【正文】 量為目的，在整個控制過程兩個調(diào)節(jié)器協(xié)調(diào)一致，互相配合，若干擾來自副回路，副調(diào)節(jié)器首先進行粗調(diào)，主調(diào)節(jié)器再進一步進行細調(diào)。在主、副調(diào)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(diào)節(jié)器的輸入偏差均為零。 主 調(diào) 節(jié) 器 調(diào) 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(diào) 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。其中主調(diào)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)。內(nèi)回路由導前汽溫變送器、副調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、減溫水調(diào)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(diào)節(jié)器及整個內(nèi)回路組成。其中調(diào)節(jié)器 1 為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)器 2。 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(diào)節(jié)器串在一起的；兩級調(diào)節(jié)器各有其特殊的任務，調(diào)節(jié)器 1 直接控制調(diào)節(jié)閥的動作，同時調(diào)節(jié)器 2 控制著調(diào)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(diào)節(jié)器 1 和減溫水出口溫度組成，調(diào)節(jié)器 2 和出口蒸汽溫度形成的閉環(huán)為主環(huán)。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(diào)節(jié)器在 接受過熱器出口蒸汽溫度的變化后，調(diào)節(jié)器才會開始動作，去控制減溫水的水流量變化又要經(jīng)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(xiàn)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。由圖 可知，這種調(diào)節(jié)方法是最不理想的。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]。減溫水源為自制冷凝水。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(diào)節(jié)。第一級噴水減溫器布置在前屏過熱器之后，調(diào)節(jié)量較大且調(diào)節(jié)惰性大，用來調(diào)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(diào)。 （ 3）在煙氣側熱量和蒸汽流量擾動下，蒸汽溫度控制對象的動態(tài)特性比較好。而且改變?nèi)魏我粋€輸入?yún)?shù)（擾動），其他的輸入?yún)?shù)都可能直接或間接的影響出口蒸汽溫度，這使得控制對象的動態(tài)過程十分復雜。當擾動發(fā)生后，要隔較長時間才能是蒸汽溫度發(fā)生變化，滯后時間比較大，滯后時間約為 3060s。 蒸汽溫度在減溫水量擾動下的動態(tài)特性 當減溫水量發(fā)生擾動時，雖然減溫器出口處汽溫已發(fā)生變化，但要經(jīng)過較長的過熱器管道才能使出口汽溫發(fā)生變化，其擾動地點（過熱器入口）與測量蒸汽溫度的地點（過熱器出口）之間有著較大的距離，此時過熱器是一個有純滯后的多容對象。煙氣側擾動的汽溫響應曲線如圖 21（ a）所示。 圖 21 在擾動下溫度的變化曲線 煙氣側熱量擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 當燃料量、送風量或煤種等發(fā)生變化時，都會引起煙氣流速和煙氣溫度的變化，從而改變了傳熱情況，導致過熱器出口溫度的變化。動態(tài)特性曲線如圖 21（ a）所示。可見，這兩種型式的過熱器對蒸汽流量的擾動的反映恰好相反，只要設計上配合得當，就能使過熱其出口汽溫隨蒸汽流量變化的影響減小。這兩個因素都使對流式過熱器的氣溫升高。在各種擾動下，汽溫控制對象是有煙池、慣性和自平衡能力的。 動態(tài)特性 目前，火電機組廠廣泛采用噴水減溫方式來控制過熱蒸汽溫度。則是否投入高壓給水加熱器將使給水溫度相差很大，這對過熱汽溫有顯著的影響。 給水溫度與汽溫關系 提高給水的溫度，將使過熱汽溫下降，這是因為產(chǎn)生每千克蒸汽所需的燃料量減少了，流過過熱器煙氣也就減少了。 過?？諝庀禂?shù)與過熱汽溫的靜態(tài)關系 過?？諝饬扛淖儠r，燃燒生成的煙氣量改變，因而所有對流受熱面吸熱隨之改變，而且對離爐膛出口較遠的受熱面影響顯著。因此，對于對流式過熱器來說，當鍋爐的負荷增加時，會使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值升高；輻射式過熱器則具有相反的汽溫特性，即當鍋爐的負荷增加時，會使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值降低。 過熱蒸汽溫度控制對象的靜動態(tài)特性 靜態(tài)特性 鍋爐負荷與過熱汽溫的關系 [4] 鍋爐負荷增加時，爐膛燃燒的燃料增加，但是，爐膛中的最高的溫度沒有多大的變化，爐膛輻射放熱量相對變化不大，因此爐膛溫度增高不大。另外，過熱汽溫的降低還會導致汽輪機高壓級部分蒸汽的焓值減小，引起反動度增大，軸向推力增大，也對汽輪機安全運行帶來不利的影響。如果過熱蒸汽溫度過高，容易損壞過熱器 ，也會使蒸汽管道、汽輪機內(nèi)某些零部件產(chǎn)生過大的熱膨脹而毀壞，影響機組的安全運行?，F(xiàn)代鍋爐的過熱器是在高溫、高壓的條件下工作的，過熱器出口的過熱蒸汽溫度是機組整個汽水行程中工質溫度的最高點，也是金屬壁溫的最高處。鍋爐運行中如果管子承受的溫度超過材料的持久強度、疲勞強度或表面氧化所容許的溫度限值，則會發(fā)生管子爆裂等事故?，F(xiàn)代大容量高參數(shù)鍋爐的過熱器主要由對流過熱器，屏式過熱器，包覆過熱器，頂棚過熱器，聯(lián)箱及減溫器構成。超高壓機組采用中間再熱時，理論上可使循環(huán)經(jīng)濟性相對提高6%~8%，在實際設備中，由于有壓降損失，熱經(jīng)濟性的提高比理論值稍低。蒸汽壓力的提高要求相應的提高過熱蒸汽溫度，否則蒸汽在汽輪機膨脹終了的濕度就會過高，影響汽輪機的安全。高壓鍋爐，尤其超高壓鍋爐，加熱水的熱量和過熱熱量增大很多，而蒸發(fā)熱減少，當有中間再過熱時，情況更為突出，這時必須把一部分過熱器受熱布置在爐膛內(nèi)，是吸收部分輻射熱。 過熱器概述：過熱蒸汽溫度的高低取決于鍋爐的壓力、蒸發(fā)量、鋼材的耐高溫性能以及燃料與鋼材的比價等因素，對電站鍋爐來說 ,低壓鍋爐的溫度一般為 350~375℃，過熱器前布置有大量對蒸汽管束，進入過熱器的煙溫約在 700℃上下。按照這些控制要求，鍋爐設備將有如下主要的控制系統(tǒng)： ⑴鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)：主要是保持汽包內(nèi)部的水位平衡，使積水量適應鍋爐的蒸汽汽量，維持汽包中水位在工藝允