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再热蒸汽温度控制系统
1． 再热蒸汽温度控制的目的及原则
对于大容量、高参数机组，为了提高机组循环效率，防止汽机未级带水，大都采用了中间再热系统，新蒸汽以过高压缸作功后，再回到锅炉再热器吸热，被加热后的再热蒸汽送往中、低压缸继续作功。采用一次中间再热，可使热经济提高约5％。
无论是无中间再热，还是采用一次再热，提高蒸汽温度对提高循环热效率都是有利的，但受金属材料的性能限制，蒸汽温度一般都不能超过580℃。目前，一般机组都将蒸汽或再热汽温度限制在560℃以下。
再热蒸汽温度系统的目的是为了将再热蒸汽温度控制在某个定值上，不可过高，以防止损坏设备；亦不可过低，以保证机组有较高的效率。
锅炉的尾部烟道由分隔墙分成再热烟道和过热烟道。再热器及初级过热器，分别安装在这两个烟道中，再热蒸汽温度控制的主要手段是通过改变尾部烟道出口处再热烟道挡板及过热烟道挡板的开度，改变流过再热器通道的烟气流量，从而改变再热蒸汽与烟气换热，达到控制再热汽温的目的。
①
主汽流量
f（x）
总风量
热再汽温

⑥
②

f（x）

T
CASCADE

③

△

偏置

⑤
④
⒀

PID
PID
A
∑

⑩
⑦
⒁

∑

∑

PID

⑾⑾
⑧
⒂

MAX
T
A
f（x）

f（x

⑿
⑨

BMS置挡板全开
MAX
T
A
T
A

联锁信号
100
T
100
T
T

自然通风
P

BMS关再热挡板
0%
T

减温水调节阀开度指令

图 1
再热挡板开度指令
过热挡板开度指令

喷水减温作为辅助控制手段，在挡板开度已无法（或不及）将再热汽温控制住，再热汽温又高过一定值时，则施以喷水，以快速降低再热汽温。众所周知，再热器用喷水减温控制温度会降低机组循环热效率，是不宜经常采用的一种方法，因此，在这里只是用于温度过高的情况下，所以又称再热减温水为紧急或事故喷水。
2． 控制方案及运行特点
图1为控制方案方框图。
2．1 正常情况下，再热蒸汽温度的控制
再热蒸汽温度定值通常是主蒸汽流量的函数。这个函数关系由图1中的函数发生器f（x）①来描述，图2给出了f（x）①的特性曲线。
再热汽温
主汽流量

（t /h）
（℃）
540
485
386 576
图 2
再热蒸汽定值也可由运行人员在事故喷水站⒂上手动给出。究竟采用什么定值，将由图1中切换开关②选择。当站发出串级“CASCADE”信号时，切换开关将选用f（x）①的输出，否则是运行人员给定的值。
热再热蒸汽实测温度与其定值在减法器③中求偏差后分别送PID调节器④和⑤进行P、I、D运算，以最终消除误差。
很显然，由于再热器布置于对流区，流经再热器的烟气流量的变化会影响到再热汽温，烟气流量增加，会使再热汽温升高。因此，控制系统中采用了总风量信号特性化后的值，作为控制再热挡板及过热挡板开度的前馈信号。特性化是由函数发生器f（x）⑥实现。图3表示了f（x）⑥的特性。
在加法器⑦中，PID调节器④的输出与前馈信号叠加，其输出经函数发生器f（x）⑧特性化以后，作为过热挡板开度指令。
挡板开度前馈指令
锅炉总风量

（％）
（％）
75

50

25
25 50 75 100
图 3
在加法器⑾中，PID调节器⑤的输出与前馈信号叠加，其输出经函数发生器f（x）⑾特性化以后，作为再热挡板开度指令。
当机组负荷较低时，由于对流换热比例较小，再热汽温也比较低。PID调节器④和⑤的输出处于反向饱和（0％），送风前馈指令亦较小，所以加法器⑦和⑾的输出值都较小，此时再热器挡板全开，而将过热挡板关到一个较小的开度，以保证让大部分烟气从再热烟道过，从而提高再热蒸汽温度。
随着机组负荷增加，对流换热比例增加，将使再热汽温升高，并可能超过当时负荷下要求的定值，这将使PID调节器④和⑤的输出增加，加上风量前馈信号增加的因素，加法器⑦、⑩的输出将增加，再热挡板逐渐关小，以减省流经再热器的烟气，降低再热汽温。过热烟道挡板随之开大。
无论何时过热挡板开度不可以关得太小，从f（x）⑧可以看出，输出最小自动信号为20％。一方面是为了给烟气贸下一定的通道，另一方面是因为挡板开度在020％范围变化时，对烟气通流量的影响是极为明显的。因而，在低负荷下，对初过出口的过热汽温、未过出口的汽温以及再热汽温影响明显，即调节、回路增益较高，对系统动态品质不利，此外若过热挡板关得矿小，很可能使再热汽温升高太多，而使过热汽温很低，而对汽轮机来说，应避免过热汽温与再热汽温之间出现负偏差。
20 50 100
20
（％）
输入指令

（％）
挡板开度指令
手动时为了防止误将过热挡板完全关闭，所以也应加20％的最小开度限制。
f（x）⑾
100

2．2 特殊工况下的再热汽温控制
图 4
f（x）⑧
2．2．1 当对锅炉进行吹扫时，BMS将发出一信号使再热烟道挡板和过热烟道挡板处于全开位置，对应的控制站进入手动方式。此外，当MFT时，挡板锁定，两挡板的控制站进入手动方式。MFT复位后，将挡板释放至可控制状态。在锅炉吹扫结束后，BMS发出一信号，使再热挡板关闭，再热挡板数字控制站面板上的“跟踪”灯亮。
2．2．2 对于本机组来说，冷态起动时，由于旁路不能用，因此，在冲转前再热器中无蒸汽流动，再热器处于干烧状态，此时，虽然锅炉负荷很低，但亦有可能使再热器金属超温，这时可采用两种措施，以避免再热器金属被高温损坏。一是通过然烧调整，控制炉膛出口的烟温不超过一定温度（约538℃）；二是手动使再热烟道挡板处于关闭状态。
2．2．3 如果烟道挡板开度调整难以使再热蒸汽湿度保持在设定值上，那么，当再热蒸汽温度高过定值一定的值（图1中的偏差A）以后，将对再热器入口施以喷水，以快速降低再热蒸汽温度。
PID⒁的控制信号，将使再热汽温降至“温度定值＋A”的水平上，其后，若挡板调整能使再热汽温继续下降的话，PID⒁的输出开始减少，直至关闭减温水。
自减水母管
去中压缸
再热器
高排汽
减温器
喷水减温系统所用减温水，取自再热器减温水母管。母管水是从给水示的某一抽头引入的，因而有足够的压头。减温水以关断阀和调节阀喷向再热器冷端，如图5所示。
关断阀 调节阀

2．2．3．1 减温水关断阀控制逻辑
图 5
当下列条件全部满足时，自动打开关断阀
① 锅炉蒸汽流量＞10％MCR（最大连续出力）。
② 无MFT（主燃料跳闸）。
③ 控制系统对减温水调节阀有一定开度（＞2％）。
上述任一条件不满足，（对应③，是指指令＜1％），或者实际上调节阀已关闭时，则发出指令，将关断阀关闭。
2．2．3．2 减温调节阀的运行
当下列条件全部满足时，允许对调节阀进行控制。
① 锅炉蒸汽流量＞10％MCR（最大连续出力）。
② 无MFT（主燃料跳闸）。
否则，系统发出关闭调节阀的信号，数字控制站面板上的“跟踪”状态灯亮。减温水控制站处于手动方式。“跟踪”灯亮时，不可手动改变控制站输出。
3． 手／自动控制站运行
3．1 再热烟道挡板控制站
显示：PV柱，无。
SP柱，无。
CO柱，显示再热烟道挡板位置信号。
投入自动的条件：无下列信号
① 再热烟道挡板位置、总风量、再热汽温测量系统发出“置手动”信号。
② BMS系统在吹扫或MFT时。
否则站切手动，若站不在“跟踪”状态，则可手动改变控制输出。
3．2 过热烟道挡板控制站
显示：PV柱，无。
SP柱，无。
CO柱，显示过热烟道挡板位置信号。
投入自动的条件：无下列信号
① 过热烟道挡板位置、总风量、再热汽温测量系统发出“置手动”信号。
② BMS系统在吹扫或MFT时。
否则站切手动，若站不在“跟踪”状态，则可手动改变控制输出。
3．3 减温水控制站
显示：PV柱，再热蒸汽温度。
SP柱，温度定值（℃）。
CO柱，显示减温水阀控制信号（％）。
投入自动的条件：
① 再热汽温测量系统未发出“置手动”信号。
② 锅炉蒸汽流量＞10％MCR。
③ 无MFT。
否则站处于手动方式。手动时，若“跟踪”状态灯不亮。则可手动改变控制输出。