热工自动控制系统-风烟系统的顺序控制分析

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 ¾ ¾ ¾ ¾机组功率－转速调节系统汽温控制系统（过热、再热）水位控制系统（凝汽器、除氧器、汽包）燃烧控制系统（燃料、风量、炉膛压力及一、二次风配比控制）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辐射式不同点：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过热器减温器出口温度TE4001TE4025末级过热器出口温度TE4024LDC指令过热器减温水阀控制逻辑静态特性：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。

自动控制系统的功能热工自动控制系统的功能：在锅炉点火、汽轮机冲转直至机组正常运行及事故处理的全过程中进行数据采集、参数自动调节、局部系统或辅机的顺序控制、联锁及保护等。

一个完整的自动控制系统包括几个子系统：计算机监控系统CMS（数据采集系统DAS）；模拟量控制系统MCS（机组协调控制系统）；锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）；汽轮机控制系统TCS（数字电液调节系统DEH）；旁路控制系统BPC；顺序控制系统SCS；报警系统ANN和其它一些辅助控制系统。

计算机监控系统能对数百个、甚至上千个运行过程参数进行高速实时采样，具有屏幕显示、越限报警、制表打印、操作指导、经济性能分析、事故追忆、历史数据记忆和事故分析等功能。

模拟量控制系统的功能是协调锅炉和汽机在自动控制状态下的工作，给锅炉和汽机调节系统发出指令，以适应机组调频调峰的需要。

控制系统可接受自动负荷分配指令信号、手动给定指令信号和功率、频差信号，自动调节锅炉燃料量、空气量、给水量等，使锅炉主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、炉膛负压及汽包水位等被调量维持在规定值。

炉膛安全监控系统的功能是在锅炉运行的各个阶段（包括启动和停炉过程）提供一套安全联锁及顺序控制，防止炉膛爆炸事故的发生。

对燃烧设备、冷却风、密封风以及炉水循环泵等系统提供顺序控制和联锁保护，当设备有危险时发出主燃料跳闸指令，切断所有燃料及有关设备，并提供首次跳闸原因，便于故障分析和处理。

汽轮机控制系统的功能是对汽轮机在各种运行工况下进行监视和控制。

它作为汽轮机的唯一控制手段，用来对汽轮机组进行启动，对并网、带负荷过程中的转速和负荷控制，并具有阀门管理、监视保护功能，当配有汽轮机监视仪表时，还可监视汽轮机的机械参数。

旁路系统的主要功能是改善机组冷、热、温态的启动特性，能自动满足机组滑参数启动的要求；当电网故障时，能快速（2～3s内）开启旁路阀，使锅炉维持最低负荷下稳定运行，达到停机不停炉的目的，从而使损失减到最小。

第五章火电机组顺序控制与热工保护第一节火电机组顺序控制系统一、火电机组顺序控制系统的功能和控制方式（一）火电机组顺序控制的功能顺序控制（Sequence Control）是指将生产过程中的工况和被控设备的状态，按照预先拟定的规则，自动地依次进行一系列操作，以实现设备和系统的工作目的。

顺序控制仅与设备的启、停、开、关有关。

在顺序控制系统中，检测、运算和控制所用的信息全部是“有”“无”，或“开”“关”这两种状态表示。

这种具有两种状态的信息称之为开关量信息，因此顺序控制属于开关量控制范畴。

顺序控制系统（简称SCS）在大型火电单元机组中的主要功能是对机组热力系统及其辅机设备的启、停和开、关进行自动控制。

顺序控制技术在火电厂应用的长期发展过程中逐渐形成了按工艺流程划分顺控范围、按功能分级设计顺控系统的原则。

将同锅炉、汽轮机和发电机密切相关的所有辅机、阀门、挡板等设备的顺控称为火电厂顺序控制系统，它相当于把热力系统和辅机运行规程用顺序控制系统来实现。

主要包括燃烧器管理系统（BMS）、锅炉顺序控制系统（BSCS）、汽轮机顺序控制系统（TSCS）和公用顺序控制系统；将相对独立的全厂辅助系统（车间）的控制对象，按相对完整的工艺流程划出各顺控系统，称为电厂辅助系统顺控，主要包括化学水处理系统、输煤系统、锅炉定期排污、锅炉吹灰、凝汽器胶球清洗、锅炉除灰等顺控系统。

随着机组容量的增大和参数的提高，辅机数量和热力系统的复杂程度大大增加，一台600MW机组约有辅机、电动/气动门、电动/气动执行器300余台套，而机组的顺序控制系统有2000~3000多个输入信号、1000多个输出信号、800多个操作项目。

对如此众多而且相互间具有复杂联系的热力系统和辅机设备，仅靠运行人员进行手工操作是难以胜任的，必须采用安全可靠的自动控制装置，对热力系统和辅机实现顺序控制。

采用顺控后，运行人员只需启动一个或几个操作按钮，就能完成一个热力系统或辅助设备甚至整个机组的启、停任务，不仅能减轻了运行人员的劳动强度，更为重要的是在顺序控制系统设计中，各个设备的动作都设置了严密的安全连锁条件，无论自动顺序操作，还是单台设备手动只要设备动作条件不满足，设备将被闭锁，从而避免了操作人员的误操作，保证了设备的安全。

热工顺序控制系统（SCS）更新时间：2012-01-16 14:02:31来源: 工业360核心提示：1.SCS顺序控制系统中包括哪些主要的功能组？答：（1）锅炉风烟系统。

顺序控制各个空预器、引风机、送风机的启停，并开关相应风烟系统的阀门挡板。

（2）锅炉点火及燃烧系统。

顺序控制一次风机和制粉系统的投切。

（3）机组的汽水系统。

在锅炉启动时，控制水偱环和给水管路切换，控制主汽管道和疏水管道阀门的启闭和切换。

切能组包括：汽机疏水功能组、锅炉疏水功能组、循环水功能组、凝结水功能组等。

（4）汽轮机启动及凝汽器抽真空。

包括盘车、轴封供汽、轴真空及冲转过程中的所有有关设备阀门的控制。

功能组包括：汽轮机油回路功能组、汽轮机盘车功能组、凝汽器真空功能组、凝汽器清洗功能组等。

（5）汽轮机抽汽回热系统。

包括除氧器、低压加热器、高压加热器、疏水泵的自动投切以及加热器旁路门的自动开启和关闭。

功能组包括：高压抽汽功能组、低压抽汽功能组，高低压加热器旁路功能组。

（6）发电机冷却系统。

包括发电机定子水系统、氢气冷系统等。

（7）给水泵系统。

包括电动给水泵功能子组，给水系统阀门的投切等。

（8）辅助蒸汽系统。

（9）输煤系统。

（10）吹灰系统。

（11）定期排污。

（12）凝汽器胶球清洗。

2、功能组接受哪些控制指令？答：单元机组的各辅助系统和设备应按系统运行特点划分成若干个功能组。

功能组的控制切换应能从单元机组的自动启动/停止系统得到操作指令，也应能适应运行人员在CRT和键盘上进行人工干预，给出相应的指令，实现组相应的控制。

3、功能组一般有哪些输入信号？答：（1）CRT/键盘操作包括自动方式键、功能组启动键、功能组停止键、超驰（跳步）键、暂停或中断键、功能释放键。

（2）自动联锁启动信号。

（3）自动联锁停止信号。

（4）功能组已运行回报信号。

（5）功能组已停止回报信号。

4、功能组一般有哪些输出信号？答：（1）功能组启动命令。

（2）功能组已启动，状态指示灯为红色信号。

第四章采用导前微分的双回路系统4-1 系统结构一、主汽温对象分析影响过热器出口蒸汽温度的因素很多，主要有以下三种扰动：过热器分段喷水减温示意图1—锅炉汽包；2—一级喷水减温3—二级喷水减温1．蒸汽流量扰动2．烟气侧传热量的扰动燃料量增减，燃料种类的变化，送风量、吸风量的改变都将引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。

由于烟气传热量的改变是沿着整个过热器长度方向上同时发生的，因此汽温变化的迟延很小，一般在10－20s之间。

它与蒸汽量扰动下的情况类似。

3．喷水量扰动过热汽温的响应曲线a)蒸汽量D减少或烟气传热量Q增加扰动；(b) 减温水w扰动应用喷水来控制蒸汽温度是目前广泛采用的一种方式。

对于这种控制方式，喷水量扰动就是基本扰动。

过热器具有分布参数的对象，可以把管内的蒸汽和金属管壁看作是无穷多个单容对象串联组成的多容对象。

当喷水量发生变化后，需要通过这些串联单容对象，最终引起出口蒸汽温度氏的变化。

因此，响应有很大的迟延。

减温器与过热器出口越远，迟延越大。

汽机负荷变化会引起蒸汽量的变化。

同时，燃烧率发生变化，改变过热蒸汽和烟气之间的传热条件，导致汽温变化。

引起的温度响应具有自平衡特性，而且惯性和迟延都比较小。

这是因为蒸汽量变化时，沿过热器管道长度方向的各点温度几乎同时变化。

二、控制结构：三、原理结构根据上图画出原理图（a ） 系统由两个回路组成 ；（b ） 微分器W D (S)取实际微分： ST ST K S W D D D D +=1)(（c ） 调节器Wa(S)取PI 或 PID ： )11(1)(TiSS W a +=δ问题：系统调节结束能否保证y=r? 为什么？ （能，因为结束后为零）4-2 系统分析系统主要特点：1）引入缩短了迟延导前微分信号时间，等效地改善了控制对象的动态特性。

不加微分回路 y 的迟延τ， 时间常数T C 。

加上微分 2*ττ=2*C C T T = 综合信号 *y dtdy y a=+2）引入导前微分信号能减少动态偏差，改善控制品质；μ阶跃减小后，要ya 上升后，y 才变化；y 变化后，调节μ才会开大，而μ开大后，又须经ya 上升后y 才能反映（调节作用）。

风烟系统介绍：一．系统流程二.重要测点三．顺控四．模拟量控制五．现场设备一．系统流程（1）制粉系统每炉配六台正压冷一次风中速磨直吹式制粉系统。

每台磨配一台电子称重式给煤机、一个原煤仓。

每台炉分六套独立制粉系统，燃用设计煤种时，五台磨运行可满足锅炉最大连续蒸发量的要求，运行时，原煤仓中原煤进入给煤机，由给煤机输入磨煤机中碾磨、干燥，磨制后煤粉由干燥剂（一次风）带入分离器分离。

每台磨煤机出4根送粉管道至炉前经煤粉分配器分成8根煤粉管道，分别对应锅炉一层8只燃烧器。

在磨煤机每根送粉管出口设有气动煤粉关断闸板门，可以在3～5秒内快速关闭。

每根送粉管道与燃烧器连接附近，设有手动插板门，用于检修时隔离运行炉膛中的热烟气，保证设备及人员的安全。

冷风蒸汽只用在F 磨上去启动时，代替空预器加热一次风,采用辅汽加热。

（2）燃烧系统锅炉采用前后墙对冲燃烧Π型炉。

烟风系统采用平衡通风方式，空预器为四分仓容克式。

在供风系统上，采用环形大风箱。

在每个燃烧器上都设有二次风调节装置，通过调节装置可调节燃烧器的风量；为了减少NOx排放，在前后墙燃烧器的上方各布置二层燃烬风喷口。

（降低燃烧温度以降低NOx排放）（3）一次风系统一次风系统主要作用为输送煤粉用。

一次风机向磨煤机提供一次风和密封风，并向给煤机提供密封风。

一次风机为动叶可调轴流式。

一次风经升压后分两路，一路进入空预器加热后，由炉侧两路管道引入联络母管再分配到每台磨煤机去。

空预器一次风出口装有隔离风门，锅炉两侧热一次风道上设有流量测量装置。

另一路不经过空预器，通过炉侧两根冷一次风管道引至炉侧联络母管上作为调温风、磨煤机和给煤机的密封风风源。

调温风分配到每台磨煤机进口与热一次风混合，混合风通过调节装在每台磨煤机进口冷一次风道上的调节风门和热一次风道上的调节风门来调节混合风温，使之最终满足磨煤机出口风粉混合物70℃的要求。

（4）二次风系统二次风系统只作为燃烧用。

二次冷风进入空预器加热，空预器出口热风按锅炉燃烧要求进入锅炉前后墙的二次风箱。

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1. 烟气发生。

燃料在锅炉中燃烧，产生烟气。

火电厂锅炉风烟系统全自动启动控制方案叶福南;庄伟【摘要】以顺序控制和模拟量控制为依托设计锅炉风烟系统全自动启动控制方案,有序启停空气预热器及六大风机,实现风道快速建立,以及送风机、引风机和一次风机的自动并退,大大缩短了风烟系统的启动时间,有效地减轻运行人员操作强度,实践表明各项运行参数均优于手动操作过程.【期刊名称】《发电设备》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】6页(P257-262)【关键词】风烟系统;快速启动;风道;风机;自动并退【作者】叶福南;庄伟【作者单位】广东省能源集团有限公司广东珠海电厂,广东珠海519050;上海发电设备成套设计研究院有限责任公司,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM621风烟系统是火力发电厂主要系统之一，其中涉及的风机、阀门等设备较多，启停过程包含大量操作。

风烟系统全自动启动控制方案以顺序控制为依托，结合模拟量调节回路、设备控制模式的自动投切及置值等回路的穿插运用，从而实现启停机组过程中风烟系统的全程自动。

运行人员只需点击风烟系统启动操作面板，程序将自动完成单侧风烟系统启动到第二台一次风机启动期间的所有操作，大大减轻了运行人员的操作强度。

1 系统概况某电厂锅炉采用平衡通风方式，每台锅炉设有2台三分仓容克式空气预热器、2台动叶可调轴流式引风机、2台动叶可调轴流式送风机和2台动叶可调轴流式一次风机，为防止空气预热器低温腐蚀，每台送风机和一次风机出口处各装有1台蒸汽暖风器。

锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下，空气预热器一次风压降为0.735 kPa，空气预热器二次风压降为0.956 kPa，炉膛到空气预热器出口压降为2.867 kPa。

锅炉设计煤种为准格尔矿煤，校核煤种为内蒙古纳林庙东胜煤，采用中速磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统，燃烧器采用四角布置切向燃烧方式。

燃烧器共设置6层煤粉喷嘴，锅炉配置6台ZGM123G中速磨煤机，每台磨煤机的出口由4根煤粉管接至炉膛四角的同一层煤粉喷嘴，锅炉最大连续蒸发量(MCR)和锅炉额定蒸发量(ECR)负荷时均投5层，另1层备用。