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电厂自动化系统

        火电、水电、核电为3种类型的电厂，本文仅以火电厂自动化系统为主进行阐述。火电厂有锅炉、汽机、发电机3部分，本文仅论述燃煤锅炉。

2.1   火电厂锅炉

        它是主要的控制对象。锅炉的形式有多种，从产生的蒸汽参数来分，中参数锅炉（2~4MPa，385~450℃） 对应6000~25000kW发电机组，目前只作备用电源、开工锅炉、热电联产用；高参数锅炉（10MPa、540~570℃、5万kW）在火电厂基本不发展；参数锅炉（14MPa、540~570℃、10~20万kW）目前火电厂正在使用；亚临界参数锅炉（17~18MPa、540~570℃、20~60万kW）目前火电厂在使用，并且新建项目增多；超临界参数锅炉（24MPa，540~570℃，30~80万kW）为目前火电厂的主力，而且新建项目也不少；超超临界参数锅炉（100万kW以上）国内已有。由上可知，我国火电厂发展方向是高参数、大容量，这是节能和环保的需要。

       按锅炉蒸发部分的水循环方式来分，有自然循环锅炉、直流锅炉、多次强制循环锅炉等形式。按锅炉的燃烧方式来分，有链条炉、煤粉炉、流化床燃烧锅炉等形式，后者即为近年来流行的循环流化床锅炉（CFB）。

CFB把煤和吸附剂石灰石加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，进行流化燃烧，由于可以燃烧劣质煤和减轻对环境的污染，所以我国投入很大力量，已能生产从中小CFB锅炉到500t/h（指蒸发量）大中型CFB锅炉，而且1000t/h（对应30万kW）CFB锅炉即将国产化。除CFB外，在国外还有增压循环流化床（PFBC）锅炉，发电效率可达47%。

      下面以CFB为对象阐述锅炉常规控制策略。

2.2   锅炉自动化常规控制策略

       目前主要分模拟量控制系统、顺序控制系统和自动保护系统。模拟量控制系统或称反馈控制系统、回路控制系统，平时讲锅炉控制系统，主要讲的就是这方面的控制，即本节所讲的控制策略。

（1）锅炉负荷负控制

       要明确锅炉负荷指令是来自协调主控系统。无论汽机和锅炉是单元制或母管制，终均要满足电网调度指令，即参与电网的调峰、调频，实现机组稳定和经济运行，平衡机组出力与主辅机实际能力的差异，过渡到新的平衡状态。本文以单元制机组、机跟炉方式来阐述。

       CFB的惯性大，锅炉负荷指令由电功率指令通过前馈作主调量，加上偏差校正运算，再经变化率限制及高低值限制后获得。通常当汽机侧不能承担主蒸汽压力调节任务时，由锅炉负荷稳定主蒸汽压力，即锅炉负荷指令由主蒸汽压力调节器输出经变化率限制及高低值限制后获得，此时汽机调速系统不接受协调系统指令，汽机主控调节器输出跟踪汽机调门阀位值。锅炉负荷指令使燃料量和所需的空气量（风量）协同改变，使输出蒸汽流量和参数与负荷指令相适应。

（2）燃料控制

       由锅炉负荷指令与实际总风量取值，经床温校正后作为总燃料调节器的给定值，锅炉燃煤量经发热量补偿运算后为调节器的测量值，调节器的输出经自动分配算法后作为各给煤机和作为石灰石给定值。

（3）风量控制

      上述锅炉负荷指令所需风量与实际总煤量对应的风量取值，并经烟气含氧量的校正，经值限制作为总风量指令，做到“升负荷时先加风后加燃料、或降负荷时先减燃料后减风”，即一定的过剩空气量，达到节能及防止冒黑烟的效果。此为总风量。

总风量中一、二次风占比例，总风量指令按预设定的函数关系分配为一次风量（或称初始燃烧风）和二次风量（或称燃尽风）指令。一次风量（床下配风）指令经床温补偿后，与一次风量设定值相比取值，作为一次风调节器的设定值，通过改变一次风机入口导叶开度或一次风机转速完成一次风量的调节；二次风量（床上配风）经床温和烟气含氧量补偿后，作为二次风调节器的设定值，通过改变相应的二次风档板或二次风机转速完成二次风量的调节。这里要说明的是大中型CFB二次风可由两台风机提供，即有上部和下部二次风，这要增加二次风压力调节回路，为了确保正常运行时的经济性，氧量调节功能通过表示锅炉负荷的蒸汽流量，经函数运算后，作为二次风压力调节器的设定值的补偿。



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