給水邏輯說明

1、摘 要：本文主要描述寧電B廠給水自動(dòng)控制的特點(diǎn)，即基于中間點(diǎn)焓值校正的控制動(dòng)態(tài)燃水比值的給水自動(dòng)控制系統(tǒng)，并根據(jù)給水自動(dòng)邏輯圖詳細(xì)的分析給水流量基本指令回路、焓值控制器回路、過熱器減溫水流量校正回路、防水冷壁管出口溫度越限回路。關(guān)鍵詞：超超臨界直流爐 給水自動(dòng)控制 中間點(diǎn)焓值校正 0 引言寧電B廠2×l000MW超超臨界機(jī)組的鍋爐采用上海鍋爐廠有限公司利用Alstom 技術(shù)生產(chǎn)的直流鍋爐，其型式為1000MW超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐、一次再熱、單爐膛單切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)塔式鍋爐。其受熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過熱區(qū)之間無固定的界限，給水經(jīng)加熱、蒸發(fā)和變成過熱蒸

2、汽是一次性連續(xù)完成的，鍋爐的蒸發(fā)量不僅決定于燃料量，同時(shí)也決定于給水流量。直流鍋爐的協(xié)調(diào)系統(tǒng)、汽溫自動(dòng)、燃燒自動(dòng)、給水自動(dòng)相互關(guān)聯(lián)，而給水自動(dòng)則是其中的核心。 1 給水控制策略寧電B廠給水控制的策略是：基于中間點(diǎn)焓值（汽水分離器出口焓值）校正的控制動(dòng)態(tài)燃水比值的給水自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制邏輯由前饋和反饋調(diào)節(jié)二部分組成，給水指令的前饋又由靜態(tài)前饋和動(dòng)態(tài)前饋二部分組成，靜態(tài)前饋是給水指令的主要部分，由鍋爐的負(fù)荷指令（總?cè)剂狭浚┙?jīng)F(x)函數(shù)折算出鍋爐需要的給水總量，再扣除減溫水量后，作為給水的基本指令，該部分保證了穩(wěn)態(tài)的燃水比。動(dòng)態(tài)前饋是為了加快變負(fù)荷時(shí)給水的響應(yīng)速度，從而提高機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)速度。給水

3、指令的反饋部分則是確保分離器出口（過熱器進(jìn)口）的焓值等于給定值，即采用中間點(diǎn)焓值（汽水分離器出口焓值）進(jìn)行校正，最終使分離器出口的焓值等于給定值。通過給水自動(dòng)的前饋與反饋調(diào)節(jié)，使得燃料量、給水量、蒸發(fā)量等成比例的調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)一致，確保了機(jī)組的安全。寧電B廠以內(nèi)置式汽水分離器出口作為中間點(diǎn)，以該點(diǎn)的焓值來校正動(dòng)態(tài)燃水比。采用這種控制策略的優(yōu)點(diǎn)有以下幾條：1）在燃料量或給水流量擾動(dòng)下，汽水分離器出口的微過熱汽溫變化的遲延遠(yuǎn)小于過熱汽溫，能提前反映過熱汽溫變化。同時(shí)，微過熱點(diǎn)前包括有各種類型的受熱面，工質(zhì)在該點(diǎn)前的焓增占過熱蒸汽總焓增的3/4左右，當(dāng)燃水比及其他工況發(fā)生較大變化時(shí)，該3/4的比例變化不

4、大。因此，控制汽水分離器出口的微過熱蒸汽的焓值等于給定值，等于間接地控制了過熱蒸汽。2）過熱蒸汽的焓值代表了過熱蒸汽的做功能力，控制汽水分離器出口（微過熱蒸汽）的焓值其實(shí)是控制了過熱入口蒸汽的初始做功能力，利于負(fù)荷的控制。3）焓值是溫度和壓力的二元函數(shù)，這對(duì)于滑壓運(yùn)行的直流鍋爐而言，控制焓值更能反映機(jī)組當(dāng)時(shí)做功能力。4）當(dāng)工質(zhì)參數(shù)變化時(shí)，焓值變化的靈敏度高，具有較好的代表性，尤其是在接近飽和溫度時(shí)，焓值/溫度斜率增大，能快速地反映燃水比失調(diào)，有利于及時(shí)修正給水。2 非直流時(shí)的給水控制寧電B廠給水控制分4個(gè)階段，即啟動(dòng)階段、濕態(tài)帶部分負(fù)荷階段、純直流階段、停爐階段；啟動(dòng)階段是指從鍋爐上水到點(diǎn)火前

5、，采用給水流量定值控制；濕態(tài)帶部分負(fù)荷階段是指燃燒率低于30%BMCR，分離器處于濕態(tài)運(yùn)行，此時(shí)的給水自動(dòng)用于控制分離器水位，類似汽包爐的水位控制；純直流階段，此時(shí)的給水自動(dòng)是基于中間點(diǎn)焓值校正的控制動(dòng)態(tài)燃水比值給水自動(dòng)；停爐階段的給水自動(dòng)。濕態(tài)時(shí)的給水控制，在機(jī)組燃燒率低于30%BMCR，鍋爐處于非直流運(yùn)行方式，焓值校正控制器處于跟蹤狀態(tài)，給水控制保持30% BMCR流量指令，由于分離器處于濕態(tài)運(yùn)行, 此時(shí)，主要控制分離器儲(chǔ)水箱中的水位。圖一   給水指令示意圖濕干態(tài)切換時(shí)的給水控制，先增加鍋爐的燃燒率，然后再增加給水量。在最小水冷壁流量下，燃燒率的增加使飽和蒸汽量增加而

6、飽和水量減小，當(dāng)汽水分離器的工質(zhì)變?yōu)楦娠柡驼羝麜r(shí)，分離器的水位控制閥關(guān)閉。隨著燃燒率的進(jìn)一步增加，流進(jìn)汽水分離器的工質(zhì)逐步變?yōu)檫^熱蒸汽，當(dāng)過熱蒸汽的過熱度超過設(shè)定的微過熱度后，焓值修正回路將工作，同時(shí)負(fù)荷-給水的前饋也要求加水，從而就實(shí)現(xiàn)了由濕態(tài)的水位控制到直流下的給水控制的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。3 直流時(shí)的給水控制純直流階段給水自動(dòng)，是整個(gè)超超臨界直流機(jī)組控制的核心部分，其基本控制邏輯是：總?cè)剂狭浚ㄘ?fù)荷指令）通過相應(yīng)的函數(shù)F（x）計(jì)算出理想的給水流量（燃水比值約為1：8），考慮到水冷壁進(jìn)口給水的焓值偏差對(duì)過熱蒸汽焓值的影響，對(duì)給水流量要進(jìn)行進(jìn)口給水焓差修正得到熱量信號(hào)；同時(shí)考慮到蒸發(fā)器金屬蓄熱量的變化量

7、，根據(jù)分離器的壓力及溫度求出對(duì)應(yīng)的焓，得到蒸發(fā)器金屬蓄熱量的變化量，對(duì)熱量信號(hào)進(jìn)行修正；修正后的熱量信號(hào)與焓控制器輸出一道組成給水流量指令，送至兩臺(tái)給水泵流量控制子回路。純直流階段給水焓值主控回路，在正常情況下，焓設(shè)定值由二部分組成：一是基準(zhǔn)的焓設(shè)定值；二是由實(shí)際運(yùn)行情況確定的焓設(shè)定值修正量。正常時(shí)焓控的設(shè)定值生成回路：1）分離器出口（儲(chǔ)水箱）壓力經(jīng)一階慣性環(huán)節(jié)后，（時(shí)間常數(shù)為蒸汽儲(chǔ)存的響應(yīng)時(shí)間），分別經(jīng)過三個(gè)FX函數(shù)發(fā)生器，得出最大、最小、基準(zhǔn)焓值；（分離器出口壓力代表負(fù)荷、F(X) 中含有在不同負(fù)荷下對(duì)過熱器進(jìn)口蒸汽有一定的過熱度的要求成分、最終的焓設(shè)定值必須保證在最大和最小焓值之間）2）

8、焓設(shè)定值的修正值分離器出口壓力與分離器出口壓力經(jīng)一階慣性環(huán)節(jié)后的值進(jìn)行大選，分別經(jīng)過2個(gè)FX函數(shù)發(fā)生器，得出TmaxSP1、TmaxSP2兩個(gè)值，其中TmaxSP1減去分離器出口最高溫度，經(jīng)系數(shù)修正后，與“鍋爐指令反饋算出的總的減溫水流量與實(shí)際的減溫水流量的差值”進(jìn)行小選，而后送到焓值修正的PI調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器的輸出值即為焓設(shè)定值的修正值。3）基準(zhǔn)焓值和“焓設(shè)定值的修正值”相疊加后，得到正常時(shí)焓設(shè)定值異常工況時(shí)的焓設(shè)定值：當(dāng)滿足下列兩個(gè)條件時(shí)，焓控的設(shè)定值切到最小的焓值，從而迅速增加給水。強(qiáng)制抑制水冷壁管溫度上升。隨后通過動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，逐步將焓設(shè)定值恢復(fù)至正常。a）分離器出口溫度大于TmaxSP2

9、 b）機(jī)組在非直流方式下10分鐘c）開始降負(fù)荷焓控的設(shè)定值與過熱器入口焓相減后，得到偏差信號(hào)，送到焓控PI調(diào)節(jié)器，得到焓值控制器輸出。省煤器到分離器處的實(shí)際焓增：正常時(shí)焓控的設(shè)定值減去給水的焓，得出省煤器到分離器處的實(shí)際焓增。省煤器到分離器處的實(shí)際焓增是對(duì)給水指令中的靜態(tài)前饋部分的修正，靜態(tài)前饋部分確定了鍋爐負(fù)荷指令與給水流量之間的比值，該比值還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作必要的修正。如：當(dāng)加熱器未投用時(shí)，水冷壁入口的給水焓值顯然會(huì)偏低，為確保主汽溫度，應(yīng)適當(dāng)減小穩(wěn)態(tài)的給水流量。故設(shè)計(jì)了根據(jù)給水入口焓對(duì)靜態(tài)給水前饋指令的修正回路。理論的給水流量：燃油流量加上煤量，經(jīng)過FX函數(shù)發(fā)生器后，轉(zhuǎn)換為給水流量，而后

10、減去實(shí)際的減溫水流量，得出理論的給水流量。省煤器到分離器處的理論焓增：正常時(shí)焓控的設(shè)定值，減去“燃油流量加上煤量，再經(jīng)過FX函數(shù)發(fā)生器轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過一階慣性環(huán)節(jié)作用的輸出值”，得出“省煤器到分離器處的理論焓增”。蒸發(fā)器金屬蓄熱量的變化量：根據(jù)分離器的壓力及溫度求出對(duì)應(yīng)的焓，而后對(duì)該值進(jìn)行微分運(yùn)算，乘以系數(shù)并進(jìn)行雙向限幅運(yùn)算后，得出蒸發(fā)器金屬蓄熱量的變化量。蒸發(fā)器理論吸熱量理論給水流量×省煤器出口到分離器出口的理論焓增蒸發(fā)器金屬蓄熱量的變化量。給水流量設(shè)定值蒸發(fā)器理論吸熱量÷(省煤器出口到分離器出口的實(shí)際焓增+焓值調(diào)節(jié)器的輸出)。最終的直流方式下的給水流量設(shè)定值，還要再加上功率

11、前饋信號(hào)，該信號(hào)送到給水主控。給水流量設(shè)定值經(jīng)上、下限限制后（燃料對(duì)給水的高限和低限），加上給水再循環(huán)流量，減去“到鍋爐的給水流量加上再循環(huán)流量加5”與省煤器出口流量中的小值（直流鍋爐的最小流量限制），再經(jīng)過雙向限幅作用，而后再乘以1.4，得出送到MEH的給水流量指令。雙向限幅限制和最小流量限制的主要目的是在各工況下防止燃料和給水的失調(diào)。圖二   干態(tài)給水指令示意圖圖三  焓值設(shè)定4給水控制與燃料量和減溫水流量的關(guān)系燃料量控制與給水控制的解耦回路，燃料量的變化相對(duì)于給水流量的變化是一個(gè)慢速過程(PT3)，另一方面，微過熱蒸汽焓的變化又是燃水比失調(diào)的迅速反映，而負(fù)荷

12、與溫度的控制又要求保證一定的燃水比，因此，代表鍋爐熱負(fù)荷(燃料量)動(dòng)態(tài)特性的多階慣性環(huán)節(jié)PT3和焓值調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)解耦被用于燃料量控制與給水控制的解耦設(shè)計(jì)。過熱器減溫水流量校正回路，直流鍋爐的給水流量控制與減溫水總量的控制之間有著必然的聯(lián)系。直流鍋爐給水控制的一個(gè)主要任務(wù)就是維持汽溫穩(wěn)定，一方面嚴(yán)格控制燃水比完成過熱汽溫粗調(diào)，另一方面又要確保后級(jí)減溫在可調(diào)范圍內(nèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)，在不同的負(fù)荷下，給水流量和減溫水流量有相對(duì)應(yīng)比值，如果實(shí)際減溫水流量發(fā)生偏差時(shí)，焓設(shè)定積分器就會(huì)校正焓定值，改變給水流量指令，使減溫水量逐步消除偏差。5 給水自動(dòng)的防水冷壁管出口溫度越限回路直流鍋爐的水冷壁出口溫度超過其對(duì)應(yīng)負(fù)荷

13、下的溫度保護(hù)定值，則發(fā)生MFT，這是直流鍋爐為防止水冷壁管超溫而設(shè)置的一個(gè)重要保護(hù)，為此在給水控制系統(tǒng)中增設(shè)限值TmaxSP1，限值TmaxSP2二步控制超溫回路。當(dāng)水冷壁管出口溫度中的最高值大于TmaxSP1時(shí)，經(jīng)過焓設(shè)定積分器將焓設(shè)定值逐步減少，相應(yīng)增加給水流量指令，達(dá)到降低水冷壁管溫度的目的；同樣，當(dāng)某種原因使過熱噴水量減小，焓值修正就會(huì)也減小焓控設(shè)定值，從而增加給水指令。需要說明的是，直流鍋爐的給水流量控制與減溫水總量的控制之間存在著必然的聯(lián)系，比如當(dāng)過熱噴水量增加，就說明前面的水冷壁的給水流量偏小，即可以通過增加給水流量而使過熱噴水恢復(fù)到原來的值。如果限值TmaxSP1功能沒有得到有

14、效控制，水冷壁溫度超過限值TmaxSP2，限值TmaxSP2設(shè)定的控制回路將焓設(shè)定值迅速切至最低限Hmin，通過快速增加給水流量指令，強(qiáng)制抑制水冷壁管溫度上升。隨后通過動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，逐步將焓設(shè)定值恢復(fù)至正常。以上是根據(jù)寧電B廠給水自動(dòng)邏輯圖分析出的給水自動(dòng)控制的特點(diǎn)，以汽水分離器出口焓值作為表征量，采用比值控制，使給水量/蒸汽量、燃料量/給水量及噴水量/給水量等成比例的調(diào)節(jié)，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)燃水比值及隨負(fù)荷變化的焓值校正是寧電二期鍋爐給水系統(tǒng)的主要控制特征。該自動(dòng)將在機(jī)組調(diào)試中不斷完善，以確保機(jī)組的安全運(yùn)行。作者:林文孚 正文 字體大小：大 中 小 600MW超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)及其仿真 武

15、漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院仿真中心 林文孚 摘要：本文結(jié)合600MW超臨界機(jī)組仿真系統(tǒng)開發(fā)與培訓(xùn)工作的實(shí)踐，分析了超臨界機(jī)組給水控制對(duì)象的特性和給水控制系統(tǒng)的組成原理、并通過給水控制系統(tǒng)仿真，分析了該系統(tǒng)的特點(diǎn)與存在的不足，提出了控制系統(tǒng)改進(jìn)的建議。 關(guān)鍵詞：600MW超臨界機(jī)組 給水控制 仿真 鍋爐給水控制系統(tǒng)是單元機(jī)組主要控制系統(tǒng)之一，給水控制作為過熱汽溫調(diào)節(jié)的基本手段是超臨界鍋爐有別于亞臨界汽包鍋爐的顯著特征。我院仿真中心適應(yīng)市場(chǎng)需要自主開發(fā)了600MW超臨界機(jī)組仿真系統(tǒng)，并成功組織了仿真培訓(xùn)。本文分析了超臨界機(jī)組給水控制對(duì)象的特性、給水控制系統(tǒng)的原理、并結(jié)合控制系統(tǒng)仿真，分析了該系統(tǒng)存在的不足

16、，提出了改進(jìn)的方案并成功進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，以作為實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改造的參考。 一、超臨界機(jī)組給水控制的特點(diǎn)與任務(wù) 在鍋爐干態(tài)運(yùn)行的條件下，給水控制的任務(wù)就是要保持進(jìn)入分離器的蒸汽具有合適的過熱度。一方面要維持分離器的干態(tài)運(yùn)行，防止其返回濕態(tài)；另一方面又要控制好分離器出口蒸汽的過熱度，以防止過熱器超溫。當(dāng)機(jī)組工況發(fā)生變化，尤其是給水流量或燃燒率等擾動(dòng)時(shí)，鍋爐的蒸發(fā)段和過熱段受熱面將隨之發(fā)生變化，可能引起蒸汽溫度劇烈變化，危及機(jī)組安全運(yùn)行。因此，研究直流鍋爐變工況時(shí)汽溫特性，根據(jù)其特性進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行控制，是超臨界機(jī)組運(yùn)行最重要的課題之一。 1燃燒率擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性 燃燒率 擾動(dòng)時(shí)，主汽壓力 、流量 、過

17、熱汽溫 的過渡過程曲線可用圖1(a)表示。 階躍增加時(shí), 和 都增加,鍋爐蓄熱也增加。壓力升高使給水流量自發(fā)下降,為保持給水流量不變,必須提高給水壓力。所以 和 在上升過程中會(huì)有波動(dòng)。在直流爐中，給水流量比汽包爐更容易影響蒸汽流量。由于給水流量不變，蒸汽流量最終恢復(fù)到擾動(dòng)前的數(shù)值。燃燒率提高使加熱段(蒸發(fā)段)縮短，過熱段增長(zhǎng)，過熱汽溫經(jīng)遲延后單調(diào)上升,是燃水比提高的結(jié)果。 2.給水流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 給水流量 擾動(dòng)時(shí)， 、 和 的過渡過程曲線可用圖1(b)表示。 階躍增加時(shí),一開始由于鍋爐的加熱段(蒸發(fā)段)伸長(zhǎng)而推出部分蒸汽,使蒸汽流量增加,最終等于給水流量。主汽壓力開始時(shí)由于蒸汽流量增加而

18、提高，但后來由于給水流量增加后導(dǎo)致過熱汽溫下降，容積流量下降，主汽壓力又有所下降。主汽壓力保持在比初始值稍高的水平。過熱汽溫則經(jīng)延時(shí)后單調(diào)下降，這顯然是燃水比降低的反映。 附圖1 3負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性 調(diào)節(jié)汽門開度 擾動(dòng)下， 、 和 的過渡過程曲線可用圖1(c)表示。 階躍增加時(shí)， 和 都與汽包爐類似。因?yàn)橹绷麇仩t的蓄熱能力比汽包爐小，在同樣的擾動(dòng)條件下，鍋爐出口過熱蒸汽流量增加的幅度和持續(xù)的時(shí)間，都比汽包爐要小。壓力變化的速度也快些。由于燃水比未變，主汽溫度基本不變。手動(dòng)時(shí)給水流量會(huì)自發(fā)增加，使蒸汽流量稍有增加，主汽溫度稍有下降。 從對(duì)動(dòng)態(tài)特性曲線的分析可以看出： 負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，汽壓的變化沒

19、有遲延，變化很快且幅度較大，這是因?yàn)橹绷麇仩t沒有汽包，蓄熱能力小。負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)汽溫變化較小，所以直流鍋爐比汽包爐宜于采用變壓運(yùn)行。 單獨(dú)改變?nèi)紵驶蚪o水流量對(duì)汽溫、汽壓、蒸汽流量都有影響，尤其是對(duì)汽溫的影響更加突出。汽溫變化的特點(diǎn)是具有很長(zhǎng)的遲延時(shí)間和很大的變化幅度。若等到汽溫已經(jīng)明顯變化后再用改變?nèi)紵驶蚋淖兘o水流量進(jìn)行控制，必然引起嚴(yán)重超溫或大幅下跌。同時(shí)在燃水比失調(diào)時(shí)僅用噴水減穩(wěn)來控制過熱汽溫是不夠的。因此，變負(fù)荷過程中，給水量必須與燃料量保持適當(dāng)比例協(xié)調(diào)動(dòng)作，就如同燃燒調(diào)節(jié)要保持風(fēng)煤比一樣。 過熱汽溫對(duì)燃料量和給水量的擾動(dòng)都有很大的遲延，必須有提前反映燃料量和給水量擾動(dòng)的汽溫信號(hào)，這就是

20、中間點(diǎn)溫度。在超臨界鍋爐中,中間點(diǎn)溫度就是分離器出口溫度,在控制系統(tǒng)中,可以用中間點(diǎn)溫度來作為燃水比校正信號(hào)。 二、超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)的工作原理 圖2是典型的超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)原理框圖。這是一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其控制回路可分為兩大部分，即給水流量指令形成回路和給水泵轉(zhuǎn)速控制回路。 1給水流量指令形成回路 給水流量的給定值SP2由基本指令FW和主調(diào)節(jié)器輸出的校正信號(hào)IT1兩部分疊加而成，基本指令主要實(shí)現(xiàn)鍋爐的煤水配比，為鍋爐主指令信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)延時(shí)環(huán)節(jié)F1(t)和函數(shù)發(fā)生塊F1(x)后給出。副調(diào)節(jié)器輸出給水泵轉(zhuǎn)速公共指令 。 附圖2 1)給水流量基本指令 F1(t)延遲環(huán)節(jié)，目的是補(bǔ)償燃料量和

21、給水流量對(duì)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的動(dòng)態(tài)特性差異，它的輸入信號(hào)是鍋爐主控制指令 。因?yàn)槿剂蟼鬏數(shù)倪t延和燃料燃燒與熱量傳遞的遲延,給水流量對(duì)水冷壁出口工質(zhì)溫度的影響比燃料量要快得多，所以加負(fù)荷時(shí)先加燃料，經(jīng)F1(t)延時(shí)后加水。同時(shí),通過 F1(t)也可過濾燃料量信號(hào)中的快速波動(dòng)信號(hào)。F1(X)為函數(shù)發(fā)生器,反映不同負(fù)荷下的給水量需求,由 間接地確定煤水比。D( t)為分離器入口溫度的微分動(dòng)態(tài)校正，以補(bǔ)償鍋爐內(nèi)擾對(duì)分離汽汽溫的影響。 可見，給水流量指令的基本部分FW由反應(yīng)負(fù)荷需求的燃水比指令和反應(yīng)鍋爐內(nèi)擾的分離器出口溫度微分修正兩部分組成。 2)校正信號(hào) 由主調(diào)節(jié)器PID1輸出，它根據(jù)分離器溫度和

22、它的設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行運(yùn)算后得到。用提前反映汽溫變化的中間點(diǎn)溫度分離器溫度 作為被調(diào)量，以間接保持過熱器出口主汽溫的基本穩(wěn)定。給定值由以下兩部分組成： (1)根據(jù)分離器壓力 經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后給出分離器入口溫度設(shè)定值的基本部分。F2(t):為消除 的高頻波動(dòng)而設(shè)置的濾波環(huán)節(jié)。F2(X):分離器壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度+過熱度。使 大于分離器壓力下的飽和溫度，是機(jī)組干態(tài)運(yùn)行的必要條件。 (2)過熱器噴水比率的修正信號(hào)，這個(gè)信號(hào)由實(shí)際的過熱器噴水比率與其設(shè)定值的偏差計(jì)算得到，其設(shè)定值由機(jī)組給定負(fù)荷信號(hào)經(jīng)函數(shù)發(fā)生器F3(X)給出，過熱器噴水比率實(shí)際值由過熱器噴水量 除以鍋爐總給水流量 求得。F3(t)濾波環(huán)

23、節(jié),消除過熱器噴水比率信號(hào)的高頻波動(dòng)。F4(X)設(shè)定修正信號(hào)的變化速度和最大幅度。當(dāng)噴水比增加，就意味著實(shí)際過熱汽溫升高，噴水比大于設(shè)定的噴水比，就意味著實(shí)際過熱汽溫高于設(shè)計(jì)工況(或校核工況）值。此時(shí)，為了將汽溫降低到設(shè)計(jì)工況（或校核工況）的水平，可以提供一個(gè)負(fù)的修正值，以降低中間點(diǎn)溫度的設(shè)定值SP1。SP1減小導(dǎo)致主調(diào)輸出增加，提高了給水流量給定值SP2，通過增加給水流量，從而使汽溫恢復(fù)到正常值。從圖還可以看出，當(dāng)負(fù)荷小于55%時(shí)，T4指向S1為0，故噴水比修正只有在負(fù)荷>55%時(shí)才起作用。 可見，給水流量串級(jí)控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器PID1的作用是根據(jù)控制分離入口溫度與其設(shè)定值的偏差，進(jìn)行

24、PID運(yùn)算，輸出給水流量的校正值IT1，穩(wěn)定中間點(diǎn)溫度,以實(shí)現(xiàn)過熱汽溫粗調(diào)；副調(diào)節(jié)器PID2根據(jù)鍋爐總給水量的測(cè)量值與其設(shè)定值（包括反映燃水比的基本部分和主調(diào)節(jié)器輸出的校正部分）的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出給水泵轉(zhuǎn)速公共指令 ，調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速控制給水流量,以滿足機(jī)組負(fù)荷變化的需求。 2、給水泵控制回路 給水流量串級(jí)控制的副調(diào)節(jié)器的輸出 同時(shí)送到三臺(tái)給水泵轉(zhuǎn)速控制回路。如圖3所示，給水泵A轉(zhuǎn)速控制器M/A1自動(dòng)輸入端的輸入信號(hào)為： （1） 其中 是A泵的偏置，目的是校正各臺(tái)泵的負(fù)荷特性偏差，當(dāng)兩臺(tái)及以上給水泵處于自動(dòng)時(shí)，可由運(yùn)行人員調(diào)整偏置，否則偏置是一個(gè)跟蹤值; 是三臺(tái)泵偏置的平均值。 附圖3

25、給水泵轉(zhuǎn)速控制回路具有以下主要功能： 1)、上下限幅:限制給水泵的轉(zhuǎn)速控制指令不超過上、下限限值，以防止給水泵進(jìn)入安全工作區(qū)之外而引起給水泵汽蝕。 2)、小值選擇塊:限制給水泵的流量不超過所設(shè)定的上限值H。 3)、為了方便調(diào)整三臺(tái)給水泵的負(fù)荷，三臺(tái)給水泵可以進(jìn)行各自的偏置設(shè)定。而給水泵轉(zhuǎn)速平均偏置信號(hào)則由各臺(tái)給水泵的偏置指令求和得到。 ； ; 穩(wěn)定時(shí) ； ； =3 （2） 當(dāng)某臺(tái)泵的偏置增加使其輸出增加時(shí),平均偏置增加,其它兩臺(tái)泵輸出自動(dòng)減少,保持總的輸出指令不變。 4）、當(dāng)一臺(tái)泵自動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制側(cè)可以自動(dòng)補(bǔ)償手動(dòng)控制側(cè)給水泵轉(zhuǎn)速的改變，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷指令的自動(dòng)分配和無擾切換。 如A自動(dòng)，B、C手動(dòng)

26、，則T3指向S1,A泵的偏置為跟蹤值： （3） 當(dāng)處于手動(dòng)狀態(tài)的B泵或C泵控制指令 或 增加時(shí)， 或 同時(shí)增加，使處于自動(dòng)狀態(tài)的A泵的指令自動(dòng)減少。穩(wěn)定時(shí) ， 3 + ，即三臺(tái)泵的平均指令仍等于副調(diào)節(jié)器的輸出。 可見，式（2）不僅在三臺(tái)泵全自動(dòng)的情況下成立，在三臺(tái)泵既有手動(dòng)，也有自動(dòng)的情況下也是成立的。 若B泵處于手動(dòng)，則在B泵軟手操作器M/A2的輸入端有： = 處于手動(dòng)狀態(tài)的軟手操作器輸入端的自動(dòng)信號(hào) (尚未起作用)與手操輸出信號(hào) 相等,隨時(shí)可由手動(dòng)無擾地切到自動(dòng)。 三、超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)的仿真 1、控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的處理 根據(jù)仿真計(jì)算的特點(diǎn),給水流量、減溫水量等，直接引用過程模型仿真程序

27、計(jì)算值，略去濾波元件；動(dòng)態(tài)延時(shí)環(huán)節(jié)F1(t)的時(shí)間常數(shù)根據(jù)燃料量與給水量擾動(dòng)下汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性確定，以燒燒率和給水量隨負(fù)荷指令增加時(shí)，分離器及分離器前各點(diǎn)汽溫不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)下降為基本要求；燃水比函數(shù)發(fā)生器F1(X)根據(jù)鍋爐熱力計(jì)算，按照不同負(fù)荷下燃料量與給水量的關(guān)系數(shù)據(jù)擬合；動(dòng)態(tài)補(bǔ)償微分器D(t)的微分時(shí)間常數(shù)與放大系數(shù)根據(jù)燃料(發(fā)熱量)擾動(dòng)下分離器溫度的動(dòng)態(tài)特性確定；分離器溫度設(shè)定值函數(shù)器F2(X)，根據(jù)鍋爐分離器壓力和分離器溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)擬合得到；過熱器噴水比定值函數(shù)器F3(X)，按照鍋爐負(fù)荷與過熱器一、二級(jí)減溫器的噴水量的關(guān)系數(shù)據(jù)擬合得到；分離器出口汽溫設(shè)定值的修正值函數(shù)器，根據(jù)有關(guān)運(yùn)行經(jīng)

28、驗(yàn)，設(shè)定±4左右的上、下限值；主、副調(diào)節(jié)器PID1和PID2，采用積分分離的PID算法，轉(zhuǎn)換成差分方程。采用積分分離算法的目的，主要是確保給水流量適應(yīng)負(fù)荷變化時(shí)燃燒率變化的需要，并保持給水流量的穩(wěn)定。給水泵轉(zhuǎn)速控制回路，直接按SAMA圖轉(zhuǎn)化成仿真程序。 2給水控制系統(tǒng)的仿真運(yùn)行 1）啟動(dòng)階段：?jiǎn)?dòng)電泵運(yùn)行，手動(dòng)調(diào)整電泵轉(zhuǎn)速維持給水母管適當(dāng)?shù)膲毫?。調(diào)整旁路給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行鍋爐上水完成后，將旁路調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)，維持鍋爐最小安全給水流量。該方式與汽包啟動(dòng)時(shí)類似，不同的只是本系統(tǒng)以鍋爐最小安全給水流量為被調(diào)量；而后者以汽包水位為被調(diào)量。 2）電泵控制給水流量階段：機(jī)組并列后在負(fù)荷小于210MW時(shí)

29、，機(jī)組處于定壓方式。一方面，隨著燃燒率的提高，分離器越來越接近干態(tài)，另一方面；隨著負(fù)荷增加，給水旁路調(diào)節(jié)閥接近全開。在400T/H到500T/H之間，可開主給水調(diào)節(jié)閥運(yùn)行。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)入干態(tài)、并具有足夠過熱度后，可將電泵給水調(diào)節(jié)投入自動(dòng)。由給水控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)給流流量，并保持分離汽溫適當(dāng)?shù)倪^熱度。 在進(jìn)入干態(tài)的初期，要特別注意分離器汽溫的過熱度。應(yīng)盡量保持給水流量穩(wěn)定，使燃料量適當(dāng)多于給水量，以平穩(wěn)渡過過渡期。因?yàn)闈駪B(tài)時(shí)，給水流量為蒸汽流量與分離器回水流量之和，有一部分熱量要由回水損失掉。故在同樣的燃燒率下，由濕態(tài)進(jìn)入干態(tài)后，主汽壓力和負(fù)荷都要升高。但是，如果燃水比失配，一旦由干態(tài)返回濕態(tài)，又有

30、部分熱量經(jīng)回水損失，必然引起主汽壓力和機(jī)組負(fù)荷下降。而壓力下降又引起給水流量自發(fā)增加，導(dǎo)致加熱段增長(zhǎng)、水冷壁蒸發(fā)量相對(duì)下降，回水增加，過熱汽溫上升。這可以看成是一個(gè)正反饋過程。故在此期間操作不當(dāng)很容易使壓力、溫度和負(fù)荷產(chǎn)生大幅波動(dòng)。 3）電泵切換至汽泵運(yùn)行：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)180MW左右時(shí)，可將運(yùn)行泵轉(zhuǎn)為汽泵運(yùn)行?？删S持電泵自動(dòng)，手動(dòng)逐步提高汽泵轉(zhuǎn)速，控制系統(tǒng)自動(dòng)降低電泵轉(zhuǎn)速，當(dāng)電泵再循環(huán)閥自動(dòng)打開時(shí)，轉(zhuǎn)換過程基本結(jié)束。 4)汽泵并列運(yùn)行:當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)280MW以上時(shí),可使一臺(tái)汽泵手動(dòng),一臺(tái)汽泵自動(dòng)。當(dāng)手動(dòng)增加后啟動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速時(shí)，運(yùn)行泵的轉(zhuǎn)速下降。通過控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，增加給水泵轉(zhuǎn)速指令，維持給水

31、流量。當(dāng)后啟動(dòng)泵再循環(huán)門自動(dòng)關(guān)閉時(shí)，兩臺(tái)泵同時(shí)帶上負(fù)荷。手動(dòng)調(diào)節(jié)使兩臺(tái)泵轉(zhuǎn)速相等時(shí)，將手動(dòng)泵投入自動(dòng)。 仿真機(jī)上燃燒率B擾動(dòng)時(shí)的過渡過程曲線如圖4(a)所示。 附圖4 四、給水控制系統(tǒng)運(yùn)行中的問題與改進(jìn)措施 1給水控制系統(tǒng)運(yùn)行中的問題 在仿真運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在電泵與汽泵負(fù)荷轉(zhuǎn)移以及并泵過程中容易引起給水流量大幅波動(dòng)。由于直流鍋爐不象汽包爐那樣有汽包緩沖，給水流量的波動(dòng)會(huì)直接影響汽溫、汽壓和負(fù)荷的穩(wěn)定。為了穩(wěn)定機(jī)組的運(yùn)行，切換過程必須十分緩慢地進(jìn)行，運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大。這主要是控制系統(tǒng)自動(dòng)分配轉(zhuǎn)速控制指令的結(jié)果。從式(3)可以看出：當(dāng)處于手動(dòng)狀態(tài)的B泵控制指令 增加時(shí)，處于自動(dòng)狀態(tài)的A泵的控制指令 將自動(dòng)減小。在A、B兩泵都帶負(fù)荷的情況下，這樣處理是合理的。但B泵出口壓力還低于給水母管壓力，B泵出口逆止未開時(shí)，手動(dòng)提高B泵轉(zhuǎn)速使 增加時(shí)，處于自動(dòng)狀態(tài)的A泵的控制指令 也自動(dòng)減小，就對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生了干擾。因位此時(shí)B泵輸出指令雖然增加，但并不能增加給水流量，而它引起的A泵轉(zhuǎn)速控制指令的減少，必然引起A泵流量下降。這相當(dāng)于燃料