直流锅炉温度控制策略探究和应用

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1、直流锅炉温度控制策略探究和应用　　摘要：本文介绍了一种实用的直流锅炉温度控制策略，该策略将中间点温度、一级减温水、二级减温水协调控制锅炉主汽温度。该控制逻辑在多台超临界直流锅炉得到应用并取得较好的控制效果。关键词：中间点温度、联合控制、水煤比1概述大型超（超超）临界机组已逐步成为国内主力机组。锅炉主蒸汽温度控制是直流锅炉一个难题。温度控制的好坏关系到机组安全、经济运行。超临界机组爆管比较严重，爆管主要原因受热面超温，超温分短期和长期超温，短期超温由于燃烧调整不佳引起[1]。直流锅炉汽温控制是较难控制是因为影响温度影响因素多、迟延大。对各种扰动作用下主蒸汽温度动态特性具有大迟

2、延、大惯性、时变性和非线性的特点，从而加大了控制的难度。超临界锅炉在直流工况状态时由于燃料量扰动或变负荷过程中水煤比没有控制好等原因导致中间点温度、过热汽温发生很大的偏差，在这种情况下靠喷水调节很难将主蒸汽温度调整过来。因此，保持适当的水煤比是控制锅炉过热汽温的根本手段[2][3][4][5][6][7][8][9]。5机组协调控制投入后，负荷指令对应的设计煤量作为煤量控制的前馈、给水量作为给水控制的前馈，这种设计间接地基本上保证了合适的水煤比，同时为防止异常工况水煤比失调，引起过热汽温大幅变化，用中间点温度来修正给水指令。因为中间点温度具有较小的迟延和惯性。2锅炉主汽温度

3、控制策略及存在问题在实际运行中，要精确保证水煤比很困难，所以除采用水煤比作为基本调节手段外，仍需喷水减温作为辅助手段。目前直流锅炉主汽温度的主要控制手段为水煤比控制加中间点温度（焓值）校正、一级减温水控制、二级减温水控制[2][3][4][5][6][7][8][9]。现有控制策略存在的问题：机组变负荷过程中锅炉汽温通常波动较大甚至超温，因为中间点温度在机组变负荷过程中受多重因素影响变化复杂，如在动态过程中水煤比容易失调导致中间点温度（焓值）偏离。如果中间点温度偏离太大，一、二及减温水调节无法将主汽温度控制在要求的范围内这就导致各级汽温度超温或低温。3控制策略研究3.1中间

4、点温度控制策略5机组在变负荷过程中中间点温度波动较大，在于中间点温度的设定值在动态过程中难以把握导致主汽温波动大。根据现有温度控制策略存在问题作者提出新的中间点温度控制策略：根据一、二级减温水调节的温度量对主汽温度的调节裕度对中间点温度进行提前校正，当中间点温度波动超过一、二级减温水调节裕度时需对中间点温度设定值进行修正，否则锅炉各级汽温波动将超出允许的范围内。如果锅炉的各级汽温波动大，减温水的流量将偏离正常的用量，所以用一、二级的减温水量来修正在水煤比失调时中间点温度设定值。这样一、二级减温水调节进行分段控制时同时根据一、二级减温水的调节裕量对中间点温度进行有效调节确保锅

5、炉各级汽温度在控制范围内。3.2主汽温度控制策略采用常规的分段控制对汽温度控制，在扰动较大时可能出现一、二级减温水调解不平衡既一级减温水开到最大、二级减温水流量很小或相反。这样一、二级减温水控制的效果均变差。为了使一、二级减温水控制均处在最灵敏的工作点上将二级减温水量对一级减温控制进行联合控制既二级减温水流量偏大（小）时将一级温度控制的设定值降低（高），这样使一、二级减温水用量尽可能保持平衡。3.3变参数控制由于机组在不同的负荷段对象特性差异很大所以中间点温度、一、二级减温控制均采用变参数控制才能取得较好的控制效果。图1为汽温控制5原理图，其中Gi（S）为锅炉各受热面段的传

6、递函数、Ti（S）为控制器输出和被控量之间的传递函数、Ki（S）为控制器传递函数、Pi（S）为各级减温水量和中间点温度设定值修正量的传递函数、Zi（S）根据对象特性对控制器参数进行修正的传递函数、Hi（S）为负荷和各级温度设定值的传递函数。图1直流锅炉主汽温度控制原理图4锅炉主汽温度控制策略的运用进入锅炉的水转换为蒸汽的需要的时间很长所以锅炉的汽温系统也是大迟延系统。为了克服汽温系统的大迟延需把一、二级的减温水调门开度和减温水量维持在一个最灵敏状态有利于温度控制。将中间点温度、一级减温水、二级减温水协调控制的控制策略用于直流锅炉汽温取得较好的控制效果。图2为采用该控制策略的

7、某600MW超临界机组以2%速率从500MW升到600MW变负荷过程中一侧锅炉主汽温度的趋势图。机组变负荷过程中中间点温度、一级减温器后温度、二级减温器后温度联合控制主汽温度，使主汽温变化在±5℃。点A为机组在升负荷过程中一级减温器后的温度有下降趋势，控制系统提高中间点温度设定值（减少给水量）。二级减温器前温度有回升趋势时将中间点温度设定值修正量逐步减少。图2机组变负荷500MW-600MW时主要参数变化趋势图中：1机组负荷、2一级减温器出口温度、3给煤量、4给水流量55主汽温度、6中间点温度设定、7中间点温度参考