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第八章比值及锅炉燃烧控制系统,第一节比值控制系统,第二节燃烧过程控制系统的任务,第三节汽包锅炉燃烧过程被控对象动态特性,第四节燃烧过程控制系统基本方案,第五节中储式锅炉燃烧控制系统,第六节直吹式锅炉燃烧控制系统,第七节燃烧控制系统的参数整定,第一节比值控制系统,通常主动流量G1不加控制，G1可能作为其他系统的控制变量，而由别的系统加以控制）以从动流量G2作为系统的调节变量，通过改变G2，维持两个流量之间的比值关系。,在工业生产过程中，常需要保持两个变量（通常指流量）成比例变化，需采用比值控制系统，比值控制系统的作用，即在于维持两个变量之间的比值关系。,比值控制系统中所指的两个流量，通常将其中之一G1称作主动流量，另一个流量G2则称作从动流量；,比值控制系统中的被调量是两个流量的比值R,除此之外，还有采用前馈－－－反馈复合控制的串级型比值控制系统。以下分别介绍不同比值控制系统的工作原理及分析方法。,R＝G2／G1（或R＝G1／G2）,比值R的求取，通常不是唯一的。常见的比值控制系统为单回路的，可分为定值型与随动型两大类。,一、单回路比值控制系统,（一）定值型单回路比值控制系统,定值型比值控制系统结构如图8-1所示,流量G1、G2经检测元件转换为信号IG1、IG2送入除法器后，输出IR即为代表G1与G2之间比值关系的函数的信号,IR作为系统的被调量，送入调节器，与给定值I0相比较，其差值经调节器及执行机构控制作为系统调节变量的从动流量G2，以保持G1、G2之间比值关系。若主动流量G1增大，则除法器输出信号IR减小，调节器输出增大，使流量G2增加，IR增加。显然，G1作为主动流量，在此系统中是不加控制的。,,广义被控对象静态放大系数为,将以上三式代入整理得,设系统中采用线性检测装置，其转换系数ע1、ע2为常数。,因此,因此，在采用线性检测装置和线性调节机构时，系统闭环后，其品质与负荷有关；在小流量下整定好的系统，在大流量下将变得呆滞。,不难证明，若取IR＝IG1／IG2，或采用非线性检测装置，则系统将变成非线性系统。,上式表明等效对象的放大系数与主动流量G1成反比。,在大流量下整定的系统，在小流量下将变得不稳定。,１、工作原理,主动流量G1经检测装置转换为信号IG1,送入乘法器乘以系数k后，作为从动流量G2给定值引入调节器,流量G2作为调节变量受调节器控制,其流量经检测装置后作为反馈信号送入调节器与给定值相平衡。因此，系统是一个典型随动系统。,（二）随动型单回路比值控制系统,随动型单回路比值控制系统方框图如图8-2所示,设系统采用PI规律调节器及线性调节机构和调节阀，则KZ、K均为常数。以下分两种情况加以分析。,１采用线性检测装置,kIG1－IG20,将8-2式代入，得,G2/G1ע1/ע2kR,流量转换系数ע1、ע2为常数，式8-1成立,静态有,２、系统分析,显然其开环放大系数为一常数，而且对象的惯性迟延较小，因此，调节器WTS的整定按快速性原则整定，选ψ＝0.75。,由图8-2，可得系统的开环传递函数为,２采用非线性检测装置,由于静态时有kIG1－IG20，得,流量转换关系为,此时反馈支路放大系数已不等于ע2，反馈支路放大系数Kf,显然Kf是流量G2（负荷）的函数，即负荷越大，Kf越大。系统的开环放大系数也是随负荷增大而增大,（三）定值型与随动型单回路比值控制系统比较,综上所述，随动性与定值型单回路比值控制系统相比较，其各自特点为,１、定值型比值控制系统特点G1与G2之间比值作为被调量，可直接读出。但由于将比值运算环节包括在闭环之内，因此尽管采用线性检测装置，系统的开环增益仍随负荷而变；使系统整定比较困难，且品质随负荷变化而变化。,２、随动型比值控制系统特点由于比值运算环节没有包括在闭环之内，因此系统的品质指标比较稳定；尤其是采用线性检测装置后，使系统的特性与负荷（流量）无关。因此，系统的整定比较简便。,反之,在某些情况下，若G1、G2的测量精度不能保证；如燃烧过程中,燃煤量连续准确测量有困难时,采用上述系统,仅维持流量信号IG1、IG2之间比值关系,仍不能保证实际物理流量如燃煤量与空气量之间比值关系不变。则需考虑引入校正信号组成串级型比值控制系统。,３、以上两类系统在采用PI规律调节器后，静态时都能确保IG1、IG2之间比值为给定值,但若要保证G1、G2之间比值为定值，则需确保流量转换系数为常数，即要求8-2成立。,二、串级比值控制系统,串级比值控制系统属前馈－－反馈复合调节系统，其基本结构如图8-3所示,主被调量S为能反映G1、G2之间实际比值关系的参数，通常为成份。,主调节器PI1的作用是维持S为给定值S0，即维持实际流量G1、G2之间为最佳比值。,由于通常S对G1、G2的响应有较大迟延，因而PI1的输出IT1不直接控制调节变量G2，仅对流量信号IG1、IG2之间比值关系起校正作用。而由副回路对G1、G2进行比值控制。,不难看出，副回路即为前面所介绍的单回路比值控制系统。,第二节燃烧过程控制系统的任务,燃烧过程控制基本任务是调整燃烧率水平，使之适应外界负荷的需要稳定蒸汽压力，并确保燃烧过程在安全经济工况下进行。,一、维持蒸汽压力稳定,锅炉蒸汽压力作为表征锅炉运行状态重要参数，不仅直接关系到锅炉设备安全运行，而且其是否稳定反映了燃烧过程中能量供需关系。,具体可归纳以下几方面,锅炉蒸汽压力值与机组运行状态及运行方式有关。因此锅炉汽压控制与汽轮机负荷控制是相互关联。,三、维持锅炉炉膛压力稳定,二、保证燃烧过程经济性,目前燃烧过程经济性是靠维持进入炉膛的燃料量与送风量之间的最佳比值来保证。也就是即要保证有足够的送风量使燃料得以充分燃烧，同时尽可能减少排烟造成的热损失。,保证燃烧过程的经济性是提高锅炉效率的一个重要方面。,锅炉炉膛压力反映了燃烧过程中进入炉膛的送风量与流出炉膛的烟气量之间的工质平衡关系。,炉膛压力是否正常，关系着锅炉的安全经济运行。,若送风量大于排风量（引风机的引风量），则炉膛压力升高，会造成炉膛往外喷灰或喷火，压力过高时有造成炉膛爆炸的危险。,四、维持燃料系统的正常运行,若排风量大于送风量，炉膛压力下降，不仅增加引风机耗电量，而且会增加炉膛漏风，降低炉膛温度，影响炉内燃烧工况。,对于燃煤锅炉，为防止炉膛向外喷灰，通常采用微负压运行。,燃料系统,燃油锅炉，包括燃油的加温及加压系统。,燃煤锅炉而言，则包括制粉及输送粉系统。,燃油锅炉及采用具有中间粉仓的燃煤锅炉，其燃料系统与燃烧过程是可以相对独立的运行、因而燃料系统的控制与燃烧过程的控制是相互独立的。,综上所述，燃烧过程控制的几项任务是不可分割的。随着锅炉运行方式不同，燃料系统及燃料品种不同，其具体任务也有所不同。这些都将影响燃烧过程控制系统的具体组成。以下将详细地进行讨论。,但采用直吹制粉系统的锅炉的燃料系统与燃烧系统是紧密联系在一起的，因此其燃烧过程的控制，随着锅炉燃烧率的变化，不仅改变制粉系统的给煤量，同时相应改变各有关风量，以维持燃料系统的正常运行。,第三节汽包锅炉燃烧过程被控对象动态特性,而以汽轮机耗汽量作为外界负荷的扰动，以此分析汽压被控对象的动态特性。,综上所述，燃烧过程控制的主要任务是维持汽压稳定。,影响汽压稳定的因素是多种多样的，通常分析是以燃料量扰动代表燃烧率扰动，而假定送、引风等其他有关量作相应变化。,一、汽压被控对象数学模型,汽压对象生产整个流程分成以下环节讨论,环节１包括燃料调节机构动作之后，燃料进入炉膛燃烧，所释放热量由炉内受热面吸收整个过程。,由于汽压生产过程仅考虑一次工质,因此,将Qr1视作汽压生产过程总吸热量,记作Qr。由此分析，可得环节1传递函数,根据燃烧过程的热平衡方程式,对于燃油及燃烧煤粉的锅炉，炉内工况正常时，燃料在极短时间内完成燃烧及放热过程通常小于２秒。,而燃料供给即炉内受热面传热过程,可以迟延来代表。,炉内工质总的吸热量为Qr，其中一部分为过热蒸汽带走，另一部分为炉内饱和水的焓增，即锅炉蓄热的增量。,动态热平衡方程式的另一种形式。,因此环节2动态热平衡方程,环节２炉内工质吸热后，蒸发（和过热）的过程。,DQ则以蒸汽流量单位来表示炉膛内发热量故称之为热量信号。,式中,Cb称作锅炉的蓄热系数，它代表锅炉蓄热能力，即汽包压力每上升（或下降）一个MPa，锅炉内工质所吸收（或释放）热量。,环节2的传递函数可表示为,,,环节3若仅考虑过热器流通特性吸热量环节２已考虑,流通阻力Kgr,则,对上式两端取增量，得,令Rgr＝2KgrD,Rgr过热器动态阻力系数。,上式拉氏变换,可得环节3传函数,环节4蒸汽母管压力pM反映锅炉总蒸发量D与汽机总耗汽量DT之间物质平衡关系。作为一个积分环节，其传递函数为,环节５汽轮机作为负荷设备，其特性通常与其采用的调速系统有关。通常分为以下两种情况,1当汽轮机采用液压调速系统时,汽机耗汽量DT是蒸汽母管压力pM、汽机背压力P0和调速汽门开度μT函数。其特性可近似表示为,由于汽轮机背压P0很小，且基本不变，通常令P0＝0，则上式可表示为,2若汽轮机采用功频电液调速系统，由其系统引入功率信号，以维持汽机功率PT为给定值。而汽机耗汽量DT通常与PT成正比，即,以上分析了汽压生产过程中的各环节。为了便于求出汽压被控对象的传递函数，以热量信号DQ代替炉膛发热量Qr，作为环节1的输出。由于有,综合以上环节传递函数，便可得到汽压被控对象的方框图如下,因此环节1的传递函数可表达为,二、汽压被控对象动态特性分析,由以上对汽压生产过程的分析可知，引起汽压变化的主要扰动为以燃料量代表的燃烧率扰动和汽机耗汽量代表的外界负荷扰动。以下分析在燃料量扰动下及在汽机耗汽量扰动下，汽压对象的动态特性。,（一）燃料量扰动下汽压被控对象的动态特性,１、汽轮机采用液压调速系统时,汽机耗汽量DT受汽压变化影响。设汽机调速汽门开度不变,则在燃料量扰动下,DT、Pb及PM阶跃响应曲线如下图8-5所示,显然,汽机采用液压调速,由于其系统不接受汽机功率信号,当发生内扰,燃烧率增加时,虽然μ不变,随着Pb、PM增加,DT增加,直至△DT△D；燃烧过程达到新的能量平衡。,因此气压被控对象特性近似为有纯迟延的一阶惯性环节。迟延时间てM为环节1的迟延时间,由燃料供给系统决定。Pb、PM变化时间常数Tb与锅炉蓄热系数Cb成正比。,２、汽轮机采用功频电液调速系统时，若△PT＝0，△DT0，可得Pb、PM在燃料量扰动下的阶跃响应曲线如下图8-6所示,由于汽轮机采用功频电液调节系统，当燃烧率变化汽压上升时，其系统将调节μT，以维持汽机功率不变。即△PT＝0，则△DT＝0。因而燃烧率扰动造成能量不平衡，多余能量全部积蓄在炉内，使Pb成积分特性上升。由于CM≈0，△DT△D0。过热器内蒸汽流量D不变；因而有△PM＝△Pb，即PM与Pb以相同速度变化。,此时汽压对象为带有纯迟延积分环节；积分速度为KM/Cb，与锅炉蓄热系数Cb成反比。,二汽轮机负荷扰动下汽压被控对象动态特性,１、μT扰动下汽压被控对象动态特性,汽轮机采用液压调速系统时，负荷扰动通常表现为调速汽门开度μT的阶跃变化，此时PM与Pb的响应曲线如下图8-7所示,由以上分析，在μT阶跃扰动下，PM与Pb的特性为一阶惯性环节，两者具有相同的时间常数以及相同的稳态放大系数。,由于锅炉燃烧率没变，则DDQ，因此tt0之后，PM与Pb逐渐下降（显然这个过程是依靠锅炉释放蓄热来满足蒸汽流量变化）由于μT不再变化，因此随着PM下降，DT逐渐减少，直至DT＝DQ，回到扰动前的值，燃烧过程恢复能量平衡关系，PM与Pb稳定在新的值。,设tt0时刻μT阶跃增加，使DT增加△DT。,由于CM＝0，有△DT△D。此刻PM有一负向跳变，以增加过热器流通量△D。,２、DT扰动下汽压被控对象动态特性,汽轮机采用功频电液调节系统时，机组功率阶跃增加时，由于DT＝KPPT，因此其系统将不断调节μT，以维持DT阶跃增加。,对汽压被控对象而言，即为DT阶跃扰动。在DT阶跃扰动下，PM与Pb的响应曲线如下图8-8所示,由分析知，在DT扰动下，Pb为反向积分特性。PM为反向比例加积分特性。积分速度仅与Cb有关，均无自平衡能力。,与μT扰动时相似，DT阶跃增加时，为增加过热器流通量，PM有一反向跳变。之后DT始终大于炉膛热负荷DQ，因此PM与Pb呈积分规律下降。Cb越大,即锅炉蓄热能力越大，则压力下降速度越慢。反之亦然。,,三、并列运行锅炉汽压被控对象特点,蒸汽母管连接，各并列运行锅炉燃烧过程之间存在有机联系。各锅炉汽包压力Pb不仅与母管压力PM有关，而且受其自身炉膛燃烧率影响。因此，当一台锅炉发生燃烧率扰动，不仅其自身汽包压力及母管压力发生变化，而且会引起其它锅炉汽压的变化。,并列运行方式下，由于蒸汽母管连接，汽压对象承受外界负荷变化能力比单元制强。但由于通常各锅炉的运行状态，带负荷能力，及燃烧效率都不相同。而蒸汽母管压力仅反映锅炉与汽轮机间总的能量需求。外界负荷扰动下，对各锅炉汽压（以汽包压力代表）的影响是不相同，与各锅炉的蓄热系数及过热器流通阻力系数有关，显然对于并列运行锅炉，不仅要保证总蒸发量，即所有锅炉总燃烧率，满足外界负荷需要，以稳定蒸汽母管压力，还需考虑各台锅炉所带负荷比例，以使各锅炉在最佳工况下运行。,第四节燃烧过程控制系统基本方案,一、燃烧过程控制系统基本组成原则,,3、确保燃料、送风和引风等参数协调变化。,2、能迅速发现并消除燃烧率扰动。燃烧率扰动通常指燃料量的自发扰动。,1、能迅速改变炉膛燃烧率，适应外界负荷变化。燃烧过程控制的主要任务之一是维持蒸汽压力稳定。,二、燃烧过程控制系统的基本结构,燃烧过程控制系统的基本结构如图8-9所示。,系统由主蒸汽压力控制、燃烧率控制组成串级型。其燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制以及引风量控制等子系统组成。各子系统相互间构成比值控制关系。,引风量控制子系统根据炉膛压力调节引风量，由于炉膛压力能迅速反映送风和引风的扰动，因此根据炉膛压力调节引风量能保证引风与送风协调变化，维持炉膛压力稳定。,压力控制任务是维持主蒸汽压力PM稳定。主控制器根据PM变化，向燃烧率控制中各子系统发出负荷指令。以使锅炉的燃烧率与外界负荷相适应。,燃烧率控制各子系统，根据燃烧率指令调节炉膛热负荷，并保持燃料、送风和引风等参数协调动作。,其中燃料量、送风量控制两个子系统根据燃烧率指令分别调节进入炉膛的燃料量与送风量。保证炉膛热负荷满足外界负荷变化的需要，同时保证燃烧经济性。,三、并列运行锅炉燃烧过程控制系统的组成,并列运行锅炉燃烧过程控制的任务不仅要保持主蒸汽压力（蒸汽母管压力）的稳定，而且要确保各锅炉燃烧工况的稳定。,对于并列运行锅炉燃烧控制系统来说，如何及时发现并消除内扰是不容忽视的。消除燃料量扰动的关键在于对燃料量的准确测量。,由压力控制维持蒸汽母管压力稳定，并且根据外界负荷的变化，对各带变动负荷锅炉的燃烧率控制系统发出负荷指令，进行负荷分配。,各锅炉的燃烧率控制系统则根据负荷指令调节炉膛热负荷，并保持燃料、送风和引风的协调变化，确保燃烧工况的稳定。,四、单元制锅炉燃烧过程控制系统组成,单元制锅炉与汽轮机之间，有着较紧密的联系，锅炉的蒸汽压力控制与汽轮机的功率控制存在相互关联，由单元机组协调控制系统控制。,由协调控制系统根据机组的运行状态，发出锅炉负荷指令。燃烧控制系统的任务是根据负荷指令，调整锅炉炉膛内的燃烧率。,单元制运行锅炉燃烧控制的主要特点是,1、单元制运行锅炉通常大容量高参数，蓄热系数较小,因此对于外界负荷扰动，汽压变化时间常数较小,变化速度快。要求其燃烧率控制系统有较高响应速度。,2、由于单元制运行锅炉没有并列方式下个锅炉相互影响的问题，运行过程中允许汽压在一定范围内波动。特别是在滑压方式下运行时，汽压变化范围更大。,因此单元制运行锅炉燃烧控制系统有关参数（也包括其他系统的有关参数），应加以温度及压力修正，以确保测量的精确性。,五、燃烧过程控制系统基本方案,一“燃料－－空气”系统,“燃料－－空气”系统为燃烧控制系统的基本方案，其原理框图如图8-10所示。,主调节器PI1接受主蒸汽压力信号PM，根据PM与给定值PM0的偏差，给出负荷指令。,燃料调节器PI2和送风调节器PI3根据负荷指令，分别去调节燃料量M与送风量V。,引风调节器PI4接受炉膛压力信号PS，通过调节引风量VS确保炉膛压力为给定值。,燃料控制与送风控制两个子系统为比值控制系统。其作用是保持燃料量与负荷、送风量与燃料量之间的比值关系不变。,该方案的优点是结构简单，整定方便。由于直接以燃料量信号代表燃烧率与负荷指令相平衡，因此在外界负荷变化时，能迅速改变燃料量，保持汽压稳定。,二带氧量校正信号的“燃料－－空气”系统,由于烟气含氧量代表烟气中的过剩空气系数。保持一定的过剩空气系数，即保证了总燃料量与总风量之间的最佳比值。,此为“燃－空”系统改进方案，如下图。,此方案送风量控制采用串级型比值控制系统，引入锅炉烟气含氧量信号，经校正调节器PI5，对燃料量与送风量之间比值进行修正。,,因此以代表锅炉实际负荷的蒸汽流量信号D经函数转换器后，作为烟气最佳含氧量的给定值。,由于烟气含氧量的测量有较大惯性迟延，因此氧量校正回路工作频率通常低于送风量调节回路。,当燃料量依负荷指令而改变时，送风量调节器同时按比例改变送风量。以减少动态过程中风－煤比例失调。随着燃料量调节过程结束,燃料量M基本稳定。,通常,最佳烟气含氧量与负荷有关,通常随负荷↑而略有↓。,为减少送风量改变时，送－引风之间动态失调而造成炉膛压力波动,自送风调节器的输出经动态补偿装置,向引风量调节器引入一前馈信号，动态补偿装置通常采用微分器，以保证静态时炉膛压力等于给定值。,由调节器PI5根据烟气含氧量信号O2,对送风量进行细调。确保烟气含氧量为最佳值,即间接保证燃料量与送风量之间最佳比值。,第五节中储式锅炉燃烧控制系统,因此，如何迅速准确地测量进入炉膛的煤粉量，是组织中储式锅炉燃烧控制系统的一个特殊问题。,带中间储粉仓锅炉制粉系统与燃烧过程是可以相互独立运行。,对于燃烧过程而言，可以迅速有效地改变进入炉膛煤粉量，以适应负荷的变化。,这对于保持主蒸汽压力的稳定是有利的，然而对于煤粉量的直接测量，目前尚无成熟的方法。,一、以热量信号代替燃料量信号的燃烧控制系统,一热量信号,由汽压生产过程的分析已经知道，炉内受热面单位时间内吸热量以蒸汽流量单位表示时，其热平衡方程式为,式中，DQ热量信号，DQ与燃料量M之间为比例关系，时间上仅存在一个迟延てM，对中储式锅炉燃烧过程来说，其てM较小。因此采用热量信号代替燃料量信号，是解决煤粉量测量困难的有效办法。,不论蒸汽流量D和汽包压力Pb在各扰动下如何变化，DQ都能正确反映燃料量的变化。,工程中所采用微分器只能是实际微分，由于汽包压力的实际微分信号带有惯性迟延，不能完全抵消蒸汽流量信号的变化。因此，以此组成的热量信号不能正确反映外扰下的燃料量的变化。,然而，若引入蒸汽流量的负向实际微分信号，以补偿汽包压力微分的惯性迟延部分，则可使热量信号在燃料量不变，而负荷改变的情况下保持不变。这就是工程中所采用的实际热量信号，即,若调整αD，使KDαD＝1。同时令，则有,上式，实际热量信号相当于理想热量信号与惯性环节串联。由于热量信号是根据蒸汽流量D和汽包压力Pb变化反映炉膛发热量，所以它不仅能反映燃料量的变化，而且可以反映燃料品质的变化。,二采用热量信号的燃烧控制系统,采用热量信号燃烧控制系统。该系统采用”燃料－空气“系统方案。,特点如下,,,由于热量信号在反应燃料量的变化时，有一定的迟延。为了加快燃料量的调节速度，提高对负荷变化的适应能力，对负荷指令进行了动态补偿。并将补偿后的信号作为前馈信号，直接改变燃料量。,1燃料控制子系统采用热量信号DQ作为燃料量的反馈信号，经比较器与压力调节器输出的负荷指令LD相比较，其差值经燃料调节器后，改变给粉机转速，调节进入炉膛的燃料量。,负荷指令LD与总风量信号经小值选择器，取较小者作为燃料调节的给定值，以保证动态过程中，燃料量小于送风量。,大值选择器中引入给定信号的作用，在于防止低负荷情况下，风量过小而造成燃烧不稳定。为防止调节过程中，风量调节挡板卡死，对调节器输出进行了上、下限幅。,3引风量控制子系统的组成如前所述。,2送风量控制子系统同样以经大值选择器及动态补偿后的负荷指令信号，作为给定值调节送风量，大值选择器的作用与燃料调节子系统中小值选择器的作用相同。,即大值选择器与小值选择器相配合，以保证负荷增加时先增加送风量，而负荷降低时先减少燃料量。,二、采用给粉机转速信号的燃烧控制系统,在正常情况下，给粉机转速与煤粉量成正比。给粉机转速信号反映速度快，测取方法简便可靠。,中储式锅炉常采用改变给粉机转速来改变进入炉膛的煤粉量。,以下讨论其各子系统的组成及工作原理,1燃料调节子系统有燃料量测量回路、热量修正回路及燃料量调节回路组成。,燃料量测量回路中，由加法器将各台并列运行给粉机的转速信号相加，加法器输出In代表实际的燃料量。,随着煤种不同，煤的发热量不同，相同负荷下所需的煤粉量也应不同。,为了使燃料量反馈信号在不同煤种时均能代表燃料发热量，设置了热量修正回路，如图8-12所示,热量修正回路中，以燃料的发热系数KQ乘以实际燃料量In，即IMKQIn，IM是否能正确反映燃料的总发热量，由发热系数KQ决定。由图8-12可得,,IQ代表炉膛的发热量，因此若IM＝IQ，则表明KQ正确反映了燃料发热系数。若IMIQ,则说明KQ过小，由积分器反向积分，KQ减小，随着KQ减小IM减小，直至IM＝IQ，IQ停止变化。反之亦然。,燃料调节给定值由小值选择器给出,小值选择器输入为负荷指令和总风量信号,从而保证动态过程中燃料量燃料量，静态时与燃料量成比例。大值选择器中输入了给定器给出的最小风量信号，以防止低负荷时风量过小而造成燃烧不稳定。,风量反馈信号由总风量测量回路提供。回路中由加法器将送风机的风量信号与一次风总风量信号相加而得。,６一次风量调节系统任务保持各磨煤机的一次风量与给煤量之间的比值不变。因此其给定值为给煤机转速指令信号。为防止一次风量过大或过小，对给煤机转速指令信号进行上、下限幅。,烟气含氧量校正回路的作用在于根据烟气含氧量与给定值的偏差，对二次风量进行校正，以保证最佳的过剩空气。烟气含氧量给定值为将函数发生器转换后的汽机速度级压力P1。,４炉膛压力调节子系统作用调节引风机的风量，维持炉膛压力为给定值。,５一次风压调节子系统作用保持一次风压稳定。系统通过调节一次风机挡板开度，维持一次风压为定值。,７磨煤机温度调节的任务使磨煤机出口的风煤混合物的温度维持在给定值。,第七节燃烧控制系统的参数整定,燃烧率控制回路是由多个并列子系统组成的多参数比值控制系统，按照压力调节器主调节器给出的负荷指令燃烧率指令,控制燃料、送风、引风量成适当比值协调变化，以保证炉膛发热量与负荷指令相适应。,根据燃烧控制系统组成及工作原理知，燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级型系统。,主蒸汽压力控制回路看作主回路;燃烧率控制看作内回路。,因此,若以其中某一参数代表燃烧率,以其控制系统代表燃烧控制回路，则燃烧控制系统可被视作典型的串级控制系统。其原理框图如图8-15所示,图中PI1为主汽压力调节器，PI2则代表燃烧率调节器。若以燃料量控制子系统代表燃烧率调节回路，则其子系统的反馈信号代表燃烧率信号。当系统采用“燃料－－空气”系统方案时，燃烧率信号为燃料量信号。如采用热量信号代表燃料量信号时，燃烧率信号即为热量信号。,一、燃烧控制系统的整定原则,燃烧控制系统组成综合串级控制及比值控制系统等结构特点，其系统整定应按照串级控制系统及比值控制系统的整定原则。同时,燃烧控制系统整定,还必须考虑燃烧过程的特点，整定过程中，保证燃烧过程的安全经济运行。,按照串级系统的先整定内回路再整定外回路的整定原则，其主蒸汽压力控制回路的整定，应在燃烧率控制各子系统整定完毕，并已投入自动的情况下进行。,考虑到主蒸汽压力是关系到锅炉安全运行的重要参数，因此在其控制回路的整定过程中，应保证汽压不致大幅度波动。其整定的品质指标，应保证调节过程有足够的稳定性。通常其衰减率取0.9，即调节过程中基本上不出现振荡。,二、燃烧控制系统的工程整定,１、炉膛压力控制系统参数整定,实际工作中，燃烧控制系统的整定通常采用工程整定的方法。下面以某直吹式高压锅炉燃烧控制系统为例，介绍燃烧控制系统的工程整定方法。,炉膛压力控制系统的整定包括调节器参数δs、Tis和前馈支路中微分器参数KDV、TDV的设置。炉膛压力控制系统的等效方框图如图8-16所示。,在组成燃烧率控制回路时，通常强调适应负荷变化的能力，即随着负荷指令LD的变化，能迅速改变燃烧率。因此燃烧率控制回路，作为整个系统的内回路，原则上应按随动系统的快速性原则进行整定，通常各子系统的衰减率取0.75。,图中W1S为送风量扰动下炉膛压力PS的传递函数。W0S为控制通道中广义被控对象的传递函数。αV代表前馈支路中调节器。,调节器参数δs、Tis按广义被控对象W0S的特性整定。炉膛压力在内扰下的动态特性W0S基本上是一个比例环节。对于对象是比例环节，而调节器采用PI规律的单回路控制系统，闭环系统的特征方程为,调节器参数Tis取值越小，KPS取值越大，特征方程负实根越大，调节过程越快。根据系统的闭环传递函数,综上炉膛压力控制系统采用试验法整定时,首先将Tis设置在较小位置10～20秒经给定值I0扰动,调整比例带δs,使调节过程即稳定,又近似比例环节。,前馈支路中微分器参数KDV、TDV的整定，按不变性原理进行。由图8-16，在送风量V扰动下，PS的传递函数为,根据不变性原理，令WS＝0则,由于,因此,,,,２、送风控制系统的参数整定,送风控制系统方框图如图8-17所示。系统包括送风量控制回路、氧量校正回路和前馈调节回路。系统的整定应首先整定风量调节回路。,试验时,将前馈支路开路。保持炉膛压力稳定在给定值，记录送风量及引风量信号。改变送风量,待炉膛压力在新工况下稳定在给定值，记录送风量和引风量。根据△V与△VS可得αV,则,送风量调节回路中，调节器参数δv、Tiv按W2S的动态特性整定。不难理解，W2S的特性可近似看作一个比例环节。,试验时,首先将TiV设置在10－20秒之间,δV放在100％位置。将氧量调节器开路。将送风量控制系统投入自动，做定值扰动试验。记录风量V变化。然后改变比例带δV，使风量变化为近似比例环节。,前馈信号的作用是作为送风量的给定值。αD的取值为最佳烟气含氧量情况下，送风量与蒸汽流量之间比值。因此可根据试验求得αD。,氧量校正调节器的参数按W3（S）的动态特性整定。由试验可得某锅炉烟气含氧量在送风量扰动下的响应曲线，由曲线求得,３、燃料控制系统的参数整定,燃料控制系统采用热量信号作为反馈信号，反映燃料量变化。因此，系统整定需首先整定热量信号DQ。热量信号的整定在于选择微分器参数TD、KD。整定方法按内扰特性整定或按外扰特性整定。按内扰特性整定时，要求热量信号能准确反映燃料量变化。按外扰特性整定时，根据外扰下热量信号不变原则整定TD、KD。即,蓄热系数Cb可通过负荷扰动试验，根据下式求得,二阶对象，其调节器参数可由公式求得,δ1.19K3Ti1.45T3,燃料调节器WPIS整定在热量信号之后。WSS的动态特性与磨煤机投运台数有关。根据给煤机转速指令M0改变时热量信号DQ的响应曲线，可求得对象动态特性参数て、ε、ρ。则调节器WPIS的参数δM、TIM可由以下公式求得,４主蒸汽压力调节回路的参数整定,主蒸汽压力调节回路整定应在燃烧率调节回路投入自动之后进行，将燃烧率调节回路看作主蒸汽压力调节回路中的一个环节，其等效传递函数为W内S，如图8-18所示,因此主调节器的等效对象为,WPMS的动态特性与并列运行锅炉的台数有关，根据负荷指令LD扰动下，一台锅炉运行或二台锅炉并列运行时主蒸汽压力PM的响应曲线，可求得WPMS的特征参数て、ε。主蒸汽压力调节器参数δP、TIP的选择按内扰整定时，通常为保证主蒸汽压力稳定而令ψ≈1，因此建议采用以下公式计算,在汽机负荷扰动下，被调量PM有一个跳变值△PM0，同时调节器输出值LD也会相应有一个跳变值△LD，因而造成燃料量的阶跃增加。若LD跳变值过大，会影响燃烧的稳定性，故需根据PM的跳变值△PM0对负荷指令LD的变化量加以限制。即对调节器参数δP进行修正。由于主蒸汽压力PM在负荷扰动△D的影响下，产生的跳变值所引起的负荷指令的跳变值△LD为,与△LD相对应，锅炉的总发热量的增量为△DQ，为保证主蒸汽压力稳定，应使得△DQ△D，即δP按下式进行修正,主蒸汽压力调节器参数按内扰特性整定之后，还需考虑根据外扰下的特性，对参数进行修正。,若运行中改变并列运行锅炉台数时，也应相应修改调节器比例带δ。,１并列运行锅炉台数减少，而带变动负荷锅炉台数不变时，内扰下，汽压变化的响应速度增大，因此应相应增大调节器比例带，即,２并列运行锅炉总台数不变，而减少其中带变动负荷锅炉台数时，汽压变化的响应速度减小，应相应减小调节器比例带，即,上式中△PM0与△D的比值可通过试验方法求得。,
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