CN112082137B - 一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统 - Google Patents

一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，包括：设置在锅炉汽温调节端的过热汽温二级喷水调节装置；过热汽温二级喷水调节装置包括一级调节控制模块和二级调节控制模块；一级调节控制模块为粗调，设于低温过热器与分隔屏之间的大直径连接管上；二级调节控制模块为细调，设于后屏过热器与末级过热器之间的大直径连接管上。系统将调节量由喷水式减温调节阀开度改为减温水流量，可以解决阀门普遍存在的线性问题，调节更加精确，满足了过热器或再热器出口蒸汽温度自动调节的需要。

Description

一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统。
背景技术
燃煤锅炉就是燃料为燃煤的锅炉，是指经过燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水或其它有机热载体(如导热油等)加热到一定温度(或压力)的热能动力设备。
目前，大型燃煤锅炉在运行过程中，如果控制不得当容易造成蒸汽参数变化超出限值，影响到锅炉和汽轮机的安全运行。
大型燃煤锅炉中的过热器和再热器出口蒸汽温度采用喷水式时多采用自动调节，一般情况下，过热器和再热器出口蒸汽温度动态特性随机组负荷变化而变化，但是实际运行过程中汽温受到外界扰动因素多、控制过程中难以达到预设阈值范围。对于过热器或再热器采用喷水式减温时，经常出现调节阀开度与流量不对应，造成减温水流量变化大，进而影响到过热器或再热器出口蒸汽温度自动调节的效果。而且机组运行中过热器和再热器出口蒸汽温度投入自动后，经常出现因为减温水调节阀开度与流量不对应，造成减温水流量波动大。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，包括：设置在锅炉汽温调节端的过热汽温二级喷水调节装置；
过热汽温二级喷水调节装置包括一级调节控制模块和二级调节控制模块；
一级调节控制模块为粗调，设于低温过热器与分隔屏之间的大直径连接管上；二级调节控制模块为细调，设于后屏过热器与末级过热器之间的大直径连接管上。
进一步需要说明的是，一级调节控制模块设有逻辑或单元，锅炉RB负荷获取单元，锅炉主燃料跳闸监控单元，汽轮机跳闸监控单元以及功率检测单元；
锅炉RB负荷获取单元获取锅炉RB负荷控制指令，并将锅炉RB负荷控制指令通过脉冲器传输给再热器水量调控阀；还将脉冲器的输出端传输给逻辑或单元输入端；
锅炉主燃料跳闸监控单元接收锅炉主燃料跳闸信号，并将信号传输给逻辑或单元输入端；
汽轮机跳闸监控单元接收汽轮机跳闸信号，并将信号传输给逻辑或单元输入端；
功率检测单元监测当低温过热器负荷大于预设阈值15％时，向逻辑或单元输入端输出信号；
逻辑或单元输出端分别连接一级过热喷水阀控制端以及二级过热喷水阀控制端。
进一步需要说明的是，一级调节控制模块还设有主燃区摆角获取单元，总风量获取单元，主汽流量获取单元，一级PID调节单元以及二级PID调节单元；
主燃区摆角获取单元获取主燃区摆角数据，并通过第一加法器叠加一个预设量的滞后量传输给二级PID调节单元；
总风量获取单元获取总风量数据，并通过第二加法器叠加一个预设量的滞后量传输给二级PID调节单元；
主汽流量获取单元获取主汽流量，并通过预设负荷函数和滑压切换开关处理，传输给一级PID调节单元；
一级PID调节单元将接收的数据信息传输给二级PID调节单元。
进一步需要说明的是，一级PID调节单元连接有高低选择控制开关；
高低选择控制开关用于设定高低阈值，使一级PID调节单元对各项数据在高低阈值之间进行调节。
进一步需要说明的是，一级调节控制模块还设有过二减入口气温监控单元，过一减出口气温监控单元；
过二减入口气温监控单元监控过二减入口气温，并将监控信号传输给一级PID调节单元；
过一减出口气温监控单元监控气温信号，并将监控信号传输给二级PID调节单元。
进一步需要说明的是，过二减入口气温监控单元连接有气温均值显示器，限值禁止输出控制单元；
气温均值显示器用于显示过二减入口气温监控单元监控气温的均值；
限值禁止输出控制单元用于气温达到预设上限值，或达到阈值下限值时输出过二减入口禁止关闭信号。
进一步需要说明的是，二级PID调节单元用于输出过一减控制指令。
进一步需要说明的是，二级PID调节单元通过选择开关连接有输出优化单元；
输出优化单元将二级PID调节单元输出的数据乘以系数后再进行输出。
进一步需要说明的是，一级调节控制模块还设有动作控制输出单元；
动作控制输出单元用于当监测到减温水阀切换控制指令或故障信号时，输出过一减控制指令。
进一步需要说明的是，故障信号为系统数据超过上限值，或者系统数据超过下限值时，发出信号。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统将调节量由喷水式减温调节阀开度改为减温水流量，可以解决阀门普遍存在的线性问题，调节更加精确，满足了过热器或再热器出口蒸汽温度自动调节的需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统示意图；
图2为燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统实施例示意图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
本发明提供一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，如图1和图2所示，包括：设置在锅炉汽温调节端的过热汽温二级喷水调节装置；过热汽温二级喷水调节装置包括一级调节控制模块和二级调节控制模块；一级调节控制模块为粗调，设于低温过热器与分隔屏之间的大直径连接管上；二级调节控制模块为细调，设于后屏过热器与末级过热器之间的大直径连接管上。
作为本发明的实施方式，一级调节控制模块设有逻辑或单元8，锅炉RB负荷获取单元1，锅炉主燃料跳闸监控单元2，汽轮机跳闸监控单元3以及功率检测单元4；
锅炉RB负荷获取单元1获取锅炉RB负荷控制指令，并将锅炉RB负荷控制指令通过脉冲器9传输给再热器水量调控阀5；还将脉冲器9的输出端传输给逻辑或单元8输入端；
锅炉RB是锅炉快速减负荷。是指在锅炉辅机，比如送风机、引风机、一次风机、给水泵、回转式空预器、磨煤机、排粉机等故障跳闸时，锅炉自动地将负荷降到额定负荷的50％的过程，同时机组的控制方式也相应地发生改变。
锅炉RB负荷获取单元1可以在出现锅炉RB状态时，获取锅炉RB负荷控制指令进而通过
锅炉主燃料跳闸监控单元2接收锅炉主燃料跳闸信号，并将信号传输给逻辑或单元8输入端；
汽轮机跳闸监控单元3接收汽轮机跳闸信号，并将信号传输给逻辑或单元8输入端；
功率检测单元4监测当低温过热器负荷大于预设阈值15％时，向逻辑或单元8输入端输出信号；
逻辑或单元8输出端分别连接一级过热喷水阀控制端6以及二级过热喷水阀控制端7。
基于上述逻辑关系，在锅炉RB负荷获取单元1，锅炉主燃料跳闸监控单元2，汽轮机跳闸监控单元3以及功率检测单元4任一单元得到信号之后，通过逻辑或单元8，会启动一级过热喷水阀控制端6以及二级过热喷水阀控制端7。使得一级过热喷水阀以及二级过热喷水阀动作，进而调节过热喷水阀的状态。
作为本发明的实施方式，一级调节控制模块还设有主燃区摆角获取单元11，总风量获取单元12，主汽流量获取单元，一级PID调节单元16以及二级PID调节单元17；
主燃区摆角获取单元11获取主燃区摆角数据，并通过第一加法器18叠加一个预设量的滞后量传输给二级PID调节单元17；
总风量获取单元12获取总风量数据，并通过第二加法器19叠加一个预设量的滞后量传输给二级PID调节单元17；
主汽流量获取单元11获取主汽流量，并通过预设负荷函数和滑压切换开关处理，传输给一级PID调节单元16；一级PID调节单元16将接收的数据信息传输给二级PID调节单元17。
一级PID调节单元16以及二级PID调节单元17是具有比例、积分和微分作用的线性调节规律.PID调节的作用是将给定值r与被控变量的实际量测值y的偏差。r-y的比例、积分和微分信号综合成控制量来对被控过程进行控制.这一控制量的表达式为
Figure BDA0002638672910000061
其中K。为比例系数，Ti为积分系数，Td为微分系数.加大比例系数K。可以减小系统的静差，但当KP过大时，会使系统的动态品质变坏，引起被控量振荡，甚至导致闭环系统不稳定.积分系数T；大说明积分作用弱，反之则说明积分作用强。增大T，将减慢消除静差的过程，但可以减小超调，提高稳定性。微分系数Ta增大，则微分作用加强，有助于减少超调，克服振荡，使系统趋于稳定，加快系统的响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。
一级PID调节单元连接有高低选择控制开关21；高低选择控制开关21用于设定高低阈值，使一级PID调节单元对各项数据在高低阈值之间进行调节。
二级PID调节单元17用于输出过一减控制指令。二级PID调节单元17通过选择开关连接有输出优化单元25；输出优化单元25将二级PID调节单元输出的数据乘以系数后再进行输出。
作为本发明的一种实施方式，一级调节控制模块还设有动作控制输出单元26；
动作控制输出单元26用于当监测到减温水阀切换控制指令或故障信号时，输出过一减控制指令。
作为本发明的一种实施方式，故障信号为系统数据超过上限值，或者系统数据超过下限值时，发出信号。
作为本发明的实施方式，一级调节控制模块还设有过二减入口气温监控单元14，过一减出口气温监控单元15；
过二减入口气温监控单元14监控过二减入口气温，并将监控信号传输给一级PID调节单元16；
过一减出口气温监控单元15监控气温信号，并将监控信号传输给二级PID调节单元17。
其中，减温水投一减时，二减入口温度高于设定值，一减调门开。当二减入口温度低于设定值时，一减调门关。
这里可以通过改变PID参数来进行控制，具体为：一减，保持(或减小)P,减少Ti，增加Td。如果不行，可以引入蒸汽流量和过热器入口温度做前馈。
优选地，过二减入口气温监控单元14连接有气温均值显示器22，限值禁止输出控制单元23；
气温均值显示器22用于显示过二减入口气温监控单元监控气温的均值；限值禁止输出控制单元23用于气温达到预设上限值，或达到阈值下限值时输出过二减入口禁止关闭信号。
本发明的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统将调节量由喷水式减温调节阀开度改为减温水流量，可以解决阀门普遍存在的线性问题，调节更加精确，满足了过热器或再热器出口蒸汽温度自动调节的需要。
本发明的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统中涉及的燃煤锅炉为亚临界、一次中间再热、单炉膛、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置、控制循环汽包炉，采用平衡通风、直流式燃烧器、四角切圆燃烧方式。
系统对锅炉汽温调节方式采用过热汽温二级喷水调节。第一级喷水减温器为粗调，设于低温过热器与分隔屏之间的大直径连接管上，第二级喷水减温器为细调，设于过热器后屏与末级过热器之间的大直径连接管上。
从汽包顶部引出的饱和蒸汽进入顶棚过热器，为避免蒸汽阻力增大，有一部分蒸汽被旁通，直接进后烟井包覆过热器上集箱。从炉顶出口集箱引出的蒸汽经过后烟井包覆过热器，再汇总至低温过热器进口集箱依次流过低温过热器，分隔屏、后屏过热器和末级过热器，再由末级过热器出口集箱上引出主蒸汽管道，单路通向汽机高压缸。
通过将调节量改为减温水流量，避免了调节阀开度与流量不对应的问题，蒸汽温度变化更加平稳，保证了锅炉和汽轮机的安全经济运行。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，包括：设置在锅炉汽温调节端的过热汽温二级喷水调节装置；
过热汽温二级喷水调节装置包括一级调节控制模块和二级调节控制模块；
一级调节控制模块为粗调，设于低温过热器与分隔屏之间的大直径连接管上；二级调节控制模块为细调，设于后屏过热器与末级过热器之间的大直径连接管上；
一级调节控制模块设有逻辑或单元，锅炉RB负荷获取单元，锅炉主燃料跳闸监控单元，汽轮机跳闸监控单元以及功率检测单元；
锅炉RB负荷获取单元获取锅炉RB负荷控制指令，并将锅炉RB负荷控制指令通过脉冲器传输给再热器水量调控阀；还将脉冲器的输出端传输给逻辑或单元输入端；
锅炉主燃料跳闸监控单元接收锅炉主燃料跳闸信号，并将信号传输给逻辑或单元输入端；
汽轮机跳闸监控单元接收汽轮机跳闸信号，并将信号传输给逻辑或单元输入端；
功率检测单元监测当低温过热器负荷大于预设阈值15％时，向逻辑或单元输入端输出信号；
逻辑或单元输出端分别连接一级过热喷水阀控制端以及二级过热喷水阀控制端。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
一级调节控制模块还设有主燃区摆角获取单元，总风量获取单元，主汽流量获取单元，一级PID调节单元以及二级PID调节单元；
主燃区摆角获取单元获取主燃区摆角数据，并通过第一加法器叠加一个预设量的滞后量传输给二级PID调节单元；
总风量获取单元获取总风量数据，并通过第二加法器叠加一个预设量的滞后量传输给二级PID调节单元；
主汽流量获取单元获取主汽流量，并通过预设负荷函数和滑压切换开关处理，传输给一级PID调节单元；
一级PID调节单元将接收的数据信息传输给二级PID调节单元。
3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
一级PID调节单元连接有高低选择控制开关；
高低选择控制开关用于设定高低阈值，使一级PID调节单元对各项数据在高低阈值之间进行调节。
4.根据权利要求2所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
一级调节控制模块还设有过二减入口气温监控单元，过一减出口气温监控单元；
过二减入口气温监控单元监控过二减入口气温，并将监控信号传输给一级PID调节单元；
过一减出口气温监控单元监控气温信号，并将监控信号传输给二级PID调节单元。
5.根据权利要求4所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
过二减入口气温监控单元连接有气温均值显示器，限值禁止输出控制单元；
气温均值显示器用于显示过二减入口气温监控单元监控气温的均值；
限值禁止输出控制单元用于气温达到预设上限值，或达到阈值下限值时输出过二减入口禁止关闭信号。
6.根据权利要求2所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，二级PID调节单元用于输出过一减控制指令。
7.根据权利要求6所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
二级PID调节单元通过选择开关连接有输出优化单元；
输出优化单元将二级PID调节单元输出的数据乘以系数后再进行输出。
8.根据权利要求6所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
一级调节控制模块还设有动作控制输出单元；
动作控制输出单元用于当监测到减温水阀切换控制指令或故障信号时，输出过一减控制指令。
9.根据权利要求8所述的燃煤锅炉蒸汽温度自动调节系统，其特征在于，
故障信号为系统数据超过上限值，或者系统数据超过下限值时，发出信号。
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