简析亚临界机组和超临界机组的协调控制

      

1、由图一、二可知，汽包锅炉汽包水位是汽水分界界面。通过蒸汽流量，给水流量、汽包水位三冲量调节控制锅炉给水流量，维持汽包水位在允许范围内波动，既保证了锅炉锅内水动力循环，又使给水量随时适应蒸汽流量变化，满足负荷变化的需要。锅炉启动过程中由于蒸汽流量和给水流量测量信号尚未建立，所以用汽包水位单冲量调节方式控制给水流量。燃料的燃烧控制由热量需求信号（P1*Ps/Pt）和热量信号（P1+dPd/dt）产生燃烧指令控制送入炉膛中的煤量，对直吹式中速磨而言是控制给煤机转速，对双进双出磨来说是控制每台磨的容量风门的开度。给水和燃烧调节虽然有一定相关影响，但基本保持各自的独立回路。

2、对超龄界机组而言，如图三，根据水--蒸汽性质，超临界锅炉在超过临界点后，汽水系统只存在水相和汽相两种状态，而水、汽混合的两相流动状态已不存在，为此，超临界锅炉必须要采用直流炉运行。 超临界直流锅炉启动时仍在亚临界状态下运行，为了满足锅炉启动的需要都设计了启动分离器系统。在启动过程中它起到了亚临界机组汽包的作用，超临界直流炉启动分离器在亚临界运行时作为汽和水分离的界面，达到临界点后启动分离器进入干态运行，这时它在锅内只起一个汽水通道作用。超临界直流炉启动过程中同样需要对启动分离器的水位进行控制。如某厂单机容量600MW超超临界机组在机组启动阶段分离器的液位控制就是通过锅炉循环水流量调节阀（BR）、储水箱液位调节阀（WDC）和锅炉再循环泵热备用疏水排放阀来维持分离器储水箱的液位低于调节位，使分离器水位维持在正常范围内运行；分离器水位有4个设定值，从小到大：a、b、c、d；当水位在a和b之间时，采用循环水流量阀和锅炉再循环泵热备用疏水排放阀来控制，在c和d之间通过储水箱液位调节阀来控制；水位在a以下时，这几个阀门都关闭。 超（超）临界直流炉正常运行时，分离器入口温度处于微过热状态是反映给水和燃料关系变化的的测量点，一般称此测量为中间点温度。锅炉运行中如将中间点温度控制在一定范围内，可以认为锅炉汽水系统中水相和汽相的分界点的界面就会被固定位，达到了水/燃料比的控制。当直流炉的燃料量和给水量不适应时，出口汽温的变化相当剧烈，水/燃比变化1％，出口汽温大约会有10oC的变化，所以在运行中，为维持额定汽温必须严格控制水/燃比。这是因为汽包炉的水冷壁运行时始终处于饱和温度下，燃料量只与蒸发量有关，直流炉的水冷壁温度与给水量和燃料量有关，参数稍有变化就会影响水冷壁出口温度，造成主蒸汽温度超温。 超超临界的燃料的燃烧控制是通过锅炉指令加上水/燃比的前馈指令，经过交叉限制（水、风）后得到燃料需求指令，来控制送入炉膛的煤量。 给水控制也是由锅炉指令经过交叉限制（燃料）和最小给水流量的限制后，得到给水需求指令，来控制每台给泵的出力。 由上所述超临界直流锅炉调节的关键是控制中间点温度，保持水/燃比才能使主汽温度喷水调节量足以维持主汽温度在额定范围内运行。当锅炉燃料量发生变化时通过修正后的中间点温度形成给水需求信号，调节锅炉的给水流量，机组负荷变化由燃烧系统来承担调节作用，反之亦然。目的就是在锅炉出力变化时维持中间温度在某一范围，使燃料、水的比例保持一定。 超（超）临界机组除了被控参数之间的相互耦合性的特性外，强烈的非线性也是超龄界机组的的又一大特点。超临界参数的机组的运行方式采用滑参数运行，机组在大范围的变负荷运行中，压力运行在10MPa~25MPa.之间。超临界机组实际运行在超临界和亚临界两种工况下，在亚临界运行工况给水具有加热段、蒸发段与过热段三大部分，在超临界运行工况汽水的密度相同，水在瞬间转化为蒸汽，因此在超临界运行方式和亚临界运行方式机组具有不同的控制特性，是复杂多变的被控对象。 六、结束语
　　  从亚临界机组到超（超）临界机组，从协调控制系统而言，对两者都具有相同的控制概念，但由于两种炉型在汽水循环上有很大的差别，导致控制系统具有很大的差别。亚临界机组由于有汽包这类参数集中的储能元件，所以使得各个子回路（风、水、煤）之间虽然有耦合，但总的来说还是相对独立。
　　1、 Mitsubishi Heavy Industries,Ltd ， Functional Description of Boiler Control , 61110-1021-1 Rev.P。
　　2、 罗万金，电厂热工过程自动调节, 中国电力出版社, 2001。
　　3、 黄新元，电站锅炉运行与燃烧调整 ，中国电力出版社， 2003。
　　4、 汪祖鑫 ，超龄界压力600MW机组的启动和运行，中国电力出版社，1996。
　　5、 超临界机组控制技术及发展，于达仁，徐志强。
　　作者简介：张勇（1975－），男，南京人。
　　作者姓名的汉语拼音：zhang yong
　　作者联系电话及通讯地址、邮编：025－6859 8968，南京江宁经济技术开发区西门子路211100
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