γθ4
γθ3
－＋ － f2(x) PI3
γθ2
γθ1
＋ f1(x) － PI1
D 蒸汽流量D
∑
＋ ＋－
PI4
＋
＋ －
PI2
KZ
一级减温水调 节阀
二级减温 水调节阀
KZ
θ0
按温差控制的过热汽温分段控制系统
D
第二节 直流锅炉过热汽温控制系统
一、常规控制方式
二级减温器 前后温差
蒸汽流量
f2(x)
总风量
PID1
特点：有滞后、有惯性、有自平衡能力，且τD、TD较小
2．烟气热量扰动下汽温特性
Qy
0 TQ
θ
ΔQy t
0
τQ
t
烟气热量扰动下过热汽温响应曲线
GQ
(s)
(s) Q(s)
KQ 1 TQS
e Q s
3．减温水量扰动下的过热汽温特性
Wj
0
t
ΔWj
θ
TC
G(s) (s) K e s
W (s) 1 Tcs
y()
A
KP1KP2 K2 K1 KP1KP2 K2 K1 KP2 K2
KP2 K2 Kˆ1
Kˆ1 1
y() A
过热器 入口温度
负荷指令
过热器 出口温度
测温点附近 压力测点
K1
f1(x)
PV2
SP2
Ti2
PID2
对象模型 f1(t)
f4(t)
f2(x)
+
∑4 －
K2
f2(t)
f3(x)
f3(t)
γθ2
γθ1 过热汽温串级控制系统框图
2、过热汽温分段控制系统
一级减温器
二级减温器
Ⅰ段过热器
θ4 Ⅱ段过热器θ3
θ2 Ⅲ段过热器 θ1
γθ4
γθ3
γθ2
γθ1
PI3
PI1
PI4
PI2
KZ
KZ
减温水 Wj1
减温水 Wj2
过热汽温分段控制系统
Ⅰ段过热器 一级减温器 θ4
二级减温器
Ⅱ段过热器θ3
θ2 Ⅲ段过热器 θ1
二、过热汽温一般控制方案
1．控制系统组成
θ2
Wj
G2(s)
G1(s)
G(s)
Wj 0
θ1
θ θ2
0
t ΔWj θ1
t
减温器
过热器Ⅰ θ3
θ2 过热器Ⅱ θ1
蒸汽
γθ2
γθ1
PI1
串级过热汽温控制系统
PI2
KZ
减温水 调节阀
+
U1
－ Gc1(s) － + Gc2(s) KZ
Ku
ΔWj Wj G2(s) θ2 G1(s) θ1
0 t
τD
减温水扰动下过热汽温响应曲线
G(s) (s) K
W (s) (1 Ts)n
特点:有迟延、惯性、有自平衡能力的。减温水流量扰动时，汽温反应较 慢。
采用减温器作为过热汽温的调节手段时，要
求有足够的调节余量，一般在减温水门关死的 情况下，锅炉出力最大时，汽温要高于给定值 约30－40℃。
末级过热器 入口温度
二级减温水流 量指令
二级喷水减温控制系统方案
二、其它控制方式
针对直流锅炉的大滞后和非线性时变特 性，在目前直流锅炉的过热汽温控制中， 采用了一种基于预测控制和自适应控制的 控制方法。
YSP + －
Gc(s)
－
G’(s)
+
D
G(s)
Y
YSP
+
－
Gc(s)
D
Y G(s)
内模控制系统
在某一低负荷、滑压状态下，过热器入口蒸汽的参数为 12MPa/470℃，其比热为2.813，过热器出口蒸汽参数为 11.8MPa/540℃，其比热为2.591，这时
cin cout 2.813 2.591 1.09
负荷指令
温控系统方框原理图
比例器K1、调节器PID2和时间函数发生 器f1(t)、f2(t)和f3(t)构成了从过热器入口温度 （导前汽温）到过热器出口温度这段汽温 惰性区域的增益为1的对象数学模型
1 (Ti2s 1)(Tˆ1s 1)3
汽温惰性区域对象静态增益K1为过热器出 口温度变化量与过热器入口温度变化量之 比，故
单回路反馈控制系统
YSP
+－
+ － Gc1(s)
Gc2(s)
G2(s)
－ +
G’1( s)
G1(s)
D Y
串级控制系统的内模控制
YSP
+－
KP1
+－ Gc2(s)
G2(s)
+
G’1( s)
G1(s)
D Y
一种内模控制形式
Y (s) YSP (s)
1
KP1GC 2
(s)G2
KP1GC2 (s)G2 (s)G1(s) (s)G1(s) GC2 (s)G2 (s)
K1
Tout Tin
qsupcin qincout
(qin q)cin qincout
(1 q ) cin qin cout
当机组为某一负荷下，过热器入口蒸汽参数为18.5MPa/470℃，其比 热容为3.456，过热器出口蒸汽参数为18 MPa/540℃，其比热容为 2.907，这时
cin cout 3.456 2.902 1.19
汽温控制系统
过热蒸汽温度和再热蒸汽温度控制
第一节 过热汽温控制系统
一、过热汽温对象特性
主要扰动有四种： （1）燃水比失衡； （2）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、 燃料量变化、燃料种类或成分变化、风量 变化等等这些变化最终均反映在烟气热量 的变化； （3）蒸汽流量（负荷）扰动； （4）减温水流量扰动。
－ +
∑1
× －
∑2
+ －
∑3
f4(x)
f5(x)
过热汽温控制方案
＞
∑5
A
KP1 － SP1
PID1
+
PV 1
喷水调节阀指令
负荷指令
动态前馈
温度 设定值
转换
函数
+
－
－
K －
测温点附近 压力测点压力
过热器 入口温度
+ PID1
－ 负荷指令
减温水
调节阀
汽温导 前区
汽温惰性 区模型
过热器 出口温度
汽温惰 性区
GC 2
(s)G2
(s)Gˆ1(s)
Gc 2
(s)
K
p2
(1
1 Ti 2 s
)
G2 (s)
K2 (T2s 1)n2
G1 ( s)
K1 (T1s 1)1
y() lim s A
KP1GC2 (s)G2 (s)G1(s)
s0 s 1 KP1GC2 (s)G2 (s)G1(s) GC2 (s)G2 (s) GC2 (s)G2 (s)Gˆ1(s)
∑2
燃烧器摆角指令 f1(t)
∑1
f2(t)
分离器出口压力
过热度
f3(x)
∑3
＞
PID2
一级减温器 出口温度
一级减温水流 量指令
一级喷水减温控制系统方案
末级过热器 出口温度
蒸汽流量
燃烧器摆角指令 末级过热器出口压力
f1(t) 过热度
f3(x)
∑3
PID1 ∑1 ＞
PID2
f2(x) 总风量
∑2 f2(t)
D Q Wj WFR=M/W
GD(s) GQ(s) GW(s) G R(s)
++ θ
+ +
１．蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性
• (1) 静态特性
蒸汽流量对过热器出口温度影响
(2) 动态特性
D
0 TD
θ
ΔD
t
GD
(s)
(s)
D(s)
KD 1 TDS
e Ds
0
τD
t
蒸汽流量扰动下过热汽温响应曲线