第十章火电厂热工控制.ppt

§10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 §10-2 单元机组负荷控制系统 §10-3 燃烧过程的控制系统 §10-4 锅炉给水控制系统 §10-5 蒸汽温度控制系统,§10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求,大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及发电机的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。,单元制机组 热力发电过程,N,T,PT,H,最重要的控制系统 单元机组负荷控制系统 燃烧控制系统 汽包水位控制系统 汽温控制系统,§10-2 单元机组负荷控制系统,一、 负荷控制系统的控制任务： 在保持主汽压力PT稳定的前提下，紧密跟踪电网对机组负荷的要求。,负荷对象特性：,多变量对象,特点： 有自衡能力，机快炉慢； 炉侧燃料量的扰动频发。,控制方案：,1. 锅炉跟踪方式（炉跟机）,特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。,2. 汽机跟踪方式（机跟炉）,特点：机组稳定性好， 但系统响应速度慢。,3. 机炉协调方式,以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统,以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统,以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统,以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统,以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统,直接平衡协调控制系统,§10-3 燃烧过程的控制系统,一、燃烧控制的基本任务 （1）维持蒸汽压力稳定；燃料控制 （2）保证燃烧过程的经济性；送风控制 （3）维持炉膛压力稳定； 引风控制,燃烧控制系统由三个子系统构成： 燃料控制、送风控制、引风控制。,二、 汽压调节对象的动态特性,自衡对象,1. 燃料控制系统,控制系统原理图,控制系统结构图,串级控制,二、控制系统结构分析,控制系统结构图,控制系统原理图,T,控制系统原理图,控制系统结构图,2. 送风控制系统,V,控制系统原理图,控制系统结构图,比值控制,控制系统原理图,控制系统结构图,V,最佳含氧量以燃烧原料的不同而有所不同，同一种燃烧原料，在不同的工况下过氧量也不同。,300MW 燃煤机组,B,控制系统原理图,控制系统结构图,3.引风控制系统,控制系统原理图,控制系统结构图,前馈反馈控制,采用热量信号的燃烧控制系统,§10-4 锅炉给水控制系统,一、 汽包炉给水控制的任务 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内。具体要求：,（1）维持汽包水位在规定的范围内。 正常：H±3050mm；异常： H±200mm 故障： H±350mm （2）保持稳定的给水流量。,二、动态特性分析,1. 非自衡，虚假水位（气泡体积变化产生虚假水位） 2. W 对H的影响惯性大，虚假水位小；D对H的影响惯性小，虚假水位大； B对H的影响惯性最大，虚假水位小。,非沸腾式省煤器炉,3. 给水对象传递函数：,1. 单冲量控制,特点：结构简单，但虚假水位将导致系统振荡加剧。,三、控制系统结构设计与分析,2. 双冲量比值控制,特点：可有效克服虚假水位，长时间D与W的偏差将导致水位大偏差,调节结束时，调节器输入为零,假定在额定负荷（D=D0）时，有H=Hr,上两式相减得：,控制系统原理图,3. 单级三冲量控制,给水系统稳定时W=D ，因此有：,讨论： （1）若KW=KD,D0,（2）若KWKD,（3）若KWKD,特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，但对比值参数要求严格。,4. 串级三冲量控制,特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，比值参数的误差可通过主调节器校正。,控制系统结构图,控制系统原理图,5. 300MW单元机组给水控制系统实例,§10-5 蒸汽温度控制系统,一、过热汽温控制的任务 维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。 过热汽温的上限一般不应超过额定值5 。下限一般不低于额定值10 。,二. 动态特性,1. 主要扰动对汽温的影响,自衡的对象 D、Q扰动，/T较小,约有15s左右，T 50s100s 。 W扰动，/T较大， 约有60s左右， T150s200s。,2. 调节量选择： 减温水喷水流量,D,W,1,2,减温器,过热器,被控对象,（1）串级控制,有效克服调节量的扰动 改善对象的动态特性 提高调节品质,控制原理图,控制结构图,三、基本控制系统结构分析,（2）导前微分控制,本质上还是串级控制 等效副调节器为KDPI 等效主调节器为1/GD（s),控制原理图,控制结构图,（3）前馈反馈控制,控制结构图,为什么没有考虑烟气扰动的前馈补偿控制？,过热器系统流程图,四、工程实例1,D,K,工程实例2 ：300MW单元机组过热系统,