电厂热工自动控制系统

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

导前微分控制

末级过热器出口温度

过热器减温器出口温度

过热器减温水阀

LDC指令

TE4001

TE4025

TE4024

控制逻辑

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

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

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。

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。

2.2蒸汽流量扰动下水位的动态特性

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

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==

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）

G

G

=

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。

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

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：

蒸汽流量

SHT:SHTO.OUT

过热汽温CCS:P1.OUT

第一级压力SF.RO01

z 给水流量测量

给水流量信号只需要温度补偿。

给水流量

给水温度B 给水流量A 给水流量B 给水流量C F W .R O 01