过热汽温度控制系统

中文名称

过热汽温度控制系统

英文名称

superheat steam temperature control system

定　　义

使过热蒸汽温度维持在设定范围内的模拟量控制系统。

应用学科

电力（一级学科），热工自动化、电厂化学与金属（二级学科）

蒸汽如果把饱和蒸汽继续进行加热，其温度将会升高，并超过该压力下的饱和温度。这种超过饱和温度的蒸汽就称为过热蒸汽。过热蒸汽有其本身的应用领域，如用在发电机组的透平，通过喷嘴至电机，推动电机转动。但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量传递过程，这是因为过热蒸汽在冷凝释放蒸发焓之前必须先冷却到饱和温度，很显然，与饱和蒸汽的蒸发焓相比，过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的，从而会降低工艺制程设备的性能。

一般过热系统采取的是喷水减温作为过热汽温的调节方式，分别在屏式过热器以及末级过热器入口布置两个喷水减温器，构成两级喷水减温系统，通过调节减温器喷水量调节主蒸汽温度，减温水来自锅炉给水系统。本文以末级过热器和布置在其入口位置的喷水减温器构成的末级过热系统为具体的研究对象，分别对过热器、喷水减温器进行机理分析，建立其机理模型 。过热系统结构简图如图2所示：

其中，

针对过热器的实际结构，一般将各段过热器按流程顺序相连成一个整体，并将其视为一根等效单相受热管，容积和金属质量为各段过热器容积和金属质量的总和，同时不考虑过热蒸汽的重位压降。单相受热管物理模型如图3所示：

图3中，

基于这些简化假定，可以根据流体力学、热力学和传热学等的基本原理，建立起如下的动态数学模型。

（1）质量守恒方程（连续方程）

在管内取长度为dy的微元体，截面积为F，管内介质的流量是长度和时间t的函数。根据质量守恒

式中，D为管内介质流量；v为介质比容。

（2）能量守恒方程

式中，η为工质焓；

（3）管内放热方程

式中，

（4）管壁金属的热平衡方程

式中，

最终过热器入口温度扰动的传递函数

式中参数为：