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第十章 锅炉蒸汽温度控制系统 二、蒸汽温度控制对象的动态特性 1. 过热蒸汽温度控制对象的动态特性 主要为蒸汽流量、烟气传热量和减温水扰动。（１）蒸汽扰动下对象的动态特性 引起蒸汽流量变化的原因有二：一是蒸汽母管的压力变化，二是汽轮机调节汽门的开度变化。结构形式不同的过热器，在相同蒸汽流量D的扰动下，汽温变化的静态特性是不同的。 对于对流式过热器的出口温度，随着蒸汽流量D的增加，通过过热器的烟气量也增加，导致气温升高； 对于辐射式过热器，蒸汽流量D增加时，炉膛温度升高较少，炉膛辐射给过热器受热面的热量比蒸汽流量的增加所需的热量要少，因此辐射式过热器的出口汽温反而下降，对流式过热器和辐射式过热器的出口汽温对负荷变化的反应是相反的，其静态特性如下。 有延迟，有惯性， 有自平衡能力。 图. 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性图. 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响 实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温是随流量D的增加而升高的。动态特性如上图所示。 注意：蒸汽流量的扰动不能作为调节信号用。 （２）烟气量扰动下过热汽温对象的动态特性 引起烟气传热量变化的原因 很多，如给粉机给粉不均匀，煤 中水分的改变，蒸汽受热面结 垢，过剩空气系数改变，汽包给 水温度变化，燃烧火焰中心位置 的改变等。尽管引起烟气传热量 变化的原因很多，但对象特征总 的特点是：有延迟，有惯性，有 自平衡能力。它的特征曲线如左 图所示。图. 烟气流量变化对过 热汽温的影响 从烟气侧来的扰动量使沿整个长度过热器的传热量发生变化，汽温变化反应较快，延迟时间有10~20s，时间常数小于100秒，可以用来作为调节量信号。 （３）减温水量扰动下过热汽温对象的动态特性 常用的减温方法有两种： 喷水式减温和表面式减温，前 者的效果比后者好，喷水式减 温器一般装在末级过热器高温 段前面，一方面保护了过热器 高温段，另一方面又改善了调 节性能。这种过热器的安装方 法与在饱和侧装设表面式减温 器相比，延迟时间能减小1/4。图. 减温水量变化对过热 汽温的影响 特点：有延迟，有惯性和有自平衡能力，延迟时间约 为30~60s，时间常数在100秒以上，减温水量是常用的调节量。 通过汽温对象的动态特性分析，你选择哪个输入量作为控制量？思考： 第二节过热蒸汽温度控制方案在大型锅炉中，过热 器管道较长，结构亦复 杂，为了改善控制品质， 一般采用分段控制，即将 整个过热器分成若干段， 每段设置一个减温器，分 别控制各段的汽温，以维 持主汽温为给定值。 一、系统结构 过热蒸汽温度串级控 图10-9. 串级控制系统结构图制的基本结构(最后一级)如右图所示。 原理框图如下图所示 主参数(主变量)：串级控制系统中起主导作用的被调参 数称为主参数。 副参数(副变量)：其给定值随主调节器的输出而变化， 能映主信号数值变化的中间参数称为 副参数。这是一个为了提高控制质量 而引起的辅助参数。 主调节器：根据主参数与给定值的偏差而动作，其输(主控制器) 出作为副调节器的给定值的调节器称为主 调节器，记为WT1(s) 副调节器：其给定值由主调节器的输出决定，并根据(副控制器) 副参数与给定值(即主调节器输出)的偏差 动作的调节器称为副调节器，记为WT2(s) 主回路(外回路)：断开副调节器的反馈回路后的整个回 路称为主回路。 副回路：由副参数，副调节器及其所包括的一部分对象等(内回路)环节所组成的闭合回路称为副回路，副回路有 时亦称随动回路。 主对象：主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号(惰性区) 为副变量，输出信号为主参数，记为WD1(s) 副对象(导前区)：副参数所处的那一部分工艺设备，它的 输入信号为调节量，其输出信号为副参数(副变量)，记为WD2(s) 二、串级控制系统的特点 串级控制仍然是一个定值控制系统，主参数在干扰作用下的控制过程与单回路控制系统的过程具有相同的指标和形式，但与单回路系统比较，串级控制系统具有以下特点：