【文章內容簡介】 間又有相對的獨立 性，可以用三個子系統(tǒng)來完成各自的調節(jié)任務，如圖所示。 燃料調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)變量時燃料量 B，相對應的被調量是鍋爐出口汽壓或機前壓力 PT；送風調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)變量時送風量 V，相對應的被調量為爐內過量空氣系數(shù) a；引風調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)變量為引風量 VS，相對應的被調量為爐膛壓力 PS。圖中雖沒有表示出三個子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，但實際的燃燒控制系統(tǒng)中三個子系統(tǒng)的協(xié)調配合是相當重要的 鍋爐燃燒過程自動控制的任務在于使鍋爐的燃燒工況與鍋爐的蒸汽負荷要求相適應，同時保證鍋爐燃燒過程安全經(jīng)濟地運行。因此，當鍋爐的負荷改變時，需要進行燃燒的 調沈陽工程學院課程設計 (論文 ) 4 整。每臺鍋爐燃燒過程的具體控制任務及控制策略因燃燒種類、制粉系統(tǒng)、燃燒設備以及鍋爐的運行方式不同而異。 燃料量控制 燃料量控制就使進入鍋爐的燃料燃燒所產(chǎn)生的蒸汽量滿足的外部負荷要求信號。燃料量控制是鍋爐控制中最基本也是最主要的一個系統(tǒng)。因為給煤量的多少既影響主汽壓力，也影響送、引風量的控制，還影響到汽包中蒸汽蒸發(fā)量及汽溫等參數(shù)，所以燃料量控制的好壞對鍋爐運行有重大影響。 當單元機組采取機跟爐負荷控制方式時，鍋爐調機組負荷，汽機調汽壓，直 接將電網(wǎng)的符合要求 N0 作為鍋爐的負荷要求信號；當單元機組采取爐跟機負荷控制方式時，汽機調機組負荷，鍋爐調汽壓，由于鍋爐出口汽壓是表征鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量與汽機耗氣量之間的平衡指標，所以去鍋爐出口汽壓作為鍋爐的負荷要求信號；當單元機組采用機爐協(xié)調負荷方式，負荷控制系統(tǒng)（主控系統(tǒng)）的鍋爐主控信號作為鍋爐的負荷要求信號。 燃燒控制系統(tǒng)的特點 燃燒過程的控制對象之間存在著相互影響，每個被控量都同時受到幾個控制量的影響，每個控制量又能同時影響幾個被控量。嚴格講，燃燒過程控制對象為多輸入多輸出的多變量對象 ，對多變量對象應采取多變量控制理論設計方法來設計控制系統(tǒng)。但目前電廠廣泛使用單變量控制理論來設計控制系統(tǒng)，這是由于用單變量控制方法加上一些改進措施（如前饋信號等）已滿足電廠設計生產(chǎn)過程的要求。 600MW 機組燃燒控制系統(tǒng)設計 5 2 燃燒 控制對象的動態(tài)特性 概述 鍋爐的燃燒過程是一個能量轉換，傳遞的過程，也就是利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生汽輪機所需蒸汽的過程。主蒸汽是平衡蒸汽量與外界負荷兩者是否相適應的一個標志。因此，要了解燃燒過程的動態(tài)特性主要是弄清汽壓對象的動態(tài)特性。 鍋爐燃燒過程自動控制的基 本任務是既要提供熱量適應蒸汽負荷的需要，又要保證燃燒的經(jīng)濟性和鍋爐運行的安全性。為了達到上述目的，燃燒過程的控制系統(tǒng)應包括三個調節(jié)任務：即維持汽壓、保證最佳空燃比和保證爐膛負壓不變。與此相對應，應有三個控制回路分別調節(jié)燃料量、送風量和引風量，從而構成了多參數(shù)的燃燒過程控制系統(tǒng)。為了能正確地設計控制系統(tǒng)，應先了解對象的動態(tài)特性。 汽壓調節(jié)對象的特性 鍋爐的燃燒過程是一個能量轉換、傳遞的過程，也就是利用燃料燃燒的熱量產(chǎn)生用汽設備所需蒸汽的過程。主汽壓力是衡量蒸汽量與外界負荷兩者是否相適應的一個標志。因此，要了解燃燒過程的動態(tài)特性主要是弄清汽壓對象的動態(tài)特性 。 汽壓被控對象的生產(chǎn)流程及環(huán)節(jié)劃分 鍋爐汽包壓力是燃燒過程控制的主要被控量，分析燃燒過程對象的動態(tài)特性，是確定燃燒系統(tǒng)自動控制方案的主要依據(jù)。汽壓被控對象的生產(chǎn)流程示意圖如圖 所示，整個系統(tǒng)由爐膛 1，汽包、水冷壁組成的蒸發(fā)受熱面 2，過熱器 3，母管 4和用汽設備 5組成。工質 (水 )通過爐膛吸收 了燃料燃燒發(fā)出的熱量，不斷升溫 ,直到產(chǎn)生飽和蒸汽匯集于汽包內，最后經(jīng)過過熱器成為過熱蒸汽，輸送到用汽設備作功。 燃燒調節(jié)系統(tǒng)一般有 3 個被調參數(shù)，氣壓 p、過剩空氣系數(shù)α（或最佳含氧量 O2）和爐膛負壓 Pf；有 3 個調節(jié)量，它們是燃料量 M、送風量 F 和引風量 Y。燃燒調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)對象對于燃料量，根據(jù)燃料種類的不同可能是爐排電機，也可能是燃料閥。對于送風量和引風量一般是鼓風電機和引風電機。 沈陽工程學院課程設計 (論文 ) 6 圖 1爐膛； 2蒸發(fā)受熱面； 3汽包； 4過熱器； 5汽輪機 汽壓對象生產(chǎn)流程如圖 125所示，主蒸汽壓力 PT 受到的主要擾動來源有兩個，其一是燃燒率擾動稱為基本擾動或內部擾動；其二是汽輪機調節(jié)閥門開度的擾動，稱為外部擾動。圖示系統(tǒng)由爐膛，蒸發(fā)受熱面（水冷壁），汽包，過熱器和汽輪機等組成。工質（水）通過爐膛吸收了燃料燃燒發(fā)出的熱量，不斷升溫，直接產(chǎn)生寶盒真去匯集于汽包內，最后通過過熱器成為過熱蒸汽，輸送到汽輪機做功。 環(huán)節(jié) 1：其輸入量為單位時間內爐膛燃燒的燃料量 M（ kg/s），輸出量為單位時間內傳給爐膛受熱面的燃料發(fā)熱量 Qr（ kJ/s），又稱爐膛熱負荷。 在鍋爐運行中，當燃料量 M 發(fā)生變化時，送風量與引風量應同時協(xié)調變化，這時的燃料量 M的變化，表示鍋爐燃燒率的變化， Qr的變化與燃燒率的變化（相當于 M 的變化）成正比。 燃料從煤斗下來落在爐排上，形成均勻的、有一定厚度的燃料層進行燃燒。所謂“火床”即是形象地表達了這種燃燒方式的特點。根據(jù)給煤量階躍擾動響應曲線求得床溫被控對象的近似傳遞函數(shù)為： sQT MesTKsM sTsW ?????? 11)( )()( （ ） 燃燒和傳熱過程是一個復雜的化學物理過程，燃料量改變后，首先需要經(jīng)過一定的吸熱、燃燒、放熱時間，而后將熱量傳給受熱面的金屬管壁（輻射傳熱和對流傳熱同時進行），然后將熱量傳給鍋爐的汽水容積。 根據(jù)熱力學定律，當物體吸收熱量時其溫度將升高，并有下列等式成立（式中認為物體質量為單位質量）。 600MW 機組燃燒控制系統(tǒng)設計 7 Q=CT （ ） 式中 T—— 溫度（ K）； C—— 比 熱（ kJ/kg K）； Q—— 熱量（ kJ）。 由此得到汽壓被控對象環(huán)節(jié) 1的近似傳遞函數(shù)為： sMrMesTKsM sQsW ???? ???11 1)()()( （ ） 式中 MK? —— M變