第七章 单元机组协调控制系统

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MQar??1Wgs在实际运行中负荷变化等原因引起燃料与给水流量的比例失调会使过热汽温发生很大的变化。所以采用改变喷水流量作为调温手段将很难把出口汽温校正过来。

因此，对于直流锅炉来说，调节汽温的根本手段应是使燃烧率和给水流量保持适当比例（粗调）。在直流锅炉中，虽然也需要采用喷水减温作为调温手段，但这仅作为过热汽温的细调手段，以使过热汽温精确地等于给定值。

（3）蓄热量小

在超临界直流炉中，由于没有汽包，汽水容积小，所用金属也少，锅炉蓄能显著减小且呈分布特性。

蓄能以二种形式存在——工质储量和热量储量。工质储量是整个锅炉管道长度中工质总质量，它随着压力而变化，压力越高，工质的比容越小，必需泵入锅炉更多的给水量。在工质和金属中存在一定数量的蓄热量，它随着负荷非线性增加。由于锅炉的蓄质量和蓄热量整体较小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷。另一方面，也因为锅炉蓄热量小，汽压对被动负荷变动反映敏感，这种情况下机组变负荷性能差，保持汽压比较困难。

由于直流锅炉的蓄热量小，对外界负荷扰动比较敏感，在外界负荷变动时，其主汽压的波动比汽包锅炉剧烈得多。

汽包锅炉对压力变化速度有严格的要求。但直流锅炉中，工质流动依靠给水泵压力推动，压力下降而引起水的蒸发不会阻碍工质的正常流动。因此直流锅炉允许汽压有较大的下降速度，这有利于有效地利用锅炉的蓄热能力。在主动变负荷时，由于直流锅炉的热惯性小，其蒸汽流量能迅速变化，所以它在负荷适应性方面比汽包锅炉来得快，有利于机组对电网尖峰负荷的响应。

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第七章 单元机组协调控制系统

二、直流炉的动态特性

直流锅炉是一个多输入和多输出的调节对象，其主要输出量（需要调节的变量）为汽温、汽压和蒸汽流量（负荷），主要的输入量（引起汽温、汽任和蒸汽流量变化的主要原因）为给水流量、燃烧率和汽轮机调门．

直流锅炉动态特性

从控制特性角度来看，直流锅炉与汽包锅炉的主要不同点表现在燃水比例的变化，引起锅炉内工质储量的变化，从而改变各受热面积比例。影响锅炉内工质储量的因素很多，主要有外界负荷、燃料流量和给水流量。

对于不同压力等级的直流锅炉，各段受热面积比例不同。压力越高，蒸发段的吸热量比例越小，而加热段与过热段吸热量比例越大。因而，不同压力等级直流锅炉的动态特性通常存在一定差异。

汽机调门开度扰动

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第七章 单元机组协调控制系统

（1）主汽流量迅速增加，随着主汽压力的下降而逐渐下降直至等于给水流量。 （2）主汽压力迅速下降，随着主汽流量和给水流量逐步接近，主汽压力的下降速度逐渐减慢直至稳定在新的较低压力。

（3）过热汽温一开始由于主汽流量增加而下降，但因为过热器金属释放蓄热的补偿作用，汽温下降并不多，最终主汽流量等于给水流量，且燃水比未发生变化，故过热汽温近似不变。

（4）由于蒸汽流量急剧增加，功率也显著上升，这部分多发功率来自锅炉的蓄热。由于燃料量没有变化，功率又逐渐恢复到原来的水平。

燃料量扰动

燃料发生变化时，由于加热段和蒸发段缩短，锅炉储水量减少，在燃烧率扰动后经过一个较短的延迟，蒸汽量会向增加的方向变化，当燃烧率增加时，一开始由于加热段蒸发段的缩短而使蒸发量增加，也使压力、功率、温度增加。

（1）由于给水流量保持不变，因此主汽流量最终仍保持原来的数值。但由于燃料量的增加而导致加热段和蒸发段缩短，锅炉中贮水量减少，因此主汽流量在燃料量扰动后经过一段时间的延迟后会有一个上升的过程。

（2）主汽压力在短暂延迟后逐渐上升，最后稳定在较高的水平。最初的上升是由于主汽流量的增大，随后保持在较高的水平是由于过热汽温的升高，蒸汽容积流量增大，而汽机调速阀开度不变，流动阻力增大所致。

（3）过热汽温一开始由于主汽流量的增加而略有下降，然后由于燃料量的增加而稳定在较高的水平。

（4）功率最初的上升是由于主汽流量的增加，随后的上升是由于过热汽温（新汽焓）的增加。

给水流量扰动

当给水流量扰动时，由于加热段、蒸发段延长而推出一部分蒸汽，因此开始压力和功率是增加的，但由于过热段缩短使汽温下降，最后虽然蒸汽流量增加但压力和功率还是下

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第七章 单元机组协调控制系统

降，汽温经过一段时间的延迟后单调下降，最后稳定在一个较低的温度上。

（1）随着给水流量的增加，主汽流量也会增大。但由于燃料量不变，加热段和蒸发段都要延长。在最初阶段，主汽流量只是逐步上升，在最终稳定状态，主汽流量必将等于给水量，稳定在一个新的平衡点。

（2）主汽压力开始随着主汽流量的增加而增加，然后由于过热汽温的下降而有所回落。 （3）过热汽温经过一段较长时间的迟延后单调下降直至稳定在较低的数值。 （4）功率最初由于蒸汽流量增加而增加，随后则由于汽温降低而减少。因为燃料量未变，所以最终的功率基本不变，只是由于蒸汽参数的下降而稍低于原有水平。

直流锅炉微过热汽温动态特性

过热蒸汽温度能正确反映燃水比例的改变，但存在较大的滞后，通常为400s左右，因此不能以过热蒸汽温度作为燃水比例的控制情号，通常采用微过热汽温比作为燃水比例的校正信号。微过热汽温又称为中间点温度。

不论是在燃料量扰动下，还是给水量扰动下，微过热汽温变化趋势与过热汽温一致，而且，微过热汽温变化的滞后,比过热蒸汽温度变化的滞后要小得多，这对于控制直流锅炉燃水比例的调节过程品质是非常重要的。

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