重科大热工自动控制双语课件第09章 燃烧过程自动控制系统

第九章汽包锅炉燃烧过程自动控制系统

TheSteamDrumBoilerCombustionProcess

AutomaticControlSystem第一节概述overview第二节燃烧过程控制对象的动态特性TheDynamicCharacteristicsoftheCombustionProcessControlledObject第三节燃烧过程控制信号的测取TheCollectionofControlSignal第四节锅炉燃烧控制的基本策略TheBasicCombustionControlSystem

第五节燃烧过程控制系统实例TheExamplesofCombustionControlSystem第九章汽包锅炉燃烧过程自动控制系统

TheSteamDrumBoilerCombustionControlSystem

第一节概述

overview

一．燃烧过程自动控制的任务

锅炉燃烧过程自动控制的任务：使锅炉的燃烧工况与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅炉燃烧过程安全经济地运行。

1．燃料量控制任务：使进入锅炉的燃料燃烧所产生的蒸汽量满足的外部负荷要求信号。控制策略如图9-1所示。

2．送风量控制任务：保证锅炉燃烧过程的经济性。

3．引风量控制（负压控制）

任务：引风量控制应使引风量与送风量相适应，并保持炉膛压力在要求的范围内。二．燃烧控制系统的特点第二节燃烧过程控制对象的动态特性

TheDynamicCharacteristicsoftheCombustionProcessControlledObject一．汽压控制对象的动态特性如图

9-14燃烧过程控制对象有汽压对象和功率对象（负荷对象），下面着重介绍汽压对象。二．在燃烧率扰动下汽压控制对象的动态特性在燃烧率扰动和汽机调门开度保持不变时，主蒸汽压力和汽包压力的动态特性为有迟延的惯性环节，阶跃响应曲线：图9-5

汽压对象之所以有自平衡能力是因为汽压升高后，汽机调门开度不动，而汽机的进汽量DT相应地增加，自发地限制了汽压的升高。汽包压力pd与主蒸汽压力pT之差△p是随着蒸汽流量增加而增大的，因此△p2＞△p1。三．负荷扰动下汽压控制对象的动态特性

在μT扰动下汽包压力控制对象为一阶惯性环节,主蒸汽压力控制对象为比例环节和一阶惯性环节的并联环节，阶跃响应曲线：图9-6第三节燃烧过程控制信号的测取

TheCollectionofControlSignal

1．燃料量

（1）电机转速（2）热量信号DQ

热量信号DQ的表达式为

:

其中：

D——蒸汽流量kg/sCk——蓄热系数，kg/MpaPd——汽包压力Mpa——汽包压力信号微分

热量信号可以代表燃料量的变化情况，图9-7表示了在各种情况下热量信号的响应曲线

(3)直吹制粉设备控制中煤量的测量

a).钢球磨和中速磨（或竖开磨）装煤量的测量

b).风扇磨功率信号代替给煤量

(4)电子皮带秤（5）煤粉浓度的微机监测

2.风量

3.氧量

第四节锅炉燃烧控制的基本策略

TheBasicCombustionControlSystem一、燃烧控制系统的典型策略1.燃料量控制带固定负荷：燃料量控制采用单回路控制方式，副调节器PI2接受功率指令N0信号。•带变动负荷：燃料量控制系统为串级系统，主调节器PI1接受机前压力信号pT和压力定值信号P0比较后所得偏差再经过PI1运算后输出校正信号，该信号作用于副调节器PI2入口作为定值信号。副调节器输出调节信号去改变燃料量B的值，以适应负荷要求，调节结束后，系统应保证机前压力恢复到给定值。燃料量信号B反馈到副调节器入口，用以克服来自燃料侧的内扰。如图９－１３

2、送风量控制

燃料量调节器：送风量调节器：则3、引风量控制

*引风量调节器PI4入口接受炉膛压力信号ST和给定值信号*前馈补偿信号：送风量调节器PI3的输出经微分环节后产生。目的是为了稳定炉膛压力，减小其动态偏差，更好地协调送、引风之间的关系二、燃料量控制子系统的各种基本策略1、采用热量信号的燃料控制子系统*用热量信号取代燃料量信号B作为负反馈信号，当系统内发生来自燃的内部扰动时，热量信号可以很快地反映出来，并在内回路中予以消除，尽量维持机前压力的稳定。

*以汽机调速系统二次油油压pR作前馈信号，以提前反映负荷扰动，提高锅炉对负荷的响应速度。2、采用给粉机转速反馈信号的燃料量控制子系统针对钢球煤机中间储仓式制粉系统的锅炉3、采用一次风量总和作反馈信号的燃料量控制子系统针对直吹制粉锅炉的燃料量控制子系统。4、采用给煤机转速反馈信号的燃料量控制子系统针对采用中速磨煤机直吹制粉锅炉的燃料量控制。三、送风量控制子系统1、燃烧率指令——风量系统

2、燃料量——风量系统3、蒸汽量——风量系统

保持V与D的比例关系，也就保证了一定的过剩空气系数，即保证了燃烧的经济性。4、热量——风量系统优点是当燃料侧发生扰动时，由于热量信号能及时反映燃料的扰动，通过控制系统很快地消除扰动，基本上不会因燃料量的自发扰动造成蒸汽压力的波动。5、氧量——风燃比系统到风量控制子系统的副调节器作前馈信号，副调节器同时接受风量反馈信号和氧量校正信号，副调节器快速保证风燃比。烟气中氧量和随负荷而变的定值送校正调节器，校正调节器输出信号校正送风量，保证锅炉的燃烧经济性。

6、其它带氧量校正的送风量控制子系统用蒸汽流量或汽机度级后压力p1代替燃烧率指令B0第五节燃烧过程控制系统实例

TheExamplesofCombustionControlSystem

在ＤＣＳ中实现的燃烧控制系统实例一、燃料量控制系统

燃料量控制系统策略如图9-36所示：

*该控制系统是一个串级系统，主回路控制主汽压力，引入汽包压力作为前馈信号，副回路引入每台给煤机给煤量的平均值作为反馈信号，同时副回路调节器输出加入了氧量校正信号。*主回路的差值报警是主汽压力与调速级压力的差值，正常运行时两压力之差在一定范围内，若差值过大说明运行不正常，所以要将这两个量的差值作为一个报警信号。*主回路前馈量的计算：p1/pT·p0代表汽机的能量输入即汽机对锅炉的能量需求，由p1/pT·p0得到的值经两个函数发生器f(x)和f(t)，再与汽包压力经f(x)函数发生器的输出相加作为前馈信号。*副回路的反馈量是燃料量信号，它是六台给煤机转速的平均值，也是主回路外跟踪点，这个平均值就是图中的“Ａ”。

*副调节器PID和积分器的外跟踪点是六台给煤机转速反馈量即六个转速之和除以６。*主副调节器、积分器和负荷调节器PID的外跟踪开关都与机炉协调中的开关信号有关主调的给定值p0随机组运行方式不同有不同的设置。滑压方式时p0随机组的负荷而变，是负荷的折线函数输出。定压方式时是一个固定值。运行方式通过一个开关来选定。

（2）送风量控制系统

送风量控制在高负荷和低负荷时有所不同，但执行机构不变，都是控制两台送风机的挡板位置，且不论高、低负荷，两台送风机都处于运行状态。在这个系统中，高低负荷时控制的变化是由PID调节器中自动改变比例带来实现的，即在高负荷时比例带设置为p1，在低负荷时设置为p2，其它参数不变。图9-37所示为送风量控制系统策略。二、送风量控制系统：如图9-37*送风控制系统是一个串级系统，主回路为氧量控制，副回路为总风压控制。*积分器输出分两个部分，分别与信号Ａ相加减，然后送往两台送风机。这是针对现场双执行机构而设计的。*由于总风压信号波动较大，所以该信号在进入PID算法前加了一阶惯性环节以减小信号波动给输出带来的影响。*总给煤量采用比例微分的形式与副调节器输出相加，对送风量控制起前馈校正作用。三、引风量控制系统：图９－３８*是双执行机构的控制系统，要求实现变比例带控制*炉膛压力信号为被控量，正常时取两侧炉膛压力测量值的