《过程控制系统》课件-项目五 燃烧过程自动控制系统的分析与实现

任务5.1燃烧控制的基本认知项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现主目录2燃烧控制的基本认识燃烧过程控制系统的基本任务燃烧过程控制系统的基本构成燃烧过程子系统分析燃烧过程控制系统的基本任务第一部分3燃烧控制系统的基本任务4锅炉燃烧过程实质是将燃料中的化学能转变为蒸汽热能的能量转换过程，锅炉送出的蒸汽直接通往汽轮机。直流炉燃烧过程控制的基本任务是使锅炉燃烧提供的热量适应蒸汽负荷的需要，同时还要保证锅炉的安全经济运行。简火电厂炉膛火焰监测及输煤系统5火焰监测输煤皮带输煤皮带输煤皮带燃烧本烧控制系统的基本构成第二部分9燃烧控制系统的基本构成6燃烧控制系统可分为三个子系统：燃料量子系统、送风子系统和引风子系统目前600MW直流炉的燃烧控制系统通常是以给煤机(或给粉机)转速、送风机动叶、引风机静叶和二次风挡板为控制手段来实现对锅炉燃料量、总风量、炉膛负压和风量配比的控制。图燃烧控制对象的控制变量对被调量的影响燃烧过程子系统的分析第三部分14燃料量子系统7锅炉主控将机组负荷指令以并行协调方式转化为对锅炉燃料量和风量的控制。燃料量控制系统的任务是产生给煤量指令以控制燃烧，通过调节燃料量使入炉燃料燃烧所产生的能量与锅炉外部负荷需求的能量相适应，以保持主汽压为对应工况的正常压力。主汽压控制对象的动态特性8直流炉是一个多输入多输出的控制对象，燃料量、给水流量和汽轮机控制阀门开度的变化都会影响主汽压的大小。1.燃料量扰动下主汽压控制对象的动态特性给水流量和汽轮机控制阀门开度不变时，燃料量扰动时主汽压的阶跃响应曲线如图所示。图

燃料量扰动时主汽压的阶跃响应曲线主汽压控制对象的动态特性82.给水流量扰动下主汽压控制对象的动态特性

燃料量和汽轮机控制阀门开度不变时，给水流量扰动下主汽压的动态特性曲线如图所示。图

给水流量扰动下主汽压的动态特性曲线主汽压控制对象的动态特性83.汽轮机控制阀门开度扰动下主汽压控制对象的动态特性燃料量和给水流量不变时，汽轮机控制阀门开度扰动下主汽压的动态特性曲线如图所示。图

汽轮机控制阀门开度扰动下主汽压的动态特性曲线送风子系统8图

某600MW机组锅炉负荷—氧量定值函数曲线送风控制系统的任务是满足锅炉主控制器发出的风量请求，维持合适的风、燃料配比，保证燃烧的经济性。过剩空气系数α与烟气中含氧量O2%（通常用百分数表示）有如下关系式:引风子系统10引风控制系统的主要任务是使引风量与送风量相适应，维持炉膛负压在一定范围内。一般600MW直流炉正常运行时，炉膛负压在-50～-100Pa之间。引风量和送风量的变化都会引起炉膛负压的变化，引风量为内扰，送风量为外扰。炉膛负压动态特性是指引风量阶跃变化时，炉膛负压随时间变化的特性。由于炉膛负压反应很快，故可按比例特性处理。图

引风量阶跃扰动下炉膛负压响应曲线THANKS感谢观看延时符主讲人：吕晓娟任务5.2燃烧量子系统的基本方案项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现主目录2燃料量子系统的基本方案采用给煤机转速反馈信号的燃料量控制系统采用一次风量总和作反馈信号的燃料量控制子系统采用给煤量反馈的燃料量控制子系统燃料量控制系统工艺流程采用给煤机转速反馈信号的燃料量控制系统第一部分3燃烧控制系统的基本任务4这种控制方案适用于采用中速磨的直吹式直流炉，根据锅炉负荷的要求，给煤机以一定的速率将原煤斗中的煤供给磨煤机，磨煤机的给煤量是通过调节给煤机电机转速来控制的。ΣPIxzz…n1n6燃油量磨运行台数B0+-图

采用给煤机转速反馈信号的燃料量控制系统简火电厂炉膛火焰监测及输煤系统5钢球磨煤机立式磨煤机中速磨煤机高速磨煤机给煤机5采用一次风量总和作反馈信号的燃料量控制子系统第二部分9采用给煤机转速反馈信号的燃料量控制系统6

图

采用一次风量总和作反馈信号的燃料量控制子系统（a）一次风量控制采用串级系统

（b）每台磨煤机各装一套燃料量控制子系统BPTV11V16…PIΣ+-PIZZ…V11V16V1iΔpmi1iPIZ-(a)(b)

一次风的作用是向磨煤机提供适量温度的热风，以干燥研磨过程中的燃煤，将磨制好的煤粉输送至燃烧器。当变负荷时，为快速响应负荷，可先增大每台磨煤机的一次风量，将磨煤机内的存粉迅速吹出，短时间内满足负荷变化的需求。采用给煤量反馈的燃料量控制子系统第三部分14采用给煤量反馈的燃料量控制子系统7ΣPIP±ΔP±ΔZZ23B1B6B0…+1号给煤机6号给煤机这种方法适用于风扇磨直吹式制粉锅炉。每台磨煤机的给煤量Bi通过电子秤测量，总和代表给煤量信号，B0是单元机组主控系统发出的燃烧率指令。每台磨煤机对应的给煤量控制设置一个比例偏置器（P±△），根据每台磨煤机带负荷能力设置偏置量带不同的负载。燃料量控制系统工艺流程第四部分14燃料量控制系统工艺流程8某600MW直吹式直流炉的燃烧系统工艺流程画面如图所示。THANKS感谢观看延时符主讲人：吕晓娟任务5.3送风子系统的基本方案项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现主目录2燃料量子系统的基本方案送风子系统的基本方案带氧量校正信号的串级送风控制系统燃料、送风的交叉限制送风控制系统工艺流程送风子系统的基本方案第一部分3送风子系统的基本方案4图

“燃料—空气”系统POPr+-压力调节器燃料调节器送风调节器引风调节器Df(x)f(x)f(x)BVGPBVPfPfo+-++-+-B

燃料量子系统送风子系统引风子系统送风子系统的基本方案5图

“燃料—空气”系统POPr+-压力调节器燃料调节器送风调节器引风调节器Df(x)f(x)f(x)BVGPBVPfPfo+-++-+-B带固定负荷时，从燃料量控制系统和送风控制系统稳态时调节器入口信号平衡关系上看，燃料量调节器

送风量调节器则带氧量校正信号的串级送风控制系统第二部分6带氧量校正的串级送风控制系统7负荷指令PI1PI3ZPI2PI4ZPTBV++-O2%f(x)

风燃比粗调氧量校正风燃比细调燃料、送风的交叉限制第三部分8燃料、送风的交叉限制9当燃烧指令增加时，该指令不能通过小选模块，只能通过大选模块送到送风控制器PI2，增加送风量；随着送风量的增大，小选模块的输出逐渐增大，于是燃料量也不断增加，因此实现了增负荷时先增风后加燃料的控制过程。燃料、送风的交叉限制当燃烧指令增加时，该指令不能通过小选模块，只能通过大选模块送到送风控制器PI2，增加送风量；随着送风量的增大，小选模块的输出逐渐增大，于是燃料量也不断增加，因此实现了增负荷时先增风后加燃料的控制过程。10送风子系统工艺流程第四部分11送风子系统工艺流程某600MW直吹式直流炉的风烟系统工艺流程画面12THANKS感谢观看延时符主讲人：吕晓娟任务5.4引风子系统的基本方案项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现主目录2引风子系统的基本方案炉膛压力信号的测量与处理引风子系统的原则性方案引风子系统工艺流程引风机跳闸事故处理炉膛压力信号的测量与处理第一部分3引风子系统的主要任务4引风子系统的主要任务是使引风量与送风量相适应，维持炉膛负压在一定范围内。一般600MW直流炉正常运行时，炉膛负压在-50～-100Pa之间。““引风控制对象的动态特征5图引风量阶跃扰动下炉膛负压响应曲线引风量和送风量的变化都会引起炉膛负压的变化，引风量为内扰，送风量为外扰。炉膛负压动态特性是指引风量阶跃变化时，炉膛负压随时间变化的特性。如图所示。由于炉膛负压反应很快，故可按比例特性处理。GPtoΔGtt炉膛压力信号的测量与处理6图5-2三取中信号逻辑图炉膛压力测量采用3个差压变送器，控制时采用三选中值方案。当被选测量值变成坏质量时，系统自动切换到好质量的测量值上。当被测量信号A、B、C值其中之一与A、B、C求中值所得信号之间的偏差超出预定范围时，系统发出测量信号偏差报警。如A、B、C三个测量信号中有两个信号变成坏质量时，炉膛压力控制系统切至手动状态运行。BAC＞＞＞＞Y引风子系统的原则性方案第二部分7引风子系统的原则性方案8“前馈-反馈”控制方案

PfPfo-Δf(x)引风控制器ΣG+-ΔΔxf(x)引风子系统工艺流程第三部分9引风子系统工艺流程某600MW直吹式直流炉的风烟系统工艺流程画面引风子系统工艺流程10引风机跳闸事故处理第四部分11引风机跳闸现象1.跳闸引风机电流回零并报警2.炉膛负压大幅度晃动3.联跳同侧引风机RB保护动作4.机组负荷快速降低汽温、汽压下降引风机跳闸现象12引风机跳闸原因01同侧空预器或同侧引风机跳闸02引风机轴承温度过高03引风机电机轴承温度或电机线圈温度过高046KV厂用电系统故障05引风机电机电气保护或热工保护跳闸13引风机跳闸处理确认未跳闸引风机出力自动增加，否则手动增加，但要防止其过电流01检查跳闸引风机出入口挡板应自动关闭02若RB保护动作，则按RB处理，密切监视其动作情况0314引风机跳闸处理若RB保护未动作，则按RB要求去切磨，增加未跳闸引风机出力，使炉膛负压、氧量正常。减负荷至370MW，给水流量快减至370MW负荷所对应的流量，并且注意汽温、汽压、燃烧工况的变化，必要时投油助燃确认炉膛负压控制在自动状态否则调整后重投自动。查明原因，故障消除后，尽快恢复机组正常运行方式040515THANKS感谢观看延时符主讲人：吕晓娟任务5.5直吹式锅炉燃烧过程控制的基本方案项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现主目录2直吹式锅炉燃烧过程控制系统的基本方案直吹式锅炉燃烧过程控制的特点“一次风-燃料”系统“燃料-风量”系统直吹式锅炉燃烧过程控制特点第一部分3直吹式锅炉燃烧过程控制的特点4直吹式锅炉汽压生产过程图直吹式锅炉燃烧过程控制的特点5负压直吹系统、正压直吹系统、风扇磨直吹系统“一次风-燃料”系统第二部分6“一次风-燃料”系统7阶跃响应曲线“一次风-燃料”系统8

适用于装煤量大的磨煤机一次风子系统燃料量子系统送风子系统引风子系统“燃料-风量”系统第三部分9“燃料-风量“系统直接改变给煤机转速作为燃料控制手段“燃料-风量”系统10用于装煤量小的磨煤机制粉系统“燃料-风量“系统用于装煤量小的磨煤机制粉系统11“燃料-风量“系统01以给煤机的给煤量为燃料量反馈信号如采用电子称重装置直接测量给煤机的给煤量；02以给煤机转速代表给煤量03以磨煤机功率代表给煤量12工程上采用的给煤量反馈有以下三种THANKS感谢观看延时符主讲人：吕晓娟任务5.6煤量主控制系统项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现0102煤量主控制系统煤量主控制系统的作用燃料量计算回路主目录72燃料量调节回路煤量主控制系统的作用第一部分73煤量主控制系统的作用74煤量主控制系统的作用01020304煤量主控制系统由燃料量计算回路和燃料量调节回路组成。煤主控中的实际总燃料量经BTU热值校正后代表了燃料的过程测量值。煤主控的给定值为锅炉主控指令的折线函数，并通过小选器限制保证煤量指令不超过总风量对应的煤量上限。煤主控根据测量值和给定值的偏差输出调节作用，经给煤机各自偏置修正后，成为每台给煤机的转速控制指令。燃料量计算回路第二部分75燃料量计算回路BTU定义BTU是指用英制热量作为单位表示的能量，它是BRITISHTHERMALUNIT的缩写，1BTU=1055.07J。76燃料量计算回路77燃料量计算回路78一台或者少于一台给煤机运行BTU切手动的条件如下：调节级压力坏质量任意运行给煤机给煤量反馈坏质量任意油角阀运行时，燃油流量坏质量任意油角阀运行时，回油流量坏质量燃料量调节回路第三部分79燃料量调节回路80煤主控

MEIZHUKONG燃料量调节回路81煤主控设定值生成回路锅炉主控0305075100燃煤量074.5124.25186.38248.5具体锅炉主控对应煤量折线函数F1（x）如下燃料量调节回路82实际总燃料量由燃油流量和燃煤量量部分组成，燃油流量由进油流量减去回油流量，燃煤量等于未校正的总煤量乘BTU校正系数得出。实际总燃料量生成回路炉前油进油流量炉前油回油流量未校正总煤量BTU校正系数XΣ实际总燃料量燃料量调节回路83煤主控前馈机组负荷指令0600660负荷指令百分数0100110折线函数F3(x)具体如下：机组负荷指F3（x）D煤主控前馈燃料量调节回路当所有给煤机手动时，煤主控跟踪运行给煤机平均指令；PID调节器跟踪煤主控输出。所有给煤机手动NO:1煤主控切手动的条件如下：84总燃料量或者总风量信号坏质量NO:2任意运行给煤机煤量反馈坏质量NO:3两台送风机动叶都在手动位NO:4THANKS感谢观看延时符主讲人：吕晓娟任务5.7磨煤机控制系统项目五燃烧过程自动控制系统的分析与实现0102磨煤机控制系统一次风温度、一次风量的测量磨煤机冷风调门控制主目录87磨煤机热风调门控制一次风温度、一次风量的测量第一部分88一次风温度、一次风量的测量89磨煤机出口温度测量一次风压的测量一次风温的测量一次风量的测量（控制磨煤机出口风粉温度）热风挡板（控制一次风量）冷风挡板磨煤机磨煤机冷风调门控制第二部分90磨煤机冷风调门控制91