过热器温仿真

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1、1引言电力行业是国民经济发展的重要支柱，是人类社会生产和生活必不可少的重要产业。在我国各大电力系统中，主力机组的单机容量已有300MW过渡到600MW，并继续到1000MW迈进。随着单机容量的增大，初蒸汽参数也向高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界压力逐步过渡。超临界机组是我国近期发展起来的大容量机组，并逐渐将成为国家电力行业的主力机组。就目前看来，我国发电还是主要以火力发电为主，锅炉主汽温控制过热汽温控制对于机组的安全经济的运行有着非常重要的意义，但同时也是最难控制的的系统之一，其控制难点主要体

2、现在一下几个方面：1）过热汽温的干扰因素很多，例如负荷，减温水量等。2）在各种扰动量的干扰下汽温对象具有非线性、时变等特性，使控制难度加大。3）汽温对象具有大迟延、大惯性的特点，尤其是随着机组容量和参数的提高，蒸汽过热受热面的比例加大，使其迟延和惯性进一步加大，增大了控制难度。但同时过热汽温控制对于机组安全经济的运行有着相当重要的作用，主要有以下几个方面：1）过热汽温过高会使蒸汽管道金属和锅炉受热面的蠕变加快，影响使用寿命。当超温严重的时候，将会使材料强度急剧下降从而导致管道破裂。过热汽温过高还会导

3、致汽轮机的汽缸、汽门、前几级喷嘴和叶片的机械强度下降，导致使用寿命降低和设备损坏。2）汽温过低，将会影响机组的经济性。当汽温低的时候机组热效率降低，煤耗增大。另外，汽温降低会使汽轮机尾部的蒸汽湿度增大，影响汽轮机内部的热效率，使汽轮机末几级叶片的侵蚀加剧。此外，汽温降低会使汽轮机所受的轴向推力增大，对汽轮机的安全运行很不利。3）主汽温变化过大，除使管材及有关部件产生疲劳外，还将引起汽轮机汽缸的转子与汽缸的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组安全运行。总之，过热汽温是火电机组的主要参数。由于过热器是在

4、高温、高压环境下工作，过热器出口汽温是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处，工艺上允许的汽温变化又很小，汽温对象特性呈非线性，影响汽温变化的干扰因素多等，这些都使得汽温控制系统复杂化，因此正确选择控制汽温的手段及控制策略是非常重要的。112过热汽温控制系统基本分析2.1基本任务与要求过热汽温的稳定是机组经济安全运行的保障。主汽温度自动调节的任务是维持过热蒸汽出口汽温在允许的范围内，使管壁温度不超过允许的工作温度，以确保机组运行的安全性和经济性。过热汽温过高或过低都会对机组运行造成不利的影响。过

5、热汽温过高。会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，降低使用寿命；若长期超温，则会导致过热器爆管；在汽机侧，还会导致汽轮机的汽缸、汽阀、前几级喷嘴和叶片、高压缸前轴承等部件的寿命缩短，甚至损坏。过热汽温过低，会降低机组的循环热效率，一般汽温每降低5~10℃，效率约降低1﹪，同时会使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。汽温变化过大，将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组的安全。正常运行时应维持主汽温540±5℃，当燃烧

6、工况变化时应及时调整使主汽温在允许值内，且主汽蒸汽两侧偏差应小于5℃定压运行在200MW以上，滑压运行在166MW以上，主汽温均应保持在540℃，正常变化范围为540±5℃。2.2过热汽温控制策略过热汽温控制对象具有大迟延大惯性的特质，简单的单回路控制系统不能满足控制要求。目前大型机组多数采用串级控制系统，串级控制系统原理框图如图1.1所示。图1.1串级控制系统原理框图从图中可以看出，串级系统和简单系统有一个显著的区别，即其在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，被称为副环或副回路，在控制过程中起着

7、“粗调”的作用，一个环在外面，成为主环或者主回路，用来完成“细调”的任务，最终能够保证被调量满足工艺要求。串级控制系统具有良好的控制性能，主要原因有以下三个原因：1）对二次干扰有很强的克服能力；2）改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率；3）对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。112.3主汽温控制的任务分配主汽温θ1的控制是通过控制一级减温器的喷水量和二级减温器的喷水量来实现的，主汽温与设定值（与负荷成单值函数关系）的偏差经调节器运算产生基本喷水量需求信号，此信号经与前馈信号迭加形总喷水量

8、需求信号。前馈信号包括代表锅炉送风量的信号和主汽压偏差信号（主汽压与设定值之差），它们都提前反映负荷变化。总喷水量需求分别乘以两个不同的系数K1和K2（K1＞K2）得到一级喷水需求信号A和二级喷水需求信号B。正常情况下，一级喷水量需求信号A经修正形成一级喷水调节器设定值a，从而控制一级喷水阀。二级喷水量需求信号经修正形成二级喷水调节器设定值b，从而控制二级喷水阀。因为K1＞K2，所以当系统处于稳定状态时，一级喷水量是大于二级喷水量的，即二级喷水的出力较小，这样能够使二