1、1,6.1 除氧器控制 6.2 凝汽器控制 6.3 空氣預(yù)熱器控制 6.4 高壓加熱器控制 6.5 低壓加熱器控制,第六章 主要輔助控制系統(tǒng),2,6-1 除氧器控制,3,一、除氧器的主要用途 用汽輪機(jī)的抽汽加熱給水使其達(dá)到該壓力下的飽和溫度，并除去溶于水中的氧（以及其它氣體）。 除氧器還作為汽輪機(jī)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中的一級(jí)混合式加熱器，同時(shí)擔(dān)負(fù)匯集各種疏水、鍋爐補(bǔ)充水的任務(wù)。除氧器水箱須保證鍋爐所需給水的儲(chǔ)備量。 鑒于除氧器的上述作用，其水箱水位和除氧器壓力應(yīng)進(jìn)行控制。,4,二除氧器的除氧原理 鍋爐給水中若含氧量較大，就會(huì)使管道及鍋爐受熱面遭到深度針孔腐蝕，給水含有其它氣體也會(huì)妨礙熱交換而降低傳熱效

2、果，因此要對(duì)鍋爐給水進(jìn)行除氧及去除其它氣體。 由亨利定理知，在一定壓力下，水的溫度越高氣體的溶解度越小；反之，水的溫度越低則氣體的溶解度越高。此外，某種氣體的溶解度還與水面該氣體的分壓力有關(guān)，因此，當(dāng)鍋爐給水被加熱到沸點(diǎn)時(shí)，水面上的蒸汽壓力就接近全壓力，而其它氣體的分壓力則接近零。這樣，溶解于水中的氣體（包括氧氣）就被分解出來并及時(shí)地隨部分蒸汽排走，除氧器正是根據(jù)這一原理來工作的。,5,三除氧器壓力控制系統(tǒng) 要使除氧器除氧效果好，就應(yīng)該將水加熱到沸點(diǎn)溫度。由于溫度測(cè)量存在較大的延遲，而飽和壓力和飽和溫度間有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以一般采用控制除氧器蒸汽空間的壓力來達(dá)到控制給水加熱至飽和溫度的目的。

3、當(dāng)除氧器壓力超過原先的飽和壓力時(shí)，開始由于除氧器水箱的熱容量大，水的溫度不會(huì)上升，從而使水進(jìn)入未飽和狀態(tài)，水中的含氧量相應(yīng)地增加；隨后由于除氧器排汽口閥門開度是根據(jù)額定壓力調(diào)整試驗(yàn)確定的，運(yùn)行中不再調(diào)整，在壓力長(zhǎng)時(shí)間高于額定壓力時(shí)，排汽量必然很大，這就造成額外的汽水損失和熱損失。如果除氧器壓力偏低，說明加熱蒸汽不足，故給水達(dá)不到飽和溫度而具有較高的含氧量。,6,除氧器壓力對(duì)象可作為一階慣性環(huán)節(jié)來處理，在除氧器加熱蒸汽閥開度作階躍變化時(shí)，由于連接管路很短，所以除氧器內(nèi)部壓力立即隨之變化，只是除氧器體積較大，其壓力變化過程將是緩慢的。 目前，除氧器系統(tǒng)有單臺(tái)運(yùn)行和多臺(tái)并列運(yùn)行兩種。對(duì)并列運(yùn)行的各臺(tái)

4、除氧器，采用平衡管將蒸汽空間相連接，飽和水空間也由水平衡管連接。對(duì)于壓力控制則以平衡管壓力為被調(diào)量，設(shè)計(jì)與單臺(tái)除氧器獨(dú)立運(yùn)行一樣的單回路控制系統(tǒng)。,7,左圖是單臺(tái)除氧器獨(dú)立運(yùn)行的壓力控制系統(tǒng)原理方框圖。 除氧器的壓力信號(hào)p與其給定值R比較后，差值E經(jīng)比例積分調(diào)節(jié)器運(yùn)算，其結(jié)果作為控制信號(hào)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變進(jìn)入除氧器的蒸汽量，以維持壓力滿足除氧器運(yùn)行要求。 除氧器采用滑壓運(yùn)行方式，可減小定壓運(yùn)行時(shí)抽汽壓力的節(jié)流損失，尤其是在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，采用定壓運(yùn)行方式就要切換至高一級(jí)壓力的抽汽，從而導(dǎo)致更大的節(jié)流損失。,8,滑壓運(yùn)行方式：就是將除氧器加熱蒸汽閥開足，除氧器壓力接近抽汽壓力（只差管路壓力損失）

5、，這樣除氧器壓力就隨汽輪機(jī)負(fù)荷變化而變化。 采用滑壓運(yùn)行方式要解決以下兩個(gè)問題： (1) 在汽機(jī)升負(fù)荷過程中，除氧器內(nèi)水溫不能及時(shí)隨壓力升高而升高，就會(huì)造成給水含氧量增加； (2) 在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，壓力降的較快而有可能造成給水泵入口汽化。 因此，設(shè)計(jì)滑壓運(yùn)行的除氧器系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)能切換到定壓運(yùn)行，而且機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，除氧器有減溫減壓器供汽，以保證除氧效果。,9,在除氧器壓力控制系統(tǒng)中，機(jī)組啟動(dòng)期間打開廠用蒸汽調(diào)節(jié)閥，維持除氧器壓力在預(yù)先的設(shè)定值；汽機(jī)跳閘時(shí)產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間函數(shù)衰減的較高設(shè)定值，以防止啟動(dòng)給水泵時(shí)由于除氧器閃蒸引起的汽蝕；在正常運(yùn)行工況，設(shè)定值跟蹤除氧器壓力。在除氧器壓力控

6、制系統(tǒng)中，除氧器壓力測(cè)量值與給定值一起送入PID中進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果用來調(diào)整鼓泡除氧器壓力調(diào)節(jié)閥，維持鼓泡除氧器壓力在預(yù)先設(shè)定值。 除氧器壓力控制系統(tǒng)如下圖所示。,10,（1） 除氧器壓力調(diào)節(jié)器設(shè)定值在正常時(shí)由人工設(shè)置，調(diào)節(jié)器維持除氧器壓力在設(shè)定值以上。汽機(jī)跳閘時(shí)，引入一較高的設(shè)定值，此值隨時(shí)間下降，以防止除氧器蒸發(fā)引起升壓泵及給水泵的汽蝕。正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)定值跟蹤除氧器壓力。 （2）調(diào)節(jié)器PV與SP偏差、調(diào)節(jié)閥位置偏差都將使調(diào)節(jié)器M/A站切手動(dòng)。,11,除氧器壓力控制,12,除氧器壓力控制邏輯,13,四、除氧器水位控制系統(tǒng) 1. 控制任務(wù) 除氧器的水箱是為保證鍋爐有一定的給水儲(chǔ)備而設(shè)置的，其容

7、量一般應(yīng)不小于鍋爐額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行1520min 所需的給水量。除氧器水位過低，儲(chǔ)水量不足有可能危及鍋爐的安全運(yùn)行，此外還有可能造成給水泵入口汽化。除氧器水位過高，則妨礙除氧器除氧。因此，除氧器水位應(yīng)維持在允許范圍內(nèi)。 由于熱力循環(huán)中不斷有工質(zhì)損失，因此要向熱力系統(tǒng)不斷補(bǔ)充水。補(bǔ)充水來自化學(xué)水處理裝置。補(bǔ)充水可直接進(jìn)入除氧器，也可送凝汽器進(jìn)行真空除氧后再送除氧器。,14,2. 除氧器水位特性 除氧器水箱的容積較大，在補(bǔ)充水調(diào)節(jié)閥開度作階躍變化時(shí)，水箱水位不會(huì)立即變化，而表現(xiàn)一定的延遲。對(duì)于化學(xué)水送凝汽器的熱力系統(tǒng)，其水位變化的延遲就更大。此外，由于水箱容積大而進(jìn)水管細(xì)，因此水位上升或下降的速

8、度就較?。▽?duì)象的飛升速度小）。在負(fù)荷一定時(shí)，除氧器水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性近似為有延遲的一階積分環(huán)節(jié)。,15,3. 除氧器水位控制方案 (1) 對(duì)于補(bǔ)充水直接進(jìn)除氧器的熱力系統(tǒng)，除氧器水位H為被調(diào)量，采用單回路控制系統(tǒng)，控制補(bǔ)充水調(diào)節(jié)閥開度，維持水位在允許范圍內(nèi)。 (2) 對(duì)于補(bǔ)充水進(jìn)凝汽器后再入除氧器的熱力系統(tǒng):,16,1)若凝汽器為低水位運(yùn)行，可采用左圖所示的三沖量控制系統(tǒng)。 化學(xué)水進(jìn)入凝汽器，凝結(jié)水流量中實(shí)際包括了補(bǔ)充水，而鍋爐給水流量和凝結(jié)水流量的差值，反映了熱力循環(huán)中的汽水損失，因此可組成除氧器水位H、凝結(jié)水量WL、給水量WG三沖量控制系統(tǒng)。,17,2) 若凝汽器為高水位運(yùn)行，可除氧器水位

9、應(yīng)與凝汽器水位控制一起考慮。 例如, 如凝汽器為高水位運(yùn)行,所以控制方案是:采用改變凝結(jié)水流量來控制除氧器水位，采用改變化學(xué)補(bǔ)充水量來控制凝汽器水位。,18,4. 除氧器水位控制系統(tǒng) 除氧器水位控制由調(diào)整除氧器水位調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)。與汽包水位控制系統(tǒng)相類似，在除氧器水位控制系統(tǒng)中，啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行期間除氧器水位由單沖量控制系統(tǒng)來控制，正常負(fù)荷時(shí)除氧器水位由三沖量控制系統(tǒng)來控制。單沖量控制系統(tǒng)和三沖量控制系統(tǒng)之間可手動(dòng)和自動(dòng)無擾切換。 在水位達(dá)到高值時(shí)，除氧器水位控制閥關(guān)閉，凝結(jié)水再循環(huán)閥打開，直至除氧器水位低于高值。當(dāng)汽機(jī)停運(yùn)時(shí)，除氧器水位控制由除氧器補(bǔ)給水閥來實(shí)現(xiàn)。,19,在單沖量控制方式下，根

10、據(jù)除氧器水位設(shè)定值與除氧器實(shí)際水位的偏差調(diào)節(jié)輸出控制除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度。 在三沖量控制方式下，根據(jù)除氧器水位設(shè)定值與除氧器實(shí)際水位的偏差調(diào)節(jié)輸出加上鍋爐給水流量的前饋信號(hào)作為主凝結(jié)水流量的設(shè)定值；此設(shè)定值與實(shí)際主凝結(jié)水流量偏差調(diào)節(jié)輸出，控制除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度。,20,（1）除氧器水位調(diào)節(jié)在啟動(dòng)和低負(fù)荷階段采用單沖量控制，正常負(fù)荷采用三沖量控制。 （2）給水流量作為除氧器水位三沖量調(diào)節(jié)的前饋信號(hào)。凝結(jié)水流量作為三沖量副調(diào)節(jié)器的過程 量。 （3） 除氧器水位高時(shí)將引起除氧器輔助上水閥強(qiáng)關(guān)。當(dāng)凝汽器水位高或低時(shí)將發(fā)出打開或關(guān)閉凝汽器再循環(huán)門的信號(hào)。,21,除氧器水位控制,22,除氧器水位控制邏輯

11、,23,6-2 凝汽器控制,24,一、以凝汽器熱井水位控制 （1）凝汽器熱井水位通過補(bǔ)水閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。 (2) 調(diào)節(jié)器PV與SP偏差、調(diào)節(jié)閥位置偏差都將使調(diào)節(jié)器M/A站切手動(dòng)。,25,凝汽器熱井水位調(diào)節(jié),26,凝汽器熱井水位調(diào)節(jié)邏輯,27,二、凝結(jié)水最小流量控制 在凝結(jié)水最小流量控制系統(tǒng)中，凝結(jié)水再循環(huán)流量測(cè)量值與凝結(jié)水泵最小流量設(shè)定值進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果控制凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，使凝結(jié)水再循環(huán)流量滿足運(yùn)行要求。單回路調(diào)節(jié)。 切手動(dòng)條件： l 凝結(jié)水再循環(huán)流量信號(hào)無效 l 設(shè)定值與測(cè)量值偏差大 l 調(diào)節(jié)閥指令與位置反饋偏差大 l 調(diào)節(jié)閥位置反饋品質(zhì)壞,28,凝結(jié)水最小流量控制,29,凝結(jié)水最小

12、流量控制邏輯,30,6-3 空氣預(yù)熱器冷端溫度控制,31,一、空氣預(yù)熱器的作用 空氣預(yù)熱器是利用煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需空氣的設(shè)備。采用空氣預(yù)熱器使鍋爐排煙溫度降低，鍋爐熱效率升高；由于采用高溫空氣燃燒，改善燃燒條件，使燃料的不完全燃燒損失下降，從而可進(jìn)一步提高鍋爐熱效率；另外，采用熱空氣燃燒后，爐內(nèi)溫度升高，輻射傳熱加強(qiáng)，可節(jié)省蒸發(fā)受熱面，這相當(dāng)于利用廉價(jià)的空氣預(yù)熱器受熱面，取代部分價(jià)格較高的蒸發(fā)受熱面，這在經(jīng)濟(jì)上是很合算的。,32,二、 空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕 煤燃燒產(chǎn)生SO2和SO3等物質(zhì)，特別是含硫量較高的煤。當(dāng)空氣預(yù)熱器溫度較低時(shí)SO3+水蒸汽形成硫酸蒸氣，在空氣預(yù)熱器金屬表面上產(chǎn)生

13、硫酸酸露，這就是空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕。 發(fā)生低溫腐蝕后，使受熱面腐蝕穿孔而漏；由于腐蝕表面潮濕粗糙，使積灰、堵灰加劇，結(jié)果會(huì)使排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降；由于漏風(fēng)及通風(fēng)阻力增大，使廠用電增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響鍋爐出力，被腐蝕的管子和管箱需要定期更換，增大檢修維護(hù)費(fèi)用?？傊?，低溫腐蝕對(duì)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，安全性均帶來不利影響。,33,另外，硫燃燒以后，生成SO2及少量的SO3，在高溫或有原子氧的情況下， SO2也可氧化產(chǎn)生一部分SO3 ，即SO2 O SO3 。 SO3與煙氣中水蒸汽形成酸霧（即硫酸蒸汽），酸霧凝結(jié)時(shí)的溫度，稱為煙氣露點(diǎn)。煙氣露點(diǎn)遠(yuǎn)高于煙氣中水蒸汽的露點(diǎn)。且煙氣露點(diǎn)隨燃料含硫量的增加

14、，而升高，當(dāng)煙氣中飛灰多時(shí)，由于灰粒的活性作用能吸收一部分SO3 ，故能使煙氣的露點(diǎn)有所降低。,34,三、 防止和減輕低溫腐蝕的方法 造成低溫腐蝕的根本原因是，燃料中含硫的多少，燃燒過程中SO3的生成量，以及管壁溫度低等。因此防止和減輕低溫腐蝕的方法有如下幾種： 燃料脫硫； 采用耐腐蝕材料； 提高低溫空氣預(yù)熱器的壁溫，使其高于煙氣露點(diǎn)溫度等。,35,這幾種方法都是有效的，但由于第一種方法成本太高，第二種方法的材料易破碎，目前廣泛使用的是第三種方法，采用加裝暖風(fēng)器在空氣預(yù)熱器的入口，提高低溫側(cè)壁溫。采用暖風(fēng)器，會(huì)使空氣預(yù)器的傳熱溫差減小，結(jié)果使排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降，但暖風(fēng)器是以汽輪機(jī)低壓

15、抽汽為加熱源，低壓抽汽量的增加，會(huì)使汽輪機(jī)循環(huán)效率有所提高。鍋爐熱效率下降，汽輪機(jī)效率升高，兩者能否相互抵償，要看空氣加熱溫度的高低以及采用抽汽壓力的高低而不同。 一般汽輪機(jī)效率的升高抵消不了鍋爐熱效率的降低，結(jié)果，全廠效率會(huì)有所下降，為此，只有在冬天才投入暖風(fēng)器，夏天應(yīng)切除。,36,四、采用暖風(fēng)器的空氣預(yù)熱器冷端溫度控制系統(tǒng) 1、暖風(fēng)器蒸汽量調(diào)節(jié)技術(shù) 采用暖風(fēng)器的空氣預(yù)熱器冷端溫度控制系統(tǒng),這種控制方案是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入暖風(fēng)器的加熱蒸汽量來完成的。 機(jī)組配有兩臺(tái)由三分倉(cāng)式空氣預(yù)熱器和兩臺(tái)盤管式蒸汽暖風(fēng)器分別加熱對(duì)應(yīng)兩側(cè)的二次風(fēng)。 在每側(cè)暖風(fēng)器加熱蒸汽的入口各設(shè)置有一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由調(diào)節(jié)回路對(duì)加熱

16、蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行控制。,37,一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制,38,（1）一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制 單回路調(diào)節(jié)。 通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)暖風(fēng)蒸汽閥門的開度控制空預(yù)器一次風(fēng)冷端平均溫度，防止空預(yù)器低溫腐蝕。 1） 被調(diào)量 如果兩臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行，則取#1和#2一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫均值；如只有一臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行，則取運(yùn)行的那臺(tái)空預(yù)器對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫做為被調(diào)量。,39,2） 回路切手動(dòng)條件 l A空預(yù)器運(yùn)行且A側(cè)一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效 l B空預(yù)器運(yùn)行且B側(cè)一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效 l 設(shè)定值與測(cè)量值偏差大 l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令與反饋偏差大 l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置反饋品質(zhì)壞,40,二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制,41,（

17、2）二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制 單回路調(diào)節(jié)。 通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)暖風(fēng)蒸汽閥門的開度控制空預(yù)器二次風(fēng)冷端平均溫度，防止空預(yù)器低溫腐蝕。 1）被調(diào)量 如果兩臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行，則取#1和#2二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫均值；如只有一臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行，則取運(yùn)行的那臺(tái)空預(yù)器對(duì)應(yīng)的二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫做為被調(diào)量。,42,2） 回路切手動(dòng)條件 lA空預(yù)器運(yùn)行且A側(cè)二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效 lB空預(yù)器運(yùn)行且B側(cè)二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效 l 設(shè)定值與測(cè)量值偏差大 l執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令與反饋偏差大 l位置反饋品質(zhì)壞,43,2、暖風(fēng)器疏水側(cè)調(diào)節(jié)技術(shù) 二次風(fēng)暖風(fēng)器控制 控制空預(yù)器二次風(fēng)進(jìn)口平均溫度，防止空預(yù)器低溫腐蝕。本控制方案采用暖風(fēng)器疏水側(cè)

18、調(diào)節(jié)技術(shù)，不僅能調(diào)節(jié)流量，而且能調(diào)節(jié)暖風(fēng)器的換熱能力，解決水擊問題的同時(shí)，有良好的節(jié)能效果。,44,（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)圖,45,（2）I/O測(cè)點(diǎn),46,（3）工作原理,47,（4）計(jì)算公式,48,49,溫度設(shè)定值的形成 根據(jù)煙氣成分計(jì)算得到空預(yù)器二次風(fēng)進(jìn)出口平均溫度定值，煙氣成分包括燃料含碳量Cy、燃料含氫量Hy、燃料含氧量Oy、燃料含氮量Ny、燃料含硫量Sy、燃料含灰量Ay、過?？諝庀禂?shù)Alf等。,50,（5）程序框圖,51,二次暖風(fēng)器控制（2）,（6）二次暖風(fēng)器控制系統(tǒng),52,溫度控制 計(jì)算出的空預(yù)器二次風(fēng)進(jìn)出口平均溫度給定值周期性地（5分鐘循環(huán)一次）與兩側(cè)實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)定值比實(shí)

19、測(cè)值高過一正向定值時(shí)，對(duì)應(yīng)側(cè)暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)門開大一定開度，當(dāng)設(shè)定值比實(shí)測(cè)值偏差低于一負(fù)向定值時(shí)，對(duì)應(yīng)側(cè)暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)門關(guān)小一定開度。以上運(yùn)算，5分鐘計(jì)算一次，每次兩側(cè)均計(jì)算一遍。,53,6-4 高加水位控制,54,高加水位控制,55,高加水位控制邏輯,56,高加水位控制 正常時(shí)通過調(diào)節(jié)#1高加水位調(diào)節(jié)閥的開度(調(diào)節(jié)#1高加疏水流入#2高加疏水井的流量)控制#1高加的水位。當(dāng)#1高加水位過高時(shí)，同時(shí)通過調(diào)節(jié)#1高加緊急疏水閥的開度（調(diào)節(jié)#1高加疏水流入疏水?dāng)U容器的流量），控制#1高加水位?？刂苹芈肥謩?dòng)時(shí)，水位設(shè)定值跟蹤實(shí)際水位。投入自動(dòng)后，可由運(yùn)行人員設(shè)定。#1高加緊急疏水閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值比正常水位設(shè)定值高出一正向偏置。,57,（1） 設(shè)定值由人工設(shè)定。 （2）正常時(shí)通過調(diào)節(jié)高加水位調(diào)節(jié)閥的開度控制高加的水位。當(dāng)高加水位過高時(shí)，同時(shí)通過調(diào)節(jié)高加緊急疏水閥的開度控制高加水位?？刂苹芈肥謩?dòng)時(shí)，水位設(shè)定值跟蹤實(shí)際水位。投入自動(dòng)后，可由運(yùn)行人員設(shè)定。高加緊急疏水閥調(diào)