风量。（2）为尽早消除燃料量的自发性扰动，要及时测量为尽早消除燃料量的自发性扰动，要及时测量进入磨煤机的给煤量，即要进入磨煤机的给煤量，即要快速准确测出磨煤机的快速准确测出磨煤机的存粉量存粉量。磨煤机形式不同测量方法也不同，例如：。磨煤机形式不同测量方法也不同，例如：中速磨和钢球磨

21、可用磨煤机进出口风压差的大小代中速磨和钢球磨可用磨煤机进出口风压差的大小代表，也可用磨煤机的电动功率大小来代表。表，也可用磨煤机的电动功率大小来代表。t给给粉粉量量B1- 给粉量扰动给粉量扰动2- 一次风扰动一次风扰动3- 给粉量给粉量 （二）（二）“一次风一次风燃料燃料”系系统统 采用一次风量作为燃料采用一次风量作为燃料控制手段的燃烧控制系统。控制手段的燃烧控制系统。 对于装煤量大的给煤机，对于装煤量大的给煤机，改变一次风量以吹出磨中的改变一次风量以吹出磨中的存粉，是解决制粉系统惯性存粉，是解决制粉系统惯性迟延问题的有效方法。迟延问题的有效方法。一次风一次风调节器调节器执行机构执行机构V1N

22、B+燃料量燃料量调节器调节器执行机构执行机构B+送风量送风量调节器调节器执行机构执行机构V+炉膛压力炉膛压力调节器调节器执行机构执行机构Gpfpf0+控制系统：控制系统： 当机组负荷增加时当机组负荷增加时，首先由一次风调节器和送风，首先由一次风调节器和送风调节器根据负荷指令调节器根据负荷指令NB增加一次风量增加一次风量V1和总风量和总风量V。用一次风量作为燃料量调节器的给定值，一次风量改用一次风量作为燃料量调节器的给定值，一次风量改变后调节给煤量，使给给煤量跟踪一次风量的变化。变后调节给煤量，使给给煤量跟踪一次风量的变化。（三）（三）“燃料燃料风量风量”系统系统一次风一次风调节器调节器执行机构

23、执行机构V1NB+燃料量燃料量调节器调节器执行机构执行机构B+送风量送风量调节器调节器执行机构执行机构V+ 直接改变给煤机转速作为燃料控制手段的直吹式直接改变给煤机转速作为燃料控制手段的直吹式燃烧控制系统。燃烧控制系统。用于装煤量小的磨煤机制粉系统。用于装煤量小的磨煤机制粉系统。 在调节锅炉燃烧率在调节锅炉燃烧率时，首先由燃料和送风时，首先由燃料和送风调节器根据负荷指令调节器根据负荷指令NB改变给煤量改变给煤量B和总送风和总送风量量V，使之迅速满足燃，使之迅速满足燃烧及制粉过程的需要。烧及制粉过程的需要。一次风量一次风量V1由一次风调由一次风调节器根据给煤量调整，节器根据给煤量调整，使一次风量

24、使一次风量V与燃料量与燃料量B成一定的比例关系。成一定的比例关系。3.3 单元机组燃烧过程自动控制系统单元机组燃烧过程自动控制系统 以某以某300MW直吹式制粉系统为例：直吹式制粉系统为例：6台台STOCK8221给煤机对应给煤机对应6台台RPB783中速磨煤机，并与中速磨煤机，并与6层燃烧器相层燃烧器相对应，每台磨煤机供应一层燃烧器的燃烧。对应，每台磨煤机供应一层燃烧器的燃烧。一、燃料量控制系统一、燃料量控制系统 该系统由该系统由给煤量指令给煤量指令B0形成形成、实际燃料量信号实际燃料量信号B形成形成和和燃料量控制燃料量控制等三部分组成。等三部分组成。（一）给煤量指令（一）给煤量指令B0形成

25、形成（1）给水温度对锅炉负荷指令的修正。）给水温度对锅炉负荷指令的修正。 给水温度校正信号给水温度校正信号是用实际给水温度与给水温是用实际给水温度与给水温度设计值的差值通过度设计值的差值通过f1(x)产生的，与锅炉负荷指令产生的，与锅炉负荷指令MB相乘，来对锅炉燃烧率控制之前进行校正。相乘，来对锅炉燃烧率控制之前进行校正。+B0f1(x)f0(x)f2(x)f3(x)f(t)给水温度给水温度锅炉负荷锅炉负荷指令指令NB送风量送风量燃油量燃油量 由于锅炉在不同负荷效率不由于锅炉在不同负荷效率不同，锅炉负荷与燃料量的关系同，锅炉负荷与燃料量的关系是非线性，用是非线性，用f0(x)将经给水温度将经给

26、水温度修正后的锅炉负荷指令转换成修正后的锅炉负荷指令转换成锅炉燃料量指令。锅炉燃料量指令。（2）送风的限制。）送风的限制。 将锅炉的总风量经将锅炉的总风量经f2(x)转换成该风量可完全燃烧的转换成该风量可完全燃烧的燃料量，与总燃料指令一起燃料量，与总燃料指令一起输入到低值选择器，以保证输入到低值选择器，以保证燃烧过程中始终是当前总风燃烧过程中始终是当前总风量所允许的燃料量大于总燃量所允许的燃料量大于总燃料量。料量。 f(t) 是一个超前是一个超前/滞后校正器。功能是：滞后校正器。功能是：在输入增在输入增加时具有惯性作用，使输出滞后输入增加；在输入减加时具有惯性作用，使输出滞后输入增加；在输入减

27、小时，使输出超前输入减少。小时，使输出超前输入减少。目的是：目的是：当锅炉负荷指当锅炉负荷指令令NB增加时，保证先加风后加煤；减负荷时先减燃料，增加时，保证先加风后加煤；减负荷时先减燃料，后减风。后减风。 f3(x)是将进入锅炉的暖炉燃油折算成煤量，用是将进入锅炉的暖炉燃油折算成煤量，用经风量限制的总燃料量减去该折算值，最后形成给经风量限制的总燃料量减去该折算值，最后形成给煤量指令煤量指令B0。（二）给煤量的测量与校正（二）给煤量的测量与校正 给煤量是由给煤量是由电子重力式皮带给煤机的称重装置电子重力式皮带给煤机的称重装置给出。称重装置可测量单位长度皮带上煤的质量和给出。称重装置可测量单位长度

28、皮带上煤的质量和皮带的转速，二者相乘作为给煤量输出。皮带的转速，二者相乘作为给煤量输出。总给煤量总给煤量是所有给煤机给煤量的总和。是所有给煤机给煤量的总和。f6(x)A B C D E FAKM/ABPI2+给煤量给煤量给煤量信号给煤量信号煤的单位煤的单位发热量发热量热量热量信号信号燃油发燃油发热量热量发热量发热量校正校正0.851.15煤煤发发热热量量计计算算值值煤实际煤实际发热量发热量 总给煤量用热量信号进总给煤量用热量信号进行校正。行校正。总给煤量乘以煤的总给煤量乘以煤的单位发热量为给单位发热量为给煤发热量的煤发热量的计算值计算值，称为理论发热量。，称为理论发热量。热量信号减去燃油发热量

29、作热量信号减去燃油发热量作为为煤的实际发热量煤的实际发热量。二者偏。二者偏差经差经PI2、M/A站和站和f6(x)运算，运算，输出发热量校正信号。煤的输出发热量校正信号。煤的发热量计算值经校正后再除发热量计算值经校正后再除以煤的单位发热量，得到与以煤的单位发热量，得到与煤量指令单位一致的给煤量煤量指令单位一致的给煤量信号。信号。 M/A站站的作用是当热量信号的测量变送器故障的作用是当热量信号的测量变送器故障或锅炉负荷变化过大时，使热量校正调节器或锅炉负荷变化过大时，使热量校正调节器PI2推推出自动，由运行人员手动输出校正值。出自动，由运行人员手动输出校正值。 f6(x)的作用是将调节器的作用是

30、将调节器PI2的的0100输出转换输出转换成范围为成范围为0.851.15的热量校正系数，其初时值为的热量校正系数，其初时值为1。（三）燃料量控制（三）燃料量控制 给煤量指令给煤量指令B0与给煤量信号与给煤量信号B的偏差送入燃料的偏差送入燃料调节器调节器PID1，经，经PID运算、运算、M/A站，形成燃料控制站，形成燃料控制指令指令Fd并行地送给各给煤机，控制给煤机转速控制并行地送给各给煤机，控制给煤机转速控制给煤量。给煤量。 f4(x)是比例前馈调节器，是比例前馈调节器，B0经经f4(x)后作为前馈后作为前馈信号直接作用于系统，以提高系统的反应速度。信号直接作用于系统，以提高系统的反应速度。

31、总风量总风量燃油量燃油量nA0PID1f0(x)M/Af(t)f1(x)f2(x)f3(x)K d/dtf4(x) M/Af5(x)+B0给水温度给水温度锅炉负荷锅炉负荷指令指令NB+B给煤量给煤量信号信号A磨煤机磨煤机一次风量一次风量A给煤机转速指令给煤机转速指令+AFbBCDEF FFdFd 给煤机转速控制原理：给煤机转速控制原理：燃料主控指令燃料主控指令Fd和和M/A站输出的运行人员手动偏置站输出的运行人员手动偏置Fb叠加后，经上、下限叠加后，经上、下限幅、幅、M/A站、低值选择器，最终形成给煤机转速指站、低值选择器，最终形成给煤机转速指令令na0。 通过通过M/A站站运行人员能直接改变

32、给煤机转速偏运行人员能直接改变给煤机转速偏置置Fb，实现各给煤机之间负荷的合理分配。，实现各给煤机之间负荷的合理分配。 一次风量信号输入到一次风量信号输入到f5(x)，将其转换成该一次，将其转换成该一次风量下允许给煤量（给煤量上限值）对应的转速信风量下允许给煤量（给煤量上限值）对应的转速信号，该信号与燃料调节器发出的转速指令通过号，该信号与燃料调节器发出的转速指令通过低值低值选择器选择器选择小者输出，以选择小者输出，以保证磨煤机在运行中空气保证磨煤机在运行中空气量有一定的富裕量量有一定的富裕量，防止磨煤机堵塞。，防止磨煤机堵塞。二、送风控制系统二、送风控制系统 送风系统：送风系统：一般配有一般

33、配有一、二次风机各两台一、二次风机各两台。一一次风机负责次风机负责将煤粉送入炉膛，而锅炉的总风量主要将煤粉送入炉膛，而锅炉的总风量主要由由二次风来控制二次风来控制，由于满足炉膛内燃料燃烧所需要，由于满足炉膛内燃料燃烧所需要的氧量，以保证燃烧的经济性和安全性。二次风由的氧量，以保证燃烧的经济性和安全性。二次风由两台轴流式送风机供给，通常通过改变送风机入口两台轴流式送风机供给，通常通过改变送风机入口动叶节距来控制动叶节距来控制二次风量二次风量的大小，用二次风档板来的大小，用二次风档板来维持二次风箱与炉膛差压为给定值，从而控制维持二次风箱与炉膛差压为给定值，从而控制二次二次风速风速的大小。所以送风控

34、制系统包括的大小。所以送风控制系统包括送风量控制系送风量控制系统统和和二次风档板控制系统二次风档板控制系统。 某某300MW送风控制系统可分为送风控制系统可分为氧量校正氧量校正、风量定风量定值形成值形成、送风调节送风调节和和风机动叶控制风机动叶控制等四个部分。等四个部分。（一）氧量校正回路（一）氧量校正回路 主蒸汽流量代表机组负荷，经主蒸汽流量代表机组负荷，经函数器函数器f0(x)运算后，运算后，形成随负荷变化的氧量定值，再加上来自形成随负荷变化的氧量定值，再加上来自M/A1站给站给出的偏置形成出的偏置形成氧量给定值氧量给定值O20。 氧量调节器氧量调节器PI1的作用是使氧量测量值与给定值的作

35、用是使氧量测量值与给定值相等，输出经相等，输出经M/A1站和站和f1(x)后，后，形成氧量校正信号形成氧量校正信号。 f1(x)接受接受PI1的的0100输出，并转换成范围为输出，并转换成范围为0.81.2的输出，形成的输出，形成风风/煤比校正信号煤比校正信号K02。KTAAf1(x)f0(x)f2(x)f3(x)f4(t)AK闭锁指令闭锁指令 增增/ /减回路减回路f5(x)TAATAT闭锁指令增闭锁指令增/ /减减与防喘振回路与防喘振回路T闭锁指令增闭锁指令增/ /减减与防喘振回路与防喘振回路AA+PIPI1PIPI20 0%100100%M/A3M/A2M/A1O O2020K0202B

36、B0V0VVdVb送风机送风机A动叶动叶送风机送风机B动叶动叶风量指令风量指令最小值最小值燃料量指令燃料量指令总燃料量总燃料量主蒸汽流量主蒸汽流量D烟气含氧量烟气含氧量O2氧量校正送风量定值送风调节动叶控制（二）送风量定值（二）送风量定值V0的形成的形成 V0是利用是利用高值选择器高值选择器选择的，其值取自下列四种选择的，其值取自下列四种信号中的最大者：信号中的最大者：（1）总燃料量信号总燃料量信号B经经f2(x)，乘以，乘以K02，所得的风量，所得的风量请求值。请求值。（2）锅炉主控燃料指令锅炉主控燃料指令B0经经f3(x)，乘以，乘以K02，所得的，所得的风量请求值。风量请求值。（3）锅炉

37、主控燃料指令锅炉主控燃料指令B0经经f3(x)，乘以，乘以K02，并经，并经f4(t)的超前的超前/滞后处理后，所得的风量请求值。滞后处理后，所得的风量请求值。（4）吹扫风量或最小风量指令。吹扫风量或最小风量指令。（三）送风量调节（三）送风量调节 送风量调节器送风量调节器PI2，使，使VV0，输出与来自，输出与来自V0的的前馈信号前馈信号叠加，形成叠加，形成送风控制指令送风控制指令Vd。分别送至两。分别送至两台送风机的台送风机的M/A站。站。f5(x)是调节前馈作用是调节前馈作用V0的强弱。的强弱。 闭锁指令增减环节闭锁指令增减环节，是防止送风量引起炉膛压，是防止送风量引起炉膛压力大幅度波动。

38、力大幅度波动。（四）风机动叶控制与保护（四）风机动叶控制与保护 风量控制指令风量控制指令Vd ，加上运行人员的手动偏置，加上运行人员的手动偏置Vb作为作为送风机动叶控制指令送风机动叶控制指令，经，经M/A站、切换器站、切换器T、闭锁指令增减环节和防喘振环节输出，去控制锅炉闭锁指令增减环节和防喘振环节输出，去控制锅炉的送风量的送风量M/A2输出输出偏置信号偏置信号Vb。系统出现异常或故障时，系统的保护措施：系统出现异常或故障时，系统的保护措施：（1）氧量校正调节器的自动）氧量校正调节器的自动/手动切换条件：手动切换条件：主蒸汽流量信号故障；主蒸汽流量信号故障；两台送风机均为手动；两台送风机均为手

39、动；两个氧量信号均故障。两个氧量信号均故障。（2）送风调节器的闭锁增减）送风调节器的闭锁增减1）炉膛压力高于某一值时，闭锁增；）炉膛压力高于某一值时，闭锁增；2）闭锁减的条件：）闭锁减的条件： 炉膛压力低于某一值；炉膛压力低于某一值； 风量指令小于或等于最小风量指令；风量指令小于或等于最小风量指令； 风量指令小于实测总燃料所需的风量。风量指令小于实测总燃料所需的风量。（3）风量控制调节器的自动）风量控制调节器的自动/手动切换条件：手动切换条件： A(B)引风机处于手动状态；引风机处于手动状态； A(B)送风机停止；送风机停止； FSSS发自发自“自然通风请求自然通风请求”信号；信号； SCS发

40、来发来“关送风机关送风机A(B)动叶动叶”信号；信号； 风量信号故障；风量信号故障； 燃料量信号故障。燃料量信号故障。（4）送风机动叶控制指令的闭锁增减：）送风机动叶控制指令的闭锁增减： 1）闭锁增条件）闭锁增条件 炉膛压力高于某数值；炉膛压力高于某数值； A送风机处于自动状态且控制指令大于或送风机处于自动状态且控制指令大于或等于上限，等于上限，B送风机处于手动状态；送风机处于手动状态； B送风机处于自动状态且控制指令大于或送风机处于自动状态且控制指令大于或等于上限，等于上限，A送风机处于手动状态。送风机处于手动状态。 1）闭锁减条件）闭锁减条件 炉膛压力低于某数值；炉膛压力低于某数值； A送

41、风机处于自动状态且控制指令小于或送风机处于自动状态且控制指令小于或等于下限，等于下限，B送风机处于手动状态；送风机处于手动状态； B送风机处于自动状态且控制指令小于或送风机处于自动状态且控制指令小于或等于下限，等于下限，A送风机处于手动状态。送风机处于手动状态。（5）超驰开）超驰开/关送风机动叶：关送风机动叶： 1）当）当SCS发出发出“建立空气空道建立空气空道”信号时，减信号时，减使两台送风机动叶以一定速率开至使两台送风机动叶以一定速率开至100； 2）当）当SCS发出发出“关闭送风机动叶关闭送风机动叶”信号时，信号时，减使两台送风机动叶以一定速率关至减使两台送风机动叶以一定速率关至0；“建

42、立空气空道建立空气空道”：是指引风机启动前为保证气：是指引风机启动前为保证气流通畅和烟道两侧二次风风量与风压的平衡所采流通畅和烟道两侧二次风风量与风压的平衡所采取的措施。取的措施。（6）防喘振保护。）防喘振保护。 根据二次风量指令和送风机的特性曲线，计根据二次风量指令和送风机的特性曲线，计算出风机动叶对应不同流量下的最大动叶开度，算出风机动叶对应不同流量下的最大动叶开度，以此作为以此作为A(B）送风机动叶开度的限制值，防止）送风机动叶开度的限制值，防止送风机进入不稳定区而发生喘振。无论处于自动送风机进入不稳定区而发生喘振。无论处于自动还是手动均有效。还是手动均有效。三、炉膛压力控制系统三、炉膛

43、压力控制系统分为：分为：炉膛压力调节炉膛压力调节、引风机动叶控制引风机动叶控制和和低炉膛低炉膛压力保护压力保护等几个部分等几个部分（一）引风量的调节（一）引风量的调节炉膛压力给定值炉膛压力给定值pf0由由M/A2给定。给定。前馈信号前馈信号来自两台送风机动叶的平均指令来自两台送风机动叶的平均指令Vf。Kf1(x)闭锁指令闭锁指令 增增/ /减回路减回路TAA0%100%TAATAAT闭锁指令增闭锁指令增/ /减减与防喘振回路与防喘振回路闭锁指令增闭锁指令增/ /减减与防喘振回路与防喘振回路K A0%M/A1M/A2+PIPIp pf0f0炉膛压力炉膛压力p pf fV Vf fp p1 1G

44、Gd dG Gb b+低限压力低限压力MFT动态动态修正值修正值引风机引风机A动叶动叶引风机引风机B动叶动叶送风机动叶送风机动叶平均指令平均指令f(x)调整前馈作用的强弱。调整前馈作用的强弱。炉膛压力调节器炉膛压力调节器PI输出输出引风机的控制指令引风机的控制指令Gd。（二）风机动叶控制与保护（二）风机动叶控制与保护与送风机动叶的控制与保护很相似。与送风机动叶的控制与保护很相似。（三）低炉膛压力保护（三）低炉膛压力保护 当炉膛压力低于某一限值，比较器输出负值，当炉膛压力低于某一限值，比较器输出负值，经比例调节器输出。经比例调节器输出。高值限制器高值限制器设置高限为零，设置高限为零，防止炉膛压力

45、大于低限压力时误动。防止炉膛压力大于低限压力时误动。MFT动态修正回路动态修正回路根据发生根据发生MFT前机组的负荷值，前机组的负荷值，按一定比例瞬间动态关小引风机动叶开度，并保持按一定比例瞬间动态关小引风机动叶开度，并保持一段时间后再以斜坡变化，回到发生一段时间后再以斜坡变化，回到发生MFT前瞬间前瞬间的开度数值上，并恢复炉膛压力的正常调节。的开度数值上，并恢复炉膛压力的正常调节。四、一次风压控制系统四、一次风压控制系统控制一次热风母管压力（或一次风速）控制一次热风母管压力（或一次风速）。 一次风压的给定值一次风压的给定值pV10：由给煤量指令：由给煤量指令Fd（或（或锅炉负荷指令锅炉负荷指

46、令NB)经经f(x)给出，并与设定的正负偏置给出，并与设定的正负偏置相加最终形成相加最终形成pV10 。 一次风机最大允许开度一次风机最大允许开度由改风机入口体积流由改风机入口体积流量经函数器给出的最大动叶开度，防止风机进入量经函数器给出的最大动叶开度，防止风机进入喘振的危险区。喘振的危险区。 MFT时，或某台一次风机跳闸时，时，或某台一次风机跳闸时，切换器切换器T连锁到全关位置。连锁到全关位置。V V1d1dT1KTAATAAT2f1(x)A+一次风压一次风压p pV1 V1 给煤量指令给煤量指令F Fd dp pV10V10PIPIM/A1M/A20%0%一次风机一次风机A动叶动叶一次风机

47、一次风机B动叶动叶一次风机一次风机A动动 叶最大允许开度叶最大允许开度一次风机一次风机B动动 叶最大允许开度叶最大允许开度V V1b1b五、二次风控制系统五、二次风控制系统（一）燃料风档板控制系统（一）燃料风档板控制系统A、B、C、D、E、F六层为燃料风，也称为六层为燃料风，也称为一次一次风的周界风风的周界风。其作用其作用是：是：1）提供一次煤粉以适当的空气）提供一次煤粉以适当的空气，来补充由于煤粉，来补充由于煤粉高度集中，在燃烧初期可能出现的氧量不足，以利高度集中，在燃烧初期可能出现的氧量不足，以利于煤粉气流着火和燃烧的扩展。于煤粉气流着火和燃烧的扩展。2）可以防止一次风偏斜和煤粉离析，避免

48、气流冲可以防止一次风偏斜和煤粉离析，避免气流冲刷炉墙形成大量还原性气体而结焦。刷炉墙形成大量还原性气体而结焦。3）高速的周界风还可增强卷吸高温烟气的能力，高速的周界风还可增强卷吸高温烟气的能力，由利于煤粉气流着火。由利于煤粉气流着火。4）它还对一次风喷口起到冷却保护作用。它还对一次风喷口起到冷却保护作用。AABBBCCCDDDEEEFFCFGCFHFF燃烬风燃烬风辅助风辅助风燃油风燃油风燃料风燃料风f(x)f(t)TAAT2T1A1A20%0%100%100%M/A层给煤指令层给煤指令层给煤指令层给煤指令燃料风档板燃料风档板燃料风档板开度燃料风档板开度A1AAA2ABB1BBB2BCC1CCC

49、2EFD 层给煤指令层给煤指令：来自相应层给煤机（或给粉机）：来自相应层给煤机（或给粉机）转速，经转速，经f(x)，形成燃料风档板开度指令。，形成燃料风档板开度指令。 f(t)超前超前/滞后环节滞后环节。 当发生当发生MFT时或本层给煤机转速测量信号故时或本层给煤机转速测量信号故障时，本层障时，本层燃料风档板控制切手动燃料风档板控制切手动； 当当FSSS发出关本层燃料风档板控制指令时，发出关本层燃料风档板控制指令时，切换器切换器T1和和0给定器给定器A1，超驰关燃料风档板超驰关燃料风档板； 当当FSSS发出开全部燃料风档板控制指令时，发出开全部燃料风档板控制指令时，切换器切换器T2和和100给

50、定器给定器A2，超驰开燃料风档板超驰开燃料风档板。（二）辅助风档板控制系统（二）辅助风档板控制系统 辅助风是二次风的主体，它的作用是调整二次风辅助风是二次风的主体，它的作用是调整二次风箱和炉膛之间的差压箱和炉膛之间的差压，从而保持进入炉膛的二次风有，从而保持进入炉膛的二次风有适当的流速。适当的流速。 BC、DE、FF层为辅助风层为辅助风，AB、CD、EF层为层为燃油风燃油风。当某层燃油推出运行时，该层燃油风档板。当某层燃油推出运行时，该层燃油风档板和辅助风档板共同参加二次风箱和炉膛之间差压的和辅助风档板共同参加二次风箱和炉膛之间差压的调节。调节。 差压给定值差压给定值是锅炉负荷指令的函数再与偏

51、置量是锅炉负荷指令的函数再与偏置量的叠加。的叠加。 f1(x)是为了保证在高负荷时有足够的空气量，是为了保证在高负荷时有足够的空气量，用较高的差压来维持较高的风速，使煤粉充分混合；用较高的差压来维持较高的风速，使煤粉充分混合；在低负荷时，炉内燃烧强度低，应维持较低差压，在低负荷时，炉内燃烧强度低，应维持较低差压，用降低风速来保证正常燃烧。用降低风速来保证正常燃烧。PITAAf1(x)KTAAT1T2辅助风档板辅助风档板A1A2 100%0%M/A4M/A1+NBDpDp0FF层层二次风箱二次风箱/炉膛差压炉膛差压锅炉负荷指令锅炉负荷指令 DE层层BC层层TAAT4T5燃油风档板燃油风档板A4A

52、5100%0%M/A5AB层层T3A330%T6f2(x)CD层层 EF层层Dd燃油流量燃油流量投入油枪层数投入油枪层数NBDp0 当差压过高或过低、以及发生当差压过高或过低、以及发生MFT时，本层时，本层辅辅助风档板控制切手动助风档板控制切手动； 当当FSSS发出关本层辅助风档板控制指令时，切发出关本层辅助风档板控制指令时，切换器换器T1和和0给定器给定器A1，超驰关辅助风档板超驰关辅助风档板； 当当FSSS发出开某层辅助风档板控制指令或差压发出开某层辅助风档板控制指令或差压高限报警时，切换器高限报警时，切换器T2和和100给定器给定器A2，超驰开超驰开辅助风档板辅助风档板。（三）燃油风控制

53、系统（三）燃油风控制系统 f2(x)给出该层燃油流量与燃油风档板开度的对给出该层燃油流量与燃油风档板开度的对应关系。应关系。 当本层未投油枪时，由当本层未投油枪时，由T6选择辅助风差压控选择辅助风差压控制指令制指令Dd控制该层燃油风档板开度。控制该层燃油风档板开度。 当当FSSS来某层点火指令时，通过来某层点火指令时，通过T3和和20给定给定器器A，减对应层燃油风档板强制在点火位；，减对应层燃油风档板强制在点火位； 当当FSSS来关某层燃油风档板控制指令时，切换来关某层燃油风档板控制指令时，切换器器T4和和0给定器给定器A，超驰关本层燃油风档板超驰关本层燃油风档板； 当当FSSS发出开某层燃油

54、风档板控制指令或差压发出开某层燃油风档板控制指令或差压高限报警时，切换器高限报警时，切换器T5和和100给定器给定器A，超驰开相超驰开相应层燃油风档板应层燃油风档板。（四）燃烬风档板控制系统（四）燃烬风档板控制系统 燃烬风是从燃烧器最上两层的二次风喷口进入燃烬风是从燃烧器最上两层的二次风喷口进入炉膛，炉膛，主要用在锅炉高负荷段主要用在锅炉高负荷段。其作用其作用是降低炉膛是降低炉膛火焰中心，减小烟气中火焰中心，减小烟气中NOX的生成量，同时也为煤的生成量，同时也为煤粉颗粒的后期燃烧提供适当的空气。粉颗粒的后期燃烧提供适当的空气。M/A1f1(x)OFG燃烬风档板燃烬风档板TAATAAf2(x)f

55、3(x)TAANBM/A2M/A3OFH燃烬风档板燃烬风档板锅炉负荷指令锅炉负荷指令 f1(x)NB 炉膛炉膛50负荷下，两层燃烬风档板全关；负荷下，两层燃烬风档板全关；5070负荷段负荷段OFG层燃烬风由全关到全开；层燃烬风由全关到全开；70100负荷段负荷段OFH层燃烬风由全关到全层燃烬风由全关到全开。由开。由f1(x)、 f2(x)、 f3(x)实现。实现。由锅炉负荷指令来控制燃烬风档板的开度。由锅炉负荷指令来控制燃烬风档板的开度。附：本厂燃烧自控系统（资料来源：热工培训教材）附：本厂燃烧自控系统（资料来源：热工培训教材）第一章第一章 磨煤机负荷控制系统磨煤机负荷控制系统 一、过程控制设

56、备一、过程控制设备 我厂的制粉系统采用的是正压直吹式制粉系统，磨我厂的制粉系统采用的是正压直吹式制粉系统，磨煤机为煤机为GEC-ALSTHOMGEC-ALSTHOM生产的生产的双进双出钢球磨煤机双进双出钢球磨煤机。磨煤。磨煤机型号为机型号为BBD4060BISBBD4060BIS。每台磨煤机的出力为。每台磨煤机的出力为71.2t/h71.2t/h。共有共有三台三台磨煤机，每台磨煤机又分为驱动侧和非驱动侧。磨煤机，每台磨煤机又分为驱动侧和非驱动侧。每侧对应一台给煤机。给煤机为电子称重型，并且采用每侧对应一台给煤机。给煤机为电子称重型，并且采用变频调速。原煤从给煤机出口落入变频调速。原煤从给煤机出

57、口落入混合箱混合箱，在混合箱中，在混合箱中受到受到一次旁路风一次旁路风的预干燥，然后借助磨煤机耳轴进入磨的预干燥，然后借助磨煤机耳轴进入磨煤机，螺旋输送机通过其旋转运动把煤推入磨煤机，接煤机，螺旋输送机通过其旋转运动把煤推入磨煤机，接着通过旋转体内部的钢球运动把煤磨成粉状。着通过旋转体内部的钢球运动把煤磨成粉状。一次热风一次热风通过耳轴的中央管道进入磨煤机。它能把煤吹干，并通通过耳轴的中央管道进入磨煤机。它能把煤吹干，并通过中央管道的周围的耳轴环型套筒把煤粉从磨煤机中送过中央管道的周围的耳轴环型套筒把煤粉从磨煤机中送出。出。 磨部分的控制主要包括以下几个系统：磨部分的控制主要包括以下几个系统：

58、磨负荷控磨负荷控制系统制系统，磨煤位控制系统磨煤位控制系统，磨风量控制系统磨风量控制系统，磨出口磨出口温度控制系统温度控制系统。 磨负荷的控制是通过调节磨负荷的控制是通过调节进入耳轴中央管道的进入耳轴中央管道的一一次风量次风量加以实现的。每台磨的驱动侧和非驱动侧在相加以实现的。每台磨的驱动侧和非驱动侧在相应半磨运行时可实现单侧控制。应半磨运行时可实现单侧控制。 二、控制功能说明二、控制功能说明 （一）磨负荷指令的形成（一）磨负荷指令的形成 磨负荷指令来自两路：一路来自磨负荷指令来自两路：一路来自燃料主控燃料主控，另一，另一路来自路来自填充填充/ /预热阶段预热阶段负荷设定点。这两路指令在逻负荷

59、设定点。这两路指令在逻辑控制下可在磨控制的不同阶段实现切换。辑控制下可在磨控制的不同阶段实现切换。 磨ADE侧一次风调整门来自 磨指令来自填充 预热磨ADE侧指令通过磨侧的一次风量总风量 来自锅炉主控的负荷指令经函数转换后形成总来自锅炉主控的负荷指令经函数转换后形成总燃料指令，总燃料指令再与锅炉风量对应的燃料量燃料指令，总燃料指令再与锅炉风量对应的燃料量进行低选，所得值再减去燃油量对应的煤量，便得进行低选，所得值再减去燃油量对应的煤量，便得到燃料主控的燃料量指令。总燃料量经到燃料主控的燃料量指令。总燃料量经热量校正热量校正计计算后，送入燃料主控。在稳态时，燃料主控保证总算后，送入燃料主控。在稳

60、态时，燃料主控保证总燃料量与燃料主控的燃料量指令相等。燃料主控的燃料量与燃料主控的燃料量指令相等。燃料主控的输出分别作为三台磨的负荷控制指令。对于每台磨，输出分别作为三台磨的负荷控制指令。对于每台磨，负荷指令又可在操作员的干预下加减一定的偏置值负荷指令又可在操作员的干预下加减一定的偏置值分别作为驱动侧和非驱动侧的负荷指令。以下以驱分别作为驱动侧和非驱动侧的负荷指令。以下以驱动侧为例介绍磨负荷控制的控制功能及相关的逻辑动侧为例介绍磨负荷控制的控制功能及相关的逻辑控制部分控制部分 。（二）测量信号的获取（二）测量信号的获取 通过磨驱动侧的一次风量的测量通过磨驱动侧的一次风量的测量： ： 在通向磨耳