大，这对过热汽温有显著的影响。
2.2.1.4燃烧器的运行方式与过热汽温的静态关系
在炉膛内投入高度不同的燃烧器或改变燃烧器的摆角会影响炉内温度分布和炉膛出口烟温，因而也会影响过热汽温，火焰中心相对提高时，过热汽温将升高。
2.2.2 动态特性
目前，火电机组厂广泛采用喷水减温方式来控制过热蒸汽温度。影响汽温变化的因素很多，但主要有蒸汽流量、烟气传热量和减温水量等。在各种扰动下，汽温控制对象是有烟池、惯性和自平衡能力的。
2.2.2.1蒸汽流量扰动下的蒸汽温度对象的动态特性
大型锅炉都采用复合式过热器，当锅炉负荷增加时，锅炉燃烧率增加，通过对流式过热器的烟气量增加，而且烟气温度也随负荷的增大而升高。这两个因素都使对流式过热器的气温升高。然而，当负荷增加时，炉膛温度升高的并不明显，由炉膛辐射传给过热器的热量比锅炉蒸汽量增加所需热量少，因此使辐射式过热器出口温度下降。可见，这两种型式的过热器对蒸汽流量的扰动的反映恰好相反，只要设计上配合得当，就能使过热其出口汽温随蒸汽流量变化的影响减小。因此在生产实践中，通常把对流式过热器与辐射式过热器结合使用，还增设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式下吸收的热量多，综合而言，过热器出口汽温是随流量D的增加而升高的。动态特性曲线如图2-1（a）所示。
蒸汽流量扰动时，沿过热器长度上各点的温度几乎是同时变化的，延迟时间较小，约为15s左右。
图2-1 在扰动下温度的变化曲线
2.2.2.2烟气侧热量扰动下蒸汽温度对象的动态特性
当燃料量、送风量或煤种等发生变化时，都会引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。由于烟气传热量的改变是沿着整个过热器长度方向上同时发生的，因此汽温变化的迟延很小，一般在15-25s之间。烟气侧扰动的汽温响应曲线如图2-1（a）所示。它与蒸汽量扰动下的情况类似。
2.2.2.3蒸汽温度在减温水量扰动下的动态特性
当减温水量发生扰动时，虽然减温器出口处汽温已发生变化，但要经过较长的过热器管道才能使出口汽温发生变化，其扰动地点（过热器入口）与测量蒸汽温度的地点（过热器出口）之间有着较大的距离，此时过热器是一个有纯滞后的多容对象。.动态曲线图如图2-1（b）所示。当扰动发生后，要隔较长时间才能是蒸汽温度发生变化，滞后时间比较大，滞后时间约为30-60s。
综上所述，可归纳出以下几点：
（1）过热器出口蒸汽温度对象不管在哪一种扰动下都有延迟和惯性，有自平衡能力。而且改变任何一个输入参数（扰动），其他的输入参数都可能直接或间接的影响出口蒸汽温度，这使得控制对象的动态过程十分复杂。
（2）在减温水流量扰动下，过热器出口蒸汽温度对象具有较大的传递滞后和容量滞后，缩减减温器与蒸汽温度控制点之间的距离，可以改善其动态特性。
（3）在烟气侧热量和蒸汽流量扰动下，蒸汽温度控制对象的动态特性比较好。
三．过热蒸汽温度控制原理简介
过热蒸汽温度控制系统采用两级喷水减温，这样做的目的有两个，一是为了使汽温调节更灵敏，减小热惯性，二是为了保护过热器。第一级喷水减温器布置在前屏过热器之后，调节量较大且调节惰性大，用来调节因负荷、给水温度和燃料性质变化而引起的汽温变化，为粗调。另外它还有保护屏式过热器和对流过热器受热面的作用。第二级喷水减温器布置在高温对流过热器（末级过热器）之前，这一级热惯性小，可保证出口汽温能得到迅速调节。减温器共有四只，每级安装两只，每只喷水量为每级喷水量的一半。减温水源为自制冷凝水。目前，过热汽温的控制方案很多，而且随着自动控制技术和计算机技术的不断发展，新的控制方法不断出现，汽温控制的质量也不断提高。传统的汽温控制系统有两种：单回路控制系统和串级汽温控制系统。
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3.1单回路控制系统
单回路控制系统是各种复杂控制系统的基础，由于其控制简单而得到广泛应用。由图3.1可知，这种调节方法是最不理想的。
图3.1 单回路控制系统原理图
理论上减温器应尽可能地安装在靠近蒸汽出口处，但需在过热器材料安全的基础上，这样会得到较好的动态特性。但作为控制对象的过热器由于管壁金属的热容量比较大，使其有较大的热惯性，加上管道有一定较长时间的传递滞后，同时在单回路控制系统，调节器在接受过热器出口蒸汽温度的变化后，调节器才会开始动作，去控制减温水的水流量变化又要经过一段时间才能影响到蒸汽温度的变化，这样既不能及早发现扰动，又不能及时反映控制的效果，将使蒸汽温度发生不能允许的动态偏差，即使整个系统采用PID算法。这样的控制方案会影响到锅炉生产的安全，而且还不够经济。
3.2串级控制系统
由图3.2可以看出，锅炉蒸汽温度串级控制系统采用两级调节器串在一起的；两级调节器各有其特殊的任务，调节器1直接控制调节阀的动作，同时调节器2控制着调节器1的设定值，从而形成了特殊的双闭环系统，其中副环由调节器1和减温水出口温度组成，调节器2和出口蒸汽温度形成的闭环为主环。主环和副环一起构成了一个完整的串级控制系统。其中调节器1为副调节器，主调节器是调节器2。
图3.2 过热蒸汽温度串级控制系统原理图
串级控制系统的原理方框图如图3.3所示，具有内外两个回路。内回路由导前汽温变送器、副调节器、执行器、减温水调节阀及减温器组成；外回路由主汽温对象、汽温变送器、主调节器及整个内回路组成。由图可知，主调节器的输出即副调节器的给定，而副调节器的输出直接送往调节阀。其中主调节器的的给定值使是一个定值，所以主回路是一个定值控制系统。而副回路的给定值是由主调节器的输出给定的，所以它随主调节器输出的变化而变化，为一个随动控制系统。
设定值主调节器--副调节器调节阀副温度变送器主温度变送器
减温器过热器出口蒸汽温度图3.3串级控制系统方框图
系统中以减温器的喷水作为控制手段，通过减温水的控制达到控制蒸汽温度的效果。由于汽温对象具有较大的延迟和惯性，主调节器多采用PID控制规律，副调节器采用PI或P控制规律。在主、副调节器均具有PI控制规律的情况下，当系统达到稳定时，主、副调节器的输入偏差均为零。从而提高了整个系统的准确度和实用性。
再者，在串级控制系统中，两个调节器串联工作，但是以主调节器为主导，保证主变量为目的，在整个控制过程两个调节器协调一致，互相配合，若干扰来自副回路，副调节器首先进行粗调，主调节器再进一步进行细调。相对于过于简单的单回路控制系统，串级控制系统的控制质量明显优越。具体体现在：
⑴由于副回路的存在，减少了控制对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加明显；
⑵在一定程度上提高了系统的工作频率，使震荡周期明显缩短，调节时间也有一定程度上的缩短，系统的快速性相对增强了；
⑶整个控制系统对二次干扰即包括在副回路范围内的扰动具有很强的克服能力，这是单回路控制系统所不能实现的；
⑷对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。 综上所述，串级控制系统更适应锅炉蒸汽温度的控制。
四．过热蒸汽温度控制系统的设计
4.1系统控制参数的确定
4.1.1主变量的选择
根据串级控制系统选择主变量的原则：在条件允许的情况下，首先应尽量选择能直接反映控制目的的参数为主变量；其次，要选择与控制目的有某些单值对应关系的间接单数作为主变量；最后，所选的主变量必须要足够的变化灵敏度。
所以，在本系统中需选择送入负荷设备的出口温度作为主变量。该参数可以直接反映本系统的控制目的。
4.1.2副变量的选择
副回路应该把生产系统的主要干扰包括在内，应力求把变化幅度最大、最剧烈和最频繁的干扰包括在副回路内，以充分发挥副回路改善系统动态特性的作用，保证主参数的稳定，为发挥这一特殊作用，在系统设计时，副参数的选择应使得副回路尽可能多的包括一些扰动。同时要求主、副对象的时间常数应适当匹配。并且应保证副变量的选择能实现生