下载文档原格式
实验三 过热汽温串级控制系统仿真实验一、实验目1.理解过热汽温串级控制系统构造构成。
2.掌握过热汽温串级控制系统性能特点。
3.掌握串级控制系统调节器参数实验整定办法。
4.分析不同负荷下被控对象参数变化对控制系统控制品质影响。
二、实验原理本实验以某300MW 机组配套锅炉过热汽温串级控制系统为例, 其原理构造图如下图所示:过热器过热器喷水减温器图3－1 过热汽温串级控制系统原理构造图由上图, 可得过热汽温串级控制系统方框图如下:扰动图3－2 过热汽温串级控制系统方框图● 主调节器在图3－2所示过热汽温串级控制系统中主调节器()1T W s 采用比例积分微分（PID ）调节器, 其传递函数为:()11111111111T d p i d i W s T s K K K s T s s δ⎛⎫=++=++ ⎪⎝⎭式中: ——主调节器比例系数( )；1i K ——主调节器积分系数(1111i i K δ=)；1d K ——主调节器微分系数(111d d K T δ=)。
● 副调节器在图3－2所示过热汽温串级控制系统中副调节器 采用比例（P ）调节器,其传递函数为:()2221T p W s K δ==● 式中: ——副调节器比例系数( )。
● 导前区对象在图3－2所示过热汽温串级控制系统中导前区对象()2W s 在50％和100％负荷下 传递函数分别为:（1）50％负荷下导前区对象传递函数: ● （2）100％负荷下导前区对象传递函数: ● 惰性区对象在图3－2所示过热汽温串级控制系统中惰性区对象()1W s 在50％和100％负荷下 传递函数分别为:（1）50％负荷下惰性区对象传递函数: （2）100％负荷下惰性区对象传递函数:三、实验环节1.在MATLAB 软件Simulink 工具箱中, 打开一种Simulink 控制系统仿真界面, 依照图3－2所示过热汽温串级控制系统方框图建立仿真组态图如下:图3－3 过热汽温串级控制系统仿真组态图惰性区对象传递函数模块建立惰性区对象传递函数为三阶惯性环节, 在组态图中采用建立子模块方式建立惰性 区对象传递函数模块。
试论300MW四角切圆燃烧锅炉燃烧调整与汽温调节300MW四角切圆燃烧锅炉是一种常见的工业锅炉，广泛应用于热电厂等热能供应领域。
在日常运行中，燃烧调整和汽温调节是保证锅炉能够稳定、高效运行的关键。
燃烧调整是指根据锅炉的负荷变化，调整燃料供给量和空气进风量，以确保燃烧过程的稳定和高效。
在燃烧过程中，煤粉在炉膛中燃烧，释放出热能，同时产生一系列废气。
燃烧过程的主要目标是保证煤粉充分燃烧，减少煤粉在炉膛中的积聚，同时尽可能提高燃烧效率，减少废气排放。
在燃烧调整中，首先需要对煤粉颗粒大小进行控制。
煤粉颗粒大小会直接影响燃烧的速度和效率。
通常情况下，煤粉颗粒应该控制在一定的范围内，以保证最佳的燃烧效果。
需要根据实际负荷情况，调整煤粉供给量和空气进风量。
这需要准确地监测锅炉的负荷，以确定煤粉和空气的供给量。
还需要注意煤粉和空气的均匀分布，以避免局部燃烧过剩或不足。
燃烧调整还需要注意一些其他要素的控制，如煤粉的含水量、炉膛的温度分布等。
煤粉的含水量会直接影响燃烧的速度和效率，需要进行恰当的控制。
而温度分布的均匀性则会对燃烧过程的稳定性和效率产生重要影响，在调整中需要注意。
汽温调节是指根据锅炉的负荷和运行要求，调节锅炉的汽温，以满足使用者的需求。
锅炉的汽温是指从锅炉中出来的蒸汽的温度，它直接关系到锅炉的热效率和蒸汽的质量。
在汽温调节中，首先需要注意供水的温度和质量。
供水的温度和质量会直接影响锅炉的汽温，需要进行恰当的控制。
需要根据实际负荷情况，调整锅炉的负荷和汽温。
根据不同的负荷要求，可以通过改变燃料供给量、空气进风量和水循环量等手段，来调节锅炉的负荷和汽温。
300MW四角切圆燃烧锅炉的燃烧调整与汽温调节是保证锅炉稳定、高效运行的关键。
通过合理地调整燃料供给量、空气进风量和水循环量等要素，可以达到最佳的燃烧效果和蒸汽温度，从而提高锅炉的热效率和运行稳定性。
在实际运行中，需要进行科学的燃烧调整和汽温调节，以保证锅炉的正常、高效运行。
试论300MW四角切圆燃烧锅炉燃烧调整与汽温调节300MW四角切圆燃烧锅炉是一种广泛应用于电厂的热能设备，它的燃烧调整和汽温调节对于保证锅炉的安全稳定运行具有重要意义。
本文将从燃烧锅炉的基本原理、燃烧调整和汽温调节的关键技术等方面进行论述。
一、四角切圆燃烧锅炉的基本原理四角切圆燃烧锅炉是一种采用立降燃烧技术的锅炉，其基本原理是将进气风分为四份，分别送入锅炉的四个角落，使燃烧风流呈现出切圆状态，从而保证炉膛内煤粉的均匀燃烧。
这种燃烧方式可以有效地提高燃烧效率，减少燃烧产物中的有害物质的排放，增加锅炉的热效率和节能效果。
四角切圆燃烧锅炉在燃料燃烧过程中，需要根据煤粉的性质和锅炉运行的工况进行合理的燃烧调整和汽温调节，以保证燃烧的稳定性和锅炉的安全运行。
二、燃烧调整的意义和方法燃烧调整是指根据锅炉运行工况和煤粉性质等因素，对燃烧系统进行合理调整，以达到燃烧的稳定性和效率。
燃烧调整的意义在于可以保证锅炉燃烧的稳定性和热效率，减少燃烧产物排放中的有害物质，延长锅炉的使用寿命，提高锅炉的经济效益。
燃烧调整的方法主要包括火焰调节、燃料供给调整和燃料配比调整等。
火焰调节是指通过调整燃烧风流的进气量和速度，改变火焰形状和长度，以保证燃烧的充分性和稳定性。
燃料供给调整是指通过调整煤粉的供给量和煤粉粒度，以保证燃烧的均匀性和充分性。
燃料配比调整是指根据燃料的性质和供给量，合理地调整燃气与空气的混合比例，使燃烧反应达到最佳状态。
燃烧调整需要依靠现代化控制系统和高科技设备，如煤粉供给系统、风动阀系统、燃烧控制系统等，通过实时监测和自动反馈调节，使燃烧系统能够实现动态调整和优化控制。
三、汽温调节的关键技术汽温调节是指根据锅炉的实际工况和负荷需求，合理调整锅炉的汽温和汽量，以保证锅炉的安全稳定运行和燃烧系统的优化效果。
汽温调节的关键技术包括过热器调节、再热器调节、汽机负荷调节和汽机调速等方面。
过热器是保证锅炉输出高温高压蒸汽的重要组件，其调节工作对于保证汽温的稳定性和质量具有重要意义。
摘要教师批阅：在电厂的热工生产过程中，整个汽水通道中温度最高的是过热蒸汽温度，蒸汽温度过高或过低都将给安全生产带来不利的影响。
因此必须严格控制过热器的出口蒸汽温度，使它不超出规定的范围。
过热气温被控对象是一个多容环节，它的纯延迟时间和时间常数都比较大，根据过热气温被控对象的上述特点，目前电厂广泛采用串级过热气温调节系统进行气温调节。
本课程设计以300MW火电机组锅炉串级过热气温调节系统为研究对象，根据已知的参数对其进行设计，以达到准确控制过热气温目的。
本设计按照技术要求，对所设计控制系统的相关仪表进行了选型和组态，并利用MATLAB中的Simulink仿真工具对所设计的系统进行了仿真，以验证本系统设计的正确性。
关键词：过热汽温串级控制系统第一章绪论教师批阅：1.1过热汽温调节的任务过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一。
过热汽温过高或过低都会影响电厂的经济性和安全性。
因为过热蒸汽温度是锅炉汽水通道中温度最高的部分，过热器正常运行的温度一般接近于材料允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，则过热器、蒸汽管道容易损坏，也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀，造成汽轮机的高压部分金属损坏;如果过热蒸汽温度过低，则会降低设备的热效率，一般汽温每降低5-10℃，热效率约降低1%，而且温度降低会使汽轮机轴向推力增大而造成推力轴承过载，汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，易引起叶片磨损。
所以，过热汽温调节的任务是在锅炉运行中，必须保持过热蒸汽温度稳定在规定值附近。
一般要求过热汽温与规定值的暂时偏差值不超过士10℃，长期偏差不超过士5℃。
1.2过热汽温对象模型的建立及其特性分析和设计自动控制系统的一个首要任务是建立系统的数学模型，因为不论要了解的是简单系统的特性还是复杂系统的特性，都必须掌握系统中各变量之间的相互动态关系。
尽管电厂过热汽温控制系统的动态特性复杂，具有多变量、非线性和分布复杂的特点，难以建立精确的数学模型，但是运用多种知识，建立能相对反映过热汽温控制系统动态性能的数学模型，还是对研究相应的自动控制方法大有益处。
发电厂300MW锅炉过热汽温控制系统浅谈作者：周爽
来源：《科技创新与应用》2013年第20期
摘要：过热蒸汽温度过高或过低会显著影响电厂的经济性和安全性，所以过热蒸汽温度无疑是锅炉运行质量好坏的重要指标之一。
文章首先介绍了过热汽温控制系统原理，随后对某电厂的300MW机组的过热蒸汽温度控制方案做了粗浅的探讨。
关键词：300WM；过热蒸汽；温度控制
1 过热汽温控制系统原理
锅炉的过热蒸汽系统分为A、B两路，它们具有完全相同的控制系统。
过热蒸汽的控制是通过控制两个相串联的过热器的喷水而实现的，这就是中间汽温控制（一级减温控制）和末级减温控制（二级减温控制）。
主蒸汽温度由二级减温控制来保证，第一级减温控制的任务是克服进入低温过热器和屏式过热器的扰动，维持进入第二级减温器的蒸汽温度的稳定；第二级减温控制的任务是直接保证主蒸汽温度等于给定值，是主蒸汽温度控制系统中最主要的回路。
过热蒸汽温度控制的这两个回路在系统结构上都属于带有前馈信号的串级调节系统。
一级和二级减温控制系统的结构原理完全相同。
一级减温控制系统将中间过热器出口汽温与设定值比较，经主调节器的PI运算，结果形成的控制信号又与中间过热器的入口汽温进行比较，然后再经付调节器运算输出控制信号去调节喷水阀。
该系统的设计通常包括有对中间过热器入口（一级减温器出口）汽温过高和过低的限制，这一温度设定值的高限可以用锅炉风量的函数来限制，而设定值的低限可以用锅炉压力的函数限制。
二级减温控制系统中，高温过热器出口汽温与设定值相比较，形成的控制信号又与二级减温器出口温度相比较，最后去控制二级喷水阀。
这个系统通常应考虑对末级高温过热器入口汽温设定值的高限限制，入口汽温高限设定值可按总风量的函数给出。
目前，大型单元机组多采用直接喷水减温方法来控制过热汽温，所以减温水扰动下的汽温特性属对象控制通道的动态特性，该特性是过热汽温控制系统设计、分析和整定的依据。
由动态特性介绍可知，汽温对象控制通道存在的迟延和惯性比较大，单纯根据主汽温度偏差采用单回路调节方案来控制汽温是不能满足生产要求的，而应引入能够提前反映扰动的导前信号，构成多回路系统。
现在采用最多的是串级汽温控制系统和具有导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统两种典型方案。
2 发电厂300MW机组过热汽温控制系统
某火力发电厂2 300MW锅炉是采用美国燃烧工程公司引进技术设计和制造的
HG1045/17.5-YM17型锅炉。
锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用单炉
膛倒U型布置、平衡通风、摆动式直流式燃烧器、四角切圆燃烧方式，燃用山西烟煤。
300MW机组过热汽温采用两级喷水减温控制，其中二级减温器分左右两侧，对称布置。
减温水来自给水泵出口母管。
一级减温器只设置了一个喷水调节阀，二级减温器左右两侧各有一个喷水调节阀。
2.1 过热器一级喷水减温控制系统
一级减温器安装在初级过热器出口联箱和分割屏过热器入口联箱之间，根据炉膛内分割屏过热器出口汽温和一级喷口减温器出口汽温的大小，控制一级减温器喷水调节阀的开度，以调节减温水量的大小，达到使分割屏过热器出口汽温为设定值的目的。
该系统通过一级减温水流量的控制，使分割屏过热器出口汽温维持在给定值，以保护屏式过热器管壁不要超温，同时配合末级过热汽温控制系统的工作。
2.1.1 分割屏过热器出口汽温偏差信号的形成
分割屏过热器出口汽温的测量点设在分割屏过热器出口，左右两侧各有一个测点，经两选一后输出作为实测值。
再经低通滤波后送往PID控制器的测量信号端（P端）。
分割屏过热器出口汽温的设定值与机组负荷有关。
对应于不同负荷运行工况下的主蒸汽流量经函数模块处理成相应的分割屏过热器出口汽温设定值，加法器的输出就是分割屏过热器出口汽温设定值。
该值送至PID控制器设定信号端（S端）。
以上所得到的测量值和设定值相比较，即可得到分割屏过热器出口汽温偏差信号。
2.1.2 前馈信号
蒸汽负荷变化和烟气侧扰动均对汽温有较大的影响。
一般地，当机组负荷变化时，首先改变燃料量，然后改变送风量及引风量等，本系统引入了总燃料量的实际微分前馈，由加法模块实现；主蒸汽流量的比例微分或实际微分前馈，由函数模块实现。
这样可以提高该系统在负荷变化和燃料扰动时一级减温水量调整的响应速度，同时也可在负荷变化时，协助末级过热器出口汽温的调节工作。
2.1.3 导前汽温微分信号的形成
导前汽温信号（即一级喷水减温器出口温度信号）有两个测点，经两选一处理后得到其实测值，然后通过实际微分运算后得到导前汽温的微分信号。
所以导前汽温微分信号的强度与一级喷水减温器出口汽温的变化速度和变化幅度有关从而能够有效地控制一级减温器喷水量，稳定分割屏过热器出口汽温。
2.1.4 一级减温水量调节阀控制回路
分割屏过热器出口汽温偏差经PID调节器运算后的输出，与导前微分信号、总燃料的实际微分前馈和主蒸汽流量的前馈综合后，作为减温喷水量调节阀开度指令信号。
2.2 末级过热器出口汽温控制系统
2.2.1 末级过热器出口汽温控制系统
末级过热器出口汽温控制系统是为了保证锅炉出口（即末级过热器出口）蒸汽温度为设定值而设置的。
通过调节二级减温器的喷水流量，达到控制末级过热器出口汽温的目的。
二级减温器安装在分割屏过热器出口联箱和末级过热器入口联箱之间，分左右两侧布置有两个喷水减温器，故也设置了两套完全相同的控制系统。
2.2.2 末级过热器出口汽温偏差的形成
末级过热器出口蒸汽管道分左右布置，末级过热汽温测量点设在左右两侧，每侧各有2个测点，左侧的2个测点经两选一后输出作为实测值。
再经低通滤波后送往PID控制器的测量信号端（P端）。
末级过热器出口汽温的设定值与机组负荷有关。
对应于不同负荷运行工况下的主蒸汽流量经函数模块处理成相应的末级过热器出口汽温设定值，根据实际运行的特点，有时需要对该设定值的大小进行调整，故该系统中设置了模拟量设定器，由运行人员通过OM窗口微调末级过热器出口汽温设定值的大小。
加法器的输出就是分割屏过热器出口汽温设定值。
该值送至PID控制器设定值信号端（S端）。
以上所得到的测量值和设定值相比较，即可得到末级过热器出口汽温偏差信号。
2.2.3 前馈信号
与一级喷水减温控制一样，在末级过热器出口汽温控制系统中也引入了总燃料量的实际微分前馈，由加法模块实现；同时，也引入了主蒸汽流量的微分前馈，有函数模块实现。
这样可以提高该系统在负荷变化和燃料扰动时二级减温水量调整的响应速度，达到在负荷侧和燃料侧扰动下，末级过热器出口汽温尽量不受或少受影响。
2.2.4 二级减温水量调节阀控制回路
末级过热器出口汽温控制系统属于串级加前馈的控制方式。
末级过热器出口汽温偏差经PID调节器运算后的输出，与主蒸汽流量的前馈信号叠加后作为副回路调节器的设定值，副回路的辅助被调量为二级减温器后的温度（即末级过热汽温控制系统的导前温度）。
所以，副回路控制器的入口偏差就是该设定值与该导前温度之间的差值。
副控制器对该偏差进行PID运算后，再加上总燃料量的前馈信号，所得到的就是左侧二级减温器喷水调门开度的指令信号。
参考文献
[1]夏明.超临界机组汽温控制系统设计[J].中国电力，2006（3）.
[2]程光坤，赵文杰，丁艳军，吴占松.基于串级PID的过热汽温多模型切换控制[J].电站系统工程，2008（6）.
作者简介：周爽（1979，3-），男，汉族，就职于山西兴能发电有限责任公司点检部，助理工程师。
