600MW机组汽温控制系统分析

I600MW机组的主汽温控制系统分析、设计与仿真摘要：随着经济发展、科技技术的革新、国民对电力的更高要求的不断提升，现在300MW机组已经慢慢退出电力发产的舞台中心，取而代之的是600MW机组。电站锅炉主汽温（过热汽温）影响着机组的安全经济运行，所以主汽温（过热汽温）的控制系统的设计和分析就非常必要。本文对被控对象过热器进行了特性分析，较为详细的描述了常用的串级控制、导前微分信号控制和SMITH控制的系统的结构和原理。并结合了托克托电厂的汽温控制系统较为全面的分析了其汽温控制系统的特点和优点。关键字：600MW机组主汽温（过热汽温）控制IIAnalysisof600MWUnitSteamTemperatureControlSystemAbstractWitheconomicdevelopment,scienceandtechnologyinnovation,peopleonhigherdemandforelectricityontherise，Now300MWpowerunithasslowlymadeoutofcenterstageproduction，replacedbythe600MWunit.Superheatedsteamtemperaturehasanimportantinfluenceonsafeandeconomicoperationoftheunit.Sodesignandanalysisofsuperheatedsteamtemperatureandreheatedsteamtemperaturecontrolsystemisverynecessary.Thispaperwasaccusedofobjectcharacteristicsofsuperheater,amoredetaileddescriptionofthecommonlyusedcascadecontrol,GuidanceDifferentialsignalcontrol,SMITHcontrolsystemstructureandprinciple.AndcombinedwithsteamtemperaturecontrolsystemofTuoketuopowerplant,analyzeditssteamtemperaturecontrolsystem’scharacteristicsandadvantages.Keywords:600MWUnitSuperheatedsteamtemperaturecontrolIII目录摘要：..............................................................IAbstract...........................................................II一、600MW机组的介绍................................................41.1、近年我国600MW机组发展情况.....................................41.2600MW机组的汽温系统介绍.......................................21.2.1过热汽温控制的重要性..........................................21.2.2过热汽温控制系统的被控对象....................................21.3600MW过热汽温控制系统的现况...................................4二、600MW机组的几种典型的汽温控制方................................42.1、600MW机组的过热汽温控制系统的任务和难度.......................42.2600MW机组过热汽温控制对象的动静态特性........................52.2.1、静态特性.....................................................52.2.2动态特性......................................................62.3过热汽温系统的串级控制方案......................................92.3.1串级控制系统的基本原理........................................92.3.2串级控制系统的分析...........................................112.4过热汽温的导前微分控制方案....................................142.4.1导前微分控制系统的特点.......................................152.4.2导前微分控制系统的组成.......................................152.4.3导前微分控制系统分析.........................................162.5、SMITH预估控制系统............................................182.6三种汽温控制系统的比较........................................20三、再热汽温控制系统的分析..........................错误!未定义书签。四、托克托电厂的汽温控制系统分析...................................214.1托克托电厂汽温控制系统的组成..................................214.2托克托电厂的汽温系统分析.......................................214.2.1过热汽温控制系统分析.........................................214.2.2再热汽温控制系统分析..........................错误!未定义书签。4.3、总结托克托电厂控制系统的特点..................................26五、结束语.........................................................265.1、本次毕业设计的收获和心得......................................265.2、致谢..........................................................27IV六、附录：.........................................................27一、600MW机组的介绍1.1、近年我国600MW机组发展情况近年来，随着我国经济的快速发展，国民经济的发展，人民生活的提高，电能早已是我们日常生活中必不可少的。我国各发电企业也通过优化发展来推动加快发展，结构调整取得明显成效。300MW机现在已经在慢慢的被淘汰，取而代之的是更大的600MW机组，这就是说，在未来的几年甚至十几年中，600MW机组将会取代300MW机组而成为我国电力行业的骨干机组。2008年，全国投产火电机组6575万kW，虽然比2007年少投产1785万kW，但高等级机组比例增加，小机组替代力度加大，火电结构进一步优化，技术等级进一步提高。到2008年底，火电机组总容量达到6亿kW。从常规火电技术看，我国已开始由电力大国向电力强国转变，火电在超(超)临界机组、大型循环流化床机组、空冷机组、脱硫设施建设和运行等各方面，都走在了世界前列。600MW超临界压力机组已是世界上一项比较成熟的技术,加快建设和发展高效超临界火电机组是解决电力短缺、提高能源利用率和减少环境污染的最现实、最有效的途径。我国从20世纪90年代开始，引进技术的亚临界300发电机组逐步取代了200MW机组，成为我国的主力机组。300MW机组无论是在安全可靠性，还是经济性上均远胜于200MW机组。我国的第一台600MW机组是1985年从德国引进并投产的元宝山电厂的2号机组。在普遍认可和掌握亚临只是300MW机组技术的基础之上，进入21世纪以后，兴起了一波争上亚临只是600MW机组的热潮。而这后600MW超临界机组开始在我国电力行业现身，目前已经成为国内新建、扩建机组的主要趋势，其主汽压力和主汽温参数高，可大大提高机组的热效率和经济性。截至2008年底，全国600Mw及以上机组共有276台，而2008年当年新投产机组就有67台、4112万kW，占新投产火电机组总容量的63.11％，是当前电网的主力机组和发展的主要领域。从下表1中可以看出：近几年来机组数量每年分别增加了113％、58％和32％，发展迅猛。（表1：近年来我国600MW机组的装机总量）年份2005200620072008总台数/台621322092762总容量/MW3916823513127174001.2600MW机组的汽温系统介绍1.2.1汽温控制的重要性在大型的火电厂机组的控制上，蒸汽温度是一个至关重要的被控参数，对于锅炉都有明确的额定汽温值，并且有严格的要求，运行中不得有过大的偏差，一般误差范围都要保持在+5~-10℃。这是由于：（1）、汽温过高，锅炉的受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，会使其寿命减短。同时，当汽温超过允许值时，还会使汽轮机的汽缸、主汽门、调节汽门、前几级喷嘴和页片等部件的机械强度降低，会缩短部件的使用寿命。（2）、汽温过低，这将会使机组的热效率降低，使汽耗率增大，汽温过低还会使汽轮机末几级叶片的蒸汽湿度增大，这不仅使汽轮机内效率降低，而且重要的是会造成末几级叶片的浸蚀增加，会缩短汽轮机的寿命。（3）、过热汽温和再热汽温变化过大，除了对管道和相关部件的蠕变和损坏之外，还会引起汽机差胀的变化，甚至产生机组的振动，危及机组的安全运行。1.2.2汽温控制系统的被控对象对于控制系统来说，对一个系统的控制品质的好坏取决于被控对象的认识，对被控对象有了好的了解和认识，就可以很好的对它进行控制，如果不能够很好认识控制系统的被控对象，对控制系统的设计和分析都是有很大难度的。600MW机组的汽温控制系统一般由过热器、高温过热器、低温再热器和高温再热器组成。如下图所示为一机组的汽温控制系统的被控对象。整个过程工质的流程3水冷壁→过热器→汽轮机高压缸→再热器→汽轮机中、低压缸过热器：过热器是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面。按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式；按结构特点可分为蛇形管式、屏式、墙式和包墙式。主蒸汽按照：低温过热器→屏式过热器→高温过热器经过多级过热器。饱和蒸汽由汽包引出后，进入低温对流过热器，从低温过热器出来后，经过第一级喷水减温器减温，再进入屏式过热器，从屏式过热器中出来以后，再经过二级喷水减温，这后通过高温对流之后进入高压汽缸做功。在低温过热器和屏式过热器、屏式过热器与高温过热器之间都设置有喷水减温器,利用减温水来调节过热汽温，一般都采用多级过热器。为提高控制品质，过热汽温采用分段控制方案，即将整个过热器系统分成若干段，每段都包含一个减温器，分别控制各段过热器出口汽温，以维持过热汽温为给定值。机组汽温给定值按机组的启停和正常运行工况的要求来形成，将随负荷而变，即过热汽温被设计成全程控制系统。如上图所示，一级喷水减温器布置在屏式过热器入口，二级喷水减温器布置在高温段对流过热器入口。一级喷水减温调节系统用以维持Ⅱ段过热器出口汽温θ2为给定值，二级喷水减温调节系统用以调节主汽温度θ4为