600MW机组过热汽温一级减温系统设计正文剖析.docVIP

3 一级过热喷水减温控制系统的功能和组成 3.1 一级过热喷水减温控制系统的功能 Ⅰ级过热器喷水减温控制系统是通过Ⅰ级减温水流量的控制，使屏式过热器出口汽温 维持在设定值，以保护屏式过热器管壁不致超温，同时配合高温过热汽温控制系统的工作。 外层慢速回路控制屏式过热器出口蒸汽温度，内层快速回路通过控制一级减温水流量来保 证屏式过热器入口蒸汽温度达到要求值。 Ⅰ级 A 侧与 B 侧控制原理相同，下面以 A 侧为例介绍过热器喷水减温控制系统工作原 理，其简图如图 3.1 所示。 屏式过热器出口蒸汽温度设定值采用用运行人员手动设定和系统自动设定两种方式。 在自动设定方式下，屏式过热器出口温度设定值以经过 PTn 惯性环节的二级减温器出口温 度信号与期望的二级减温器温度降之和为基础，并受锅炉负荷允许的屏式过热器出口温度 的限制。屏式过热器入口蒸汽温度的设定值由外层慢速回路给定。外层慢速回路根据以下 主要因素预测维持或达到所设定的二级减温器入口温度所要求的一级减温器出口所需的温度。 1．屏式过热器出口蒸汽温度设定值和实测值之间的偏差屏式过热器进口汽温（一级 喷水减温器出口汽温）的变化以屏式过热器的动态特性影响屏式过热器出口汽温的动态变 化。假设锅炉一直处于稳定状态，操作者要求屏过出口蒸汽温度增加 5℃，在稳定的压力 和负荷状态下，这个差值会通过加法器及乘法器作用到 PID 的设定值上，从而使 PID 的设定值相应增加 5℃。设定值的增加导致喷水量的减少，这使得减温器出口的温度增加。当屏过出口蒸汽温度升高时，根据屏过出口温度设定值和实测值之间的偏差同方向地增加屏过入口温度，因此使得 PID 调节器的设定值很稳定。控制回路中采用屏过入口蒸汽温度经过 PTn 惯性环节模拟从屏过入口到屏过出口的温度变化过程。过热器的特性 PTn 随负荷的变动会发生改变，可通过负荷与惯性环节时间常数的关系曲线实现不同负荷下的过热器的特性。过热器特性 PTn 并不总是很准确。但经过 PTn 惯性环节的屏过入口蒸汽温度最终能稳定，所以屏过出口温度总能调整稳定到其设定点。这一系统可以满足超临界机组负荷调峰时的需要。为了协调这个控制回路，设置在 PTn 里的延时必须与实际屏式过热器热延迟相匹配，实际值在现场试验期间确定，而且对不同的蒸汽量会有所改变。当实发功率低于某值或者Ⅰ级 A 侧减温水调节阀操作站切手动时，PTn 的输出等于输入。 2．锅炉负荷前馈 负荷前馈是一个微分脉冲、有适当比例和受限制的信号。屏过入口温度设定值有一个 最低点（屏过出口蒸汽温度设定值也与此类似），此最低点与分离器湿态-干态转换点相对 应。这是因为在启动过程中，锅炉燃料量逐渐增加，分离器由湿态转向干态运行。炉内燃 料量增加时，炉膛出口烟温也增加，使炉膛内单位烟气的放热量反而减少，即对于屏式过 热器来说，单位重量蒸汽的吸热量反而减少，而通过屏式过热器的蒸汽流量是增加的，从 而导致屏过出口汽温随负荷的增加反而减少（相当于辐射过热器的汽温特性） 。当分离器 干态运行后，汽温随负荷的增加而增加。因此在湿态-干态转换的短时间内，应注意过热 汽温出现快速的严重超温现象。 为了避免出现这种情况， 系统采用了快速降低汽温设定值， 预先增加喷水的方法。负荷指数在控制系统里产生一个“脉冲”并被处理，负荷增加时导 致产生更多的蒸汽，要求更多的冷却，通过从屏过入口温度设定值中减去负荷前馈分量以 减少屏过入口温度设定值从而增加喷水量。设定的比例（K）提供一个以℃为单位的值， 这个值代表一个确定的阀位变化，相当于所需给水量的变化，用以消除扰动。简图中 f(t) 是一个超前滞后环节，超前时间常数和滞后时间常数均可根据实际工况调整，当实发功率 低于某值或者Ⅰ级 A 侧减温水调节阀操作站切手动时，f(t)的输出等于输入，即此时负荷 前馈不发生作用。 3．屏过入口汽温的变化对屏过出口汽温变化的影响 过热器出口汽温的改变量是通过过热器进口汽温（喷水减温器出口汽温）的改变量实 现的，在不同负荷或压力下，同样出口汽温的改变量需要不同的进口汽温的改变量，这两 处汽温改变量存在定量关系，此定量关系可通过过热器进口和出口蒸汽的比热容确定。利 用这一原理根据屏过出口压力对屏过出口温度偏差进行修正，将其转换为屏过入口温度的 变化量。出口与进口蒸汽比热容的比值为出口汽温对进口汽温要求的调整系数。比热容及 调整系数随压力而变化，压力增加，同样的出口汽温改变量要求较大的进口汽温的变化。 由于过热器蒸汽侧级间的中间压力不测量，所以用这些级间的设计压力来计算比值。在Ⅰ 级过热器喷水减温控制系统中，根据汽水分离器的实测压力和比值计算级间的中间压力， 从而建立相应点比热容与邻近测量压力间的关系。 4．饱和温度限制 为了避免一级减温后的过热蒸汽带水，必须