第三章：第二节+燃烧控制系统

当减负荷时，BD减小，但由于 送风量不会立即减小既AF>BD， 所以低值选择会使输出等小的 BD，这样燃料量会立即减小。
风量指令形 当负荷指令过小时，为了保证一定 成系统 的风量，可以使用模拟信号发生器 将BD和热量信号高值选择后的风 设定最小的风量参数，通过高值选 量信号，再通过程序可调的氧量 择来限制风量的最小数值。 矫正参数后形成风量指令。（氧 当负荷增加时BD增大， 量矫正可能是考虑对不同挥发份 HR热量信号不会立即 煤进行风量修正的经验参数） 变化，大值选择输出 为增大了的BD信号。 （HR就是总燃料量 TF的代表）
锅炉负荷指令表示锅炉需要的能量 ，一路输入到燃煤控制系统，形成 燃煤指令（给定数值）；另一路 作为送风的给定数值输送到风量控 制系统。
当升负荷时，负荷指令BD增加，一 给煤指令到达此环节后和OF给 路到达此处，另一路到送风系统，由 油量相减作为最终的煤指令。如 于风量有一定迟延，所以AF不会立 果此时为正常运行状态，给油量 即变大，低值选择器的输出会保持原 等于0，这是最终的给煤量ucF= 来的给煤指令不变（原来指令是AF= 总燃料量指令Utf。否则要从从 升负荷前的BD）。只有当AF总风量 燃料指令中减去总油量。 增加后，煤指令才会增加。升负荷时， 先加风后加煤。
协调的手动:锅炉主控 协调方式时,通过此回 切手动使用A调节负 路限制主汽压力 荷.汽机”机跟随”.
dp d P K 1 dt
锅炉控制
Δ
PID
来自锅炉的BD指 令
第三章：第二节 燃烧控制系统
协调控制系统的作用是通过其指挥下，各自动控制回路协调 配合来实现的。燃烧自动控制回路（燃烧子系统）就是其中 非常重要的一个子系统。燃烧子系统在协调系统控制下完成 瞬间能量平衡任务，无论是保证主汽压力不变或维持一定功 率输出，都是保证一定形式的能量平衡。燃烧系统包括以下 子系统： 1）燃料控制系统； 2）风量控制系统； 3）炉膛压力控制系统； 4）磨煤机一次风量和出口温度控制系统； 5）一次风压力控制系统 6）辅助风控制系统、燃料风（周界风）控制系统、燃尽风 控制系统
4）控制器设置有死区，避免控制器频繁动作。 5）对双速引风机，设计有高低速切换逻辑。 6）防内爆功能：内爆是由于炉膛突然熄火（例如主燃料跳 闸MFT）后，压力急剧降低，大量的外界空气迅速进入炉膛 而引发，强度大的内爆回损坏设备（电视机显像管爆炸就是 典型的内爆）。采取的方法是在灭火的同时先关闭引风档板 到某个位置，然后再逐渐打开。整套动作由MFT逻辑控制。 四、磨煤机控制系统 磨煤机控制系统包括磨煤机风量控制和磨煤机出口温度控制 系统。600MW机组的锅炉配置有6台磨煤机，有6套完全相 同的风量控制系统和磨煤机出口温度控制系统 1)每台磨煤机配有冷风、热风调节风门和总风调节门。总风 门控制整个磨煤机总风量，热风门和冷风门共同控制出口温 度。（差动方式）当需要增加风量时，打开总风门，而热风 门开度不变，既出口温度不变；当需要增加温度时，开打热 风门同时关小冷风门使风总量不变。这种控制优点是风量和 温度没有耦合，但增加一个总风量调节，增加耗电量。
2*2多变量 系统。两 个输入和 两个输出
冷风门的改变不仅影响 一次风量也影响到出口 温度，这种一个输入影 响到两个对象（风量和 温度）的输出称为耦合 ，同过K和-K环节等于 消除了这种耦合，这种 使用简单环节利用对象 进入静态后消除了耦合 的方法叫静态解耦。
为了提高磨煤机一次风量和出口温度控制系统的可靠性，通 常温度和风量的测量分别采用两个变送器进行测量。可手动 /自动选择两者的平均数值，选择A或B。当选择做为被测量 的变送器故障时，系统会自动切换到手动。当温度和风量测 量采用三个变送器时，采用三选中。 风是可压缩流体，流量测量受压力和温度影响较大，要准确 测量风流量时，必须加入修正。
一、燃料控制系统 燃烧必须两个条件:燃料和氧气（风），燃烧过程控制主要 是控制燃料和风的配比。总的原则是必须让燃料过氧燃烧， 一是保证燃料充分燃烧；二是保证其安全燃烧（当煤份浓度 比较大时在一定温度条件下容易爆炸）。另外要控制燃煤是 否等于给定数值，燃煤量的测量也是关键。遗憾的是目前尚 无准确的测量燃煤量的方法。其实燃煤量的测量并非是煤的 重量，而是煤的发热量。即使能准确测量煤的重量，也未必 能完成燃料控制系统任务，因为燃煤给定数值本身是对能量 的需求数值，准确测量燃煤对应的发热量，方能保证控制系 统准确控制。所以目前都使用燃料燃烧后产生的热量作为反 馈信号。但热量更难直接测量，前面使用过的P1+dpd/dt就 是一种简介测量热量的方法。根据过氧燃烧的原则，燃烧系 统在锅炉升负荷时是先增加送风量，然后加煤；在减负荷时 是先减煤后减风。按着这个原则来控制燃料系统。
二、风量控制系统 送风由两台风机分别完成一、二次风，一次完成携带煤粉任 务，各磨煤机具有自己的一次风调节系统；二次风组织燃烧， 所以风量调节主要是指二次风调节。 风量系统调节目标是空气过剩系数（烟气中含氧量），手段 是改变风量。所以测量成为关键。 系统设计思想： 系统一般为串级调节，主调为细调，反馈量为氧量，当氧量 不合要求时，输出指令改变付调，直到等于氧量为止。付调 控制风煤比(风量为反馈信号)。原则无论动态或静态都必须 保持一定的过量空气。(开始的风煤交叉限制图) 1.风量测量系统 虽然风量系统只能调节二次风，但测量必须一二次风同时测 量。具体方法是分别测量一、二次风然后相加。为了可靠往 往采用冗余，采取二选择一，或者三选中。
dpb k dt
2.燃料量的测量 要完成燃料量和给定数值相等,首先是必须知道燃料量,(测 量),但燃料不容易测量.一般采取给煤机转速和油量换算进 行.
除了使用给煤机转速代表负荷外（直吹炉），还有使用电子 皮带称来间接称量煤重量而作为给煤量的测量系统。 （1）无论怎样测量都必须进行经验性函数进行矫正，例如即 使测量燃料量的多少，但并非等于测得燃料燃烧后的实际热 量，为了让测量更准确已知燃油量和给煤机转速后计算公式 如下：
• 多输出系统的增益（GAIN）自动补偿 利用给煤机转速测量燃料量还存在一个问题，就是实际系统 是多台煤机同时运行来将煤粉吹进炉膛，一台工作和多台同 时工作即使速度相同（实际所有速度相同），燃烧效果也完 全不同。利用给煤机的投入与切除来改变总燃料量的测量结 果使其转速能代表真正的给煤量。方法： 假如有6台给煤机同速运行，当只投入一台时控制输出信号增 益自动设置为1，若投入两台时输出增益为1/2，全部投入输 出增益为1/6。1台运行增益为1表示燃料控制任务全部下达为 此1台设备；6台时尽管控制系统仅下达1/6燃料量，但6台的 总和等于全部要求的燃料。 • 操作员手动偏置 多台给煤机接受同样指令，但由于给煤机存在差异，会使负 荷分配不均匀，为了正确调配负荷，给每台机设置一个偏置。
2.氧量矫正 燃烧最终结果由炉膛烟气中的含氧量决定。由于不同负荷下最 佳燃烧的含氧不同，所以氧量给定数值应根据负荷变化而变， 一般通过经验函数F（X）给出不同负荷下的氧量数值成为氧 量矫正。负荷往往采用第一级压力来表示。 3.风量控制系统的保护作用 1）风量测量偏差监控。风量变送一般采用两个或三个，使用 差值报警器对其进行监视，当两个变送器差值大于要求数值后 系统会自动将风量控制切为手动，这时肯定至少有一台变送器 出现故障。 2）炉膛压力高于一定数值（例如1000Pa）或送风机将进入喘 振区（失速）风量控制系统闭锁增（不让增加风量）；炉膛压 力低于一定数值（例如-1000PA）时，风量控制系统闭锁减。 3）当出现下列情况之一时，氧量矫正控制切换到手动 • 氧量控制偏差过大；
2）仅有冷、热风门的磨煤机控制系统
当需要提高出口温 当需要增加负荷时， 当给煤指令增加时， 度时，提高定值， PID调节器的输出会 必须加大风量，所 通过PID开大热风门。 开大一次风门，如果 以给煤指令就是风 同样原因通过-K环 没有其他调节作用时， 量相关给定数值。 节减小冷风门，以 这个调节不仅调节了 燃烧的最终效果和 保持总风量不变。 总的风量，也使出口 负荷相关，所以风 温度降低，所以冷风 量的最终给定数值 门开度通过K比例将 根据经验函数F（X） 热风门也开大，保持 跟出。 温度不变。
• 代表锅炉负荷的汽机第一级压力（或蒸汽流量或热量信号） 测量偏差超过规定数值；（可能是控制系统故障或测量系统 故障）。 • 锅炉总风量小于最小数值（如小于30%风量）； • 风量控制在手动状态； 三、炉膛压力控制系统 炉膛控制系统多采用送风前馈的单级控制系统，一般控制在 略低于外界大气压力（例如-20PA）。为了提高控制系统可 靠性和精度，采取如下措施 1）炉膛负压采用三选中测量，设有偏差监视，一旦其中一 台出现故障立即逻辑监视控制切换到手动。 2）以送风为前馈，不是等到送风变化而引起炉膛变化后才 调节，能保证系统稳定运行。前馈等于粗调，反馈最后细调。 3）炉膛压力低（如小于-1000PA）或引风机将进入喘振区 （失速）时闭锁增；炉膛压力高（如大于1000PA）闭锁减
1.热量信号 目前最准确的（也是最常用的）热量信号测量是利用蒸汽流 量（或使用第一级压力）来表示静态时锅炉的能量输出，一 定的蒸汽量代表锅炉的一定能量输出。但当压力变化时，锅 炉具有一定的储热效应，瞬间热量部分表现为锅炉压力的变 化（升高或降低）。所以瞬间动态的热量变换使用如下表示：
反馈量而不是热量信号， 是由于前者信号迟延小，有利于燃料控制稳定运行，进而稳定 机组参数。
（2）动态和热值回路 尽管燃油量和给煤机转速能反映锅炉燃烧情况，但仔细考虑 和实际炉膛燃烧情况并非完全一致。例如当给煤机启动时， 按测量公式总燃料量就已产生，也就是说燃料系统已经产生 了能量，但实际上煤机的启动到炉膛煤粉燃烧肯定需要一定 时间，或者说这种测量在此时就是不准确的，具体的讲就是 没有考虑燃料输送的迟延；另外当磨煤机停止工作，按公式 总燃料立即减小，但实际上留在管道中的煤粉需要一段时间 方能全部进入炉膛。可见总燃料量公式并不能直接反映实际 炉膛燃烧情况，这样肯定会使控制系统出现偏差，甚至造成 较大波动。一般使用下面方法进行补偿。 • 煤量测量的动态补偿：使用惯性环节进行实际对象的仿真。 当磨煤机启动时总燃料量信号通过惯性环节的惯性作用，使 信号按惯性规律逐渐增加（表示煤粉由少到多进入炉膛）， 当磨煤机停止后，总燃料量信号按惯性由大到小逐渐减少 （表示残余煤粉进入炉膛）。只要参数选择合适，应该能代 表实际燃烧情况。