第七章 单元机组协调控制系统

超临界机组具有启动分离器， 按分离器在系统运行时是否参与系统工作工作，还是解列于系统之外，可分为内置式分离器起动系统和外置式分离器起动系统。在国内的超临界机组中均采用内置式汽水分离器。

内置式启动分离器在湿态和干态的控制是不相同的，而且随着压力的升高，湿干态的转换是内置式汽水分离器的一个显著特点。

（1）内置式汽水分离器的湿态运行

锅炉负荷小于35％时，超临界锅炉运行在最小流量，所产生的蒸汽要小于最小流量，水分离器处于湿态运行，汽水分离器中多余的饱和水通过汽水分离器液位控制系统控制排出。

（2）内置式汽水分离器的干态运行

当锅炉负荷大于 35％以上时，锅炉产生的蒸汽大于最小流量，过热蒸汽通过汽水分离器，此时汽水分离器为干式运行方式，汽水分离器出口温度由煤水比控制，即由汽水分离器湿态时的液位控制转为温度控制。

（3）汽水分离器湿干态运行转换

在湿态运行过程中锅炉的控制参数是分离器的水位和维持启动给水流量，在干态运行过程中锅炉的控制参数是温度控制和煤水比控制，在湿于态转换中可能会发生蒸汽温度的变化，故在此转换过程中必须要保证蒸汽温度的稳定。

（5）超临界机组的启动系统简介

超临界直流锅炉与亚临界汽包锅炉最大的区别在于超临界直流锅炉设计有启动旁路系统。启动旁路系统锅炉启动时，需保证直流炉水冷壁的最小流量（约35%MCR），当负荷

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第七章 单元机组协调控制系统

小于35%MCR时，汽水分离器处于有水状态（即湿态运行），此时通过水位控制阀完成对分离器水位控制及最小给水流量控制；当负荷上升等于或大于35%MCR时，给水流量与锅炉产汽量相等，为直流运行方式，进入干态运行，汽水分离器变为蒸汽联箱使用。

为平稳实现锅炉控制由分离器水位和最小流量控制转换为蒸汽温度控制及给水流量控制，必须首先增加燃料量，而给水流量保持不变，这样过热器入口焓值随之上升，当过热器入口焓值上升到定值时，温度控制器参与调节，使给水流量增加，从而使蒸汽温度达到与给水流量的平衡（燃水比控制蒸汽温度）。升负荷过程中，分离器从湿态向干态转换。

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第七章 单元机组协调控制系统

二、 超临界机组控制系统概述

经过几十年的发展,目前超临界发电技术已经相当成熟,其控制系统从总体上来说与常规亚临界发电机组相比并没有本质的区别。但就超临界机组本身来说，其直流炉的运行方式、大范围的变压控制，使超临界机组具有特殊的控制特点和难点。

超临界机组锅炉的控制任务

直流锅炉的控制任务和汽包锅炉基本相同： （1）使锅炉的蒸发量迅速适应负荷的需要； （2）保持过热蒸汽压力和温度在一定范围内； （3）保持燃烧的经济性； （4）保持炉膛负压在一定范围内。

主要在给水和燃料控制系统不同，此外，过热汽温控制也有所不同，而其他空气、负压和再热汽温等控制系统与汽包锅炉相同。

（1）超临界机组控制中存在的问题

（1）机、炉之间耦合严重,常规的控制系统难以达到高的控制效果，超临界机组难点之一在于非线性耦合。

采用直流锅炉，因而不象汽包炉那样，由于汽包的存在解除了蒸汽管路与水管路及给水泵间的耦合，直流炉机组从给水泵到汽机，汽水直接关联，使得锅炉各参数间和汽机与锅炉间具有强烈的耦合特性，整个受控对象是一多输入多输出的多变量系统。

直流锅炉的一次循环特性，使机组的主要控制参数功率、压力、温度均受到了汽机调门开度、燃料量、给水量的影响。从而也说明直流锅炉是一个三输入/三输出相互耦合关联及强的被控特性。

微过热汽温Tsl、过热器温度T和主汽压P与3个主T来表示超临界机组的运行状态时，要控制量

（给水流量W、减温水流量WJ和燃料量M）之间的关系：

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第七章 单元机组协调控制系统

?PT??GPTMGPMGPTTM??M?????T???GGG?sl??TsMTsWTWTs???W?

???W??GGG?T????TMTMTsWT???J?主汽压力与微过热汽温构成多变量相关被控对象，而减温水流量对主汽压力与微过热汽温没有直接影响，因此在维持燃水比的前提下，减温水控制可按单回路控制系统设计。

由于直流锅炉在汽水流程上的一次性循环特性，没有汽包这类参数集中的储能元件，在直流运行状态汽水之间没有一个明确的分界点，给水从省煤器进口就被连续加热、蒸发与过热，根据水、湿蒸汽与过热蒸汽物理性能的差异，可以划分为加热段、蒸发段与过热段三大部分，在流程中每一段的长度都受到燃料、给水、汽机调门开度的扰动而变化，从而导致了功率、压力、温度的变化。

（2） 汽机扰动对锅炉的耦合特性

直流锅炉汽水一次性循环特性，使超临界锅炉动态特性受末端阻力的影响远比锅筒式锅炉大。当汽机主汽阀开度发生变化，影响了机组的功率,同时也直接影响了锅炉出口末端阻力特性,改变了锅炉的被控特性,由于没有汽包的缓冲，汽机侧对直流锅炉的影响远大于对汽包锅炉的影响。其特性不但影响了锅炉的出口压力，而且由于压力的变化引起了给水流量的变化，延长了锅炉侧汽水流程的加热段，导致了温度的变化。

A、 锅炉燃料扰动对压力、温度、功率的影响

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。

B、 给水扰动对压力、温度、功率的影响

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

C、 被控参数之间的耦合关联

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