第二章锅炉控制3.ppt

直流锅炉控制系统直流锅炉控制系统 第一节第一节 直流锅炉特点直流锅炉特点 临界点（压力临界点（压力 22.129MPa、温度、温度374℃℃）） 超临界机组是指过热器出口主蒸汽压力超过超临界机组是指过热器出口主蒸汽压力超过22.129MPa的机组 超超临界机组（玉环、超超临界机组（玉环、100万，万，2006年）机组参数为年）机组参数为26.25MPa、、600℃℃/600℃℃ 超（超）临界机组采用直流锅炉，其工作原理上和结超（超）临界机组采用直流锅炉，其工作原理上和结构上与汽包锅炉有所不同，因此直流锅炉在运行特构上与汽包锅炉有所不同，因此直流锅炉在运行特性和控制特性上其相应的特点性和控制特性上其相应的特点汽包锅炉的特点汽包锅炉的特点 1.自然循环自然循环 （也有靠循环泵的强制循环汽包锅炉） 2.受热面的界限是固定的受热面的界限是固定的 省煤器给水流量W过热器过热蒸汽蒸发段Q1Q3Q2图1 汽包锅炉汽水流程汽包将锅炉加热汽包将锅炉加热段、蒸发段和过段、蒸发段和过热段都明确地分热段都明确地分开，不论负荷、开，不论负荷、燃烧率如何变化，燃烧率如何变化，各受热面的大小各受热面的大小是固定不变的。

是固定不变的 控制特点：控制特点： （（1）锅炉蒸发量主要由燃烧率来决定（蒸）锅炉蒸发量主要由燃烧率来决定（蒸发量由加热段受热面的吸热量发量由加热段受热面的吸热量Q1和蒸发段受和蒸发段受热面的吸热量热面的吸热量Q2决定），而与给水流量决定），而与给水流量W的的大小无关所以在汽包锅炉中由燃烧率调节大小无关所以在汽包锅炉中由燃烧率调节负荷（实现燃料热量与蒸汽热量之间的能量负荷（实现燃料热量与蒸汽热量之间的能量平衡），由给水流量调节水位（实现给水流平衡），由给水流量调节水位（实现给水流量与蒸汽流量间的物质平衡地）这两个控量与蒸汽流量间的物质平衡地）这两个控制系统的工作可以认为是相对独立的制系统的工作可以认为是相对独立的(2) 汽包除作为汽水分离器外，还作为燃水比失调的汽包除作为汽水分离器外，还作为燃水比失调的缓冲器 当燃水比失去平衡关系时，利用汽包中的存水和空间当燃水比失去平衡关系时，利用汽包中的存水和空间容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，而各段受热面积的界容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，而各段受热面积的界限是固定，使得燃料量或给水流量的改变对过热汽温的影限是固定，使得燃料量或给水流量的改变对过热汽温的影响较小。

因为过热蒸汽温度主要取决于加热段、蒸发段吸响较小因为过热蒸汽温度主要取决于加热段、蒸发段吸热量与过热段吸热量的比值（热量与过热段吸热量的比值（Q1＋＋Q2）：）：Q3，由于汽包，由于汽包锅炉各受热面的区域界限是固定的，所以当燃烧率变化时，锅炉各受热面的区域界限是固定的，所以当燃烧率变化时，即使即使Q1、、Q2、、Q3也都发生了变化，但这个比值不会有过也都发生了变化，但这个比值不会有过大的改变，因而对汽温的影响幅度较小大的改变，因而对汽温的影响幅度较小 因此在汽包锅炉中仅依靠改变减温水流量因此在汽包锅炉中仅依靠改变减温水流量Wj控制过热控制过热蒸汽温度而改变蒸汽温度而改变Wj时，可近似认为对汽包水位时，可近似认为对汽包水位H和主蒸和主蒸汽压力汽压力pT没有影响没有影响 3. 蓄热量大蓄热量大 锅炉蓄热量是其工质和受热面金属中储锅炉蓄热量是其工质和受热面金属中储存热量的总和汽包锅炉有重型汽包、较存热量的总和汽包锅炉有重型汽包、较大的水容积、较粗的下降管和联箱等，所大的水容积、较粗的下降管和联箱等，所以其蓄热能力比直流锅炉要大以其蓄热能力比直流锅炉要大2～～3倍。

倍 直流锅炉的特点直流锅炉的特点1. 强制循环强制循环图2 直流锅炉简图1给水烟气2345671－省煤器；2－螺旋水冷壁；3－垂直水冷壁（和后水冷壁吊挂管）；4－屏式过热器（前屏和后屏）；5－汽水分离器；6－末级过热器；7－一级过热器蒸汽2. 各受热面无固定分界点各受热面无固定分界点 Thp过热区蒸发区给水过热蒸汽省煤器水冷壁过热器加热区v图3 直流锅炉原理示意图p－压力；T－温度；h－焓；v－比容lonce-through boiler lT燃料量增加图 4 燃料量、给水流量对过热汽温影响给水量增加 现在来说明燃料量与给水量对过热汽温（或焓hgr）的影响一次工质在稳定工况下的热平衡方程式为： 由于锅炉给水温度是随负荷增加而升高，故由于锅炉给水温度是随负荷增加而升高，故hgs也随之升高而也随之升高而机组定压运行时，过热汽温和主蒸汽压力为定值，即过热蒸汽机组定压运行时，过热汽温和主蒸汽压力为定值，即过热蒸汽焓值焓值hgr为定值，因此燃水比为定值，因此燃水比M/ W是随着负荷升高而减小是随着负荷升高而减小 3蓄热量小蓄热量小 对外界负荷扰动比较敏感，在外界负对外界负荷扰动比较敏感，在外界负荷变动时，其主汽压的波动比汽包锅炉剧荷变动时，其主汽压的波动比汽包锅炉剧烈得多。

烈得多 在主动变负荷时，由于直流锅炉的热惯在主动变负荷时，由于直流锅炉的热惯性小，其蒸汽流量能迅速变化，所以它在性小，其蒸汽流量能迅速变化，所以它在负荷适应性方面比汽包锅炉来得快，有利负荷适应性方面比汽包锅炉来得快，有利于机组对电网尖峰负荷的响应于机组对电网尖峰负荷的响应 第二节第二节 直流锅炉动态特性直流锅炉动态特性 一、直流锅炉动态特性一、直流锅炉动态特性 需要调节的主要变量有过热汽温需要调节的主要变量有过热汽温T、主蒸、主蒸汽压力汽压力pT和蒸汽流量和蒸汽流量D（负荷） 改变给水流量改变给水流量W、燃料量、燃料量M（燃烧率）和（燃烧率）和汽轮机调节汽门开度汽轮机调节汽门开度μT可作为调节过热汽可作为调节过热汽温、主蒸汽压力和蒸汽流量的手段温、主蒸汽压力和蒸汽流量的手段 同时考虑，直流锅炉各输入量对机组功同时考虑，直流锅炉各输入量对机组功率率PE的影响 tMtWtμTtDtDtDtTtTtTtpTtpTtpTtPEtPEtPE图5 直流锅炉动态特性曲线(a) 燃料量M扰动(b) 给水流量W扰动(c) 负荷μT扰动（１）负荷扰动时，主蒸汽压力的变化没有（１）负荷扰动时，主蒸汽压力的变化没有迟延，变化很快，且变化幅度较大，这是迟延，变化很快，且变化幅度较大，这是因为直流锅炉没有汽包，蓄热能力小。

若因为直流锅炉没有汽包，蓄热能力小若负荷扰动时，能保持给水流量不变，就能负荷扰动时，能保持给水流量不变，就能减小对过热汽温的影响减小对过热汽温的影响2）） 单独改变燃料量或给水流量时，对过单独改变燃料量或给水流量时，对过热汽温、主蒸汽压力和蒸汽流量都有显著热汽温、主蒸汽压力和蒸汽流量都有显著影响，尤其是对汽温的影响更加突出虽影响，尤其是对汽温的影响更加突出虽然过热汽温对燃料量或给水流量的动态响然过热汽温对燃料量或给水流量的动态响应都很慢，但过热汽温对给水流量的动态应都很慢，但过热汽温对给水流量的动态响应还是快于对燃料量的动态响应响应还是快于对燃料量的动态响应二、直流锅炉被控对象特点二、直流锅炉被控对象特点 1、具有很强的耦合特性、具有很强的耦合特性 给水流量给水流量W、燃烧率（燃料量、燃烧率（燃料量M）和汽）和汽轮机调节汽门开度轮机调节汽门开度μT这三个对象输入量中这三个对象输入量中的任一输入量单独变化，除汽轮机调节汽的任一输入量单独变化，除汽轮机调节汽门开度门开度μT对过热汽温度对过热汽温度T影响较小外，其余影响较小外，其余的都会对过热汽温度的都会对过热汽温度T、主蒸汽压力、主蒸汽压力pT和蒸和蒸汽流量汽流量D有很大的影响，具有很强的耦合特有很大的影响，具有很强的耦合特性。

性 2、对象的非线性、对象的非线性 随着负荷的变化，工质压力将在亚临界随着负荷的变化，工质压力将在亚临界到超临界的广泛范围内变化，随着工质物到超临界的广泛范围内变化，随着工质物性变化巨大，直流锅炉表现出严重的非线性变化巨大，直流锅炉表现出严重的非线性，具体体现为：汽水的比热、比容和焓性，具体体现为：汽水的比热、比容和焓值与它的温度、压力的关系是非线性的，值与它的温度、压力的关系是非线性的，传热特性、流量特性是非线性的传热特性、流量特性是非线性的第三节 直流锅炉控制方案 一、直流锅炉的控制任务一、直流锅炉的控制任务 直流锅炉的控制任务和汽包锅炉基本相同；直流锅炉的控制任务和汽包锅炉基本相同；（（1）使锅炉的蒸发量迅速适应负荷的需要；）使锅炉的蒸发量迅速适应负荷的需要；（（2）保持蒸汽压力和温度在一定范围内；）保持蒸汽压力和温度在一定范围内；（（3）保持燃烧的经济性；）保持燃烧的经济性；（（4）保持炉膛负压在一定范围内保持炉膛负压在一定范围内 直流锅炉的控制系统也包括给水、燃料、送风、炉膛压直流锅炉的控制系统也包括给水、燃料、送风、炉膛压力和汽温等控制系统。

力和汽温等控制系统 在给水控制、过热汽温控制、直流锅炉特有的启动过在给水控制、过热汽温控制、直流锅炉特有的启动过程控制（或燃料控制）上有所不同，而送风、炉膛压力和程控制（或燃料控制）上有所不同，而送风、炉膛压力和再热汽温等控制系统与汽包锅炉相同再热汽温等控制系统与汽包锅炉相同 二、直流锅炉负荷控制二、直流锅炉负荷控制 动态特性可知：单独改变燃料量（燃烧动态特性可知：单独改变燃料量（燃烧率）或给水流量对主蒸汽压力率）或给水流量对主蒸汽压力pT、机组功、机组功率率PE、蒸汽流量和过热汽温都有显著影响蒸汽流量和过热汽温都有显著影响所以，无论是改变燃烧率或是改变给水流所以，无论是改变燃烧率或是改变给水流量都可以作为锅炉的负荷调节手段量都可以作为锅炉的负荷调节手段 直流锅炉负荷控制时，需要给水控制系直流锅炉负荷控制时，需要给水控制系统和燃料控制系统同时动作，以保证给水统和燃料控制系统同时动作，以保证给水量和燃烧率两者同时比值变化量和燃烧率两者同时比值变化 给水调节器给水调节器锅炉指令锅炉指令BD 给水流量给水流量W给水流量调节给水流量调节燃料调节器燃料调节器燃料量调节燃料量调节给水流量给水流量W 燃料量燃料量M直流锅炉负荷控制方案之一直流锅炉负荷控制方案之一燃料调节器燃料调节器锅炉指令锅炉指令BD 燃料量燃料量M给水流量调节给水流量调节给水调节器给水调节器燃料量调节燃料量调节燃料量燃料量M 给水流量给水流量W 直流锅炉负荷控制方案之二直流锅炉负荷控制方案之二f(x)f(x)给水调节器给水调节器锅炉指令锅炉指令BD给水流量调节给水流量调节燃料调节器燃料调节器燃料量调节燃料量调节给水流量给水流量W常用直流锅炉负荷控制方案之一常用直流锅炉负荷控制方案之一（以煤为基础）（以煤为基础）f(x)燃料量燃料量Mf(t)tBDtMttWtT燃水动态校正效果燃水动态校正效果1231－－燃燃料料对对汽汽温温影影响响；；2－－给给水水对对汽汽温温影影响响；；3－－校校正正后后汽温汽温常用直流锅炉负荷控制方案之二常用直流锅炉负荷控制方案之二（以水为基础控制）（以水为基础控制）给水调节器锅炉指令BD给水流量调节燃料调节器燃料量调节给水流量W燃料量M×水冷壁出口温度修正过热汽温修正以及其它修正三、燃水比控制燃水比控制：燃水比控制： 调整给水量和调整燃料量二种方式。

调整给水量和调整燃料量二种方式 快速反映燃水比失衡信号，进行燃水比修快速反映燃水比失衡信号，进行燃水比修 正信号（（1）中间点温度）中间点温度 燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温度都随着改变，可燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温度都随着改变，可选择锅炉受热面中间位置某点蒸汽温度作为燃水比是否适当的信号选择锅炉受热面中间位置某点蒸汽温度作为燃水比是否适当的信号 中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而且滞后时间比过热汽中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多中间点温度过热度越小，滞后越小，也就是越温滞后时间要小得多中间点温度过热度越小，滞后越小，也就是越靠近汽水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小一般取汽水分离靠近汽水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小一般取汽水分离器出口蒸汽温度作为中间点温度来反映燃水比器出口蒸汽温度作为中间点温度来反映燃水比 汽水分离器汽水分离器给水流量给水流量W省煤器省煤器低温过热器低温过热器直流锅炉的喷水减温示意图直流锅炉的喷水减温示意图屏式过热器屏式过热器减温水流量减温水流量Wj末级过热器末级过热器水冷壁水冷壁（（2）采用焓值信号）采用焓值信号 采用分离器出口过热蒸汽的焓值信号，原因采用分离器出口过热蒸汽的焓值信号，原因（（1）能快速反应燃水比；）能快速反应燃水比；（（2）出口过热蒸汽为微过热蒸汽，微过热蒸汽焓值比分离）出口过热蒸汽为微过热蒸汽，微过热蒸汽焓值比分离器出口微过热蒸汽温度在反应燃水比的灵敏度和线性度方器出口微过热蒸汽温度在反应燃水比的灵敏度和线性度方面具有明显的优势。

面具有明显的优势 机组负荷大范围变化时，工质压力将在超临界到亚临界的广泛范围内变化由水和蒸汽的热力特性可知，其焓值－压力－温度之间为非线性关系，蒸汽的过热度越低，焓值－压力－温度之间关系的非线性度越强，特别是在亚临界压力下饱和区附近，这种非线性度更强在过热度低的区域，当增加或减少同等量给水量时，焓值变化的正负向数值大体相等，但微过热汽温的正负向变化量则明显不等如果微过热汽温低到接近饱和区，则焓值/温度斜率大，说明给水量扰动可引起焓值的显著变化，但温度变化却很小 （1）调整给水量（以燃料为基础控制）基本给水指令给水调节器锅炉指令BD给水流量调节燃料调节器燃料量调节给水流量W由给水侧调整燃水比的原则方案（600MW）f(x)燃料量Mf(t)×分离器出口温度修正减温器进出口温差修正以及其它修正特点：特点：汽温相应快，汽温相应快，但负荷波动大但负荷波动大 +－锅炉指令f (x)f (t)×中间点温度修正给水调节器给水广义对象总给水量+－功率给定值燃料调节系统燃烧广义对象功率锅炉主控制器给水扰动通道燃烧率可用解耦设计消除给水流量调节对燃烧率的影响，使给水流量只对微过热汽温或微过热蒸汽焓值作用。

方法：将微过热汽温或焓值调节器的输出通过微分环节加到燃烧率的指令侧作为校正信号，通过适当的微分信号消除对燃料的要求，使燃烧率不变或少改变燃料调节器锅炉指令BD给水流量调节给水调节器燃料量调节给水流量W由给水侧调整燃水比的原则方案（1000MW）燃料量M×分离器出口温度修正减温器进出口温差修正∑主蒸汽流量∑∑－＞BD×KBD（K+1）M－BD×K给水指令（1）锅炉指令BD增加时汽温高，K>0, BD（K+1）做给水指令（增加）；汽温低，K<0, M－BDK，做给水指令（增加）；（2）锅炉指令BD减少时 汽温高，K>0, BD（K+1）做给水指令（减少）；汽温低，K<0, M－BDK，做给水指令（减少）； （2）调整燃料的燃水比控制（以水为基础控制）给水调节器锅炉指令BD给水流量调节燃料调节器燃料量调节给水流量W由燃料侧调整燃水比的原则方案燃料量M×水冷壁出口温度修正过热汽温修正以及其它修正特点：汽温相应慢，负荷波动小 锅炉指令BD给水流量W具有交叉限制的燃料侧调整燃水比的原则方案燃料量M×水冷壁出口温度修正过热汽温修正以及其它修正燃水交叉限制回路给水指令燃烧率指令燃水交叉限制目的是保证负荷响应的快速性的同时；减小过热汽燃水交叉限制目的是保证负荷响应的快速性的同时；减小过热汽温的波动性。

交叉限制采用原则：锅炉指令增加时，给水增加，温的波动性交叉限制采用原则：锅炉指令增加时，给水增加，燃料变化幅值与负荷增加幅度、给水增加幅度以及中间点汽温偏燃料变化幅值与负荷增加幅度、给水增加幅度以及中间点汽温偏离设定值高低有关；锅炉指令减少时，燃料减少，给水的变化幅离设定值高低有关；锅炉指令减少时，燃料减少，给水的变化幅值与负荷减少、燃料减少幅度以及中间点汽温偏离设定值的高低值与负荷减少、燃料减少幅度以及中间点汽温偏离设定值的高低有关 超超临界机组燃水控制+总给水量+Y图 燃水比控制方案锅炉指令BD末级过热汽温PI1末级过热汽温设定T2PI2末级喷水流量设定值末级汽温自动Nf (x)∑4＜对应水冷壁温度水冷壁温度高限＞水冷壁温度低限水冷壁温度设定PI3水冷壁出口温度T3湿态YATAI燃水比模式KT1×＜∑1&燃料率手动湿态TAI燃烧率指令燃烧率自动YN－修正系数K∑2++∑3总燃料量－＞给水指令燃水比修正燃水率燃水交叉限制等效图（1000MW）＞BD KM－BD（K－1）＜BDW+BD（K－1）给水指令燃烧率指令（（1）锅炉指令）锅炉指令DB增加，给水指令总是增加；燃烧侧：如冷壁出口增加，给水指令总是增加；燃烧侧：如冷壁出口温度偏低（温度偏低（K＞＞1），燃烧率指令增加。

如冷壁出口温度偏高（），燃烧率指令增加如冷壁出口温度偏高（K＜＜1），燃烧率指令的变化取决于），燃烧率指令的变化取决于W、、BD和和K （（2）） 锅炉指令锅炉指令DB减小，燃烧率指令总是减小给水侧：如水冷壁减小，燃烧率指令总是减小给水侧：如水冷壁出口温度如偏低（出口温度如偏低（K＞＞1），给水指令减小如水冷壁出口温度如偏），给水指令减小如水冷壁出口温度如偏高（高（K＜＜1），给水指令的变化取决于），给水指令的变化取决于M、、BD和和K 电厂电厂660 MW 机组锅炉为机组锅炉为DG2000/26.15-ⅡⅡ型超超临界参数变压直流型锅炉型超超临界参数变压直流型锅炉 主汽温度在锅炉运行稳定的情况下波动达到主汽温度在锅炉运行稳定的情况下波动达到15℃℃左右，变负左右，变负荷过程中，有时汽温波动达到荷过程中，有时汽温波动达到30℃℃ 锅炉指令BD给水指令原控制方案燃料量Mf(t)∑f(t)减温水流量×f(x)负荷指令PI中间点汽温燃料率指令改进改进（1）协调控制协调，汽机控制加压力限制；避免汽轮机调门动作对锅炉的储能过度的释放，导致汽温骤然下降 BD－△pTTDpoPI△PEPoPI＋＋－＋＋锅炉跟随及协调控制改进的地方－＋＋∑（（2）给水改进）给水改进低温过热器出口温度给水指令给水侧改进方案f(t)∑焓值燃料量MPIf(x)调节级压力负荷指令f(x)PI∑分离器出口温度分离器出口压力f(x)锅炉指令BDf(x)主汽温度在稳态期间达到平均±3℃左右，升降负荷期间达到平均±5.5℃左右。

 第四节直流锅炉给水控制系统第四节直流锅炉给水控制系统 第一种：以水为基础的控制系统第一种：以水为基础的控制系统第二种：由调水实现燃水比控制系统第二种：由调水实现燃水比控制系统第一种：以水为基础的控制系统第一种：以水为基础的控制系统汽泵A自动总给水指令图 给水控制方案省煤器出口汽温PI1省煤器出口压力f 1(x)∑1＞TAIYN∑2－最小流量AA∑3++++f 2(x)T1省煤器保护投入Af3(x)+∑5++BALANCER总给水流量PI2YNT2两泵均自动A汽泵A入口水流量汽泵B入口水流量∑6+∑7－TAI×f 4(x)f (x)汽动给水泵AMEH控制汽泵A转速指令TAI×f5 (x)汽动给水泵BMEH控制汽泵B转速指令∑8Af 7(x)f 8(x)TAIKTAI×f 6(x)电泵液力耦合器电泵转速指令f (x)调节阀主蒸汽压力设定值给水自动汽泵B自动电泵自动f (x)f (x)第二种：由调水实现燃水比控制系统第二种：由调水实现燃水比控制系统一、一、 采用中间点温度的给水控制采用中间点温度的给水控制 除中间点温度信号外除中间点温度信号外汽水分离器汽水分离器给水流量给水流量W省煤器省煤器低温过热器低温过热器直流锅炉的喷水减温示意图直流锅炉的喷水减温示意图屏式过热器屏式过热器减温水流量减温水流量Wj末级过热器末级过热器水冷壁水冷壁 燃水比例失调而引起汽温的变化时，仅依靠调节减温水燃水比例失调而引起汽温的变化时，仅依靠调节减温水流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化，一般最大喷水流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化，一般最大喷水流量为锅炉额定负荷下的给水流量流量为锅炉额定负荷下的给水流量10％左右，会失去调节作％左右，会失去调节作用而影响锅炉安全运行。

用而影响锅炉安全运行 为了避免因燃水比失衡而导致减温水流量变化过大，超出为了避免因燃水比失衡而导致减温水流量变化过大，超出可调范围，因此可利用减温水流量与锅炉总给水流量的比值可调范围，因此可利用减温水流量与锅炉总给水流量的比值（喷水比）来对燃水比进行校正喷水比）来对燃水比进行校正 喷水比校正燃水比原则：确定不同工况机组负荷下的喷喷水比校正燃水比原则：确定不同工况机组负荷下的喷水比，当实际喷水比偏离给定值时，说明是由于燃水比例失水比，当实际喷水比偏离给定值时，说明是由于燃水比例失调而使过热汽温过高或过低，因此这时不能仅依靠调节减温调而使过热汽温过高或过低，因此这时不能仅依靠调节减温水流量来控制汽温，而是要利用喷水比偏差来修改锅炉总给水流量来控制汽温，而是要利用喷水比偏差来修改锅炉总给水流量，也就是进行燃水比校正，进而通过改变给水流量水流量，也就是进行燃水比校正，进而通过改变给水流量W来调节汽温来调节汽温 积分作用＋＋－＋f1(t)汽水分离器压力滤波汽水分离器温度给定值机组负荷指令喷水比给定值减温水流量总给水流量喷水比校正喷水比＋ASP1＋－汽水分离器出口温度＋PV1锅炉指令BD动态延时f1(x)f3(x)∑2÷f3(t)f4(x)∑1PID1D∑4∑5f2(t)f2(x)燃水比SP2给水基本指令指令校正＋＋采用中间点温度的给水控制方案PID2＋PV2－给水流量控制指令TA1负荷>100MW∑6＋汽泵A偏置bA∑7PID3汽泵A转速指令nA汽泵B转速指令nB电泵C转速指令nC＋＋＋－0T1A汽泵A转速指令nA＋＋汽泵B偏置bB∑8T2A汽泵B转速指令nB＋＋电泵C偏置bC∑9T3A电泵C转速指令nC＋泵公用转速指令n0泵总转速指令n∑二、二、 采用焓值信号的给水控制采用焓值信号的给水控制 锅炉指令BDSP1一级减温器前后温差机组负荷指令分离器出口压力 调节级压力分离器出口温度 分离器出口焓值PID2焓值计算PID1f1(x)f3(x)∑2SP3f2(x)f1(t)∑2指令校正PID3锅炉总给水流量给水流量控制指令采用焓值信号的给水控制方案给水基本指令分离器出口焓值给定值SP2三、采用焓增信号的给水控制三、采用焓增信号的给水控制 采用焓增信号的给水控制方案其原理是：在稳定的直流工况下，根据热力学第一定律，由省煤器出口到低温过热器入口这段工质（水）所吸收的热量△Q为： △H为省煤器出口到低温过热器入口这段工质的焓增；ωt为省煤器出口到低温过热器入口这段工质的技术功，其包括轴功、动能增量和位能增量。

对于连续流动、未膨胀作功、落差有限的工质，轴功、动能增量和位能增量这3项可近似为0△h工质焓增 ，W为给水流量 给水控制策略 :也就是根据省煤器出口到低温过热器入口这段工质所吸收的热量（水吸收的热量）和省煤器出口到低温过热器入口这段工质的焓增（焓增）来调节给水量 SP3PV3＋汽水分离器出口温度蒸汽焓表汽水分离器出口焓值（KJ/Kg）储水箱压力PV1PID1一级减温器前后温差PID2负荷指令f1(x)PV2SP2∑2过热器入口焓值给定值（KJ/Kg）SP1∑1≮≯f2(x)焓值修正锅炉指令f3(x)f4(x)kP1Ti1∑3焓增修正焓增÷DN水吸收热量＞循环水流量＞A省煤器最小流量∑4－PID3省煤器入口给水流量以焓增为基础的给水控制方案给水流量控制指令Kg/sKT/H 锅炉负荷在35%~100%MCR范围内，没有循环水流量和省煤器入口最小流量限制时，省煤器入口给水流量（锅炉给水流量）给定值SP3为 省煤器出口焓值喷水流量设计值－＋＋＋＋－负荷指令f2(t)f3(t)f3(x)f4(x) 水吸收热量及焓增计算回路f2(x)PV2∑1蒸汽流量设计值给水流量设计值(Kg/s)f4(t)f5(t)＞f1(t)f1(x)过热器入口焓值给定值＋－∑2×焓增∑3K储水箱饱和温度f6(t)NY省煤器入口流量低∑4Kf5(x)热容量储水箱蒸汽吸热水吸收的热量低温过热器入口焓值省煤器出口焓值f7(t)∑5设计焓增设计焓增YN测量焓增MJ/sKg/sMJ/KgKJ/KgKJ/KgT1T1 当锅炉低负荷时，即蒸汽流量低于炉膛所需的最小流量时，由于有循环水进入省煤器，故给水流量给定值SP3为：  当设计焓增逻辑信号为“0”时，设测量焓增经切换器T2作为焓增信号。

于是给水流量给定值SP3为： 由于直流锅炉的非线性，故根据锅炉负荷指令调节器PID1的比例增益kp1和积分时间Ti1 四、其它有关给水控制问题四、其它有关给水控制问题 1、最小流量控制系统 最小流量截止阀大溢流调节阀小溢流调节阀给水泵过热二级减温水再 热 减 温水过热一级减温水水冷壁省煤器汽水分离器储水箱锅炉启动系统扩容器给水旁路调节阀循环泵高压加热器除氧器再循环调节阀一级过热器屏式过热器末级过热器末级再热器低温再热器高压旁路高压缸中压缸低压旁路低压缸低压缸凝汽器锅炉启动系统集水箱疏水泵凝汽器低压加热器凝结水泵化学处理装置直流炉汽水流程简图循环调节阀给水泵最小流量控制方案N再循环阀开度指令再循环阀关100%0%汽动给水泵入口给水流量Yf1(x)×T1汽动给水泵入口给水温度A1.0汽动给水泵入口给水温度测点故障∑小汽机转速f2(x)A偏置V≯≮≯PIDT2AT3A再循环阀开PVSP2、给水泵出口压力控制 在给水泵的运行过程中，可以通过调节旁路阀门的开度、提高管路阻力来提高给水泵出口压力，来防止给水泵的工作点落在下限特性之外,这种措施也称为最大流量保护 －汽动给水泵A入口流量f1(x)下限特性∑1A安全裕量△1＋汽动给水泵A出口压力－汽动给水泵B入口流量f2(x)∑2△2＋＋＋汽动给水泵B出口压力＋＋－电动给水泵C入口流量f3(x)∑3△3＋电动给水泵C出口压力＋AT1AN100%T2汽动给水泵A运行汽动给水泵B运行T3电动给水泵C运行NNA安全裕量下限特性下限特性＋＜给水旁路调节阀指令给水泵出口压力控制PID3、循环流量与储水箱水位控制 溢流阀开度与水位关系8500800075007000调节阀开度（％）储水箱水位/mm204060801006500小溢流阀大溢流阀储水箱水位∑循环调节阀调节指令f (x)A偏置PIDSP循环流量V≯循环流量控制方案第五节第五节 直流锅炉过热汽温控制系统直流锅炉过热汽温控制系统 影响过热汽温的重要因素就是燃水比（影响过热汽温的重要因素就是燃水比（WFR，，Water Fuel Ratio），因此，为了使汽温的变化较），因此，为了使汽温的变化较小，必须使燃料量和给水流量保持适当比例。

小，必须使燃料量和给水流量保持适当比例 此外，烟气热量、给水温度和减温水流量也是此外，烟气热量、给水温度和减温水流量也是影响过热汽温的主要因素，而改变烟气热量是再热影响过热汽温的主要因素，而改变烟气热量是再热蒸汽温度控制的主要调节手段蒸汽温度控制的主要调节手段 直流锅炉过热汽温控制是以燃水比控制为主，直流锅炉过热汽温控制是以燃水比控制为主，喷水减温为辅通过燃水比控制实现过热汽温的粗喷水减温为辅通过燃水比控制实现过热汽温的粗调，采用多级喷水减温控制实现过热汽温的细调调，采用多级喷水减温控制实现过热汽温的细调过热汽温对象特性过热汽温对象特性 主要扰动有四种：主要扰动有四种： （（1）燃料量和燃料种类或成分的扰动；）燃料量和燃料种类或成分的扰动； （（2）给水流量和给水温度扰动；）给水流量和给水温度扰动； （（3）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、风量变化等等这些变化最终均反映在烟气风量变化等等这些变化最终均反映在烟气热量的变化；热量的变化； （（4）蒸汽流量（负荷）扰动；）蒸汽流量（负荷）扰动； （（5）减温水流量扰动。

减温水流量扰动 θ++GD(s)GQ(s)GW(s)DQWjG M(s)M++G W(s)W一、常规控制方式一、常规控制方式 PID1∑1二级减温器二级减温器前后温差前后温差f2(x)蒸汽流量蒸汽流量f1(t)燃烧器摆角指令燃烧器摆角指令∑2f2(t)总风量总风量＞＞∑3f3(x)过热度过热度分离器出口压力分离器出口压力PID2一级减温器一级减温器出口温度出口温度一级减温水流一级减温水流量指令量指令一级喷水减温控制系统方案一级喷水减温控制系统方案PID1∑1末级过热器末级过热器出口温度出口温度f2(x)蒸汽流量蒸汽流量f1(t)燃烧器摆角指令燃烧器摆角指令∑2f2(t)总风量总风量＞＞∑3f3(x)过热度过热度末级过热器出口压力末级过热器出口压力PID2末级过热器末级过热器入口温度入口温度二级减温水流二级减温水流量指令量指令二二级喷水减温控制系统方案级喷水减温控制系统方案一级减温器分割屏过热器末级过热器至汽机后屏过热器初级过热器蒸汽一级减温水1000MW过热蒸汽流程简图二级减温器三级减温器二级减温水三级减温水分离器饱和蒸汽温度PID1∑1二级减温器前后温差f2(x)主蒸汽流量∑2＜分离器出口压力PID2一级减温水流量指令一级喷水减温控制系统方案f3(x)f1(t)f2(t)总燃料量一级减温器出口温度Kf3(x)PID3分离器饱和蒸汽温度PID1∑1三级减温器前后温差f2(x)主蒸汽流量∑2＜分离器出口压力PID2二级减温水流量指令二级喷水减温控制系统方案f3(x)f1(t)f2(t)总燃料量二级减温器出口温度Kf3(x)PID3分离器饱和蒸汽温度PID1∑1末级过热器出口温度f2(x)主蒸汽流量∑2＜分离器出口压力PID2三级减温水流量指令三级喷水减温控制系统方案f3(x)f1(t)f2(t)总燃料量三级减温器出口温度Kf3(x)PID3二、其它控制方式二、其它控制方式 针对直流锅炉的大滞后和非线性时变特性，在目前直流锅炉（600MW机组）的过热汽温控制中，采用了一种基于预测控制和自适应控制的控制方法。

+Gc(s)G(s)－－DYSPY 内模控制系统内模控制系统 单回路反馈控制系统单回路反馈控制系统+Gc(s)G(s)－－－－+DYSPYG’(s)处理不可测干扰处理不可测干扰D(1)可测干扰可测干扰——前馈控制；前馈控制；(2)串级控制处理串级控制处理G2(s)G1(s)－－DYSPY串级控制系统的内模控制串级控制系统的内模控制Gc2(s)+Gc1(s)+－－+－－G2(s)G1(s)－－DYSPY一种内模控制形式一种内模控制形式Gc2(s)+KP1+－－+G’1(s)G’1(s)过热器出口温度∑1负荷指令f2(x)测温点附近压力测点×+－f4(x)f4(t)K2∑2∑3过热器入口温度K1PID2f1(x)Ti2SP2PV2f1(t)f2(t)f3(t)对象模型PID1SP1f3(x)PV1KP1－－++喷水调节阀指令 过热汽温控制方案f5(x)＞∑4－+－∑5A汽温导前区汽温惰性区温控系统方框原理图PID1+K+－转换函数过热器出口温度温度设定值负荷指令动态前馈－－－调节阀负荷指令负荷指令测温点附近压力测点压力过热器入口温度减温水汽温惰性区模型 比例器K1、调节器PID2和时间函数发生器f1(t)、f2(t)和f3(t)构成了从过热器入口温度（导前汽温）到过热器出口温度这段汽温惰性区域的增益为1的对象数学模型  汽温惰性区域对象静态增益K1为过热器出口温度变化量与过热器入口温度变化量之比，故 当机组为某一负荷下，过热器入口蒸汽参数为18.5MPa/470℃，其比热容为3.456，过热器出口蒸汽参数为18 MPa/540℃，其比热容为2.907，这时在某一低负荷、滑压状态下，过热器入口蒸汽的参数为12MPa/470℃， 其 比 热 为 2.813， 过 热 器 出 口 蒸 汽 参 数 为11.8MPa/540℃，其比热为2.591，这时预测—自适应控制仿真结果 =1.2 PID控制器： =5，=25 T=16 时间常数为实际时间常数的150%时仿真结果 时间常数为实际时间常数的50%时仿真结果 串级控制参数为：主PID： 副PID： ， =1.2 PID控制器： =5，=25 T=16 预测模型时间常数由16增加为20 预测模型时间常数在对象时间常数的70%～120%之间变动时对控制效果的影响小，对系统鲁棒性强，适用于直流炉汽温这样的时变对象。

在200s时刻给系统均加入一个扰动信号 。