确选择汽温控制策略是非常重要的。过热器的结构和动态特性过热器的作用及结构过热器是锅炉中用于提高蒸汽温度的部件，过热器的作用是将饱和蒸汽加热成具有定温度的过热蒸汽，增加蒸汽的焓值，以增加蒸汽做功能力，提高电厂热力循环。在锅炉负荷或其他工况变动时应保证过热蒸汽温度正常，并处在允许的波动范围之内。从电厂热力循环看，蒸汽的初参数越高，则循环的效率越高。随着锅炉容量增大，蒸汽初参数提高，过热器的作用更显得重要，并在很大程度上影响锅炉的经济和安全运行。由于受到金属材料性能的限制，过热蒸汽温度不能随意提高。在过热器设计布置上，必须确保其受热面管子外壁温度低于抗氧化温度，并保证其高温持久强度。随着蒸汽压力的提高，要求相应提高蒸汽温度，否则在汽轮机尾部的蒸汽湿度会过高，影响汽轮机的安全运行。所以过热蒸汽的温度控制在现在大型机组中相当重要。过热器的设计应根据锅炉容量，参数及锅炉整体布置，综合考虑管壁温度系统阻力热偏差调温方式和钢材消耗等诸方面因素。在进行过热器设计时，要尽量避免平行受热面管之间的热偏差，减少吸热不均流量不均积减少受热面积灰。为了减少热偏差，将过热器分成几级，并在各级之间用集箱进行充分混合。在热气与烟道的流动方向上，可以有顺流逆流双逆流或混流布置方式。顺流布置能得到最大的传热温差，节省金属，但工作条件差。般在低温烟区采用逆流布置，在高温烟区采用混流布置。在布置过热器时，要兼顾获得最合理的烟气流速和蒸汽流速。烟气流速是根据管子不受磨损和在受热面上不易积灰的条件来选择的。烟速过高，磨损量增大过低，又会造成积灰。由于设计和运行等因素，在过热器管中并联的各根管子吸热量或介质流量存在差别，使各管子内介质的焓增不相同，这中现象叫做热偏差。由于存在热偏差现象，因此过热器管组中各并联管出口的蒸汽温度不可能是相同的，必然存在偏差。减少热偏差的措施主要分以下几个方面在热负荷和结构数据基本均匀的条件下，应尽量使管组中的流量分配均匀。首要措施是对大容量锅炉考虑管道引进或引出集箱的简便，可采用大口径三通和大口径导气管作为管组之间的连通方式，这样除了可以使流量非分配均匀外，还可以起到中间多次混合的双重作用。对于中小型锅炉，可以采用多根导气管沿集箱长度方向作均匀引入或运出，以使流量分配均匀。如需要采用从集箱端部引入或引出连通方式，应以型联结方式为好。要选择适当大小的集箱内径，使集箱内轴向流速适中，沿集箱长度方向的静压偏差最大值小于受热面管组中平均阻力降的。在整个过热器系统中，选择适当的中间混合交叉系数，以减少各级的热偏差及最终的出口汽温偏差。在各级管组进行流量不均匀性计算，对个别管子可以通过调整管径，改变局部阻力系数等增加其流量，反之，对个别流量偏大或吸热较小的管子，可通过设置节流圈或增大管接头壁厚的办法来限制其流量。控制各级受热面的焓增量，防止产生过大的热偏差及不必要地选用高级管材。选择足够的管内质量流速，增强对热偏差的抵抗能力，防止管次超温。炉膛设计和燃烧器的设计要合理，尽量减小炉膛出口左右侧烟温偏差。过热器的布置本节以龙岗电厂号炉超超临界直流自然循环锅炉为例说明过热器的布置及流程。过热器分四部分，分别是级过热器布置在尾部分割烟道的后部，由水平管组和出口管组构成。屏式过热器布置在炉膛上部，通常被设计成独特的发卡式结构，以减少同屏水力偏差。屏式过热器设有进口和出口联箱各个。中间过热器布置在折焰角上方，顺流顺列布置。末级过热器布置在折焰角上方，顺列布置。由于过热器受热面积大，所以将部分布置在炉膛内及炉膛出口处，以吸收部分炉膛内的辐射热量，满足蒸汽吸热的需求。为了减少热偏差，改善管子的工作条件，应控制过热器管壁温度不超过所用材料的允许温度，并使过热器具有良好的温度特性。该过热器系统采用了部分辐射式过热器和部分对流式过热器，系统进行了七次混合，次左右交叉，这有力于消除过热器热偏差，防止超温，确保过热器安全工作。超超临界直流锅炉采用级喷水减温，第级喷水减温器般布置在分隔式过热屏式过热器之前，第二级喷水减温器设在高温对流过热器进口。减温喷水引自进入锅炉的总给水量。过热器的动态特性动态特性和结构参数的关系元件的输入信号和输出信号都是时间的函数，这是对输入信号和输出信号之间也存在着必然的关系，这个关系就是该元件的动态特性。为给水焓值为燃料量为给水量为燃料低位发热量η为锅炉效率。锅炉给水温度随负荷的增加而升高,因此也随之升高机组定压运行时,主蒸汽温度和压力为定值,即为定值和η可视为常数,因此燃水比是随负荷的升高而减小的。无论是定压还是滑压运行,这公式都是计算静态燃水比与负荷关系的基本公式。另方面,燃料量和给水量在负荷改变时按燃水比并行进行调整,但二者对汽温的动态影响是不同的。为减小负荷动态调整过程中的汽温波动,还必须对负荷调整产生的燃料量指令和给水量指令分别设置动态校正环节,保证燃料量和给水量的动态匹配。燃烧器摆角当通过燃烧器摆角或其他手段改变锅炉内各吸热段热量分配比例时,微过热汽温或焓值必然会发生改变,但燃水比未改变,过热汽温保持不变,因此控制系统中对此引起的微过热汽温的变动应加以补偿。由于烟气的流动,扰动引起的锅炉烟气侧各处温度变化的速度很快,从炉膛火焰中心到炉膛出口,经水平烟道尾部烟道到烟道出口,每部分烟气温度改变只经历,这个时间和锅内动态过程时间各受热面的动态过程时间为几十秒至相比非常短暂,可以认为炉膛内烟气热量的变化是同时作用到锅炉各受热面的。所以,补偿燃烧器摆角等热量分配手段引起的微过热汽温改变只需静态补偿即可。燃水比调整与减温喷水的协调燃水比调整是保持汽温的最终手段,但对过热汽温影响的迟延大减温喷水能较快改变过热汽温,但最终不能维持汽温恒定。将二者协调起来,才能获得整体汽温调整和响应性能的最优。将级喷水减温器前后温差与代表适量喷水的温差设定值相比较,形成级减温器温差偏差,用去修正燃水比,通过这设计可达到协调二者的目的。据此调整后的燃水比将使稳定在预定的温差设定值上,以保持级减温喷水阀工作在适中位置,可及时响应对汽温上下波动进行的调整。通过给水量调整燃水比对汽温的影响滞后较大,且燃水比着重于保持汽温的长期稳定,所以用级减温器温差偏差对燃水比的校正作用应相对缓慢,校正作用的积分时间般为几分钟。通常，燃水比控制系统采用单的单回路控制系统即可。系统结构图如下所示图燃水比控制系统喷水减温控制系统在的火电机组中，主汽温度很高，要求汽温调节反应迅速，调节幅度要大，同时机组的给水品质好，所以主汽温度控制通常直接采用多级喷水调节，第级喷水减温器般布置在分隔式过热屏式过热器之前。由于该级减温器距过热蒸汽出口有较长距离，减温器出口的蒸汽还要经过辐射式分隔屏式过热器，半辐射式后屏式过热器和高温对流过热器等受热面。其调节时滞大，误差也比较大，很难保证过热器出口蒸汽温度在规定的范围内变化，因此只能作为主蒸汽温度的粗调节。第二级喷水减温器设在高温对流过热器进口，由于此处距离主蒸汽出口距离较近，且此后整个温度变化幅度也不太大，其灵敏度高，调节时滞较小，能有效的保证主蒸汽出口温度符合要求，因此第二级喷水减温是主蒸汽温度的细调节。喷水减温控制常采用的控制方案主要有串级喷水减温控制，然而的直流机组通常迟延比较大，采用常规的串级控制系统很难保证系统的控制品质，但是通过将串级控制系统进行改进，在串级中加入控制策略以求获得更好的控制品质。仿真结果表明，这种控制方法在控制品质上比常规控制优越了很多。串级控制系统的组成和原理串级控制系统是用两个串联的控制器和个执行器来控制主汽温度的。其基本原理就是系统根据主蒸汽温度设定值和反馈值的偏差作为主调节器的输入，主调节器经过运算后的输出作为副调节器的输入设定值，此设定值与二级喷水减温器的出口温度反馈的偏差作为二级过热器出口温度调节器的输入，其输出作为执行器的输入动作指令。通常，副回路的调节过程很快，主回路主要是用来消除误差。以第级减温喷水控制系统为例，其串级喷水减温控制系统图如下所示图串级喷水减温控制系统图图串级喷水减温控制系统图通过在软件上对串级喷水减温控制系统进行仿真得出常规串级喷水减温控制对系统响应速度比较慢，在系统有扰动时，采用该控制方案并不能获得良好的控制品质。针对上述情况，通过在串级控制系统中加入预估补偿器，以求能够满足控制要求。串级控制系统串级控制系统的组成和原理在串级控制系统中，控制回路样是用两个串联的控制器和个执行器来控制主汽温度的。其基本原理也是和串级控制思想样的，只是在系统中加入了个补偿模块，以此来达到快速减小系统误差，短时间内使稳定系统的目的。通过在软件上对串级喷水减温控制系统进行仿真得出在串级控制系统中，当系统受到干扰时，此系统仍能快速进入稳定状态。当负荷变化时，也能将系统快速的调节到稳定状态并保持定的控制品质。可见改进型的串级喷水减温控制系统较常规串级喷水减温控制系统控制品质好了很多，可以应用于超超临界直流锅炉的主汽温控制。结论在现代大型火电机组中，过热蒸汽温度调节是相当重要的，它是电厂安全和经济运行的个重要指标。因此，选择个合适的过热蒸汽温度控制系统变得尤为重要。然而影响过热蒸汽温度的因素很多，如蒸汽流量火焰中心位置燃烧工况烟汽温度和流速炉膛受热面结焦和过热器积灰的变化等等，都会使过热蒸汽温度发生变化。特别是对于大容量的超超临界机组，延迟比较大，过热蒸汽温度调节要求也更加严格，这大大增加了过热蒸汽温度控制的难度。电厂过热蒸汽温度控制系统通常分燃水比控制系统和多级喷水减温控制系统，即先采用燃水比控制系统先将过热蒸汽温度控制到个中间温度，然后再采用多级喷水减温控制系统对过热蒸汽温度进行细调，以此将过热蒸汽温度控制到个最佳的允许范围内。燃水比控制系统般采用单回路控制系统即可，多级喷水减温控制系统常采用串级控制系统或者由此引申出来的控制系统。本文对阶惯性大迟延的控制对象分别采用了常规串级控制系统和串级的控制系统在软件里进行了仿真控制。仿真结果显示，采用串级喷水减温控制调节主汽温，其控制品质较常规串级控制控制品质优越了很多，能够满足控制要求。所以串级的喷水减温控制系统可以用于的超超临界直流机组的主汽温控制。参考文献边立秀等热工控制系统第版北京中国电力出