第10章电厂锅炉的过程控制.ppt

第十章 电厂锅炉的过程控制 自动化081－3、自升101－2 §10 电厂锅炉的过程控制 在火力发电厂，最基本的工艺过程是用锅炉生产蒸汽，使汽轮机运转，进而带动发电机发电。 锅炉控制是火力发电生产过程自动化的重要组成部分。 电厂中锅炉的主要任务: 根据负荷设备 汽轮机或蒸汽用户 的需要，供应一定规格 压力、温度和纯度 的蒸汽。 一、常见锅炉设备主要工艺流程图 根据生产流程可以把锅炉分成燃烧系统和汽水系统。 2、汽水系统： 锅炉的给水w由给水泵13打出，先经过高压加热器14，再经过省煤器16吸收一部分烟气中的余热后进入汽包3。汽包中的水在水冷壁中进行自然或强制循环，不断吸收炉膛辐射热量，由此产生的饱和蒸汽由汽包顶部流出，再经过多级（3～4级）过热器17进一步加热成过热蒸汽D。这个具有一定压力和温度的过热蒸汽就是锅炉的产品。蒸汽的高温和高压是为了提高单元机组的热效率。 汽轮机高压缸1接受从锅炉供给的过热蒸汽，其转子被蒸汽推动，带动发电机转动而产生电能Pe MW 。从高压缸汽轮机1做功后的蒸汽，其温度、压力都降低了。 二、锅炉设备是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。 目前工程处理上作了一些假设后，将锅炉设备控制划分为若干个控制系统，主要控制系统有： 1. 锅炉汽包水位的控制系统 （1）汽包水位控制的重要性 将锅炉的汽包水位控制在一个允许范围内，是锅炉运行的主要指标，也是锅炉能提供符合质量要求的蒸汽负荷的必要条件。 如果汽包水位过低，则汽包内的水量较少，当蒸汽负荷很大时，水的汽化速度和水量变化速度都很快，如不及时控制，可能会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉燃烧或爆炸；相反，当水位过高则会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带液现象，使过热器管壁结垢而损坏，同时还会使过热蒸汽温度下降损坏汽轮机叶片，影响运行的安全性与经济性。 总之，汽包水位过高或过低所产生的后果极为严重，必须严格加以控制。 一种可行的控制方案是以汽包水位为主被控参数、给水流量为副被控参数、蒸汽流量为前馈信号的三冲量前馈-串级控制系统。采用这种控制方案的理由分析如下。 1）单冲量水位控制方案  以汽包水位为被控参数、给水流量为控制参数构成的单回路控制系统称为单冲量控制系统（见右图）。 系统优点：结构简单、设计方便。 缺点：克服给水自发性干扰和负荷干扰的能力差。尤其是当大中型锅炉存在负荷干扰时，严重的虚假水位将导致给水调节阀产生误动作，使汽包水位产生激烈波动，从而影响设备寿命和安全。 所以，单冲量的控制方案不宜采用。 2）双冲量水位控制方案 在汽包水位的控制中，最主要的干扰是蒸汽负荷的变化。如果根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位的误动作，就能使调节阀动作准确及时，减少水位的波动，改善控制质量。也就是说，若将蒸汽流量作为前馈信号，就构成了双冲量控制系统。 图10-1是双冲量控制系统的流程图及框图，这实际上是一个前馈-反馈复合控制系统。 3 三冲量串级控制方案 三冲量串级控制方案的结构框图如图10-2所示。 该控制系统由主、副 两个调节器和三个冲量 汽包水位、 蒸汽流量、给水流量 构成。 其中： 主调节器：水位调节器； 副调节器：给水流量调节器； 前馈信号：蒸汽流量。 准确地说，该系统应称为三冲 量前馈-串级复合控制系统。 该系统的主要优点： 当负荷（即蒸汽流量）变化时，它早于水位偏差进行前馈控制，能及时地调节调节阀的给水流量，以跟踪蒸汽流量的变化，维持进出汽包的物料平衡，从而有效地克服虚假水位的影响，抑制水位的动态偏差； 当蒸汽流量不变时，由给水流量为副被控量构成的副回路，可及时消除给水流量的自身干扰（主要由给水压力的波动引起）。 汽包水位是主被控量，主调节器采用PI调节规律。动态过程中，它根据水位偏差调节给水流量的设定值；稳态时，它可使汽包水位等于设定值。 2. 过热蒸汽温度控制系统 （1）控制要求 由工艺可知，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，严重影响运行的安全；过热蒸汽温度过低，则使汽轮机的效率降低，同时也使通过汽轮机的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。