直吹制煤粉炉燃烧控制系统的设计及仿真研究正文

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2.实际热量信号组成

若以实际微分代入式（2-7）组成热量信号时，信号在负荷扰动下的阶跃响应曲线如图2-4所示。

图2-4 汽轮机耗汽量DT扰动下的热量信号响应曲线

不难看出，由于汽包压力的实际微分信号带有惯性延迟，不能完全抵消蒸汽流量信号的变化，因此，以此组成的热量信号不能正确反映外扰下的燃料量的变化。

然而，若引入蒸汽流量的负向实际微分信号，以补偿汽包压力微分的惯性迟延部分，则可使热量信号在燃料量不变而负荷改变的情况下保持不变。这就是实际热量信号，记作DQ实。即

DQ实?D?Cb?式中?D为蒸汽流量信号的分流系数。

若调整?D，使KD?D=1，同时，令Cb?C?bKdTd，则有：

DQ实?D?TdKdSTKSpb??DddD （2-8）

1?TdS1?TdSCbSTS1?D?CbSpb? （2-9） pb?dD?1?TdS1?TdS1?TdS比较式（2-8）和式（2-9）两式，实际热量信号DQ实相当于理想热量信号DQ理与惯性环节的串联。由于热量信号是根据蒸汽流量D和汽包压力Pb的变化反映炉膛发热量，

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所以它不仅能反映燃料量的变化，而且可以反映燃料品质的变化。

2.4.3 带氧量校正信号的“燃料-空气”系统

在前面介绍的燃烧调节系统中，燃烧的经济性是由燃料量和送风量成一定比例来保证的。实际上，由于燃料品种的变化，燃烧工况的改变以及测量上的问题，即使这两个流量的信号成固定比例，也不一定能保证燃烧的最佳条件。而烟气中的含氧量是检查燃料量和送风量是否恰当配合的重要指标，因此在上面的系统中，在燃料量与送风量基本上成比例的基础上再利用烟气中的含氧量来校正送风量，就能更有效地保证燃烧的经济性。图2-5是利用氧量信号作为经济燃烧校正信号的燃烧调节系统。该系统与图2-2系统的不同点就是加入了氧量的校正信号，以弥补单纯采用热量信号来校正的不足。

图2-5 带氧量校正的燃料-空气系统

与“燃料-空气”系统相比，此方案的送风量控制采用串级型比值控制系统，引入锅炉烟气含氧量信号O2，经校正调节器PI5，对燃料量与送风量之间的比值进行校正。由于烟气含氧量代表烟气中过剩空气系数。保持一定过剩空气系数，即保证了总燃料量与总风量之间的最佳比值。最佳烟气含氧量与负荷有关，通常随负荷增加而略有减少。因此以代表锅炉实际负荷的蒸汽流量信号D经函数转换器后，作为烟气最佳含氧量的给定值。

由于烟气含氧量的测量有较大的惯性延迟，因此氧量校正回路的工作频率通常低于送风量调节回路。当燃料量依负荷指令LD而改变时，送风量调节器PI3同时按比例改变送风量。以减少动态过程中风-煤比例失调。随着燃料量调节过程的结束，燃料量M基本稳定。由调节器PI5根据烟气含氧量信号O2，对送风量进行细调。确保烟气含氧量为最佳值，即间接保证了燃料量与送风量之间的最佳比值。

为减少送风量改变时送-引风之间动态失调而造成炉膛压力PS波动，自送风调节

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器PI3的输出经动态补偿装置，向引风量调节PI4引入一前馈信号，动态补偿装置通常采用微分器，以保证静态时炉膛压力PS等于给定值。

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第三章 燃烧控制系统的参数整定

根据燃烧控制系统的组成和工作原理可知，燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级型系统。主蒸汽压力控制回路可看作系统的主回路，燃烧率控制可视为系统的内回路。燃烧率控制回路是由多个并列子系统组成的多参数比值系统，按照压力调节器（主调节器）给出负荷指令（燃烧率指令LD），控制燃料、送风、引风、各量成适当比值变化，以保证炉膛发热量与负荷指令相适应，因此，若以其中某一参数代表燃烧控制回路，则燃烧控制系统可被视为典型的串级控制系统，如图3-1所示。图中PI1为主汽压力调节器，PI2代表燃烧率调节器。若以燃料量控制子系统代表燃烧率调节回路，则子系统的反馈信号代表燃烧率信号。当系统采用“燃料-空气”系统方案时，燃烧率信号为燃料量信号。如采用热量信号代表燃料量信号时，燃烧率信号即为热量信号。

图3-1 燃烧控制系统等效框图

3.1 燃烧控制系统整定原则

由于燃烧系统的组成综合了串级控制系统及比例控制系统等结构特点，其系统的整定应按照串级控制系统及比值控制系统的原则进行。同时，燃烧控制系统的整定，还必须考虑燃烧特点，整定过程要保证燃烧过程安全经济的情况下进行。

按照串级系统先整定内回路再整定外回路的原则，其主蒸汽压力控制回路的整定，应在燃烧率控制各子系统完毕，并已投入自动情况下进行。考虑到主蒸汽压力是关系到锅炉安全运行的重要参数，因此在其控制回路整定过程中，应该保证汽压不致大幅度波动。其整定的品质指标，应该保证调整过程有足够的时间，通常其衰减率Ψ=0.9,即调节过程基本不出现振荡。在组成燃烧控制回路时，通常强调适应负荷变化的能力，即随着负荷指令LD的变化，能迅速改变燃烧率。因此燃烧率控制回路，作

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