热工控制系统课堂ppt_第六章导前微分控制系统

1、第六章第六章 导前微分控制系统导前微分控制系统第一节第一节 导前微分控制系统的组成导前微分控制系统的组成第二节第二节 导前微分控制系统的特点导前微分控制系统的特点第三节第三节 导前微分控制系统的整定导前微分控制系统的整定第四节第四节 导前微分控制系统实例导前微分控制系统实例 再热汽温控制系统分析再热汽温控制系统分析第五节第五节 汽温分段控制系统汽温分段控制系统第一节第一节 导前微分控制系统的组成导前微分控制系统的组成 众所周知，在温度控制系统中，影响汽温的扰动主要有三个：众所周知，在温度控制系统中，影响汽温的扰动主要有三个：减温水量减温水量GjGj，蒸汽流量，烟气传热量，蒸汽流量，烟气传热量Q

2、y Qy 。 汽温在这三个扰动作用下特性的共同点都有惯性，有迟延，汽温在这三个扰动作用下特性的共同点都有惯性，有迟延，尤其是对基本扰动尤其是对基本扰动GjGj迟延和惯性更大。迟延和惯性更大。 为了改善控制系统的动态特性，可引取副信号为了改善控制系统的动态特性，可引取副信号 2 2，组成串级，组成串级控制系统，用于提高系统的控制品质。控制系统，用于提高系统的控制品质。 但是这种控制方法并不是唯一的，由第三章可知但是这种控制方法并不是唯一的，由第三章可知 ，微分作用，微分作用能反映输出量的变化趋势，因而能提前反映输出量的变化。能反映输出量的变化趋势，因而能提前反映输出量的变化。 若能把微分作用用于

3、控制系统，势必也能改善控制性能。所以若能把微分作用用于控制系统，势必也能改善控制性能。所以人们设想在减温器出口处引出一个温度信号，接入一个微分器，构人们设想在减温器出口处引出一个温度信号，接入一个微分器，构成一个新的系统。成一个新的系统。 又因为它有两个信号（调节器入口反馈信号，称为又因为它有两个信号（调节器入口反馈信号，称为“冲量冲量”）直接送入到调节器，所以也称这样的系统为具有导前微分信号的双直接送入到调节器，所以也称这样的系统为具有导前微分信号的双冲量控制系统冲量控制系统 。 这种系统结构特点：只用这种系统结构特点：只用一个调节器一个调节器，调节器的，调节器的输入取了两输入取了两个信号个

4、信号。一是主汽温经变送器而直接进入调节器的信号；一是主汽温经变送器而直接进入调节器的信号；另一是减温器后的温度经微分器后送入调节器的信号。另一是减温器后的温度经微分器后送入调节器的信号。 在时间和相位上，后一个信号超前于主信号（即主汽温），在时间和相位上，后一个信号超前于主信号（即主汽温），因此把这种系统称为导前微分控制系统。因此把这种系统称为导前微分控制系统。图图6-1 6-1 微分控制导前系统原理方框图微分控制导前系统原理方框图 W WT T(s) (s) W WD2D2(s)(s)W WD1D1(s)(s)W Wf f (s)(s)W WZ Z(s)(s)W Wm2m2(s)(s)W W

5、m1m1(s)(s)W Wd d(s)(s) 1 1 2 2I I1 1I I1 1I I2 2II2 2I Ig g调节器调节器执行器执行器调节阀调节阀微分器微分器测量变送器测量变送器测量变送器测量变送器减温器减温器过热器过热器Z Z+ +- - WD2(s) WD2(s)：导前区对象动态特性；：导前区对象动态特性； WD1(s)WD1(s)：惰性区对象动态特性；：惰性区对象动态特性； Wd(s)Wd(s)：微分器；：微分器； I1I1：通过变送器过来的主信号；：通过变送器过来的主信号； I2I2：通过变送器过来的副信号；：通过变送器过来的副信号；I2I2：通过微分器过来的副信号；：通过微分

6、器过来的副信号； Z Z：内扰。：内扰。副回路：副回路： WSWW SWWWDmDTzf22主回路：主回路： W SWWWWW SDmTzfD112返返 回回第二节第二节 导前微分控制系统的特点导前微分控制系统的特点一、引入导前微分信号缩短一、引入导前微分信号缩短 ，等效改善控制对象动态特性，等效改善控制对象动态特性 在汽温导前微分控制系统中，当减温水量发生阶跃扰动时在汽温导前微分控制系统中，当减温水量发生阶跃扰动时I I1 1、I I2 2变化的曲线如图变化的曲线如图6-26-2所示。所示。图图6-2 6-2 减温水量扰动时各信号的变化曲线减温水量扰动时各信号的变化曲线 tttt1I2I1-

7、GjI2I=I1+I2cT2Tc2TcI1I2 原来的主信号是原来的主信号是 ，如不加微分回路，则，如不加微分回路，则I I1 1（或（或I I1 1）的变）的变化趋势（设定值化趋势（设定值I Ig g不变）就反映了不变）就反映了 的变化特性，迟延时间常的变化特性，迟延时间常数为，惯性时间常数为数为，惯性时间常数为T TC C，加上微分器组成的导前微分系统，加上微分器组成的导前微分系统中，中， 的变化趋势反映了对象的动态特性，它的迟延时间常的变化趋势反映了对象的动态特性，它的迟延时间常数数 由图中可见，由图中可见， ，所以加入微分器等，所以加入微分器等效地改善了对象的动态特性。效地改善了对象的

8、动态特性。 IC2*C2*TT,*,CCTT 迟延时间缩短后，可控性变好，控制品质将得到改善。其迟延时间缩短后，可控性变好，控制品质将得到改善。其原因在于影响系统控制品质的因素除调节器参数外，更多地取原因在于影响系统控制品质的因素除调节器参数外，更多地取决于系统本身的动态特性。决于系统本身的动态特性。 二、引入导前微分信号能减小动态偏差，改善控制品质二、引入导前微分信号能减小动态偏差，改善控制品质 由于调节器的提前动作，加入导前微分的动态偏差比不加由于调节器的提前动作，加入导前微分的动态偏差比不加的动态偏差要小得多，引入导前微分信号可以有效地减少阀门的动态偏差要小得多，引入导前微分信号可以有效

9、地减少阀门开度或减温水扰动下汽温的动态偏差；开度或减温水扰动下汽温的动态偏差； 且不像反馈控制那样根据被调量偏差反复调节，因而可且不像反馈控制那样根据被调量偏差反复调节，因而可减小控制系统的调节过程时间减小控制系统的调节过程时间tsts。 三、导前微分控制系统有很强的克服内扰的能力三、导前微分控制系统有很强的克服内扰的能力 把导前微分控制系统等效为串级控制系统即可清楚看出把导前微分控制系统等效为串级控制系统即可清楚看出这一性质。令图这一性质。令图6-16-1中的导前微分控制系统原理方框图中的中的导前微分控制系统原理方框图中的 121zfmmWSWSWSWS则可把它等效成如图则可把它等效成如图6

10、-36-3的串级控制系统。的串级控制系统。)(1SWdW WT T(s)W(s)Wd d(s)(s)W WD1D1(s)(s)W WD2D2(s)(s)- - -Z Z2 21 1I I1 1II2 2I Ig g 图图6-3 6-3 导前微分控制系统等效为串级系统导前微分控制系统等效为串级系统 等效后的主副调节器分别为：等效后的主副调节器分别为： WSW SWSW S W STdTTD121设微分器设微分器 , ,调节器为调节器为PIPI规律时规律时, ,即：即： WSKTST SDddd1 STSWiT111那么主调节器的特性为：那么主调节器的特性为： STSTKSTKSTSWSWiddd

11、ddDT11111111111可见可见, ,等效主调节器也为等效主调节器也为PIPI规律规律, ,其中：其中： 11KTTdid等效副调节器的特性为：等效副调节器的特性为： STTTKSTTTSTTTTTKSTSTKSTSTSWSWSWdiddddiddiidddddiiDTT111111112当当T Td dT Ti i时，它具有比例积分性质：时，它具有比例积分性质： STKSTTTKSTTTKSWidddiddiddT1111111112 当当T Td dT Ti i 时，则具有比例微分性质：时，则具有比例微分性质： STSTTTTKSTSTSTTTKSTSTTTKSWdididdddii

12、dddiiddT11111112当当T Td d=T=Ti i 时时, ,具有比例性质：具有比例性质： WSKTd2一般一般T Td dT Ti i ，所以，所以W WT1T1(s)(s)基本上是基本上是PIPI规律。规律。 导前微分控制系统可以等效为主、副调节器都为导前微分控制系统可以等效为主、副调节器都为PIPI控制规律控制规律的控制系统，因此具有很强的克服内扰能力。的控制系统，因此具有很强的克服内扰能力。 从以上推导也可以看出：只有当串级控制中的主调节器从以上推导也可以看出：只有当串级控制中的主调节器PIDPID时，时，其性能才优于导前微分系统。其性能才优于导前微分系统。用串级系统代替导

13、前微分系统时：用串级系统代替导前微分系统时： 等效主调节器等效副调节器WSWSWSWSWSTDTTd121 等效微分器等效调节器WSWSWSWSWSdTTTT1112 需要说明的是，当串级控制系统中的主调节器采用需要说明的是，当串级控制系统中的主调节器采用PIDPID调节规律调节规律时，就很难用导前微分系统代替。时，就很难用导前微分系统代替。 同时也可知在一定条件下导前微分控制系统和串级控制系统同时也可知在一定条件下导前微分控制系统和串级控制系统是可以互换。互换的条件为：是可以互换。互换的条件为： 第三节第三节 导前微分控制系统的整定导前微分控制系统的整定WSKTST SDddd1导前微分控制

14、系统中，若微分器传递函数为导前微分控制系统中，若微分器传递函数为: :调节器用调节器用PIPI规律时，则需要整定的参数有四个规律时，则需要整定的参数有四个: :K Kd d、T Td d、T Ti i整定方法有两种整定方法有两种: : 其一称作补偿法，又称等效对象法，即将被控对象以及微分器其一称作补偿法，又称等效对象法，即将被控对象以及微分器部分化作等效对象，变成单回路进行整定；部分化作等效对象，变成单回路进行整定； 另一种方法是将导前微分控制系统化为串级控制系统，采用另一种方法是将导前微分控制系统化为串级控制系统，采用前面提到的串级系统的整定方法进行整定。前面提到的串级系统的整定方法进行整定

15、。 一、补偿整定法（等效对法）一、补偿整定法（等效对法）首先将方框图首先将方框图6 61 1简化成如图简化成如图6 64 4所示。所示。 )(SWD等效调节对象等效调节对象KfWD2(s)WD1(s)Wd(s)Km21/Km1KZWT(s)Km112I2GjI2图图6-4 6-4 导前微分控制系统的等效变换导前微分控制系统的等效变换下面我们以汽包锅炉中汽温导前微分系统为例加以说明。下面我们以汽包锅炉中汽温导前微分系统为例加以说明。 根据上一节的分析，为使导前微分控制系统具有良好的控制品根据上一节的分析，为使导前微分控制系统具有良好的控制品质，希望等效对象质，希望等效对象 特性接近导前区的特性。

16、特性接近导前区的特性。 )(SWD据扰动的完全补偿有：据扰动的完全补偿有：KKKWSKWSWSKKWSfDfDDmmd222121上式可知：若传递函数上式可知：若传递函数W WD1D1(S )(S )已知，则就能求得已知，则就能求得W Wd d(S)(S)。简化得：简化得： SWKKKKSWDmmd1221（6-2）从图从图6-46-4可以看出可以看出 ： WSSSKWSWSKKWSDfDDmmd*2121（6-1） 实际上，往往不易测取实际上，往往不易测取W WD1D1(S)(S)传递函数，而只能测得传递函数，而只能测得W WD2D2(S)(S)和和W WD D(S)(S)飞升特性曲线。飞升

17、特性曲线。 因此，现在需解决的首要问题实如何通过因此，现在需解决的首要问题实如何通过W WD2D2(S)(S)和和W WD D( (S S) )来求取来求取W WD1D1(S)(S)，具体方法如下：，具体方法如下： 从试验测得对象的飞升曲线后，可求得整个对象以及导前区的从试验测得对象的飞升曲线后，可求得整个对象以及导前区的对象的迟延时间，惯性时间和自平衡率，分别用对象的迟延时间，惯性时间和自平衡率，分别用 、T TC C、 和和 2 2、T TC2C2 2 2来表示，然后根据切线法或两点法可求得其传递函数：来表示，然后根据切线法或两点法可求得其传递函数：WSSSKTSDn11WSSSKT SD

18、n222221WSSSWSWSKT SDDDn11221111由以上两式得：由以上两式得： 式中式中n,nn,n1 1,n,n2 2分别为整个对象，惯性区及导前区对象传函阶次。分别为整个对象，惯性区及导前区对象传函阶次。 将上式展开为级数形式，得：将上式展开为级数形式，得：WSKT SKT SKn T Sn nT SDnn111111111111122111121 22222222222222222211122111111STnnTnnTnTnSTnnTKKSTTSKKSTKTSKSWSWSWnnnnDDD对比两式的对比两式的S S同阶项得：同阶项得： 12212211/)(TTnnTnTnn

19、TTnnnTnTn TnnTn nT111222222221211 将上面两式代入整理得：将上面两式代入整理得：212122222221222221KKKTnnTTnnTnTnnTTnnTT（6-36-3）根据式根据式6-26-2得：得：K T ST SKT SKKdddnmm111111112（6-46-4）从上式就可以求出微分器的计算公式，这里有两种情况从上式就可以求出微分器的计算公式，这里有两种情况 ： （1 1）当）当n n1 11 1时时, ,可以得完全补偿可以得完全补偿, ,此时：此时： KT ST SK T ST SKKdddmm1111112比较等式两边即可得微分器参数的计算公

20、式为：比较等式两边即可得微分器参数的计算公式为：TTKKKKKKKKKKddmmmmmm1112212212（2 2）当）当n n1 1 1 1 时时, ,只能得到近似补偿只能得到近似补偿 将等式将等式6-46-4两边分别展开成级数两边分别展开成级数, ,并比较并比较S S 的同阶项的同阶项, ,即可得微即可得微分器参数的计算公式分器参数的计算公式 ： K T ST SK T ST ST SKTSKKK n TSn nT SKKK Tn T KKKK Tn nTKKKdddddddnmmmmddmmddmm11111051051221111211111122121111221112121.解得

21、：解得：12111111215 . 0KKKnnKTnTmmdd（6-5） 又由式又由式6-16-1知，知，W WD D(S)(S)可由可由W WD1D1（S S）确定）确定, ,因为该式中因为该式中W WD D(S )(S )和和W WD2D2(S)(S)是已知的。确定是已知的。确定W WD D（S S）后）后, ,可用单回路等效对象法整定可用单回路等效对象法整定W WD D* *（S S）的比例带和积分时间。等效框图如下：）的比例带和积分时间。等效框图如下：)(SWD)(SWT图中：图中：WSWKKKKT ST STTzmzmii* 1111111K KZ Z 为执行机构比例系数。为执行机

22、构比例系数。即：即：*KKTmi21 Ti*据以上分析，补偿整定法的步骤归纳如下：据以上分析，补偿整定法的步骤归纳如下： 1 1、根据主汽温和导前汽温在阀门扰动下的阶跃响应曲线，用、根据主汽温和导前汽温在阀门扰动下的阶跃响应曲线，用两点法或切线法求出主汽温和导前汽温对象的参数两点法或切线法求出主汽温和导前汽温对象的参数n n、T T、K K和和n n2 2、T T2 2、K K2 2； 2 2、由式（、由式（6-36-3）求出惰性区参数）求出惰性区参数n n1 1，T T1 1，K K1 1；3 3、根据补偿原理，由式求出微分器的参数、根据补偿原理，由式求出微分器的参数T Td d ，K Kd

23、 d ；)(SWD 4 4、根据等效对象特性、根据等效对象特性 ，用动态参数法求取调节器的，用动态参数法求取调节器的参数参数 和和T TI I。二、用补偿原理进行试验整定法二、用补偿原理进行试验整定法试验线路图如下试验线路图如下: :图图6-5 6-5 补偿原理试验整定接线示意图补偿原理试验整定接线示意图具体步骤归纳如下：具体步骤归纳如下： (1) (1)断开断开”自动自动”, ,操作位于操作位于”手动手动”, ,调节器调节器Ti=,Td=0,=100%,Ti=,Td=0,=100%,在调节器输出回路与两个变送器输出回路上在调节器输出回路与两个变送器输出回路上接电阻接电阻, ,电流变电压电流变

24、电压, ,记录。记录。 (2) (2)手动操作手动操作, ,阶跃改变阀门开度阶跃改变阀门开度,观察观察I I* *,I,I2 2曲线曲线, ,改变改变K Kd d,T,Td d, ,使使I I* *,I,I2 2曲线形状接近，即曲线形状接近，即 I I* *终值趋终值趋于于I I1 1终值。终值。fDDKWKKsW22*)/()( (3) (3)整定好整定好K Kd d、T Td d后，将系统接成闭环，改变调节器后，将系统接成闭环，改变调节器值，使值，使I I1 1曲线为不衰减振荡形状。记下此时曲线为不衰减振荡形状。记下此时k kT Tk k值，根据经验公式有：值，根据经验公式有：KKT85.

25、 0T 2 . 2i整定整定T Td d、K Kd d的一般规律如下图。的一般规律如下图。图图6-6 K6-6 Kd d T Td d对对I I* * 阶跃曲线形状的影响阶跃曲线形状的影响曲线曲线3 3：补偿过头，衰减较快，：补偿过头，衰减较快，T Td d合适、合适、K Kd d太大；太大；曲线曲线4 4：起始部分重合，衰减缓慢，：起始部分重合，衰减缓慢，T Td d太大、太大、K Kd d合适；合适；曲线曲线5 5：起始偏低，：起始偏低，T Td d合适、合适、K Kd d太小；太小； 曲线曲线6 6：起始低斜率大，但呈马鞍形，微分信号太大，：起始低斜率大，但呈马鞍形，微分信号太大，T T

26、d d太小合太小合适、适、K Kd d太大；太大； 曲线曲线7 7：基本与：基本与I I* * 特性一致特性一致, ,说明微分信号太弱说明微分信号太弱,T,Td d、K Kd d太偏小；太偏小；图中曲线图中曲线1 1：希望的：希望的I I* *的响应曲线；的响应曲线；曲线曲线2 2：补偿过头，衰减太慢，：补偿过头，衰减太慢，T Td d、K Kd d都偏大；都偏大；三、等效为串级控制系统整定法三、等效为串级控制系统整定法 先将导前微分控制系统化成串级控制系统先将导前微分控制系统化成串级控制系统, ,然后按串级整定。然后按串级整定。 等效方框图如下：等效方框图如下：1 1、整定副回路、整定副回路

27、根据导前区特性，确定等效副调节器参数根据导前区特性，确定等效副调节器参数/K/Kd d如下：如下：先断开等效主调节器，先断开等效主调节器，整定等效副调节器，如下图。整定等效副调节器，如下图。等效对象、等效对象、等效副调节器为：等效副调节器为：)()()()()(2*22*2SWSWKKSWSWKSWTDmZTDfD若知阀门开度若知阀门开度与导前汽温与导前汽温2 2阶跃响应曲线，可求阶跃响应曲线，可求W WD2D2(S)(S)。)(*2SWT中，微分器：中，微分器：dddddddTsTKsTsTKsW11)( 串级控制系统中工作频率较高（串级控制系统中工作频率较高（1/s1/s较小），且较小），

28、且T Td d较大（约较大（约120120150s150s），可认为），可认为T Td d1/s1/s，故可忽略，则：，故可忽略，则：dddddKTTKsW)(则则等效副调节器近似传函为：等效副调节器近似传函为：)11(1)11()(*2*22*2sTsTKKKSWiidmZT所以所以：iidmZTTKKK*22*2*2*2iT和等效副调节器的等效副调节器的可以用单回路方法整定，由公式：可以用单回路方法整定，由公式：2*222223.32.1iicmZdTTTKKK:2.0/22时当cT2*22222228.06.0)/(08.0)/(6.2ciiccmZdTTTTTKKK:5 .1/2 .0

29、22时当cT2 2、整定主回路、整定主回路根据对象特性，确定等效主调节器参数根据对象特性，确定等效主调节器参数K Kd d、T Td d。主回路中导前回路可看作是一快速随动系统，其闭环传函为：主回路中导前回路可看作是一快速随动系统，其闭环传函为：221( )DmWsK画出主回路等效图，如下：画出主回路等效图，如下：则等效主调节器为：则等效主调节器为：)11(1)11()(1)(*1*12121*1sTsTKKKsWKKsWiddmmdmmT则比例带和积分时间为：则比例带和积分时间为：didmmTTKKK*212*1 W WD1D1(s)(s)的对象特性可依据的对象特性可依据W WD2D2(s)

30、(s)和和W WD D(s)(s)用前面补偿整定法中方用前面补偿整定法中方法求得法求得, ,并根据并根据n n1 1, ,求出求出1 1/T/TC1C1。:2 .0/11时当cT1*1111213.31.1idcmmdTTTKKK:5 . 1/2 . 011时当cT111111218.06.0/08.0/6.2cdccmmdTTTTKKK:5 .1/11时cT11216.02dmmdTKKK导前区迟延和惯性较小时导前区迟延和惯性较小时, ,可将导前区近似看成比例环节即：可将导前区近似看成比例环节即：22/1)(sWD则：则：)()(221sWsWDD而而W WD D(s)(s)对象特性参数都已

31、知，故有：对象特性参数都已知，故有：ccTT/11所以有：所以有：:2 . 0/时当cT3.31.1221dcmmdTTKKK:5 . 1/2 . 0时当TcdccmmdTTTTKKK8.06.0/08.0/6.2221:5 . 1/时cT6.02221dmmdTKKK 当当K Kd d确定后确定后, ,可根据整定导前回路时确定的可根据整定导前回路时确定的/K/Kd d比值比值, ,求求PIPI调调节器的比例带节器的比例带：ddKK)(四、等效为串级控制系统的试验整定法四、等效为串级控制系统的试验整定法接线示意图如下：接线示意图如下： 首先整定等效副回路，确定等效调节器的首先整定等效副回路，确

32、定等效调节器的/K/KD D和和T Ti i值，具体值，具体步骤如下：步骤如下： (1) (1)断开主回路，将断开主回路，将K KD D置置1 1，T Td d置置，W Wd d(s)1(s)1，相当比例环节。，相当比例环节。 (2) (2)用边界稳定法，观察用边界稳定法，观察I I2 2曲线，求得曲线，求得k k、T Tk k，则等效调节器，则等效调节器的参数为：的参数为：KKTTi85.02.2* 整定完等效副回路后整定主回路，确定整定完等效副回路后整定主回路，确定K KD D、T Td d值，步骤如下：值，步骤如下： (1) (1)接上主回路，先改变接上主回路，先改变T TD D值，观察

33、值，观察I I1 1曲线，直到希望的曲线，直到希望的T Td d为值；为值； (2) (2) 再改变再改变K KD D值，观察值，观察I I1 1曲线，注意改变曲线，注意改变K KD D时，相应改变时，相应改变值，值， 使使/K/Kd d比值保持不变以保证导前回路稳定性不变，直至得到满意比值保持不变以保证导前回路稳定性不变，直至得到满意的的K KD D、T Td d值。值。 (1) (1)等效主、副回路处在同一系统中工作，两回路间存在等效主、副回路处在同一系统中工作，两回路间存在不可分割的联系。不可分割的联系。值得注意：值得注意： (2) (2)调节器参数调节器参数K KD D、T TD D、

34、T Ti i任一变化，对主回路和导任一变化，对主回路和导前回路的调节质量都有影响，只是程度不同。前回路的调节质量都有影响，只是程度不同。 (3) (3)、T Ti i对导前回路影响较大，对导前回路影响较大， T TD D 主要影响主回路调主要影响主回路调节品质，而节品质，而K KD D变化对两个回路影响相反，即：变化对两个回路影响相反，即：K KD D 越大，越大，/K/KD D越小，对于副回路的稳定性不利，对主回路有利；越小，对于副回路的稳定性不利，对主回路有利； K KD D 越小越小时则相反。时则相反。第四节第四节 再热汽温控制系统分析再热汽温控制系统分析 一般再热汽温随负荷变化较大一般

35、再热汽温随负荷变化较大, ,当机组负荷降低当机组负荷降低30%30%时时, ,再再热汽温如不加以控制热汽温如不加以控制, ,锅炉再热器出口汽温将降低锅炉再热器出口汽温将降低 2828 35(35(相相当于负荷每降低当于负荷每降低1 1时时, ,汽温降低汽温降低1)1)。 随着蒸汽压力提高随着蒸汽压力提高, ,为了提高机组热循环的经济性为了提高机组热循环的经济性, ,减小减小汽轮机末级叶片中蒸汽湿度汽轮机末级叶片中蒸汽湿度, ,超高参数机组一般采用中间再热超高参数机组一般采用中间再热循环系统。循环系统。 将高压缸出口蒸汽引入锅炉将高压缸出口蒸汽引入锅炉, ,重新加热至高温重新加热至高温, ,然后

36、再引然后再引入中压缸膨胀做功。入中压缸膨胀做功。所以大型机组必须对再热汽温进行控制。所以大型机组必须对再热汽温进行控制。再热汽温的控制方法一般有再热汽温的控制方法一般有:变化烟气挡板位置；变化烟气挡板位置；烟气再循环；烟气再循环；摆动喷嘴器角度；摆动喷嘴器角度；多层布置燃烧器；多层布置燃烧器；喷水减温；喷水减温；汽汽热交换器及蒸汽旁通。汽汽热交换器及蒸汽旁通。一、采用汽汽热交换器的再热汽温控制一、采用汽汽热交换器的再热汽温控制 这是用一次蒸汽来加热再热这是用一次蒸汽来加热再热蒸汽并利用三通阀改变流经热交蒸汽并利用三通阀改变流经热交换器的再热蒸汽量来控制再热汽换器的再热蒸汽量来控制再热汽温温,

37、,由于汽汽热交换器的调整由于汽汽热交换器的调整范围很小范围很小, ,还必须辅以喷水。还必须辅以喷水。系统示意图如右所示。系统示意图如右所示。二、采用烟气再循环的再热汽温控制二、采用烟气再循环的再热汽温控制 烟汽再循环是利用再循环烟汽再循环是利用再循环风机从烟道尾部抽取低温烟气风机从烟道尾部抽取低温烟气送入炉膛底部，从而改变辐射送入炉膛底部，从而改变辐射受热面与对流受热面的吸热比受热面与对流受热面的吸热比例，以达到调温目的。系统示例，以达到调温目的。系统示意图如书意图如书165165页图页图10-2510-25所示。所示。 工作原理如下：工作原理如下： 再热汽温度信号再热汽温度信号 在比较器在比

38、较器 内与给定值（由内与给定值（由A A产生）进行比较产生）进行比较, ,当汽温低时当汽温低时, ,偏差值为正信号偏差值为正信号, ,此信号进入此信号进入PIPI1 1, ,后通过执行机构改变后通过执行机构改变烟气挡板烟气挡板, ,增大烟气再循环量增大烟气再循环量, ,以控制再热汽温。以控制再热汽温。 在加法器在加法器 中引入反映中引入反映锅炉负荷大小送风量锅炉负荷大小送风量V V（同时能提前反同时能提前反映汽温变化映汽温变化）和烟气再循环信号）和烟气再循环信号V VG G作为比值控制信号。作为比值控制信号。 函数模块函数模块f(x)f(x)修正风量和再循环烟气量关系，风量增加，相修正风量和再

39、循环烟气量关系，风量增加，相应的烟气量减少；乘法器用烟温信号修正烟气再循环量。应的烟气量减少；乘法器用烟温信号修正烟气再循环量。由于由于V V增加时增加时, ,汽温升高汽温升高, ,致致V V按负向送入加法器。按负向送入加法器。 当再热蒸汽超温时当再热蒸汽超温时, ,比较器输出为负值比较器输出为负值,PI,PI1 1输出负信号直至关输出负信号直至关紧烟气再循环挡板，烟气再循环失去调温作用。紧烟气再循环挡板，烟气再循环失去调温作用。 当再热汽温恢复到给定值时，比较器输出为零，当再热汽温恢复到给定值时，比较器输出为零，PIPI2 2关死喷水门，关死喷水门，偏差信号关闭热风门，烟气再循环系统重新投入

40、工作。偏差信号关闭热风门，烟气再循环系统重新投入工作。 同时比较器同时比较器 的输出信号通过负向放大器的输出信号通过负向放大器K K2 2一方面去偏差报一方面去偏差报警，同时通过断电器打开热风门，用热风将循环烟道封住，防止警，同时通过断电器打开热风门，用热风将循环烟道封住，防止高温炉烟倒入再循环烟道，烧坏设备。高温炉烟倒入再循环烟道，烧坏设备。 同时比较器同时比较器 的输出信号通过负向放大器的输出信号通过负向放大器K K1 1及偏置器及偏置器去去调节器调节器PIPI2 2，开动喷水调节阀控制再热汽温。，开动喷水调节阀控制再热汽温。三、采用烟气挡板的再热汽温控制三、采用烟气挡板的再热汽温控制 采

41、用烟气挡板的再热汽温采用烟气挡板的再热汽温控制如书控制如书163 10-23163 10-23、10-24 10-24 所所示。示。 烟气挡板控制又称为烟气挡板控制又称为“旁路旁路烟道法烟道法”，通过控制烟气挡板的，通过控制烟气挡板的开度来改变流过过热器受热面和开度来改变流过过热器受热面和再热器受热面的烟气比例。再热器受热面的烟气比例。优点优点: :结构简单结构简单, ,操作方便。操作方便。 缺点缺点: :调温的灵敏度较差，调调温的灵敏度较差，调温幅度较小。温幅度较小。 另外，档板开度与汽温另外，档板开度与汽温变化也不成线性关系。为此，变化也不成线性关系。为此，通常将主、旁两侧挡板按相通常将主

42、、旁两侧挡板按相反方向联动联接，以加大主反方向联动联接，以加大主烟道的烟气量的变化和克服烟道的烟气量的变化和克服挡板的非线性。挡板的非线性。 烟气流量控制再热汽温烟气流量控制再热汽温时，控制通道迟延和惯性较时，控制通道迟延和惯性较小，因此只采用单回路控制小，因此只采用单回路控制系统。系统。 控制原理如右图。控制原理如右图。 四、采用摆动燃烧器法控制再热汽温四、采用摆动燃烧器法控制再热汽温燃烧器倾角对炉膛出口烟温的影响如下图。燃烧器倾角对炉膛出口烟温的影响如下图。采用摆动燃烧器的再热汽温控制如书采用摆动燃烧器的再热汽温控制如书166166页图页图10-2910-29所示所示 。 2 2、系统工作

43、原理、系统工作原理 通过改变燃烧器倾斜角度来改变炉膛火焰中心的位置和炉通过改变燃烧器倾斜角度来改变炉膛火焰中心的位置和炉膛出口的烟气温度膛出口的烟气温度, ,使各受热面的吸热比例相应发生变化使各受热面的吸热比例相应发生变化, ,达到达到控制再热汽温的目的。燃烧器角度摆动对炉膛出口烟温度的影控制再热汽温的目的。燃烧器角度摆动对炉膛出口烟温度的影响如响如P166 P166 图图10-2810-28。单回路定值控制系统。单回路定值控制系统。第五节第五节 汽温分段控制系统汽温分段控制系统 在锅炉中，过热器管道较长，结构较复杂，为了进一步改善控在锅炉中，过热器管道较长，结构较复杂，为了进一步改善控制品质

44、，因此蒸汽温度的控制除采用前述两种方式，还经常采用分制品质，因此蒸汽温度的控制除采用前述两种方式，还经常采用分段汽温控制系统段汽温控制系统 。 所谓分段控制系统就是把被控对象分成若干段，每段设置一个所谓分段控制系统就是把被控对象分成若干段，每段设置一个减温器，分别控制各段的汽温以维持主汽温给定值，其示意图如图减温器，分别控制各段的汽温以维持主汽温给定值，其示意图如图6-56-5所示。所示。 前面介绍过的串级系统和导前微分系统在大型电厂锅炉汽温控前面介绍过的串级系统和导前微分系统在大型电厂锅炉汽温控制系统中被广泛采用。制系统中被广泛采用。 分段控制系统中的中间参数分段控制系统中的中间参数 1 1， 2 2都大致保持稳定，为都大致保持稳定，为