【文章內容簡介】 目的有兩 個，一是為了使汽溫調節(jié)更靈敏，減小熱慣性，二是為了保護過熱器。第一級噴水減溫器布置在前屏過熱器之后，調節(jié)量較大且調節(jié)惰性大，用來調節(jié)因負荷、給水溫度和燃料性質變化而引起的汽溫變化，為粗調。另外它還有保護屏式過熱器和對流過熱器受熱面的作用。第二級噴水減溫器布置在高溫對流過熱器（末級過熱器）之前，這一級熱慣性小，可保證出口汽溫能得到迅速調節(jié)。減溫器共有四只，每級安裝兩只，每只噴水量為每級噴水量的一半。減溫水源為自制冷凝水。目前，過熱汽溫的控制方案很多，而且隨著自動控制技術和計算機技術的不斷發(fā)展，新的控制方法不斷 出現，汽溫控制的質量也不斷提高。傳統(tǒng)的汽溫控制系統(tǒng)有兩種：單回路控制系統(tǒng)和串級汽溫控制系統(tǒng) [5]。 單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)是各種復雜控制系統(tǒng)的基礎，由于其控制簡單而得到廣泛應用。由圖 可知，這種調節(jié)方法是最不理想的。 圖 單回路控制系統(tǒng)原理圖 理論上減溫器應盡可能地安裝在靠近蒸汽出口處，但需在過熱器材料安全的基礎上，這樣會得到較好的動態(tài)特性。但作為控制對象的過熱器由于管壁金屬的熱容量比較大，使其有較大的熱慣性，加上管道有一定較長時間的傳遞滯后，同時在單回路控制系統(tǒng)，調節(jié)器在 接受過熱器出口蒸汽溫度的變化后，調節(jié)器才會開始動作，去控制減溫水的水流量變化又要經過一段時間才能影響到蒸汽溫度的變化，這樣既不能及早發(fā)現擾動，又不能及時反映控制的效果，將使蒸汽溫度發(fā)生不能允許的動態(tài)偏差，即使整個系統(tǒng)采用 PID 算法。這樣的控制方案會影響到鍋爐生產的安全，而且還不夠經濟。 串級控制系統(tǒng) 由圖 可以看出，鍋爐蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)采用兩級調節(jié)器串在一起的；兩級調節(jié)器各有其特殊的任務，調節(jié)器 1 直接控制調節(jié)閥的動作，同時調節(jié)器 2 控制著調節(jié)器 1的設定值，從而形成了特殊的雙閉環(huán)系統(tǒng)，其中副 環(huán)由調節(jié)器 1 和減溫水出口溫度組成，調節(jié)器 2 和出口蒸汽溫度形成的閉環(huán)為主環(huán)。主環(huán)和副環(huán)一起構成了一個完整的串級控制系統(tǒng)。其中調節(jié)器 1 為副調節(jié)器，主調節(jié)器是調節(jié)器 2。 圖 過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)原理圖 串級控制系統(tǒng)的原理方框圖如圖 所示，具有內外兩個回路。內回路由導前汽溫變送器、副調節(jié)器、執(zhí)行器、減溫水調節(jié)閥及減溫器組成；外回路由主汽溫對象、汽溫變送器、主調節(jié)器及整個內回路組成。由圖可知，主調節(jié)器的輸出即副調節(jié)器的給定，而副調節(jié)器的輸出直接送往調節(jié)閥。其中主調節(jié)器的的給定值使是一個定值，所以主回 路是一個定值控制系統(tǒng)。而副回路的給定值是由主調節(jié)器的輸出給定的，所以它隨主調節(jié)器輸出的變化而變化，為一個隨動控制系統(tǒng)。 主 調 節(jié) 器 調 節(jié) 閥 減 溫 器出 口 蒸 汽溫 度主 溫 度變 送 器設 定 值副 溫 度變 送 器副 調 節(jié)器過 熱 器 圖 串級控制系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)中以減溫器的噴水作為控制手段，通過減溫水的控制達到控制蒸汽溫度的效果。由于汽溫對象具有較大的延遲和慣性，主調節(jié)器多采用 PID 控制規(guī)律，副調節(jié)器采用 PI 或P 控制規(guī)律。在主、副調節(jié)器均具有 PI 控制規(guī)律的情況下，當系統(tǒng)達到穩(wěn)定時，主、副調節(jié)器的輸入偏差均為零。從而提高了整個系統(tǒng)的準確度和實用性。 再者，在 串級控制系統(tǒng)中，兩個調節(jié)器串聯(lián)工作，但是以主調節(jié)器為主導，保證主變量為目的，在整個控制過程兩個調節(jié)器協(xié)調一致，互相配合，若干擾來自副回路，副調節(jié)器首先進行粗調，主調節(jié)器再進一步進行細調。相對于過于簡單的單回路控制系統(tǒng)，串級控制系統(tǒng)的控制質量明顯優(yōu)越。具體體現在： ⑴由于副回路的存在，減少了控制對象的時間常數，縮短了控制通道，使控制作用更加明顯； ⑵在一定程度上提高了系統(tǒng)的工作頻率，使震蕩周期明顯縮短，調節(jié)時間也有一定程度上的縮短，系統(tǒng)的快速性相對增強了； ⑶整個控制系統(tǒng)對二次干擾即包括在副回路范圍內的擾動具 有很強的克服能力，這是單回路控制系統(tǒng)所不能實現的； ⑷對負荷或操作條件的變化有一定的自適應能力。 綜上所述，串級控制系統(tǒng)更適應鍋爐蒸汽溫度的控制。 四． 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的設計 主變量的選擇 根據串級控制系統(tǒng)選擇主變量的原則：在條件允許的情況下，首先應盡量選擇能直接反映控制目的的參數為主變量；其次，要選擇與控制目的有某些單值對應關系的間接單數作為主變量 ； 最后，所選的主變量必須要足夠的變化靈敏度。 所以，在本系統(tǒng)中需選擇送入負荷設備的出口溫度作為主變量。該參數可 以直接反映本系統(tǒng)的控制目的。 副變量的選擇 副回路應該把生產系統(tǒng)的主要干擾包括在內，應力求把變化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包括在副回路內，以充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動態(tài)特性的作用，保證主參數的穩(wěn)定，為發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設計時，副參數的選擇應使得副回路盡可能多的包括一些擾動。同時要求主、副對象的時間常數應適當匹配。并且應保證副變量的選擇能實現生產工藝上的合理性、可能性和經濟性。 綜上所述，應選擇減溫器和過熱器之間的蒸汽溫度作為副變量。 操縱變量的選擇 控制變量和擾動變量是工業(yè)過程的 兩大輸入變量。其中，干擾時刻存在的，它是影響系統(tǒng)平穩(wěn)操作的主要因素，而操縱變量的主要作用是克服干擾的影響，是系統(tǒng)能重新穩(wěn)定運行的因素。選擇操縱變量的基本原則為： ⑴選擇對所選定的被控變量影響較大的輸入量作為操縱變量； ⑵在⑴的前提下，選擇變化范圍較大的輸入量作為控制變量，以便于控制； ⑶在⑴的基礎上選擇對被控變量作用效應較快的輸入變量作為控制變量，使控制系統(tǒng)響應較快； 綜上所述，應選擇減溫水的輸入量作為操縱變量。 執(zhí)行器的選擇 在本系統(tǒng)中，調節(jié)閥是系統(tǒng)的執(zhí)行機構，是按照調節(jié)器所給定的信號大小和方 向，改變閥門的開度，來實現調節(jié)流體流量的裝置。 調節(jié)閥的口徑大小，直接決定著控制介質流過它的能力。為了保證系統(tǒng)有較好的流通能力，需要使控制閥兩端的壓降在整個管線的總壓降中占有較大的比例。在正常工況下一般要求