电厂热工自动控制系统

给水流量信号只需要温度补偿。
给水温度B TE4023
给水流量A 给水流量B给水流量C FT4027 FT4028 FT4032
TE
TE
FT
FT
FT
FT
FT
SIGSEL
SIGSEL
SIGSEL
FX4
f(x)
DIV
∑
H/
FH 64
FW 53
FW.RO01
给水流量
5. 控制方案 以下是某 300MW 机组给水控制原理图
2. 燃烧过程的特点 三个被调量（主汽压力PT、氧量O2、炉膛压力ST）和三个调节量（燃 料量B、风量V、引风量G）。每个被调量同时受到几个调节量的影响， 每个调节量又能同时影响几个被调量。
耦合严重
与锅炉的运行方式及负荷调度方式等生产工艺影响 3. 燃烧过程调节对象的动态特性 燃烧率扰动下汽压调节对象的动态特性
4. 信号测量 z 汽包水位测量（单室平衡容器）
z 蒸汽流量测量 ¾ 喷嘴等标准节流装置
D = K △Pρg = K 10.2△Pθ+116865-75P.61P
式中 D－过热蒸汽流量 P－过热蒸汽压力 θ－过热蒸汽温度
△p—节流件差压 ρ—过热蒸汽密度
K—流量系数
¾ 利用调速级压力测量（弗留盖尔公式）
2. 调节对象特性 给水流量扰动、蒸汽流量扰动、炉膛热负荷扰动
2.1 给水流量扰动下水位的动态特性
曲线1 曲线2 曲线3
曲线 1 为不考虑水面下汽包容积变化，仅考虑物料不平衡时的水 位反应曲线。 曲线 3 为不考虑物料不平衡关系，仅考虑水面下汽泡容积变化时 的水位反应曲线。 曲线 2 为给水量阶跃增加后。水位的变化曲线。
△ H/L
DA 25
AO4011
ZT4011 ZT F（X）
A送风机动叶执行器
MA
SA
25
25
H/
HA 25
△
K∫
∑ T TRACK
AFPID
AM 25
FF
28
送风前馈至引风
MASTER
y
A
T
y M01
n
△
:CALCA1.RI03
I
:CALCA1.RI01
△
∑
:CALCA1.BI05
0
CB 24
100
AM 25
I
:O2SP.RI02
T A II
RI06
LAG1 LAG
RI01
MA
26
RI03
K
30%
LAG
LAG2
RI02
△
∑
AFD_CAL
RO03
＞
DIV
AF 22
∑
A
:AFD-CAL.RO02
＞
氧量校正回路
实际风量
AF
22
：AF。RO01
AD 23
:AFD-CAL.RO01
风量指令
风量指令
AD
来自痒量校正
机前压力设定值 机前压力
PS 02
PT
PT 02
一级压力1 一级压力2
PT
PT
汽包压力1 汽包压力2 汽包压力3
PT
PT
PT
DEB.RI02 DEB.RI01
LAG
BDS.RI02
△ ×
LD 01
机组负荷指令
SIGSEL
P1
÷
DEB.RI03
QC
QA 08
SIGSEL PB
QC
QB 08
×
DEB.RO01
PT4009
PT4010
PT
PT
PT
FF 23
IDAVD
∑/2
CALC1.BI04
100
BI 29
0
CB 29
△
T
T
BD 29
T
0
afd
T
MASTER.RO01 123
CALC1.BI03
±
OA 29
T
M/A
≯
CALC1.RO01
≮
CALC1.RO02
TRACK
100
I
T A II
A
△
SA
MA
30
30
QB 66
减温器出口温度信号坏
QA 66
二、 再热汽温控制系统
A N D
NOT
OR
OR
开过热器减温水截止门
DO4001
MFT或机组负荷<10%
FC AA 66 70
过热器温度控制强制手动
MA 66
过热器温度信号坏
IL
静态特性：纯对流特性
动态特性：更容易受负荷、燃烧工况等干扰的影响，温度变化幅度较
大
调节手段：烟气再循环、尾部烟道挡板、喷燃器摆角、喷水减温
△
K∫
PID3
∑ T TRACK
△
K∫
∑ T TRACK
T
PID4
3E 54
±
M/A
≯
LIM2
≮
TRACK
I
T A II
MV 55
DEV2
△
H/L
MDBaidu Nhomakorabea
DEV2
55
H/L
HA LA 55 55
DM 55
ZT4017
ZT F（X） AO4017
电动给水泵
单/三冲量切换逻辑
△
K∫
∑
PID5
T
TRACK
△
K ∫ PID6 ∑ T
H/L
∑
DA
A
30
ZT4015
ZT F（X）
H/
HA 31
BDS.RI01
P1
21
P1 35
P1 66
P1
69
∑
BDS.RO01
HR.RI01
-
HR.RI03
LAG LAG2
HR.RI02
+ △
∑
HR.RO01
△
K
K∫
BMPID
∑
T
FF 14
TRACK
磨煤机指令的平均值
f(x)
FX3
N
T
BD
Y
I
RM 05
T II
BM
SB
08
09
BD 14
锅炉指令
主汽压力控制原理图
汽机负荷不变 主汽压力和汽包压力均表现为具有纯迟延的无自平衡能力特 性。如图所示：
汽机调门开度不变 主汽压力和汽包压力均表现为有迟延的惯性环节
由于汽轮机蒸汽流量相应增加，限制了汽压的升高，汽包压力 与蒸汽压力之差随蒸汽流量增加而增大 负荷扰动
调门阶跃扰动
进汽流量阶跃扰动
4. 燃烧控制方案
由于调速级后温度很难测量，温度变化可以认为是过程线
左右平行移动，因此可用主汽温度代替
也可根据设计数据利用函数发生器计算并补偿。如下图：
过热汽温
SHT:SHTO.OUT
ST 52
第一级压力
CCS:P1.OUT
P1 03
∑
f(x) FX3
SQRT
DIV FX4
MUL
SF.M02
SFLM.HAIND 120T/H
氧量信号
AT
AT4001
AT
AT4002
AT
AT4003
AT
AT4004
一级压力
P1 03
CCS:P1.OUT
锅炉指令
BD 03
CCS:BD.OUT
f(x) FX2
SIGSEL O2.OUT
△
O2PID
A
K∫
∑ T TRACK
O2SP.RO02\3
f(x) FX1
QC
QA 26
∑
:O2SP.RI01
TRACK
±
M/A
≯
LIM3
≮
TRACK
I
T A II
MT 55
H/L
HB LB 55 55
F（X） 汽动给水泵
第三部分 燃烧控制系统
1. 燃烧过程调节的任务 目的在于使进入锅炉的燃料的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相
适应，同时保证锅炉燃烧过程安全经济运行。 锅炉燃烧调节包括以下几项内容： 1) 燃料量调节 使进入锅炉的燃料燃烧产生的蒸汽量与锅炉向外部负荷的供 汽量相适应。 炉跟机方式 ：PT作为控制信号 机跟炉方式：取自电网的负荷要求N0作为负荷要求信号 2) 送风量调节 保证燃料的完全燃烧和排烟损失最小。过量空气系数（氧量） 4～6％ 3) 引风量调节 保证锅炉的安全经济运行。负压过大，大量漏风降低炉膛温度， 且会增加引风机负荷和排烟损失；反之，会使炉烟冒出，影响 卫生，甚至影响设备和人身安全。
损坏；
温度过低，会引起电厂热耗上升，并使汽轮机轴向推力增大造成
推力轴承过载，还会引起汽轮机末级叶片蒸汽湿度增加，降低汽
轮机内效率，加剧对叶片的腐蚀
控制要求：最大控制偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃
规定要求：
2. 静态特性
过热器的传热形式、结构、布置将直接影响其静态特性。大容量
锅炉一般采用对流过热器、辐射过热器和屏式过热器交替串连布
优点：结构简单，操作方便，反应灵敏 缺点：影响炉膛燃烧工况稳定，设备维护量较大。 喷水减温： 最常用的控制手段，一般原设计为事故喷水或微量喷水 方式，但经常被作为主要控制手段。 优点：结构简单，操作方便，反应灵敏 缺点：影响机组效率。 控制方案与过热汽温控制相似。
第二部分 汽包水位调节系统
1. 调节任务 使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范 围。汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作， 造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易导致过热器 烧坏；也会使过热汽温发生急剧变化，直接影响机组运行的经 济性和安全性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成 水冷壁管烧坏而破裂。
置。
过热器出口温度
对流式
辐射式
3. 动态特性 蒸汽流量变化、热烟气的热量变化、减温水流量变化 相同点：均为有迟延的惯性环节
不同点：特性参数有较大区别 蒸汽流量变化扰动下，汽温的迟延和惯性较小 烟气扰动与蒸汽流量扰动相似，汽温反映较快 减温水流量扰动由于管道较长，汽温反应较慢
4. 控制方案 串级控制
汽包水位
DRUML.OUT
DL 52
蒸汽流量
SF.RO01
SF 52
给水流量
FW.RO01
FW 52
△
K∫
PID1 ∑
△
T
H/L
TRACK
PS 55
DIV
±
M/A
LIM1
≯
≮
TRACK
DEV1
I
△
H/L
H/
HK 54
DV 55
AO4043
ZT F（X）
给水旁路阀
△ K∫ PID2 ∑
T TRACK
T A II
导前微分控制
过热器减温器出口温度
TE4001
TE4025
TE
TE
SIGSEL
SHTI.OUT
QC
QB 67
QC
末级过热器出口温度
TE4024
TE4002
TE
TE
LDC指令 CCS:P1.OUT
P1 03
LA 67
/L
HB 67
H/
QA 67
QC
SIGSEL
SHTO.OUT
f(x) FX1.OUT
f(x) FX2.OUT
烟气再循环：
尾部烟道烟气抽至炉膛底部，降低炉膛温度，减少炉膛的辐 射传热，从而提高炉膛出口烟气的温度和流速。使再热器的对 流传热加强，达到调温的目的。
优点：反应灵敏，调温幅度大。 缺点：系统结构复杂 尾部烟道挡板： 尾部烟道被分割为两部分，主烟道中布置低温再热器，旁路烟 道中布置低温过热器，烟气挡板布置在温度较低的省煤器下面。 优点：结构简单，操作方便 缺点:调温灵敏度差，幅度小，挡板开度与汽温不成线 性关系。 喷燃器摆角： 改变炉膛火焰中心，改变再热器入口烟温
T
T1
CP
SPTM
10
△
∑
K∫
∑
T TRACK PIDR
控制逻辑
I
T A II
0
T
FC 67
△
MA 67
H/L
H/
HA 67
DA 67
ZT4044
ZT F（X） AO4044 过热器减温水阀
过热器喷水阀指令>0%
HA 66
MFT
MT 08
机组负荷<10%
OR
LC
01
DA
过热器减温水阀故障
66
过热器出口温度信号坏
2.2 蒸汽流量扰动下水位的动态特性
曲线3 曲线2
曲线1
曲线 1 为不考虑水面下汽包容积变化，仅考虑物料不平衡时的水 位反应曲线。 曲线 3 为不考虑物料不平衡关系，仅考虑水面下汽泡容积变化时 的水位反应曲线。虚假水位 曲线 2 为蒸发量阶跃增加后水位的变化曲线，为曲线 1 和曲线 3 的合成。 2.3 炉膛热负荷扰动下水位的动态特性 蒸发量和汽压同时增加，水位变化曲线同蒸发量变化时相似，但 虚假水位的幅度和速度较小。 如启停磨煤机/给粉机，汽机调门基本不变。 3. 调节手段 节流调节方式、调速泵 节流调节方式：调节方法简单、可靠；但节流损失大，增加了泵 的消耗，高压头易造成阀门磨损和损坏
21
：AFD-CAL。RO01
FDAVD
∑/2
:CALCA1.RI04 :CALCA1.BI04
BI 29
100
0
CA
24
△
T
n
T
T
RO01
AA 25
:CALCA1.BI02 :CALCA1.BI03
BD
OA
29
29
T
T
± M/A ≯
LIMA
≮
TRACK
0
100
:CALCA1.RI01
I
T A II
G = P12 − P22 T01
G0
P012 − P022 T1
当P2/P1和P02/P01均小于临界压力比时，背压P2的影响可以忽
略不计。
G = P1 T01 G0 P01 T1
式中 G、G0—工况 1、2 的蒸汽流量 P1、P01—工况 1、2 的调速级压力 P2、p02—工况 1、2 的汽机背压 T01、T1—工况 1、2 的调速级后温度
BI 29
:CALCA1.RI02
RO02
T
±
M/A
≯
LIMB
≮
T
:CALCA1.RI04
TRACK
T A II
100
:CALCA1.RI02
T
OA
BD
29
29
T
0
MB
SB
25
25
H/
HB 25
△
A
AO4012 H/L
ZT F（X）
ZT4012
DB
25
B送风机动叶执行器
风量控制原理图
炉膛压力
PT4008
H/
SFLM.HHAIND240T/H
H/
SFLM2.HAIND360T/H
H/
SFLM2.HHAIND420T/H
H/
SFLM3.HAIND720T/H
H/
SFLM.LAIND 80T/H
/L
HI 54
HJ 54
HM 54
HK 56
HL 56
SCS
z 给水流量测量
SF 53
SF.RO01 蒸汽流量
电厂热工自动控制系统
单元机组的自动调节系统 ¾ 机组功率－转速调节系统 ¾ 汽温控制系统（过热、再热） ¾ 水位控制系统（凝汽器、除氧器、汽包） ¾ 燃烧控制系统（燃料、风量、炉膛压力及一、二次风配比控制） ¾ 其它单回路控制系统
第一部分 汽温控制系统
一、 过热汽温控制系统
1. 任务
温度过高，可能造成过热器、蒸气管道和汽轮机的高压部分金属