发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统

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基于组态王温度控制系统

基于组态王温度控制系统

1 / 38摘 要要:过热温度是各种工业锅炉设备的重要参数。

如果过热蒸汽温度过高,则过热器容易损坏,也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀严重影响生产运行的安全;过热蒸汽温度偏低,则设备的效率将会降低,同时使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加,引起叶片的磨损。

因此,必须控制过热器出口蒸汽温度。

锅炉过热蒸汽温度的控制任务,就是为了维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内,并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

内,并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

本课题利用智能仪表控制系统,结合组态王监控软件设计人机对话界面,实现锅炉过热蒸汽控制系统设计。

通过对现场系统数据的采集处理,在组态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。

同时利用智能仪表控制系统,在所设计的组态王监控界面中,进行相关仪表调校和控制器参数整定。

最后向用户提供锅炉过热蒸汽控制系统的动态运行结果。

整定。

最后向用户提供锅炉过热蒸汽控制系统的动态运行结果。

关键词:过热蒸汽温度;智能仪表;组态王过热蒸汽温度;智能仪表;组态王Abstract:Superheated steam temperature is a variety of important industrial boiler equipment parameters, in the production process, the entire path of soft drink is the highest temperature of superheated steam temperature, superheater temperature normal working hours, there are generally closer to the material to allow the maximum temperature, if overheating steam temperature too high, easy to damage superheater and steam turbine will cause excessive internal seriously affected the production of thermal expansion of the safety of operation 。

SMITH预估器技术在火电厂过热汽温控制中的应用优势

SMITH预估器技术在火电厂过热汽温控制中的应用优势

l简介 现代锅 炉的过热器是在高温 、 高压条件下 工作的。锅炉 出口过热蒸汽温度是整个汽水 回 路中工质的最高温度 , 于电厂的安全 、 对 经济运 行有重大的影 响。过热器正常运行 的温度 已接 近钢材允许 的极 限温度 ,强度方面的安全系数 也很小 , 因此, 必须严格地将过热汽温控制在给 定的范围。高 压锅炉过热汽温 的暂时偏差不允 许超过 ±I &C,长期偏差不允许超过 45C, - 这 o 个要求对 于汽温控制系统来说是非常高的。 影响过 热器 出口蒸汽 温度变 化的原 因很 多, 如蒸 汽流量 变化 、 燃烧工 况变化 、 给水 温度 变化、 进入过热器 的蒸汽焓值变化 、 流经过热器 的烟气温度及流速变化 、 锅炉受热面结垢等 , 但 归结起来扰动 主要有 以下几种 : 蒸汽扰动 、 过热 器吸热量 扰动 、 过热器入 口汽温扰动。 这三种扰 动是造成过热器 出口汽温变化的主要原因。 简单的 控制理论 无法保 证锅炉 汽温 的稳 定和平衡 , 应用了 S IH预估 器模 拟控制技术 MT 的串级过热汽温控制 系统在这方面显示出突出 的优势。 2S T MIH预估器模拟控制技术 介绍 在现今所 用的纯迟延补偿方法 中, 密斯 史 算法是最著名 的一种方法。 它是史密斯在 15 97 年提出的。 这是一种 以模型为基础 的方法 , 可以 用以改善大迟延控制系统的控制品质 ,后来 控 制界逐 渐把这种方法称为史密斯预估器。 下面介绍 一种用 于… 阶过程 的史密斯 预 估器算法,该过程可用于一个一阶惯性加纯迟 延的模 型来描述 。 这个过程从 原理 上可分 解为一 个纯惯性 环节和一个纯迟延环节 。如果能设 法将假想 的 变量 B测量 出来 , 那么就可以把 B信号输入 到 调节器 ,这样就把纯迟延环节移到了控制 回路 的外边。 经过迟延时间以后 , 被调量 c将重复 B 同样的变化。 由于反馈信 号 B没有迟延 , 以 所 系统的响应将会大大地改善。 3 S IH预估器模 拟控 制技术 的串级 过 MT 热汽温控 制系统 中的应用 蒸 汽扰动 、 过热器 吸热量 扰动 、 过热器人 口汽温扰 动是造成过热器出 口汽温变化的主要 原因。 当锅炉负荷变化时 , 沿过热器管道整个 长 度各点的温度几乎同时变化 , 其特点是有 滞后 、 有惯性 、 自平衡能力 。当锅炉负荷增 加时 , 有 过 热器出口温度升高。 很 显然 , 当流经过热器的烟气量或烟气 温 度增加时, 过热器 出口汽温也将增加。 在其它条 件都不变 的情况 F, 过热器 人口汽温增 加时, 过 热器出口汽温增加 。 下面介绍 一种典 型的 半级过热 汽温控 制

火电厂热控专业介绍

火电厂热控专业介绍

热控主要设备——DCS控制系统
DCS控制系统——新华XDC800系统
第二部分: 热控专业主要控制系统
1. 自动发电控制系统 automatic generation control System,AGC 机组发电指令由电网调度中心的能量管理系统 来实现遥控自动控制时,则称为自动发电控制 (AGC),实现二次调频。
2. 单元机组协调控制系统 (coordination control system,CCS) 协调控制是单元机组自动控制的核心内容。 3. 锅炉炉膛安全监控系统 (furnace safeguard supervisory system,FSSS)或 称燃烧器管理系统(burner management system,BMS) 炉膛安全监视系统包括炉膛火焰监视,炉膛压力监视, 炉膛吹扫,自动点火,燃烧器自动切换,紧急情况下的主 燃料跳闸等。
36
自动控制系统包括
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
系统名称
协调控制 AGC控制 一次调频 送风量控制 炉膛负压控制 一次风压控制 给粉机控制 一级过热汽温控制 二级过热汽温控制 三级过热汽温控制 再热汽温控制(摆动火嘴) 再热汽温控制(喷水减温) 汽包水位控制
套数
4 1 1 3 2 2 5 1 2 2 1 3 4
31
4. 顺序控制系统 (sequence control system,SCS) 主要用于主机或辅机的自动启停程序控制,以及辅 助系统的程序控制。如汽轮机的自动启停程序控制、 磨煤机自动启停程序控制、定期排污和吹灰的程序 控制等。
32
5. 数据采集系统 (data acquisition system,DAS)
二、调节仪表

锅炉过热蒸汽温度控制系统设计研究毕业设计开题报告

锅炉过热蒸汽温度控制系统设计研究毕业设计开题报告
本课题的主要内容、
重点解决的问题
主要内容:
1、建立被控对象数学模型。
2、基于单片机设计总体方案,进行PID控制规律的选用与数字化。
3、硬件设计,包括单片机输入信号接口电路、外围电路等。
4、软件设计,包括初始化及主程序、控制程序、A/D和D/A转换程序及其他处理程序。
5利用PROTUES仿真。
重点解决的问题:
锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备,是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备,其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源,而且还可以作为驱动设备的动力源。
过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统不可缺少的重要组成部分,其性能和可靠性已成为保证锅炉安全性和经济性的重要因素。由于锅炉往往负荷变化大,起停频繁,依靠人工操作很难保证其安全、稳定地在经济工况下长期运行。温度过高,会使蒸汽带水过多,汽水分离差,使后续的过热器管壁结垢,影响了生产安全;温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求,严重时会发生锅炉爆炸,从而造成重大事故。因此,工业过程对锅炉控制系统都有很高的要求,在锅炉运行中,保证过热蒸汽的温度在正常的范围内具有非常重要的意义。
完成论文的初稿;
修改、完善毕业设计并送指导老师审阅;
完成论文的PPT文件,准备毕业答辩。






***同学查阅了大量与课题相关的文献资料,对设计意图和课题意义清
楚明确,设计了初步的研究方案,预见了难点和关键问题,并拟定了工作计划,
为开题做了充分准备。目前已达到开题要求,同意开题。
指导教师签名:
年 月 日
1、了解锅炉过热蒸汽的工艺过程,对被控对象进行分析,设计控制方案。

热工控制系统第八章 汽温控制系统PPT课件

热工控制系统第八章 汽温控制系统PPT课件
输出对输入x1的传递函数:
W X 1 S x y 1 1 S S 1 W T 1 S W W T 1 T S 2 W S T W 2 D S 1 W S D W 1 D S 2 W S D 2 W m S 1 S W Z S
(8-2) (8-3)
对于一个定值系统,扰动造成的影响应该越小越好,而定值部分应尽量保持恒定,因
1 WB 1
W0(s)
θ2
γθ2
上图中对应的主回路广义调节器的传递函数为:
W T2
sW 2B
1
2
1T1isTds
则主回路广义调节器的等效比例带为:
2
2 1 1 2
此时主回路广义调节器中各参数可以通过试验得到的等效被
控对象W0(s)的输出端过热汽温θ2在减温水量WB扰动下的阶跃响 应曲线,按单回路控制系统整定方法进行计算:(P175表6-6)
(8-5)
则有:
W b 2SK zK T 2K fK 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z
T 2 1 K T 2K fK 2K m 2K z S 1
令: K b 2 1 K K T z2 K K T 2 fK K 2 fK K m 2 2K z,T b 2 1 K T 2K T f2 K 2K m 2K z
Iθ 2 -
I 2 1 1
内回路
γθ2
W2(s) θ2
主回路原理方框图 如果主调节器为PID调节器,其传递函数为:
WT2
s
1
2
1T1is
Tds
忽略导前区的惯性和迟延,则简化后导前区传递函数为:
W1
s
1
WB
1
1
此时主回路原理方框图可以简化为:

660MW超临界机组过热蒸汽温度的控制系统及运行调整

660MW超临界机组过热蒸汽温度的控制系统及运行调整

660MW超临界机组过热蒸汽温度的控制系统及运行调整摘要:大型火电站当中,一项较重要的运行调整就是过热蒸汽温度控制和调整。

过热蒸汽温度控制系统,对于火电机组热效率的提升具有重要意义,能够保障机组发电过程中所产生的热量得到应有的利用,使发电效率大大提升。

因此在本文当中就将对某火力发电企业机组过热蒸汽温度控制系统设计工作进行分析,将设计工作当中对过热蒸汽温度控制系统大延迟、大惯性以及时变性和非线性内在机理问题,进行攻克的过程进行研究,同时对过热蒸汽温度的运行调整提出相关建议。

关键词:660MW;超临界机组;过热蒸汽温度;控制:调整1.前言浙能乐清一期2*660MW超临界机组,锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊Π型结构、露天布置燃煤锅炉。

DCS系统用的是北京ABB贝利控制系统有限公司的Industrial IT Symphony 系统。

在本文当中,将主要对机组当中的过热蒸汽温度控制系统进行研究,过热蒸汽温度控制系统主要存在大延迟,大惯性以及时变性和非线性内在机理问题,并提出相应的运行调整分析。

2.过热蒸汽温度控制系统解析2.1工艺流程分析过热器喷水减温系统工艺流程:炉膛上部布置有前屏过热器和后屏过热器,水平烟道依次布置高温再热器和高温过热器,共有二级喷水减温器,将每一级减温器都进行左右两侧均匀布置。

在第一级减温器当中,主要是将减温器布置在后屏过热器的入口处,该级减温器的喷口量达到了总设计喷水量的2/3,对第一级减温器进行控制的是两个喷嘴和调节阀门。

在第二级减温器当中,主要是将其设置在末级过热器的入口处,该级减热器喷水量达到了总设计排水量的1/3。

图一过热减温水DCS画面2.2过热汽温控制系统2.2.1减温控制系统在第一级减温控制系统(以此为例)当中,进行温度调节时的被调量是前屏过热器出口处的气温,同时该控制系统还能够保护屏式过热器的管壁不会出现温度过高的现象,并与末级过热汽温控制系统进行配合协同工作,保证整体控制系统温度得以调节。

锅炉燃烧系统的控制系统设计毕业论文

锅炉燃烧系统的控制系统设计毕业论文

锅炉燃烧系统的控制系统设计摘要:锅炉是热电厂重要且基本的设备,其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。

主蒸汽压力的自动调节的任务是维持过热器出口气温在允许范围内,以确保机组运行的安全性和气温在允许范围内,以确保机组运行的安全性和[1]经济性。

锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源,又可以作为精馏、干燥、反可以作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。

随着工业生产的规模不断扩大,作为动力和热源的过滤,也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。

在控制算法上、综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制等控制方法实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压,并有效克服了彼此的扰动,使整个系统稳定运行。

运行。

关键词:锅炉;蒸汽压力;单回路控制;关键词:锅炉;蒸汽压力;单回路控制;ControlsystemdesignoftheboilercombustionsystemAbstract:Theboilerisimportantandbasicequipmentofthethermalpowerplan t,oneofthemainoutputvariableisthemainsteampressure.Thetaskoftheauto maticadjustmentofthemainsteampressureistomaintainthesuperheateroutle ttemperaturewithintheallowablerange,toensurethesafetyandeconomyofth eunitoperation.Theboilersproducehighpressuresteamcanbeusedasasource ofpower-driventurbine,butalsoasadistillation,drying,reaction,heatingandprocesshe atsource.Withindustrialproductionexpanding,asafilterforpowerandheat,b utalsotowardthehigh-capacity,high-parameter,high-efficiencydirection.Inthecontrolalgorithm,theintegrateduseofsingle-loopcontrol,cascadecontrol,ratiocontrol,thecontrolmethodoffuelcontroltoadjustthevaporpressure,airvolumecontroltoadjustthefluegasoxygenconten t,thewindcontrolthefurnacenegativepressure,andeffectivelyovercomeeac hotherdisturbancessothatthewholestabilityofthesystem.Keywords:Boiler;Vaporpressure;Single-loopcontrol引言引言随着城市的快速发展,我们对用电的需求也越来越大,如何利用好有限的能源来保证供电是一个重要的话题,在能源的利用过程中如何更加提高能源的利用率是一个可研究性的话题,本文基于上述话题对电厂的燃烧锅炉控制进行了研究。

锅炉燃烧控制系统

锅炉燃烧控制系统

燃气锅炉燃烧控制系统摘要这篇文章主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。

在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点,对于燃烧控制系统的设计方案,根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统,并在设计中给出了不同的设计方案,以对比各自的优缺点,选择最优的控制。

然后,把分别设计的控制系统组合起来,构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。

最后,对设计好的控制系统进行仪表选型。

关键词:燃气锅炉,燃烧系统,比值控制,脱火回火0引言:大型火力发电机组是典型的过程控制对象,它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。

锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理,化学过程,影响因素众多,并且具有强耦合,非线性等特性。

锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制,四、五十年代的单元组合仪表,综合参数仪表控制,直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。

尤其是近一、二十年来,随着先进控制理论和计算机技术的发展,加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。

电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热,通过传热对水进行加热,产生高压蒸汽,推动汽轮机发电机旋转,从而产生强大的电能。

在锅炉燃烧系统中,燃料供给系统,送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。

锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要,同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。

具体控制任务可分为三个方面:一,稳定蒸汽母管压力。

二,维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。

三,维持炉膛负压在一定范围(-20~-80Pa)。

这三者是相互关联的。

另外,在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时,可能使燃料流速过高而脱火;燃烧嘴背压太低又可能回火。

本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。

主要内容包括燃烧控制系统的概述;燃烧控制系统的基本方案;以及燃烧控制系统的仪表选型。

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辽宁工业大学过程控制课程设计(论文)题目:发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统设计院(系):电气工程学院专业班级:自动化093学号: *********学生姓名:指导教师:(签字)起止时间:课程设计(论文)任务及评语院(系):电气工程学院 教研室:注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号090302075 学生姓名 专业班级 自动化093课程设计(论文)题目发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统设计 课程设计(论文)任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 进度计划指导教师评语及成绩平时: 论文质量: 答辩:总成绩: 指导教师签字:年 月 日摘要本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计,而对锅炉过热蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。

所以本设计采用串级控制系统,这样可以极大地消除控制系统工作中的各种干扰因素,使系统能在一个较为良好的状态下工作,同时锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化,并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

在本设计用到串级控制系统中,主对象为送入负荷设备的出口温度,副对象为减温器和过热器之间的蒸汽温度。

通过控制减温水的流量来实现控制过热蒸汽温度的目的关键词:串级控制系统;过热蒸汽温度;温度控制;目录第1章绪论 (1)第2章生产工艺概述 (2)2.2过热器的介绍 (3)2.3过热蒸汽温度控制对象的动态特性 (4)第3章过热蒸汽温度控制原理简介 (10)3.1简单蒸汽温度控制系统 (10)3.2复杂蒸汽温度控制系统 (11)3.3采用串级调节系统的条件 (11)3.4串级控制系统的特点 (13)第4章过热蒸汽温度控制系统的设计 (15)4.1系统控制参数的确定 (15)4.1.1主变量的选择 (15)4.1.2副变量的选择 (15)4.1.3操纵变量的选择 (15)4.2执行器的选择 (16)4.3控制仪表的选择 (16)4.3.1温度变送器的选择 (16)4.3.2温度传感器的选择 (16)4.4主、副控制器控制规律的选择 (17)4.5控制器正、反作用选择 (17)第5章系统仿真 (18)5.1串级控制系统MATLAB仿真分析 (18)5.2蒸汽温度控制系统仿真分析 (19)第6章总结 (22)第1章绪论蒸汽温度是锅炉安全高效经济运行的主要参数,因此对蒸汽温度控制要求严格。

过高的蒸汽温度会造成过热器,蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏;蒸汽温度过低,又会引起热效率降低,影响经济运行。

锅炉控制现场环境恶劣,采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机,不仅结构比较复杂,效率比较低,而且可靠性也不高。

本次课设设计的主要考虑部分是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。

蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。

锅炉汽温控制系统主要包括过热汽和再热蒸汽温度的的调节。

主要蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行时非常重要的。

过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内,并保护过热器,使其管壁温度不超允许的工作温度。

过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度的最高点,过热蒸汽温度过高或是过低,对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。

蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降,以至烧坏过热器的高温段,严重影响安全。

一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过+-10摄氏度,长期偏差不超过+-5摄氏度。

如果过热蒸汽温度偏低,则会降低电厂的工作效率,同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加,引起叶片磨损。

据估计,温度每降低5摄氏度,热经济性将下降约1%;且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高,甚至使之带水,严重影响汽轮机的安全运行。

一般规定过热气温下限不低于其额定值10 摄氏度。

通常,高参数电厂都要求保持过热汽温在540摄氏度的范围内。

由于汽温对象的复杂性,给汽温控制带来许多的困难,其主要难点表现在以下两个方面:1 由于过热器是一个多容且延迟较大的惯性环节,设备结构设计与控制要求存在很多矛盾,所以影响汽温变化的因素很多,例如,蒸汽量、减温水给水量、烟气侧的过剩空气系数和温度等都可能引起汽温变化。

2 随着机组容量和参数的增加,蒸汽的过热受热面的比例加大,使其延迟和惯性更大,从而进一步加大了汽温控制的难度。

第2章生产工艺概述2.1锅炉生产工艺介绍锅炉是过程工业中必不可少的动力设备。

它所产生的蒸汽不仅可提供生产过程作为热源,而且还可以作为蒸汽透平的动力源。

在热电厂中按锅炉设备所使用的燃料的种类、燃烧设备、锅体形式、锅炉功能和运行要求的不同,锅炉生产有各种不同的流程。

常见锅炉设备的工业流程如图1.1 所示蒸汽发生系统由给水泵、给水调节阀、省煤器、汽包及循环管组成。

燃料和热空气按照一定的比例进入燃烧室燃烧,产生的热量传递给蒸汽发生系统,生产饱和蒸汽Ds,然后经过过热器成一定气温的过热蒸汽D,汇集至蒸汽母管。

压力为Pm的过热蒸汽,经负荷设备调节阀供给生产负荷使用。

与此同时,燃烧过程中产生烟气,将饱和的蒸汽变成过热蒸汽后,经省煤器预热锅炉预热空气,最后经引风机送往烟筒排入大气。

锅炉设备的控制任务:根据生产负荷的要求,供应一定压力或温度的蒸汽,同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。

按照这些控制要求,锅炉设备将有如下主要的控制系统:a)锅炉气包水位控制系统:主要是保持汽包内部的水位平衡,使积水量适应锅炉的蒸汽汽量,维持汽包中水位在工艺允许的范围内;b)锅炉燃烧系统的控制:其控制方案要求满足燃烧所产生的热量,适应蒸汽负荷的需要,使燃烧与空气量保持一定的比值,保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行,使引风量与送风量相适应,保持炉膛负压在一定范围;c)过热蒸汽系统控制:主要使过热器出口温度在保持在允许范围内,并保证管壁温度不超过工艺允许范围;d)锅炉水处理过程:主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求。

图1.1锅炉设备主要工艺流程2.2过热器的介绍过热器定义:锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件。

过热器概述:过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力,蒸发量、刚才的耐高温性能及燃料与刚才的比价等因素,对电站锅炉来说,低压锅炉的温度一般为350~375摄氏度,过热器前布置有大量对蒸汽管束,进入过热器的烟温约在700摄氏度上下,中压锅炉多为烧煤粉或重油的室燃炉,其过热汽温为450摄氏度,这时的炉膛辐射传热的烟温可达1000摄氏度左右。

高压锅炉,尤其超高压锅炉,加热水的热量和过热热量增大很多,而蒸发热减少,当有中间再过热时,情况更为突出,这时必须把一部分过热器受热布置在炉膛内,是吸收部分辐射热。

为了提高电厂热力循环的效率,蒸汽的初参数不断提高。

蒸汽压力的提高要求相应的提高过热蒸汽温度,否则蒸汽在汽轮机膨胀终了的湿度就会过高,影响汽轮机的安全。

但蒸汽温度的增高需受到过热器刚才高湿强度性能的限制,因而采用了中间再热,即高压高温蒸汽在汽轮机内膨胀至某一中间压力后,引到布置在锅炉烟道内的再热器,再一次加热升温,然后又回到汽轮机的中、低压缸,继续膨胀至凝汽器压力,这样蒸汽膨胀终了的湿度可控制在允许的范围内。

超高压机组采用中间再热时,理论上可使循环经济性相对提高6~8%,在实际设备中,由于有压降损失,热经济性的提高比理论值稍低。

由于过热器管壁金属在锅炉受压部件中承受的温度最高,因此必须采用耐高温的优质低碳钢和各种铬合金钢等,在最高的温度部分有时还要用奥氏体铬镍不锈钢。

锅炉运行中如果管子承受的温度超过材料的持久强度、疲劳强度或表面氧化所容许的温度限值,则会发生管子爆裂等事故。

2.3过热蒸汽温度控制对象的动态特性过热蒸汽温度调节对象的动态特性是指引起过热汽温变化的扰动与汽温之间的动态关系。

引起过热蒸汽温度变化的原因很多,如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、锅炉给水温度变化、进入过热器的蒸汽温度变化、流经过热器的烟气的温度和流速变化、锅炉受热面结垢、给水母管压力和减温水量等等,这些因素还可能相互制约。

归结起来,过热汽温调节对象的扰动主要来自三个方面:蒸汽流量变化(负荷变化),加热烟气的热量变化和减温水流量变化(过热器入口汽温变化)。

通过对过热汽温调节对象作阶跃扰动试验,可得到在不同扰动作用下的对象动态特性。

1 蒸汽流量扰动下过热汽温对象的动态特性引起蒸汽流量扰动的原因有两个:一是蒸汽母管的压力变化:二是汽轮机调节阀的开度变化。

结构形式不同的过热器,在相同蒸汽流量的扰动下,汽温变化的特性是不一样的。

当锅炉负荷扰动时,蒸汽流量的变化使沿整个过热器管路长度上各点的蒸汽流速几乎同时改变,从而改变过热器的对流放热系数,使沿整个过热器各点的蒸汽温度几乎同时改变,因而汽温反应较快。

其传递函数可以表示为:(2.1)式中: K棚炉负荷扰动时被控对象的放大系数;T一负荷扰动后对象的滞后时间;TD_对象的时间常数。

从阶跃响应曲线可知,其特点是:有延迟、有惯性、有自平衡能力,但其延迟和惯性都比较小,即时间常数TD和滞后时间T都比较小,且T几较小。

动态特性曲线如图2。

图2锅炉负荷扰动下过热器出口汽温的阶跃响应曲线2烟气热量扰动下过热汽温对象的动态特性烟气传热量扰动引起的原因很多,如给粉机给粉不均匀、煤中水分改变、蒸发受热面结渣、过剩空气系数改变、汽包给水温度变化、燃烧火炽中心位置改变等。

当烟气热量扰动(烟气温度和流速产生变化)时,由于烟气流速和温度的变化也是沿整个过热器同时改变的,因而沿过热器整个长度使烟气传递热量也同时变化,所以汽温反应较快,时间常数和延迟均比其它扰动小。

和蒸汽流量扰动的影响类似,烟气热量的扰动也几乎同时影响过热器管道长度方向各处的蒸汽温度,故它是一个具有自平衡能力、滞后和惯性都不大的对象,其传递函数可表示为一个二阶系统,即:式中:o。

为烟气温度但对象特征总的特点是:有迟延,有惯性,有自平衡能力,其动态特性曲线如图3所示。

图3烟气热量扰动下过热汽温的阶跃响应曲线2过热蒸汽控制系统的控制策略的设计3减温水量扰动下过热汽温对象的动态特性常见的减温方式有两种:喷水式减温和表面式减温,前者的效果比后者好。

减温器一般装在末级过热器高温段前面,一方面保护了过热器高温段;另一方面又改善了调节性能。

这种过热器的安装方法与在饱和侧装设表面式减温器相比,延迟时间能减小1/4。

当减温水流量扰动时,改变了高温过热器入口汽温,从而影响了过热器出口汽温。

在喷水减温过热蒸汽温度调节系统中,喷水量扰动是系统的基本扰动。

从喷水减温的工艺过程可知,以喷水量为输入,过热蒸汽温度为输出,对象具有分布参数的特性,即管内的蒸汽和管壁可视为众多的单容对象串联组成的多容对象,喷水量的变化必须通过这些单容对象,才能影响到过热器出口蒸汽温度。

由于大型锅炉的过热器管路很长,减温水流量扰动时,汽温的反应是较慢的。

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