《鍋爐手冊 鍋爐工操作控制手冊 鍋爐操作學(xué)習(xí)資料工業(yè)鍋爐控制手冊》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鍋爐手冊 鍋爐工操作控制手冊 鍋爐操作學(xué)習(xí)資料工業(yè)鍋爐控制手冊（27頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、Homewell 目錄 第一章鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)………………………………………………………...2 第二章鍋爐給水系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)…………………………………………………...3 第一節(jié) 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的特性………………………………………..5 第二節(jié) 單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………….…….6 第三節(jié) 雙沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………….…….7 第四節(jié) 三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………….…….8 第三章鍋爐蒸汽過熱系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)…………………………………………….10 第一節(jié) 過熱蒸汽溫度

2、調(diào)節(jié)對(duì)象的特性………………………………………10 第二節(jié) 調(diào)節(jié)減溫水的流量控制過熱器出口蒸汽溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)…………11 第四章鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)………………………………………………….14 第一節(jié) 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)………………………………………14 第二節(jié) 鍋爐燃燒過程調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性…………………………………15 第三節(jié) 燃煤鍋爐燃燒過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)………………………………………18 第四節(jié) 燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)………………………………………22 第五節(jié) 鍋爐燃燒凋節(jié)系統(tǒng)的整定…………………………………………... 25 參考數(shù)

3、目： 1.《化工自動(dòng)化叢書－鍋爐設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)》，孫優(yōu)賢、孫紅主編，化學(xué)工業(yè)出版社19825 2.《工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制》，張亮明、夏桂娟主編，中國建筑工業(yè)出版社，1987.11 3.《燃油燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)手冊》，燃油燃?xì)忮仩t房設(shè)計(jì)手冊編寫組，機(jī)械工業(yè)出版社，1998.6 4.《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)》，鹿世金編著，兵器工業(yè)出版社， 1993.12 5.《工業(yè)鍋爐熱工檢測與過程控制》，張亮明、夏桂娟主編，天津大學(xué)出版社，1992.9 第一章 鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù) 鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)任務(wù)是根據(jù)負(fù)荷設(shè)備的要求，生產(chǎn)具有一定參數(shù)（壓力和溫度）的蒸

4、汽和熱水。為了滿足負(fù)荷設(shè)備的要求，保證鍋爐本身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，工業(yè)鍋爐具有以下自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)： 一、保持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi) 鍋爐汽包水位高度，關(guān)系著汽水分離的速度和生產(chǎn)蒸汽的質(zhì)量，也是確保安全生產(chǎn)的重要參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代的鍋爐要向蒸發(fā)量大，汽包容積相對(duì)減小方向發(fā)展。這樣，要使鍋爐的蒸發(fā)量隨時(shí)適應(yīng)負(fù)荷設(shè)備的需要量，汽包水位的變化速度必然很快，稍微、不注意就容易造成汽包滿水，或者燒成干鍋。在現(xiàn)代鍋爐操作中，即使是缺水事故，也是非常危險(xiǎn)的，這是因?yàn)樗贿^低，就會(huì)影響自然循環(huán)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使個(gè)別上水管形成自由水面，產(chǎn)生流動(dòng)停滯，致使金屬管壁局部過熱而爆管。無論

5、滿水或缺水都會(huì)造成事故。因此，必須對(duì)汽包水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將水位嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍之內(nèi) 二、穩(wěn)定蒸汽的溫度 過熱蒸汽的溫度是生產(chǎn)工藝確定的重要參數(shù)，蒸汽溫度過高會(huì)燒壞過熱器水管，對(duì)負(fù)荷設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不利因素。因?yàn)樾滦偷恼羝仩t，一般金屬強(qiáng)度的安全系數(shù)設(shè)計(jì)得比較下，超高溫嚴(yán)重還會(huì)使汽輪機(jī)或其他負(fù)荷設(shè)備膨脹過大，使汽輪機(jī)的軸向推力增大而發(fā)生事故。蒸汽溫度過低會(huì)直接影響負(fù)荷設(shè)備的使用，對(duì)汽輪機(jī)來說，會(huì)影響它的效率，一般情況，進(jìn)汽溫度每降低5℃，效率降低1％。因此，從安全生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，必須對(duì)蒸汽的溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使蒸汽溫度保持在額定值范圍之內(nèi)。 三、控制蒸汽壓力的穩(wěn)定 蒸汽

6、壓力是衡量蒸汽供求關(guān)系是否平衡的重要指標(biāo)，是蒸汽的重要工藝參數(shù)。蒸汽壓力過高或過低，對(duì)于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。壓力太高，會(huì)加速金屬的蠕變，壓力太低，就不可能提供給負(fù)荷設(shè)備符合質(zhì)量的蒸汽。在鍋爐運(yùn)行過程中，蒸汽壓力降低，表明負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量；蒸汽壓力升高，說明負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量小于鍋爐的蒸發(fā)量。因此，控制蒸汽壓力，是安全生產(chǎn)的需要，是維持負(fù)荷設(shè)備正常工作的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟(jì)性的需要。 四、控制爐膛的負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi) 鍋爐極常運(yùn)行中，爐膛壓力應(yīng)保持在10～20Pa的負(fù)擔(dān)范圍之內(nèi)。負(fù)壓過大，漏風(fēng)嚴(yán)重，總的風(fēng)量增加，煙氣熱量損失增大，同時(shí)引風(fēng)機(jī)的電耗增加，不利于

7、經(jīng)濟(jì)燃燒；負(fù)壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產(chǎn)，有害于環(huán)境衛(wèi)生。所以爐膛負(fù)壓必須進(jìn)行自動(dòng)凋節(jié)。 五、維持經(jīng)濟(jì)燃燒 要使鍋爐燃燒過程出現(xiàn)最佳工況，提高鍋爐的效率和經(jīng)濟(jì)性，必須使空氣和燃料維持適當(dāng)?shù)谋壤?duì)于燃油鍋爐，現(xiàn)代的運(yùn)行水平可以將燃燒室里的自由氧控制在0.5～1％之內(nèi)，即過?？諝鉃?.4～5％左右。將過?？諝饨档偷浇诶硐胨蕉植怀霈F(xiàn)CO和冒黑煙，這就需要快速而精確地對(duì)燃燒過程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使空氣和油呈現(xiàn)最佳的配比。否則，勢必增加熱量損失，降低經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，并造成對(duì)周圍環(huán)境的污染。 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，有許多個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)和被調(diào)節(jié)參數(shù)，還存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的擾動(dòng)參數(shù)。這些

8、參數(shù)的相互作 用如圖1－2所示。 燃 管 運(yùn) 料 路 行 品 阻 狀 質(zhì) 力 況 鍋爐設(shè)備 給水量 汽包水位 減溫水

9、 蒸汽溫度 燃料量 蒸汽壓力 送風(fēng)量 煙氣含氧量 引風(fēng)量 爐膛負(fù)壓 一次風(fēng) 蒸汽流量

10、 圖1－2 鍋爐輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)之間的相互影響示意圖 圖中可以看出，鍋爐是一個(gè)多輸入，多輸出，多回路，非線性的相互關(guān)聯(lián)的對(duì)象，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)參數(shù)之間，存在著許多交叉的影響。例如當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時(shí)，所有的被調(diào)量都會(huì)發(fā)生變化。而當(dāng)改變?nèi)我粋€(gè)調(diào)節(jié)量時(shí)，也會(huì)影響到其他幾個(gè)被調(diào)量。因此，理想的鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)該是多回路的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這樣當(dāng)鍋爐受到某一擾動(dòng)后，同時(shí)協(xié)調(diào)地動(dòng)作，改變其調(diào)節(jié)量，使所有的被調(diào)量都具有一定的調(diào)節(jié)精度。但這種調(diào)節(jié)十分復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)這樣的調(diào)節(jié)比較困難。目前根據(jù)鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際解決鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)的方法是將鍋爐當(dāng)作幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的調(diào)節(jié)對(duì)象所組成，相應(yīng)地設(shè)置幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的調(diào)節(jié)

11、系統(tǒng)，這樣可以適當(dāng)簡化 自動(dòng)調(diào)節(jié)的問題。下面主要分別討論鍋爐幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，組成方案，調(diào)節(jié)方法和調(diào)節(jié)過程。 第二章 鍋爐給水系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 工業(yè)鍋爐的汽包水位是正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一，汽包水位是一個(gè)十分重要的被調(diào)參數(shù)。由于汽包水位在鍋爐運(yùn)行中占據(jù)首要地位，所以工業(yè)鍋爐自動(dòng)化都是從給水自動(dòng)調(diào)節(jié)開始的。 工業(yè)鍋爐給水自動(dòng)凋節(jié)的任務(wù)，是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內(nèi)。 鍋爐汽水系統(tǒng)如圖2－1所示。以汽包水位h作為被調(diào)量，以給水調(diào)節(jié)間作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來改變調(diào)節(jié)量，

12、即給水量。達(dá)到保持汽包水位在允許范圍的目的。 鍋爐汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)，是根據(jù)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性來設(shè)計(jì)的。引起水位變化的因素很多，但主要擾動(dòng)是給水量和蒸汽量的階躍變化，調(diào)節(jié)器就是依據(jù)水位信號(hào)、蒸汽流量和給水流量的偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)鍋爐的容量，負(fù)荷變化的速度，調(diào)節(jié)的精度要求，可分為三種類型： 1．以汽包水位為唯一凋節(jié)信號(hào)的單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 2．以汽包水位為主調(diào)節(jié)信號(hào)，以蒸汽流量為補(bǔ)充信號(hào)的雙沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 3．以汽包水位為主調(diào)節(jié)信號(hào)，以給水流量和蒸汽流量為補(bǔ)充信號(hào)的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 鍋爐汽包水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)使用廠家的條件和要求，可選用電動(dòng)儀表系列，也可

13、選用氣動(dòng)儀表系列。 第一節(jié) 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的特性 鍋爐汽包中的水位不僅受到給水量（鍋爐的輸入量）和蒸發(fā)量（流出量）之間平衡關(guān)系的影響，同時(shí)還受到在汽水循環(huán)管道中汽水混合物內(nèi)汽水容積變化的影響。因?yàn)殄仩t汽包中的水位H值不僅反映了汽包（包括水循環(huán)的管路）中的儲(chǔ)水容積，也反映了水面下氣泡的容積。水面下氣泡的容積又與鍋爐的負(fù)荷和蒸汽壓力有關(guān)。因此，影響鍋爐汽包中水位變化的因素是很多的，概括起來有四個(gè)主要方面： 一是給水方面的擾動(dòng)，包括給水母管壓力的變化和給水閥門和開度的變化；二是蒸汽負(fù)荷的變化；三是燃料量的變化，還包括影響燃料發(fā)熱量變化的種種因素；四是汽包壓力變化，壓力變化對(duì)

14、汽包水位的影響，是通過汽包內(nèi)部汽水系統(tǒng)的“自凝結(jié)”和“自蒸發(fā)”過程起作用的。 在蒸汽發(fā)生過程中，汽包內(nèi)部可以看成由蒸汽空間的蒸汽容積VD、蒸發(fā)面以下的汽水容積，即蒸汽容積VS和水容積VW，三部分組成，如圖2-2所示。根據(jù)物料平衡和熱平衡的關(guān)系，考慮到由于燃料量對(duì)汽包水位的影響有較大的傳送滯后和容量滯后，影響十分緩慢，可以忽略不計(jì)。對(duì)于汽包壓力的變化往往是由于蒸汽負(fù)荷變化所引起的，因此壓力的變化可歸并到蒸汽負(fù)荷中去，所以壓力變化對(duì)汽包水位的影響也可以忽略不計(jì)。這樣汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性方程式，經(jīng)推導(dǎo)和化簡可寫成： （2－1） 式中，h

15、－汽包水位的高度； TW－給水流量項(xiàng)的時(shí)間常數(shù)，s； TD－蒸汽流量項(xiàng)的時(shí)間常數(shù)，s； KW－給水流量項(xiàng)的放大倍數(shù)； KD－蒸汽流量項(xiàng)的放大倍數(shù)； D－鍋爐蒸汽流量，kg/s； W－鍋爐給水流量，kg/s； ， 通過鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)微分方程式可以看出，引起汽包水位變化的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化和給水流量的變化。下面我們將著重分析在給水流量（稱為內(nèi)干擾）和蒸汽流量（稱為外干擾）擾動(dòng)下，汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。 一、包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 如果蒸汽負(fù)荷量不變，給水量產(chǎn)生變化時(shí)，汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方程式可表示為：

16、 （2－2） 二、汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 在蒸汽負(fù)荷增加的時(shí)候，雖然鍋爐的給水量小于蒸發(fā)量，可水位不但不下降，反而迅速上升，這種特殊現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象。 “虛假水位”產(chǎn)生的原因主要是，蒸汽流量增加，汽包內(nèi)的氣壓下降，爐水的沸點(diǎn)降低，使?fàn)t管和汽包內(nèi)的汽水混合物中的汽容積增加，體積膨脹，引起汽包水位上升。因“虛假水位”現(xiàn)象而出現(xiàn)的水位最大偏差，是不可能依靠凋節(jié)來克服的。另外，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷突然減小時(shí)，則汽包水位變化的情況是相反的，汽包水位先下降后上升。 第二節(jié) 單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 以汽包水位為唯一調(diào)節(jié)信號(hào)的鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)

17、稱作單沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其凋節(jié)系統(tǒng)示意圖如圖2－5所示。它是汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)中最簡單，最基本的一種調(diào)節(jié)形式。調(diào)節(jié)系統(tǒng)由汽包、水位變送器，凋節(jié)器和給水調(diào)節(jié)間組成。當(dāng)汽包水位發(fā)生變化時(shí)，水位變送器發(fā)出信號(hào)并輸入調(diào)節(jié)器，水位調(diào)節(jié)器根據(jù)水位的測量與給定值的偏差，經(jīng)過運(yùn)算放大后輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，去控制給水閥門，改變給水量來保持汽包水位在允許范圍內(nèi)。上述信號(hào)傳遞可用圖2－6的方塊圖表示。 工業(yè)鍋爐的容量一般都在20t/h以下，對(duì)于中小型鍋爐，由于汽包相對(duì)負(fù)荷而言，它的容量較大，水位受到擾動(dòng)后的反應(yīng)速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象不很嚴(yán)重，因此，一般采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就可以滿足生產(chǎn)上的要求。 由于工業(yè)鍋爐對(duì)

18、汽包水位控制要求不高，采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律能得到較好的效果，所以目前工業(yè)鍋爐水位對(duì)象采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律很普遍。如果單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用比例積分調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)汽包水位，則可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。 單沖量鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可用氣動(dòng)儀表進(jìn)行調(diào)節(jié)工作，也可選用電動(dòng)單元儀表組成凋節(jié)系統(tǒng)。不少自動(dòng)化儀表廠還生產(chǎn)有成套的鍋爐自動(dòng)控制裝置。如選用 DDZ一II型儀表組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其裝置方塊圖如圖2-7所示。 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)汽包容量比較大，水位在受到擾動(dòng)后的反應(yīng)速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象不很嚴(yán)重的鍋爐，采用單沖量水位調(diào)節(jié)是能夠滿足牛產(chǎn)要求的。 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)存在

19、著一些缺點(diǎn)，主要有：（1）這種調(diào)節(jié)方案只根據(jù)水位信號(hào)調(diào)節(jié)給水量，在鍋爐負(fù)荷變化大，即階躍擾動(dòng)很大時(shí)，由于鍋爐的“虛假水位”現(xiàn)象，例如負(fù)荷蒸汽增加時(shí)，水位一開始先上升，調(diào)節(jié)器只根據(jù)水位作為調(diào)節(jié)信號(hào)，就去關(guān)小閥門減少給水量，這個(gè)動(dòng)作對(duì)鍋爐流量平衡是錯(cuò)誤的，它在調(diào)節(jié)過程一開始就擴(kuò)大了蒸汽流量和給水流量的波動(dòng)幅度，擴(kuò)大了進(jìn)出流量的不平衡。（2） 從給水?dāng)_動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性可以看到，由于給水壓力改變等原因造成給水量變化時(shí)，調(diào)節(jié)器要等到水位變化后才開始動(dòng)作，而在調(diào)節(jié)器動(dòng)作后又要經(jīng)過一段滯后時(shí)間τ才能對(duì)汽包水位發(fā)生影響，因此必將導(dǎo)致汽包水位波動(dòng)幅度大，調(diào)節(jié)時(shí)間長。由于單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在這些缺點(diǎn)，對(duì)于虛假

20、水位現(xiàn)象嚴(yán)重及水位反應(yīng)速度快的鍋爐，為例改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，滿足運(yùn)行的需要，常采用雙沖量或三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 第三節(jié) 雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是以鍋爐汽包水位信號(hào)作為主凋節(jié)信號(hào)，以蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)，構(gòu)成的鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖2－8所示，其方塊圖如圖2－9所示。 雙沖量汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：（1）引入蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除“虛假水位”現(xiàn)象對(duì)調(diào)節(jié)的不良影響。當(dāng)蒸汽量變化時(shí)，就有一個(gè)給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，可以減少或抵消由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的錯(cuò)誤動(dòng)作。使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向動(dòng)作。因而能大大

21、減小給水量和水位的波動(dòng)，縮短過渡過程的時(shí)間。（2）引入了蒸汽流量前饋信號(hào)，能夠改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量。 雙沖量汽包水位控制可用氣動(dòng)單元組合儀表組成水位自控系統(tǒng)，也可選用電動(dòng)單元組合儀表組成水位自控系統(tǒng)。目前，電動(dòng)單元組合儀表使用較為廣泛。 雙沖量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題是：調(diào)節(jié)作用不能及時(shí)地反映給水方面的擾動(dòng)。當(dāng)給水量發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，要等到汽包水位信號(hào)變化時(shí)才通過調(diào)節(jié)器操作執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)，滯后時(shí)間長，水位波動(dòng)大。因此，如果給水母管壓力經(jīng)常有波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不能保持正常時(shí)，不宜采用雙沖量調(diào)節(jié) 第四節(jié) 三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 三沖量鍋爐汽包給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是以汽包

22、水位H為主調(diào)節(jié)信號(hào)，蒸汽流量D為調(diào)節(jié)器的前饋信號(hào)，給水流量W為調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。三沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成原理如圖2－11所示。 近代鍋爐都向大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，一般講鍋爐容量越大，汽包的容水量相對(duì)就越小，允許波動(dòng)的蓄水量就更少。如果給水中斷，可能在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)水位；如果僅僅是給水量與蒸汽量不相適應(yīng)，也可能在幾分鐘也可能在幾分鐘內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)缺水和滿水的事故。因此，對(duì)汽包水位的控制要求將越來越高。 三沖量汽包給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用蒸汽流量信號(hào)對(duì)給水流量進(jìn)行前饋調(diào)節(jié)，克服外擾影響，用給水量信號(hào)作為反饋信號(hào)，克服內(nèi)擾影響，可以使給水調(diào)節(jié)能量大大提高。 三沖量給水單級(jí)

23、調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電動(dòng)組合儀表，如圖2-12所示。 裝有三沖量調(diào)節(jié)裝置的鍋爐在運(yùn)行時(shí)，由于引進(jìn)了蒸汽流量和給水流量的調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)作及時(shí)，抗干擾能力較強(qiáng)，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號(hào)使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向動(dòng)作，即如蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大。抵消了由于虛假水位引起的反向動(dòng)作，減小了給水流量的波動(dòng)幅度，如果給水流量減少，則調(diào)節(jié)器立即根據(jù)給水流量減少的信號(hào)開大給水閥門，使給水流量維持不變。這樣，汽包水位很少受到影響。再者，給水流量信號(hào)也是調(diào)節(jié)器動(dòng)作后的反饋信號(hào)，使調(diào)節(jié)器及早知道調(diào)節(jié)效果，能較好地控制水位的變化，改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

24、 第三章 鍋爐蒸汽過熱系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié) 蒸汽過熱系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)，并保護(hù)過熱器，使過熱器管壁溫度不超過允許的工作溫度。蒸汽過熱系統(tǒng)包括一級(jí)過熱器、減溫器、二級(jí)過熱器等。 在鍋爐生產(chǎn)中，整個(gè)汽水通道中溫度最高的是過熱蒸汽溫度。過熱器正常運(yùn)行時(shí)的溫度一般要接近于材料所允許的最高溫度，如果過熱蒸汽溫度過高，則過熱器容易損壞，也會(huì)使汽輪機(jī)內(nèi)部引起過度的熱膨脹，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行的安全；過熱蒸汽溫度過低，則設(shè)備的效率將會(huì)降低．一一般蒸汽溫度每降低5～10℃，效率約要降低1％，同時(shí)使通過汽輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸汽濕度增加．引起葉片的磨損。因此必須調(diào)節(jié)

25、過熱器出口蒸汽溫度，使它不超出規(guī)定的范圍。對(duì)于中高壓鍋爐，過熱蒸汽溫度的偏差不應(yīng)超出額定值的10℃。 過熱蒸汽溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)是鍋爐自動(dòng)化的重要任務(wù)之一，它的調(diào)節(jié)干擾因素多．調(diào)節(jié)的困難較大，主要影響因素有下列方面： 1．過熱器作為調(diào)節(jié)對(duì)象來看，它的特點(diǎn)是滯后時(shí)間比較大。在發(fā)生擾動(dòng)后，溫度往往不會(huì)立即變化。另外，測量溫度的感受元件也有較大的慣性，在動(dòng)態(tài)過程中不能即使地發(fā)出測量和調(diào)節(jié)信號(hào)。 2．設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求存在矛盾。從調(diào)節(jié)的角度說，減溫設(shè)備應(yīng)裝在過熱蒸汽出口的地方，這樣可以使調(diào)節(jié)左右的滯后時(shí)間小一些，使輸出的蒸汽溫度波動(dòng)下。但從設(shè)備安全方面來講，則減溫設(shè)備應(yīng)安裝在過熱

26、器的人口，以最有效地保護(hù)過熱器的本體。 3．造成過熱器出口蒸汽溫度變化的擾動(dòng)因素很多，而且各種擾動(dòng)之間又互相影響，使對(duì)象的動(dòng)態(tài)過程十分復(fù)雜。能使過熱器出口蒸汽溫度改變的因素有；蒸汽流量的變化、燃燒工況的變化、鍋爐給水溫度的變化、進(jìn)人過熱器蒸汽熱爛的變化、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度及流速的變化、鍋爐受熱面結(jié)垢等。歸納起來主要有以下三種： （1）蒸汽流量（即負(fù)荷）的變化。蒸汽流量變化對(duì)不同的過熱器型式其影響是很不相同的。一般輻射過熱器的蒸汽溫度，隨著蒸汽流量的增大而降低。這是因?yàn)闋t膛溫度隨鍋爐負(fù)荷的增加而升高不多，輻射傳熱量正比于ΔT4（ΔT即爐膛溫度的增量），它的增加不足以滿足流過

27、輻射過熱器蒸汽量增加所需的熱量；對(duì)流式過熱器的蒸汽溫度，隨著蒸汽流量的增加而升高，這是由于燃燒生成物與鍋爐負(fù)荷成正比地增加，即煙氣流速隨鍋爐負(fù)荷成正比地增大，因此對(duì)流傳熱系數(shù)隨著煙氣流速的增大而增大，對(duì)流傳熱量隨著傳熱系數(shù)的增大而增加，由于對(duì)流傳熱量增加的熱量超過蒸汽流量增加所需要吸收的熱量，使蒸汽溫度升高。 （2）減溫水量的變化。改變減溫水量，實(shí)際上是改變過熱器進(jìn)口蒸汽的熱焓，亦即改變進(jìn)口蒸汽溫度。減溫水量增加時(shí)，進(jìn)口蒸汽溫度降低，在其他條件不變的情況下，二級(jí)過熱器出口蒸汽溫度也隨之降低。 （3）煙氣方面的熱量變化，如過量空氣系數(shù)α變化，使燃燒產(chǎn)物的數(shù)量改變，從而改變了煙

28、氣的溫度和流動(dòng)速度，也改變了對(duì)流傳熱和輻射傳熱的比例。過?？諝饬繉?duì)過熱蒸汽溫度的影響也與過熱器的型式有關(guān)。對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)代鍋爐，對(duì)流部分吸收的熱量大于輻射部分吸收的熱量，因此，過熱蒸汽溫度將隨過?？諝饬康脑黾佣龃?。 對(duì)于不同的擾動(dòng)，過熱蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)特性是各不相同的，下面分別討論蒸汽流量、減溫水量、煙氣量三種擾動(dòng)下蒸汽溫度對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。 第一節(jié) 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)對(duì)象的特性 一、減溫水量擾動(dòng)下蒸汽溫度對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 減溫水量擾動(dòng)時(shí)，其擾動(dòng)地點(diǎn)（過熱器入口，即減溫器的安裝位置）與測量蒸汽溫度的地點(diǎn)（過熱器出口）之間有著較大的距離，此時(shí)過熱器是一個(gè)有純滯后的多容對(duì)象。當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生后，

29、要隔較長時(shí)間才能使蒸汽溫度發(fā)生顯著變化，滯后時(shí)間比較大。滯后時(shí)間產(chǎn)生的原因有：（1）由于擾動(dòng)地點(diǎn)至測量被調(diào)量地點(diǎn)之間的距離造成傳遞滯后（或稱純滯后）；（2）由于過熱器管壁儲(chǔ)熱量和表面?zhèn)鳠嶙枇υ斐傻娜萘繙蟆＿^熱器管壁的熱容量愈大，則傳遞 滯后與時(shí)間常數(shù)T的數(shù)值都愈大。 二、煙氣側(cè)熱量擾動(dòng)下蒸汽溫度對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 煙氣側(cè)熱量擾動(dòng)，包括煙氣流速和煙氣溫度的擾動(dòng)。在這種擾動(dòng)下，煙氣與蒸汽之間的換熱條件發(fā)生了變化，由于這個(gè)變化是在全部過熱器中同時(shí)發(fā)生的，因此過熱器吸收熱量的改變應(yīng)該沒有傳遞滯后，當(dāng)燃料或空氣量發(fā)生擾動(dòng)時(shí)的蒸汽溫度飛升曲線如圖3-2所示。 三、蒸汽流量擾動(dòng)下蒸汽溫度對(duì)象

30、的動(dòng)態(tài)特性 蒸汽流量變化時(shí)，過熱器的動(dòng)態(tài)特性與煙氣側(cè)熱量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性是相似的，具有較小的滯后，較小的時(shí)間常數(shù)。 綜合上述可以歸納得出下列幾點(diǎn)： 1. 蒸汽溫度調(diào)節(jié)對(duì)象不管在哪一種擾動(dòng)下都有自平衡能力。而且改變?nèi)魏我粋€(gè)輸入?yún)?shù)（擾動(dòng)），其他的輸入?yún)?shù)都可能直接或間接地影響過熱蒸汽，這使得調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)過程十分復(fù)雜。 2. 在減溫水流量擾動(dòng)下，蒸汽溫度對(duì)象具有較大的傳遞滯后和容量滯后，縮短減溫器與蒸汽溫度控制點(diǎn)之間的距離，可以改善其動(dòng)態(tài)特性。 3. 在煙氣側(cè)熱量和蒸汽流量輯放下，蒸汽溫度調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性比較好。 第二節(jié) 調(diào)節(jié)煙氣側(cè)熱量控制過熱器出口汽溫的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 從過熱蒸汽溫度

31、調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性上看，采用煙氣側(cè)熱量作為調(diào)節(jié)參數(shù)，是蒸汽溫度調(diào)節(jié)較好的一種調(diào)節(jié)方法，它可以用改變穿過過熱器的煙氣量或煙氣溫度來實(shí)現(xiàn)。 一、改變煙氣量的調(diào)節(jié)方法 改變煙氣量的調(diào)節(jié)方法如3-3所示。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為特殊的擋板，裝在與過熱器煙道并聯(lián)的旁通煙道中。根據(jù)過熱器出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)旁通煙道中擋板的開度．來控制經(jīng)過過熱器的煙氣量，使過熱器出口蒸汽溫度保持在允許的范圍。這種調(diào)節(jié)方法的主要缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)擋板處在高達(dá) 9 0 0～10 0 0℃的高溫下，擋板的材料和冷卻都比較困難。 二、改變煙氣溫度的調(diào)節(jié)方法 改變煙氣溫度通常是須明膛中的燃燒中心，以改變輻射受熱面和對(duì)流受熱面的吸熱量分配比

32、例，從而改變進(jìn)入過熱器煙道的煙氣溫度。具體實(shí)現(xiàn)的方法是利用可旋轉(zhuǎn)的噴燃器，當(dāng)噴燃器上下移動(dòng)時(shí)，可使過熱器蒸汽溫度改變20～30℃，這種調(diào)節(jié)會(huì)影響到蒸汽壓力發(fā)生變化，而且結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 第二節(jié) 調(diào)節(jié)減溫水的流量控制過熱器出口蒸汽溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 用改變減溫水量來調(diào)節(jié)過熱器出口蒸汽溫度如圖3－4所示。從動(dòng)態(tài)特性上看，這種調(diào)節(jié)方法是最不理想的，但由于設(shè)備簡單，因此應(yīng)用得最多。減溫器有表面式和噴水式兩種，減溫器應(yīng)該盡可能地安裝在靠近蒸汽出口處，但一定要考慮過熱器材料的安全問題，這樣能夠獲得較好的動(dòng)態(tài)特性。 過熱蒸汽溫度是火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備的重要參數(shù)，要求比較嚴(yán)格，但作為調(diào)節(jié)對(duì)象的過熱器．由于

33、管壁金屬的熱容量很大，使之有較大的熱慣性，加上管道較長有一定的傳遞滯后。入采用圖3-4所示調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器接受過熱器出口蒸汽溫度θ1信號(hào)，去調(diào)節(jié)減溫水閥，當(dāng)發(fā)生入口蒸汽或減溫水的擾動(dòng)時(shí)，要經(jīng)θ變化后，調(diào)節(jié)器才開始動(dòng)作，去控制減溫水流量QW，QW的改變又要經(jīng)過一段時(shí)間，才能影響蒸汽溫度θ1。這樣，既不能及早發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)，又不能及時(shí)反映調(diào)節(jié)效果，將使蒸汽溫度θ發(fā)生不能允許的動(dòng)態(tài)偏差，影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 解決上述存在問題的辦法是選擇一些輔助信號(hào)，組成比較復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比較好的方法是采用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于副回路的存在，它可以看作一個(gè)閉合的副回路代替了原來的一部分對(duì)象，起了改

34、善對(duì)象特性的作用。與單回路系統(tǒng)相比，除了克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)外，還提高了系統(tǒng)的工作效率，加快了過渡過程。 第四章 鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié) 第一節(jié) 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù) 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。具體調(diào)節(jié)任務(wù)可概括為三個(gè)方面： 一、維持蒸汽母管壓力不變 維持蒸汽母管壓力不變，這是燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)的第一項(xiàng)任務(wù)。如果蒸汽壓力變了，就表示鍋爐的蒸汽

35、生產(chǎn)量與負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量不相一致，因此，必須改變?nèi)剂系墓?yīng)量，以改變鍋爐的燃燒發(fā)熱量，從而改變鍋爐的蒸發(fā)量，恢復(fù)蒸汽母管壓力為額定值。這項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)就稱為汽壓調(diào)節(jié)或熱負(fù)荷調(diào)節(jié)。此外，保持汽壓在一定范圍內(nèi)，也是保證鍋爐和各個(gè)負(fù)荷設(shè)備正常工作的必要條件。 維持蒸汽母管壓力不變，對(duì)于單獨(dú)運(yùn)行的鍋爐相對(duì)來說要簡單些，對(duì)于并列運(yùn)行鍋爐，在一個(gè)母管上同時(shí)有幾臺(tái)鍋爐，因而保持母管蒸汽壓力不變，還必須解決好幾臺(tái)并列運(yùn)行鍋爐之間的負(fù)荷分配問題。 二、保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性 鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性是鍋爐燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)的第二個(gè)任務(wù)。 燃燒的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)難于直接測量，常用煙氣中的含氧量或者燃料量與送

36、鳳量的比值來表示。圖4-l是過?？諝鈸p失和不完全燃燒損失示意圖。如果能夠恰當(dāng)?shù)乇３秩剂狭颗c空氣量的正確比值，就能達(dá)到最小的熱量損失和最大的燃燒效率。反之，如果比值不當(dāng)，空氣不足，結(jié)果導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，當(dāng)大部分燃料不能完全燃燒時(shí)，熱量損失直線上升；如果空氣過多，就會(huì)使大量的熱量損失在煙氣之中，使燃燒效率降低。一般說來，對(duì)于燃?xì)忮仩t，在燃?xì)庵斜３?％的氧或10％的過?？諝馐亲钸m宜；對(duì)于燃油鍋爐，在燃油中保持3.5％的氧和20％的過剩空氣量是最合適的，這樣熱量損失最小。 三、維持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi) 爐膛負(fù)壓的變化，共映了引風(fēng)雖與送風(fēng)量的不相適應(yīng)。通常聯(lián)爐膛負(fù)壓保持在20～40Pa的范圍內(nèi)。

37、這時(shí)燃燒工況，鍋爐房工作條件，爐子的維護(hù)及安全運(yùn)行都最有利。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴火，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備與操作人員的安全。負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損失。因此，需要維持爐膛壓力在一定范圍之內(nèi)。 這三項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)是相互關(guān)聯(lián)的，它們可以通過調(diào)節(jié)燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量來完成。對(duì)于燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求是：在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)使燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量各自保持不變，及時(shí)地補(bǔ)償系統(tǒng)的內(nèi)部擾動(dòng)，這些內(nèi)部擾動(dòng)包括燃料的質(zhì)量變化，以及由于電網(wǎng)頻率變化引起燃料量、送風(fēng)量和引鳳量的變化等。在負(fù)荷變化的外擾作用時(shí)，則應(yīng)使燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量成比例地改變，既要適應(yīng)

38、負(fù)荷要求，又要使三個(gè)被調(diào)量：蒸汽壓力 （熱水溫度）、爐膛負(fù)壓和燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)保持在允許范圍內(nèi)。 綜上分析、使燃料量與空氣量之間保持一定的比值關(guān)系，是確保經(jīng)濟(jì)燃燒的根本問題。這就需要正確地測量燃料量和空氣量。對(duì)于空氣和氣體、液體燃料流量的正確測量下雖然也存在著一些具體問題，但是，選用合適的方法是可以實(shí)現(xiàn)的。在不少場合，用容積消耗量測量氣體和液體燃料的流量，是完全可行并正確可靠的。 對(duì)于燃煤鍋爐，直到目前為止，還無法正確測量固體燃料的給煤量，因而也無法連續(xù)地正確地測量固體燃料所產(chǎn)生的熱量。雖然產(chǎn)生的熱量與給煤量成正比，但是由于固體燃料顆粒的機(jī)械結(jié)構(gòu)和化學(xué)成份都不一致，所以用一般的容積消耗量測

39、量流量的方法就失去了意義。再加上煤粉流動(dòng)性的變化、煤倉中粉煤的搭橋、給粉機(jī)間隙的增大、粉煤濕度的改變等，都可能導(dǎo)致容積消耗量測量給煤量的很大誤差，在現(xiàn)代過程控制中失去實(shí)用價(jià)值。 由于固體燃料不易測量，所以，在不測量燃料量的條件下，實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，通常有兩種方法： 1. 把鍋爐設(shè)備看成是一只熱量計(jì)，用測量鍋爐內(nèi)蒸發(fā)量的變化，來間接地監(jiān)視和控制燃燒系統(tǒng)。這樣進(jìn)行控制，雖然有一定困難，調(diào)節(jié)誤差比較大，但它是有效和可行的。 2. 測量煙氣中的含氧量 O2％，比較直接地監(jiān)視和控制燃燒系統(tǒng)。以往人們曾經(jīng)用煙氣中的CO2％和CO＋H2％來監(jiān)視燃燒過程。大家知道，當(dāng)燃煤的化學(xué)組分一定時(shí)，CO2％分

40、與過剩空氣系數(shù)α成單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，而在一般情況下，CO2％與空氣過剩系數(shù)α沒有一定的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以靜態(tài)誤差較大，加之測量儀表可靠性很差和容量滯后很大，所以這種方法目前已基本上趨向淘汰。煙氣中含氧量O2％與過?？諝庀禂?shù)α存在著較好的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，靜態(tài)誤差比測CO2％的方法小好幾倍。實(shí)際上，爐膛中的過?？諝?，在評(píng)價(jià)整個(gè)燃燒過程質(zhì)量時(shí)，并不起決定性作用，起決定性作用的是燃料在剩余氧氣中的燃燒條件／即取決于自由氧的相對(duì)數(shù)量，所以選擇煙氣中的含氧量來調(diào)節(jié)空氣和燃料之比，從而控制燃燒過程，是比較合理而可行的，也是大有前途的。 第二節(jié) 鍋爐燃燒過程調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 鍋爐汽包蒸汽壓力是燃燒過程調(diào)節(jié)

41、對(duì)象的主要被調(diào)量，分析燃燒過程調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，是確定燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)方案的主要依據(jù)。為此，下面分析一下在主要擾動(dòng)作用下，汽包蒸汽壓力變化的動(dòng)態(tài)特性。以蒸汽壓力作為被調(diào)量的燃燒調(diào)節(jié)對(duì)象的生產(chǎn)過程如圖4-2所示。 引起蒸汽壓力變化的因素是很多的，如燃料量、送風(fēng)量、給水量、蒸汽流量以及各種使燃燒工況變化的原因。它的主要擾動(dòng)是燃料量的改變（稱為內(nèi)擾動(dòng)）和蒸汽流量的改變（稱為外擾動(dòng)）。 一、燃料量改變時(shí)蒸汽壓力變化的動(dòng)態(tài)特性（內(nèi)擾動(dòng)性） 鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，若進(jìn)入爐膛的燃料量發(fā)生變化，則爐膛發(fā)熱量立即改變，幾乎沒有遲延和慣性，即為比例環(huán)節(jié)。而蒸發(fā)福分可以看做是一個(gè)儲(chǔ)熱量的容積，反映儲(chǔ)熱量多少的主

42、要參數(shù)是汽包壓力P。 蒸汽壓力變化的動(dòng)態(tài)特性與鍋爐的供汽條件有關(guān)。 二、蒸汽流量改變時(shí)蒸汽壓力變化的動(dòng)態(tài)特性（外擾動(dòng)性） 蒸汽流量改變時(shí)對(duì)蒸汽壓力擾動(dòng)稱為外擾。外擾有兩種情況，一種是負(fù)荷設(shè)備的蒸汽閥門開度改變，另一種是負(fù)荷設(shè)備用汽量的突然增加（或減少）所產(chǎn)生的。下面就分析兩種情況的擾動(dòng)下，蒸汽壓力變化的動(dòng)態(tài)特性。 如果負(fù)荷設(shè)備的蒸汽調(diào)節(jié)鬧開度M。突然改變，鍋爐的汽壓也隨即改變，其反應(yīng)曲線如圖4-5所示。當(dāng)MD突然開大，則從汽包中流向負(fù)荷設(shè)備的蒸汽流量D立即增加 ΔD。但是，由于燃料量沒有增加，因此汽包蒸汽壓力逐漸下降，從汽包中流出的蒸汽量也逐漸減少，最后蒸汽流量只能恢復(fù)原值。也就是

43、說燃料量不改變，在平衡狀態(tài)時(shí)，鍋爐供應(yīng)的蒸汽流量也不會(huì)改變。至于閥門開度MD增大后，短時(shí)間增加的蒸汽量是依靠鍋爐蒸發(fā)部分儲(chǔ)熱量減少（壓力降低）放出來的。 外擾的另一種情況，當(dāng)負(fù)荷設(shè)備蒸汽用量突然增加時(shí)，汽包蒸汽壓力的反應(yīng)曲線如圖 4-6所示。從圖中可以看出，汽包蒸汽壓力隨蒸汽流量的增加而下降。如果蒸汽流量繼續(xù)保持增大后的數(shù)值，由于燃料量沒有增加，熱量不能平衡，所以蒸汽壓力一下降，直到改變?nèi)剂狭渴蛊洚a(chǎn)生的熱量與蒸汽流量相平衡時(shí)，才能恢復(fù)保持鍋爐的蒸汽壓力。 爐膛負(fù)壓和燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是通過改變引鳳量和送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)送風(fēng)調(diào)節(jié)閥門和引風(fēng)調(diào)節(jié)閥門開度改變后，這兩個(gè)被伯立即改變，它的動(dòng)態(tài)

44、特性可以認(rèn)為是比例特性。燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的測量較困難，如果采用煙氣成分分析的方法來測量，滯后時(shí)間比較長，近年來采用氧化鋁來測量煙氣中的含氧量，則滯后時(shí)間較短。） 以上分析了單臺(tái)鍋爐蒸汽壓力在燃料量和負(fù)荷蒸汽量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，當(dāng)幾臺(tái)鍋爐并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)鍋爐的蒸汽流量與本臺(tái)鍋爐汽包壓力（PB）及公共母管壓力（PM）有關(guān)。因?yàn)槊颗_(tái)鍋爐的工況都有相互聯(lián)系，它的汽包壓力和蒸汽流量不僅與負(fù)荷設(shè)備的用汽量有關(guān)，而且與任一臺(tái)鍋爐的燃燒率有關(guān)。 在負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，并列運(yùn)行鍋爐汽壓變化的動(dòng)態(tài)特性，與一臺(tái)鍋爐單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)特性相似。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生突然改變時(shí)，母管蒸汽壓力也有階躍變化。負(fù)荷階躍變化，并列運(yùn)行的鍋爐數(shù)目越

45、多，則母管壓力PM的階躍量越小，氣壓變化的反應(yīng)速度越慢。 在燃料變化時(shí)，如果每臺(tái)鍋爐同時(shí)變化，而且變化量相同，那么蒸汽壓力PM的變化的動(dòng)態(tài)特性與一臺(tái)鍋爐單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相同。如果所有的并列鍋爐中，只有一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)鍋爐的燃料量發(fā)生變化，則各臺(tái)鍋爐汽壓的變化過程就各不相同。假如有三臺(tái)鍋爐并列運(yùn)行時(shí)，其中一臺(tái)鍋爐的燃料量發(fā)生了變化，那么首先這臺(tái)鍋爐汽包壓力升高，蒸汽流量Dl增大，就引起了母管蒸汽壓力PM增加，通往負(fù)荷設(shè)備的總蒸汽流量D＝Dl＋D2＋D3亦相應(yīng)增加。對(duì)于其余兩臺(tái)燃料量不變的鍋爐，由于母管蒸汽壓力PM升高后，它的汽包壓力與母管壓力的壓差ΔP＝PB－PM減小，所以蒸汽流量D2、D3反而先少。

46、但是這兩臺(tái)鍋爐燃燒供給的熱量并沒有改變，D2、D3減少后，汽包壓力由于儲(chǔ)熱量增加而逐步升高，這時(shí)蒸汽流量D2、D3又要回升，最后D2、D3回復(fù)到原理的數(shù)值，這一過程使另兩臺(tái)鍋爐的汽包壓力都有升高，這樣母管壓力也平衡在更高的數(shù)值。所以并列運(yùn)行的鍋爐，一臺(tái)鍋爐燃料量改變，使 所有并列運(yùn)行鍋爐的汽包壓力都升高，母管蒸汽壓力也升高，而 燃料量增加的那臺(tái)鍋爐承擔(dān)了較多的負(fù)荷。母管壓力PM的變化，與并列運(yùn)行的鍋爐臺(tái)數(shù)及發(fā)生燃料量變化的鍋爐臺(tái)數(shù)有關(guān)。如果 發(fā)生燃料量變化的鍋爐臺(tái)數(shù)與并列運(yùn)行的鍋爐臺(tái)數(shù)之比越小，則母管蒸汽壓力PM變化的幅度越小，反應(yīng)速度越慢。 以上分析的只是主要被調(diào)參數(shù)蒸汽壓力的動(dòng)態(tài)特

47、性，至于燃燒系統(tǒng)另外兩個(gè)被調(diào)參數(shù)，燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)α和爐膛負(fù)壓ST，是保證良好燃燒和安全操作的內(nèi)部參數(shù)，只要送風(fēng)量、引風(fēng)量隨時(shí)與燃料量在變化時(shí)保持適當(dāng)比例，就能使燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)α和爐膛負(fù)壓ST不會(huì)有較大變化。當(dāng)送風(fēng)量V和引風(fēng)量G名單獨(dú)改變時(shí)，爐膛負(fù)壓 ST的容量滯后很小，可近似限成為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。當(dāng)燃料量B或送風(fēng)量V單獨(dú)改變時(shí)，燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)α也立即成比例地發(fā)生變化，所以亦可看成是一個(gè)比例環(huán)節(jié)。這樣的動(dòng)態(tài)特性可控性是比較好的，主要的問題是在于如何測量燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。。 綜上所述，可得到如下結(jié)論： 1.在燃料量改變時(shí)，對(duì)于一臺(tái)鍋爐的汽壓對(duì)象，它的動(dòng)態(tài)特性為單容積分環(huán)節(jié)與具有傳遞滯后的一階滯后環(huán)

48、節(jié)的串聯(lián)，等效純滯后（傳遞滯后）時(shí)間不長，一般為10～20s左右，因此，根據(jù)蒸汽壓力的變化，去調(diào)節(jié)燃料量能夠及時(shí)而有效地控制蒸汽壓力，并適應(yīng)負(fù)荷的需要。在改變?nèi)剂狭康耐瑫r(shí)，應(yīng)協(xié)調(diào)地改變送風(fēng)量和引風(fēng)量。 2.并列運(yùn)行的鍋爐中，一臺(tái)鍋爐在燃料量產(chǎn)生變化時(shí)，若不及時(shí)消除，會(huì)產(chǎn)生并列運(yùn)行鍋爐自發(fā)地產(chǎn)生負(fù)荷和蒸汽壓力的不規(guī)則變動(dòng)，因此必須及時(shí)消除燃料量的自發(fā)性擾動(dòng)，以穩(wěn)定各臺(tái)鍋爐的負(fù)荷分配和蒸汽壓力的平穩(wěn)。 3.在并列運(yùn)行的鍋爐中，如果并列運(yùn)行的鍋爐臺(tái)數(shù)或帶變動(dòng)負(fù)荷的鍋爐臺(tái)數(shù)發(fā)生變化（在并列運(yùn)行鍋爐中，往往有幾臺(tái)鍋爐帶固定負(fù)荷，有幾臺(tái)鍋爐帶變動(dòng)負(fù)荷），都會(huì)使蒸汽壓力對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性發(fā)生變化，因此在調(diào)整

49、時(shí)，必須考慮鍋爐當(dāng)時(shí)的運(yùn)行條件。 4.蒸汽壓力調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，隨著負(fù)荷大小而變，因而平穩(wěn)操作是使燃燒系統(tǒng)運(yùn)行良好的重要條件，否則需要考慮負(fù)荷變化的動(dòng)態(tài)校正。 5.為例使鍋爐承擔(dān)規(guī)定負(fù)荷，必須正確而又快速地測量燃燒率（燃料量和風(fēng)量）為了保證經(jīng)濟(jì)燃燒，必須準(zhǔn)確而又快速地測量反映燃燒的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。這些測量問題的妥善解決，是實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。 第三節(jié) 燃煤鍋爐燃燒過程的自動(dòng)調(diào)節(jié) 工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤、燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本相同十只是燃料兩的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。燃油、燃?xì)忮仩t的油量和氣量的調(diào)節(jié)都采用調(diào)節(jié)閥，而燃煤鍋爐的煤量調(diào)節(jié)是通

50、過改變爐排的移動(dòng)速度或給煤機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行的。我國工業(yè)鍋爐中燃煤鍋爐較為普遍、數(shù)量較大，這里先介紹燃煤鍋爐燃燒過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 燃煤鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵問題是燃料量的測量，在目前條件下；要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量進(jìn)入爐膛的燃料量還很困難，為此，目前常采用按“燃料一空氣”比值信號(hào)、氧量信號(hào)、熱量信號(hào)控制燃燒過程。下面分別介紹其調(diào)節(jié)方案和過程。 一、“混料一空氣”燃燒過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) “燃料一空氣，燃燒過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)，就是用給煤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置（或速度）來代表給煤量（燃料量 B）調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方塊圖如圖4-7所示。其中燃料調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行調(diào)節(jié)汽壓的任務(wù)；送風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行燃燒經(jīng)濟(jì)性調(diào)節(jié)的任務(wù)；負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置（即引風(fēng)

51、量調(diào)節(jié)裝置）執(zhí)行負(fù)壓（ST）調(diào)節(jié)任務(wù)。 在“燃料一空氣”調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，壓力信號(hào)輸人燃料調(diào)節(jié)器，直接帶動(dòng)給煤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)給煤量，同時(shí)送出與調(diào)節(jié)燃料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（代表給煤量的多少）成比例的信號(hào)，與送風(fēng)量信號(hào)一起輸入風(fēng)量調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)送風(fēng)量。在這一系統(tǒng)中，負(fù)壓調(diào)節(jié)是作為獨(dú)立的調(diào)節(jié)任務(wù)來完成的，但實(shí)際上，負(fù)壓的擾動(dòng)主要是由于風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)作而引起的。 這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)最簡單，它可以用標(biāo)準(zhǔn)的液壓式或電氣機(jī)械式調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)凋節(jié)任務(wù)，但有較大的缺點(diǎn)，即燃料調(diào)節(jié)器以給煤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置作為反饋信號(hào)，雖然能夠?qū)θ剂险{(diào)節(jié)過程起著有效的穩(wěn)定作用，但不能消除燃料內(nèi)部的擾動(dòng)，如當(dāng)給煤機(jī)發(fā)生故障（內(nèi)部擾動(dòng)）時(shí)，

52、只有等到這個(gè)擾動(dòng)影響到汽包蒸汽出口壓力時(shí)，才能使燃料調(diào)節(jié)器動(dòng)作。另外，燃料與空氣的比例關(guān)系也不好保證。當(dāng)燃料方面經(jīng)常發(fā)生擾動(dòng)時(shí)（數(shù)量、質(zhì)量）這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能自動(dòng)保證正常工作。 二、采用熱量信號(hào)的燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)中，如何準(zhǔn)確迅速地測定爐膛的燃燒燃料量是一個(gè)重要的問題，這是因?yàn)樵谌紵?jīng)濟(jì)性調(diào)節(jié)中，燃料量信號(hào)與空氣量信號(hào)的比例可以間接地表示燃燒的經(jīng)濟(jì)性。但煤粉或煤塊的測量既有困難，又不易測量準(zhǔn)確，而且因其質(zhì)量（水分、灰分、發(fā)熱量等）很不一致，對(duì)燃燒過程都有很大影響，所以上述的“燃料一空氣”燃燒過程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在燃料量干擾影響下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到一定程度的影響。為了消除這一影

53、響，就采用一種間接測量爐膛燃燒發(fā)熱量的方法來表示固體燃料（煤）的消耗量、這就是“熱量信號(hào)”的概念。 熱量信號(hào)常用符號(hào)Q表示，它是同時(shí)測量蒸汽流量D和汽包壓力P的變化速度，然后將兩個(gè)信號(hào)加起來實(shí)現(xiàn)的。其表達(dá)式為： （4－2） 因?yàn)樵阱仩t燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定過程中，汽壓、汽溫恒定，這時(shí)蒸汽流量是燃料發(fā)熱量的正確度量。在燃料量擾動(dòng)后的動(dòng)態(tài)過程中，有一部分熱量儲(chǔ)存在鍋爐內(nèi)部的汽水中，表現(xiàn)為汽包壓力的變化。所以熱量信號(hào)要用蒸汽流量D加上汽包壓力的變化率來代表燃料量的測量信號(hào)。必須注意，

54、熱量信號(hào)只應(yīng)反映燃料量的變化，而不應(yīng)反映用汽量的變化。就是說，當(dāng)鍋爐燃料量改變時(shí)，熱量信號(hào)應(yīng)該基本上成比例變化；而當(dāng)蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，只要進(jìn)人爐膛的燃料量不變，熱量信號(hào)就應(yīng)該沒有變化，即蒸汽流量D的變化應(yīng)該被汽包壓力的變化所抵消。因而在時(shí)間應(yīng)用熱量信號(hào)時(shí)，應(yīng)使蒸汽流量信號(hào)D和汽包壓力變化速度這兩個(gè)信號(hào)恰當(dāng)配合，使兩者之和只反映燃料量的變化。 采用熱量信號(hào)進(jìn)行燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是能及時(shí)消除由于煤質(zhì)變化、爐排轉(zhuǎn)速以及煤層厚度不均勻等原因引起的燃料方面的內(nèi)部擾動(dòng)。當(dāng)燃料發(fā)生自發(fā)變化即有內(nèi)擾時(shí)，爐膛燃燒發(fā)熱量也有變化，此時(shí)向調(diào)節(jié)器發(fā)出的熱量信號(hào)也立即改變，調(diào)節(jié)器立即調(diào)節(jié)燃料量使它恢復(fù)正常值。這個(gè)過

55、程在較短時(shí)間（30s）內(nèi)就能完成，這樣，就不會(huì)由于燃料擾動(dòng)引起過大的汽包壓力變化。 采用熱量信號(hào)的燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖如圖4-8所示。為了取得汽包壓力變化速度，采用了微分器DFD，微分器輸出的信號(hào)就是汽包壓力變化速度。蒸汽流量D與汽包蒸汽壓力變化速度通過加法器二組合起來成為熱量信號(hào)，送入燃料調(diào)節(jié)器。當(dāng)某臺(tái)鍋爐發(fā)生燃料內(nèi)擾時(shí)，汽包蒸汽壓力立即隨之變化，其變化速度是一個(gè)導(dǎo)前的和加強(qiáng)作用的信號(hào)，使燃料調(diào)節(jié)器及時(shí)調(diào)整爐排轉(zhuǎn)速，改變給煤量，迅速克服燃料內(nèi)擾，使汽包蒸汽壓力穩(wěn)定，同時(shí)送鳳量調(diào)節(jié)器亦隨之動(dòng)作，使燃料量與送風(fēng)量相匹配。 當(dāng)負(fù)荷蒸汽量變化時(shí)，主調(diào)節(jié)器接受蒸汽壓力信號(hào)P，輸入燃料

56、調(diào)節(jié)器，及時(shí)調(diào)節(jié)燃煤量以適應(yīng)負(fù)荷的變化。同時(shí)，燃料調(diào)節(jié)器將負(fù)荷變化的信號(hào)輸入鳳量調(diào)節(jié)器，以保持適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤比例。由于風(fēng)量調(diào)節(jié)器與負(fù)壓調(diào)節(jié)器之間有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償信號(hào)，此時(shí)負(fù)壓調(diào)節(jié)器也同時(shí)動(dòng)作，這樣就保證了燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作，以保證正確的風(fēng)煤比例和適合的爐膛負(fù)壓。風(fēng)量調(diào)節(jié)器又接收煙氣中含氧量信號(hào)O2作為維持風(fēng)煤比的校正信號(hào)。同時(shí)，風(fēng)量 調(diào)節(jié)器還接受起反饋?zhàn)饔玫乃惋L(fēng)信號(hào)Va，及時(shí)反映送風(fēng)量的變化，以提高調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。負(fù)壓調(diào)節(jié)器也接受爐膛負(fù)壓信號(hào)ST作為靜態(tài)時(shí)對(duì)爐膛負(fù)壓的校正作用。 由此可見。采用熱量信號(hào)的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)能及時(shí)地消除燃料 量內(nèi)擾。同時(shí)也能適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的外擾。故得到了廣泛的應(yīng)用。 三、采

57、用氧量計(jì)的燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 采用熱量信號(hào)的燃燒過程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，燃燒的經(jīng)濟(jì)性要用兩個(gè)流量（燃料量與送風(fēng)量、熱量與送風(fēng)量，蒸汽量與送風(fēng)量）的比值作間接指標(biāo)。但在運(yùn)行中，如直接采用過?？諝庀禂?shù)α較能正確地反映燃燒經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。因此，測量煙氣中的成分可以更正確地表示燃燒的經(jīng)濟(jì)性。 怎樣分析煙氣中的成分進(jìn)行燃燒過程自動(dòng)控制呢？以前人民常在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)用CO2分析器，分析煙氣成分，判斷爐膛燃燒工況。但是CO2分析儀表的測量滯后太大，根本不能作為自動(dòng)調(diào)節(jié)的信號(hào)使用，而且煙氣中CO2的含量和過?？諝庀禂?shù)α之間的關(guān)系也不是固定不變的，通過實(shí)踐認(rèn)識(shí)到，比較好的方法是利用氧化鋯直接測量煙氣中的含氧量，一

58、則氧化鋯氧量計(jì)滯后實(shí)踐和慣性較小，二則氧氣中的含氧量和α之間的關(guān)系比較穩(wěn)定，應(yīng)用氧量計(jì)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖4-9所示。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，汽包壓力（P）改變，發(fā)出增減負(fù)荷的信號(hào)，送風(fēng)調(diào)節(jié)器使送風(fēng)量（V）首先適應(yīng)負(fù)荷變化。送風(fēng)量改變后，煙氣中的含氧量（O2）發(fā)生變化，使燃料調(diào)節(jié)器去改變?nèi)剂狭恳跃S持煙氣中的含氧量。在送風(fēng)量變化的同時(shí)，爐膛負(fù)壓ST發(fā)生變化，引風(fēng)調(diào)節(jié)器去改變引風(fēng)量L，以位置爐膛負(fù)壓ST。在這個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，送風(fēng)調(diào)節(jié)器首先應(yīng)負(fù)荷要求，燃料調(diào)節(jié)器保證經(jīng)濟(jì)燃燒。當(dāng)然，如果含氧量的測量滯后較大時(shí)，燃料的改變將顯著落后于送風(fēng)量，不僅在調(diào)節(jié)過程中燃燒的經(jīng)濟(jì)性不好，也不能很好的適應(yīng)負(fù)荷的變化。再分析一下內(nèi)擾的情

59、況，如當(dāng)燃料增加時(shí)，則煙氣中含氧量減少，燃料調(diào)節(jié)器就去減少燃料量，消除擾動(dòng)，使煙氣中的含氧量恢復(fù)正常，這就要求氧量計(jì)的滯后和慣性很小，否則，內(nèi)擾就不能及時(shí)消除。所以采用上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)的條件是要求氧量計(jì)能夠迅速地反映出煙氣中含氧量的變化。 圖4-9所示調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，即當(dāng)爐膛漏風(fēng)增加時(shí)，爐膛負(fù)壓降低，引風(fēng)調(diào)節(jié)器就增加引鳳量，煙氣中的含氧量增加，于是燃料調(diào)節(jié)器動(dòng)作，增加燃料量。這樣，在負(fù)荷沒有發(fā)生變化的情況下，因?yàn)槁╋L(fēng)量增加而增加了爐膛的熱負(fù)荷，這是很不經(jīng)濟(jì)的。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可采用圖4-10所示的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由送風(fēng)調(diào)節(jié)器維持爐膛負(fù)壓，而由引風(fēng)調(diào)節(jié)器接受汽包壓力

60、與引風(fēng)量信號(hào)，這兩個(gè)調(diào)節(jié)器與圖4-9調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，恰恰對(duì)換了位置。習(xí)慣上稱圖4-9系統(tǒng)為“正系統(tǒng)”，而稱4-10系統(tǒng)為“反系統(tǒng)”。如何保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性往往成為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。在分析調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作情況時(shí)，主要采用定性分析的方法。在外擾時(shí)，能否使燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量協(xié)調(diào)動(dòng)作，較快地適應(yīng)負(fù)荷變化又能保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性；在內(nèi)擾時(shí)，能否及時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償內(nèi)擾，使擾動(dòng)不要擴(kuò)大到影響汽包壓力。 以上分析了燃煤鍋爐單獨(dú)運(yùn)行時(shí)燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)情況，對(duì)于并列運(yùn)行的鍋爐，有負(fù)荷分配問題，這就需要再加一個(gè)主調(diào)節(jié)器，具體方案將放到下一節(jié)燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)中加以介紹。 第四節(jié) 燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié) 燃油

61、鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，有單獨(dú)運(yùn)行鍋爐燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和并列運(yùn)行鍋爐燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，下面分別進(jìn)行介紹。 一、單獨(dú)運(yùn)行鍋爐的調(diào)節(jié) 單獨(dú)運(yùn)行鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，不存在負(fù)荷分配問題，哪不需要主調(diào)節(jié)器。根據(jù)燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求的須盡快消除燃料方面的各種頻繁的自發(fā)性擾動(dòng)；保持蒸汽母管壓力恒定；燃料、送風(fēng)、引風(fēng)三個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)緊密配合、協(xié)調(diào)動(dòng)作，可設(shè)計(jì)圖4-1l 所示的方案。 這個(gè)調(diào)節(jié)方案，可以實(shí)現(xiàn)帶變動(dòng)負(fù)荷或固定負(fù)荷的切換。當(dāng)帶變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，蒸汽壓力調(diào)節(jié)器根據(jù)母管壓力PM的變化，發(fā)出改變?nèi)剂狭亢退惋L(fēng)量的信號(hào)，這是一個(gè)串級(jí)和比值復(fù)合的調(diào)節(jié)系輸。調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)，蒸汽母管壓力PM和

62、煙氣含氧量O2分別等于給定值，而燃料量則與新的負(fù)荷相適應(yīng)。當(dāng)帶固定負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷要求信號(hào) No由操作人員給定．燃料一量與送風(fēng)量都和給定負(fù)荷相適應(yīng)，燃料h逆風(fēng)方面的擾動(dòng)由各自的調(diào)節(jié)器分別消除。 在工業(yè)鍋爐生產(chǎn)中，對(duì)蒸汽壓力要求較高的情況下，可采用圖4-12所示的調(diào)節(jié)方案。 這個(gè)方案引入了汽。包壓力作為微分信號(hào)，可達(dá)到提前采取措施，消除燃料方面的擾動(dòng)，更好的穩(wěn)定蒸汽的壓力。另外把蒸汽壓力信號(hào)PM，直接作用于燃料調(diào)節(jié)器，組成了帶有微分信號(hào)的雙回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)；而由送風(fēng)調(diào)節(jié)器來保證燃料量和送風(fēng)量的適當(dāng)比值，單獨(dú)組成由氧量信號(hào)校正的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 二、并列運(yùn)行鍋爐的調(diào)節(jié) 并列運(yùn)行鍋爐，即幾臺(tái)鍋爐聯(lián)

63、合工作，把生產(chǎn)的蒸汽都輸送到蒸汽母管，再分配到用汽設(shè)備。為此，各臺(tái)鍋爐的生產(chǎn)有負(fù)荷分配問題，并列運(yùn)行鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)可按圖4-l3所示。 圖中，主調(diào)節(jié)器根據(jù)母管蒸汽壓力的變化，對(duì)各臺(tái)并列運(yùn)行鍋爐按規(guī)定比例，發(fā)出增、減負(fù)荷的信號(hào)。主調(diào)節(jié)器只對(duì)各臺(tái)鍋爐發(fā)出負(fù)荷要求信號(hào)No1、No2、No3…、，它本身不帶執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果需要某臺(tái)鍋爐帶固定負(fù)荷，只需切除主調(diào)節(jié)器送來的變動(dòng)信號(hào)，而代之以操作人員確定的固定負(fù)荷要求信號(hào) No。 鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行過程中，燃料調(diào)節(jié)器接受負(fù)荷要求信號(hào)No1和燃料信號(hào)B，其凋節(jié)目的是使燃料量與負(fù)荷要求信號(hào)相適應(yīng)；送風(fēng)調(diào)節(jié)器接受負(fù)荷要求信號(hào)No1和送風(fēng)量信號(hào)V，調(diào)節(jié)的目標(biāo)是使

64、送風(fēng)量與負(fù)荷要求信號(hào)相適應(yīng)，從而間接地使送風(fēng)量與燃料量成適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)而保證經(jīng)濟(jì)燃燒。引風(fēng)調(diào)節(jié)器接受爐膛負(fù)壓信號(hào)ST，它調(diào)節(jié)引風(fēng)量使?fàn)t膛負(fù)壓保持在一定的范圍之內(nèi)。 所有調(diào)節(jié)器都采用比例積分作用，因而在靜態(tài)平衡時(shí)，母管壓力PM等于給定值PM0；爐膛負(fù)壓ST等于給定值ST0 ；而燃料調(diào)節(jié)器的總輸人信號(hào)N。一；送風(fēng)調(diào)節(jié)器的總輸入信號(hào)，從而間接地保證了燃料量與送風(fēng)量成一定比例： 或 當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，母管蒸汽壓力PM暫時(shí)偏離給定值，使主調(diào)節(jié)器輸出的負(fù)荷要求信號(hào)發(fā)生變化，再通過燃料調(diào)節(jié)器和送風(fēng)調(diào)節(jié)器，同時(shí)改變每臺(tái)鍋爐的燃料量與送風(fēng)

65、量，送風(fēng)量的改變使?fàn)t膛負(fù)壓ST偏離給定值，再由引風(fēng)調(diào)節(jié)器動(dòng)作去改變引風(fēng)量。調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)，母管蒸汽壓力恢復(fù)到給定值，主凋節(jié)器輸出的負(fù)荷要求信號(hào)穩(wěn)定在某一新的數(shù)值，爐膛負(fù)壓回復(fù)到給定值，而燃料量與送風(fēng)量都與新的負(fù)荷要求信號(hào)成比例。 當(dāng)負(fù)荷不變時(shí)，或者鍋爐帶固定負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷要求信號(hào)不變，此時(shí)燃料調(diào)節(jié)器和送風(fēng)調(diào)節(jié)器分別消除可能發(fā)生的燃料量和送風(fēng)方面的擾動(dòng)，使鍋爐穩(wěn)定地承擔(dān)所分配到的負(fù)荷。 上述調(diào)節(jié)方案是利用間接的方法保證燃料量與送風(fēng)量成比例的，這在燃料調(diào)節(jié)器工作不完善，燃料量不能適應(yīng)變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，要準(zhǔn)確地保證燃料量和送風(fēng)量成一定的比例比較困難，在這種情況下可采取、圖4-14所示調(diào)節(jié)方案。 這

66、個(gè)調(diào)節(jié)方案中，燃料量與送風(fēng)量之間的比例關(guān)系是由送風(fēng)調(diào)節(jié)器來單獨(dú)完成的，這樣就能夠比較好的確保燃料量與送風(fēng)量的比值，保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒。 分析這個(gè)調(diào)節(jié)方案也存在一些缺點(diǎn)：其一是負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，送風(fēng)量的變化必然落后于燃料量的變化，而且在燃料量發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，也會(huì)引起送風(fēng)調(diào)節(jié)器的不必要?jiǎng)幼?；二是?dāng)送風(fēng)量改變時(shí)，引風(fēng)量只有在爐膛負(fù)壓產(chǎn)生偏離時(shí)，才由引風(fēng)調(diào)節(jié)器去改變，這樣引鳳量的改變落后于送風(fēng)最，必然造成爐膛負(fù)壓的較大波動(dòng)。 為了克服上述兩個(gè)調(diào)節(jié)方案中存在的不同缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了圖4-15所示的調(diào)節(jié)方案。在這個(gè)方案中，用負(fù)荷要求信號(hào)引入送風(fēng)調(diào)節(jié)器，克服上述送風(fēng)量變化落后于燃料量變化的缺點(diǎn)；用煙氣推含氧量作為送風(fēng)量的校正信號(hào)，解決燃料量與送風(fēng)量準(zhǔn)確配比的問題；用送風(fēng)凋節(jié)器的輸出作為引風(fēng)調(diào)節(jié)器的前繞信號(hào)，來校正引風(fēng)量落后于送風(fēng)量的偏差，使引風(fēng)送風(fēng)協(xié)調(diào)動(dòng)作。 這個(gè)調(diào)節(jié)方案，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，燃料量和送風(fēng)量都與負(fù)荷要求信號(hào)成比例，進(jìn)而做到使這兩個(gè)流量基本上保持適當(dāng)比例；煙氣中的氧量信號(hào)，只是在此基礎(chǔ)上再來校正送風(fēng)量，進(jìn)一步進(jìn)行協(xié)調(diào)。當(dāng)煙氣中氧量高于給定值時(shí)，通過氧量校正調(diào)節(jié)器發(fā)出校正信號(hào)，使送風(fēng)