電廠汽包鍋爐給水水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目 錄引言 ··············································&#

2、183;·················································&#

3、183;···································· 1第一章 第一章 給水控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 ·········

4、3;·················································

5、3;······· 31.1鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù) ········································

6、;············································ 31.2 給水控制對象和各種擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性 ·&

7、#183;········································· 31.2.1 給水控制對象的動(dòng)態(tài)特性 ·····

8、;··················································

9、;····················· 31.2.2 各種擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 ·························&#

10、183;·············································· 5第二章 給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求和

11、基本結(jié)構(gòu) ·················································&

12、#183;····· 92.1 給水控制系統(tǒng)的基本要求 ·········································&

13、#183;········································· 92.2 給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及分析 ····

14、3;·················································

15、3;················ 92.2.1 單沖量給水控制系統(tǒng) ······························

16、3;·················································

17、3;··· 92.2.2 前饋-反饋三沖量給水控制系統(tǒng) ···········································

18、;····················· 102.2.3 串極三沖量給水控制系統(tǒng)分析 ·························

19、········································· 16第三章 給水控制系統(tǒng)的無擾切換 ······

20、;··················································

21、;························· 203.1 測量信號的自動(dòng)校正 ······················

22、··················································

23、················· 203.1.1 水位信號的壓力校正 ······························

24、;··················································

25、;·· 203.1.2 過熱蒸汽氣流信號的壓力、溫度校正 ···········································

26、83;·········· 223.1.3 給水流量信號的溫度校正 ····································

27、······································ 233.2 給水控制系統(tǒng)的切換 ·········&

28、#183;·················································&

29、#183;····························· 243.2.1 給水流量測量裝置切換系統(tǒng) ················

30、83;·················································

31、83;··· 243.2.2 大小給水調(diào)節(jié)閥門的切換 ···········································

32、······························· 283.2.3 系統(tǒng)的無擾切換 ················&

33、#183;·················································&

34、#183;······················· 29第四章 系統(tǒng)的參數(shù)整定及MATLAB仿真 ······················&

35、#183;················································ 324.1

36、控制系統(tǒng)的參數(shù)整定方法 ················································

37、································· 324.1.1 廣義頻率特性法 ··············&

38、#183;·················································&

39、#183;························· 324.1.2 工程整定法 ·····················

40、3;·················································

41、3;·························· 334.2 調(diào)節(jié)器的選取 ·····················&#

42、183;·················································&#

43、183;····························· 354.3 參數(shù)整定及MATLAB仿真 ·················

44、;··················································

45、;············ 364.3.1 單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定及MATLAB仿真 ································

46、3;··········· 36內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4.3.2 串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定 ································

47、······························ 374.3.3 整個(gè)系統(tǒng)和各種擾動(dòng)量下的SIMULINK結(jié)構(gòu)圖和仿真圖 ··············

48、;·········· 41 結(jié)論 ······································

49、3;·················································

50、3;·········································· 45 參考文獻(xiàn) ······&

51、#183;·················································&

52、#183;·················································&

53、#183;················ 46 謝辭 ································

54、··················································

55、················································· 47內(nèi)蒙古

56、工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書引 言自動(dòng)控制技術(shù)在工程和科學(xué)發(fā)展中起著極為重要的作用，在火電廠的生產(chǎn)過程中也采用了自動(dòng)控制技術(shù)。在火電廠的生產(chǎn)過程中采用的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)，是伴隨著社會(huì)對電能需求的日益增加、單機(jī)容量的日益擴(kuò)大和自動(dòng)控制技術(shù)在火力發(fā)電廠中應(yīng)用的深度與廣度與日俱增而逐步發(fā)展起來的。電廠熱工自動(dòng)化水平的高低是衡量電廠生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)與否和企業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。其中，汽包鍋爐給水及水位的調(diào)節(jié)已經(jīng)完全采用自動(dòng)的方式加以控制，在不需要操作人員干預(yù)的情況下，可以很好的完成生產(chǎn)過程中的給水及水位控制，大大提高了生產(chǎn)效率。汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù)是使給水量適應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中水位保持在一定的范

57、圍內(nèi)。只有保證汽包水位的波動(dòng)在允許范圍內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，汽包水位是影響整個(gè)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素，所以就要有一套較好的控制方案，來實(shí)現(xiàn)汽包水位的控制。從傳統(tǒng)的控制方式來看，它們要么系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單成本低，卻不能有效的控制鍋爐汽包“虛假水位”現(xiàn)象，要么能夠在一定程度上控制“虛假現(xiàn)象”，系統(tǒng)卻過于復(fù)雜，成本投入過大。目前工業(yè)控制急需一種系統(tǒng)簡單，并且能夠控制“虛假水位”，具有高性價(jià)比的控制系統(tǒng)。汽包鍋爐的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)有三種基本結(jié)構(gòu)：單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，低負(fù)荷階段，由于疏水和鍋爐排污等因素的影響，給水和蒸汽流量存在著嚴(yán)重的不平衡，而且

58、流量太小時(shí)，測量誤差大，故在低負(fù)荷階段，很難采用三沖量調(diào)節(jié)方式，一般均采用單沖量調(diào)節(jié)方式。負(fù)荷達(dá)到一定值以上時(shí)，疏水和排污閥逐漸關(guān)閉，汽、水趨于平衡，流量逐漸增大，測量誤差逐漸減小，這時(shí)原則上可采用三沖量調(diào)節(jié)方式。但由于單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求蒸汽流量和給水流量信號在穩(wěn)態(tài)時(shí)必須相等，否則汽包水位存在靜態(tài)偏差，而且由于測量裝置及變送器的誤差等因素的影響，實(shí)際上現(xiàn)場這兩個(gè)信號在穩(wěn)態(tài)時(shí)，經(jīng)常難以做到完全相等，而且單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個(gè)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定需兼顧的因素多。因此單級三沖量事實(shí)上一般也難以采用。串級三沖量調(diào)節(jié)方式，采用主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器。兩調(diào)節(jié)器任務(wù)分工明確，整定相對容易，而且不要求穩(wěn)態(tài)時(shí)給水流量信

59、號與蒸汽流量信號完全相等，易于得到較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此現(xiàn)場多采用此控制方式。在串級控制系統(tǒng)中，參數(shù)的整定也是非常重要的，由于在系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的對象是內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書確定的，所以只有對調(diào)節(jié)器進(jìn)行整定，控制系統(tǒng)的參數(shù)整定有理論計(jì)算方法和工程整定方法，理論計(jì)算方法是基于一定的性能指標(biāo)，結(jié)合組成系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特征，通過理論計(jì)算求得調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)定值；而工程整定法，則是源于理論分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等一套工程上的方法，其具體方法將在本設(shè)計(jì)中體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的目的是采用串級三沖量給水控制系統(tǒng)控制汽包水位，使其平穩(wěn)運(yùn)行，并通過MATLAB仿真，證明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以很好的克服系統(tǒng)的內(nèi)外擾

60、動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽包鍋爐水位控制的要求。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 概 述1.1 自動(dòng)控制技術(shù)在電廠的應(yīng)用電能由于其固有的優(yōu)點(diǎn)而成為國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域最廣泛使用的能量，從而成為人類社會(huì)生產(chǎn)和生活中時(shí)刻不能離開的二次能源，電力已經(jīng)深入到社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，一個(gè)國家的電氣化程度已成為國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。只有電力產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展才有可能保證整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的迅速而穩(wěn)步的發(fā)展。熱力發(fā)電廠是電力工業(yè)的重要組成部分。熱力發(fā)電廠包括燃化石燃料（煤、油、氣）的火力發(fā)電廠與使用核燃料的核動(dòng)力電廠，迄今為止，熱力發(fā)電廠在世界大多數(shù)國家中仍占著各種發(fā)電形式中的主導(dǎo)地位，我國的火力發(fā)電占70%左右，而且根據(jù)

61、我國國情，火力發(fā)電廠基本是燃煤電廠。目前的大型燃煤電廠都已經(jīng)有了非常先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制水平的高低是衡量一個(gè)國家的生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)水平先進(jìn)與否的一項(xiàng)重要標(biāo)志。電力工業(yè)中電廠熱工生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)相對于其它民用工業(yè)部門有較長的歷史和較高的自動(dòng)化水平，電廠熱工自動(dòng)化水平的高低是衡量電廠生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)與否和企業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。早期的自動(dòng)控制系統(tǒng)因熱力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量小，對控制系統(tǒng)要求也不高，所以非常簡單，只需對給水、汽溫、汽壓和汽機(jī)的轉(zhuǎn)速作簡單的控制。這些控制系統(tǒng)大多分散在鍋爐和汽機(jī)車間就地安裝，整個(gè)電廠的機(jī)、爐、電也是分散控制的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電機(jī)組已由中溫、中壓、中小容量發(fā)展

62、到今天的大容量、高參數(shù)的單元機(jī)組。1.2 鍋爐概述鍋爐由汽鍋和爐子組成。爐子是指燃燒設(shè)備，為化石烯料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能提供必要的燃燒空間。汽鍋是為汽水循環(huán)和汽水吸熱以及汽水分離提供必要的吸熱和分離空間。鍋爐作為一種把煤、石油或天然氣等化石燃料所儲藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成水或水蒸氣的熱能的重要設(shè)備，長期以來在工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中都扮演著極其重要的角色，它已經(jīng)有二百多年的歷史了，但是鍋爐工業(yè)的迅猛發(fā)展卻是近幾十年的事情。國外的鍋爐控制工業(yè)5060年代發(fā)展最快，70年代達(dá)到高峰。我國的鍋爐工業(yè)是在新中國成立后才建立和發(fā)展起來的，1953年在上海首創(chuàng)了上海鍋爐廠,從其在生產(chǎn)和生活中所起的作用不同，鍋爐可分為電

63、站鍋爐，主要用于發(fā)電；工業(yè)鍋爐，主要用于直接供給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或驅(qū)動(dòng)機(jī)械能源；生產(chǎn)鍋爐，主要用于為居民提供熱水和供內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書居民取暖。應(yīng)該說鍋爐控制問題伴隨著鍋爐的出現(xiàn)也就相應(yīng)的出現(xiàn)了，它長期以來就是控制領(lǐng)域的一個(gè)典型問題。伴隨著控制理論和控制技術(shù)的發(fā)展，鍋爐自動(dòng)化控制的水平也在逐步提高。鍋爐的自動(dòng)化控制，經(jīng)歷了三四十年代單參數(shù)儀表控制，四五十年代單元組合儀表綜合參數(shù)儀表控制，以及六十年代初期的計(jì)算機(jī)過程控制幾個(gè)階段，隨著六十年代第一臺計(jì)算機(jī)在控制中的應(yīng)用以及此后計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入了鍋爐控制領(lǐng)域并正在成為這一領(lǐng)域的主要角色。計(jì)算機(jī)很強(qiáng)的記憶功能，邏輯判

64、斷功能以及快速計(jì)算功能為實(shí)現(xiàn)任意的控制算法提供了可能，這樣，先進(jìn)的控制理論和控制算法進(jìn)入鍋爐控制已經(jīng)有了可能性。從系統(tǒng)角度看，鍋爐包括燃燒負(fù)荷控制系統(tǒng)、送引風(fēng)系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如圖1-1：圖1-1 鍋爐控制系統(tǒng)總圖鍋爐汽包水位是鍋爐安全運(yùn)行的一個(gè)主要參數(shù)，水位過高會(huì)使蒸汽帶水帶鹽，嚴(yán)重的將引起整體品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響生產(chǎn)和安全；水位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán)，引起水冷壁局部過熱而損壞，尤其是大型鍋爐，一旦控制不當(dāng)，容易使汽包滿水或汽包內(nèi)的水全部汽化，造成重大事故。故鍋爐汽包給水控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證汽包水位在允許的范圍內(nèi)，并兼顧鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。對蒸汽鍋爐來說，汽包水位是其

65、正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一，是一個(gè)重要的被調(diào)節(jié)參數(shù)。由于汽包水位在鍋爐運(yùn)行中占首要地位，所以這類鍋爐的生產(chǎn)自動(dòng)化一般是從給水自動(dòng)調(diào)節(jié)開始的。隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的擴(kuò)大，對給水控制提出了更高的要求，其主要原因有：（1）汽包的個(gè)數(shù)和體積減小，使汽包的蓄水量和蒸發(fā)面積減少，從而加快了汽內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書包水位的變化速度；（2）鍋爐容量增大，顯著的提高了鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷，使鍋爐負(fù)荷對水位的影響加劇了；（3）提高了鍋爐的工作壓力，使給水調(diào)節(jié)閥和給水管道系統(tǒng)相應(yīng)復(fù)雜，調(diào)節(jié)閥的流量特性更不易滿足控制系統(tǒng)的要求。由此可見，隨著鍋爐朝大容量、高參數(shù)的發(fā)展，給水系統(tǒng)采用自動(dòng)控制是必不可少的，它

66、可以大大減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鍋爐的安全運(yùn)行。1.3 主要設(shè)備介紹汽包：一般汽包采用夾層結(jié)構(gòu)，并且汽包上、下兩半部采用不等壁厚，以減輕汽包重量，節(jié)約鋼材。來自水冷壁的汽水混合物從汽包頂部兩側(cè)進(jìn)入汽包的內(nèi)夾層，沖刷汽包上半部內(nèi)壁，然后再進(jìn)入渦流式分離器，在分離器做第一次分離，每只分離器頂部都裝有立式波形板分離器，作為二次分離元件。汽包頂部還配有立式波形板分離器，作為三次分離元件，經(jīng)三次分離的飽和蒸汽由汽包頂部的引出管送到過熱器去，下降管安置于汽包最底部，在下降管入口處還裝有十字架，用來消除由于入口產(chǎn)生旋渦而將蒸汽帶入下降管的現(xiàn)象。此外，汽包內(nèi)還裝有給水管和連續(xù)排污管。變速泵：變速泵又分為電

67、動(dòng)變速泵和氣動(dòng)變速泵。電動(dòng)變速泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)液力聯(lián)軸器與水泵相連接，通過改變液力聯(lián)軸器中勺管的徑向行程，改變聯(lián)軸器的工作油量，實(shí)現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的改變，氣動(dòng)給水泵由小汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，通過控制小汽輪機(jī)的進(jìn)氣量，改變氣動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速。氣動(dòng)給水泵可直接將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，有較高的效率。但由于驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)的蒸汽一般采用主汽輪機(jī)的抽汽，在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)抽汽氣壓太低，無法維持氣動(dòng)泵運(yùn)行，因此采用氣動(dòng)給水泵的系統(tǒng)，一般都配有一定容量的電動(dòng)泵，作為機(jī)組啟停和低負(fù)荷時(shí)使用以及氣動(dòng)泵故障時(shí)的備用泵。圖1-2 變速泵的壓力-流量特性內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書變速泵的壓力-流量特性如圖1-2所示，為

68、了保證鍋爐和泵的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，泵必須工作在泵的上限特性、下限特性、鍋爐允許最高給水壓力Pmax和最低給水壓力Pmin以及泵的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin包圍的區(qū)域，該區(qū)域稱為泵的安全工作區(qū)。泵的上限特性曲線亦稱為最小流量曲線，它表示給水泵在不同轉(zhuǎn)速下必須滿足的最小流量，正如前所述，低于這個(gè)流量，不但運(yùn)行效率很低，而且還會(huì)產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。這是由于低流量時(shí)，泵內(nèi)機(jī)械能做功產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)帶走，使得給水加熱并汽化，導(dǎo)致汽蝕。泵的下限特性曲線，亦稱為最大流量曲線，它表示給水泵在不同轉(zhuǎn)速下允許的最大流量，大于這個(gè)流量，泵的工作效率降低，而且可能使泵內(nèi)靜壓最低值低于給水溫度下的飽和壓力，在流道靜壓最

69、低值部分給水將發(fā)生汽化，導(dǎo)致汽蝕。因此采用變速泵的給水控制系統(tǒng)，在控制給水流量的過程中必須保證泵的工作點(diǎn)在安全工作區(qū)內(nèi)。一般采用的保護(hù)措施是：當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入上限特性曲線之外時(shí)，打開泵出口至除氧器再循環(huán)管路上的最小流量再循環(huán)閥，稱之為最小流量保護(hù)；當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入下限特性之外時(shí)，關(guān)小管路的給水調(diào)節(jié)閥或提高水泵轉(zhuǎn)速，稱之為最大流量保護(hù)，從而保證泵的工作點(diǎn)始終在泵的安全經(jīng)濟(jì)工作區(qū)內(nèi)。1.4 給水調(diào)節(jié)的任務(wù)給水自動(dòng)調(diào)節(jié)也叫水位自動(dòng)調(diào)節(jié)，其主要任務(wù)是：(1)維持鍋爐水位在允許的范圍內(nèi)，使鍋爐的給水量適應(yīng)于蒸發(fā)量。鍋爐的水位是影響安全運(yùn)行的重要因素。水位過高會(huì)影響汽水分離裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增加

70、，使過熱器管壁和氣輪機(jī)葉片結(jié)垢，造成事故；對于工業(yè)鍋爐，蒸汽帶水量過多，也要影響用戶的某些工藝過程。水位過低，則會(huì)破壞汽水正常循環(huán)，以致燒壞受熱面。水位過高或過低，都是不允許的。所以，正常運(yùn)行時(shí)汽包水位應(yīng)在給定值的 15mm上下范圍波動(dòng)。(2)保持給水量穩(wěn)定。給水量穩(wěn)定，有助于省煤器和給水管道的安全運(yùn)行。 上述兩個(gè)任務(wù)中，第一個(gè)任務(wù)尤為重要。實(shí)踐證明，無論是電站鍋爐，或者是工業(yè)鍋爐，用人工操作調(diào)節(jié)水位，既不安全，也不經(jīng)濟(jì)，其最有效的方法是實(shí)現(xiàn)給水自動(dòng)調(diào)節(jié)。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第二章 給水被控對象的動(dòng)態(tài)特性在討論給水自動(dòng)控制系統(tǒng)之前，必須先分析被控對象的動(dòng)態(tài)特性，然后才能設(shè)計(jì)出一個(gè)合

71、理的給水控制系統(tǒng)。給水調(diào)節(jié)對象的動(dòng)態(tài)特性是指汽包水位的變化與引起水位變化的各種因素之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。汽包水位是汽包中儲水量和水面下汽泡容積的綜合反映。所以，水位不僅受汽包儲水量變化的影響，而且還受到汽水混合物中汽泡容積變化的影響。從水位反映儲水量來看，調(diào)節(jié)對象是一個(gè)無自平衡能力的對象，這是因?yàn)閮λ康淖兓怯山o水流量和蒸汽流量變化引起的，而水位變化后既不能影響給水流量，又不能影響蒸發(fā)量，所以說水位調(diào)節(jié)對象是沒有自平衡能力的。影響汽包水位變化的因素主要有：蒸汽流量D,給水量W，爐膛熱負(fù)荷（燃料量M）,汽包壓力P等。2.1 汽包水位的動(dòng)態(tài)特性工業(yè)鍋爐的汽包水位是正常運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，水位過高，產(chǎn)生

72、蒸汽帶水現(xiàn)象，影響用汽單位的正常生產(chǎn)。汽包水位過低，會(huì)影響鍋爐的汽水自然循環(huán)，如不及時(shí)調(diào)節(jié)，就會(huì)使汽包里的水全部汽化掉，可能導(dǎo)致鍋爐燒塌和爆炸事故。因此，鍋爐運(yùn)行中，保持汽包水位在一定范圍是十分重要的自動(dòng)控制問題。影響汽包水位變化的因素很多，主要有燃煤量、給水量和蒸汽流量。燃煤量對水位變化的影響是非常緩慢的，比較容易克服。因此，我們主要考慮給水量和蒸汽流量對水位的影響。鍋爐水位調(diào)節(jié)對象的原理結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 給水調(diào)節(jié)對象結(jié)構(gòu)圖1-給水母管；2-調(diào)節(jié)閥；3-省煤器；4-汽包；5-管路；6-過熱器；7-蒸汽管給水調(diào)節(jié)對象的動(dòng)態(tài)特性是指各種擾動(dòng)下的汽包水位隨時(shí)間變化的特性。當(dāng)擾動(dòng)為階躍擾

73、動(dòng)時(shí)，對象的動(dòng)態(tài)特性稱為階躍響應(yīng)曲線。影響水位變化的原因是很多的，其中鍋爐的蒸發(fā)量和給水流量的變化是主要的，其它還有爐膛熱負(fù)荷、汽包壓力的變化等原因。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2.2 各種擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性2.2.1 給水流量擾動(dòng)下對象的動(dòng)態(tài)特性圖2-2為給水量擾動(dòng)下水位階躍響應(yīng)曲線。圖2-2中曲線1為沸騰式省煤器情形下水位的動(dòng)態(tài)特性，曲線2為非沸騰式省煤器情形下水位的動(dòng)態(tài)特性。圖2-2 給水量擾動(dòng)下水位階躍響應(yīng)曲線在給水流量突然增加的瞬間，鍋爐的蒸發(fā)量還未改變，給水流量大于蒸發(fā)量，但水位一開始并不立即增加，這是因?yàn)闇囟容^低的給水進(jìn)入省煤器及水循環(huán)系統(tǒng)的流量增加了，從原有的飽和汽水

74、混合物中吸取了一部分熱量，使水面下的汽泡容積有所減少。事實(shí)上也就是因?yàn)榻o水溫度遠(yuǎn)低于省煤器的溫度，即給水有一定的過冷度，水進(jìn)入省煤器后，使一部分汽變成了水，特別是沸騰式省煤器，給水減輕了省煤器內(nèi)的沸騰度，省煤器內(nèi)汽泡總?cè)莘e減少，因此，進(jìn)入省煤器內(nèi)的水首先用來填補(bǔ)省煤器中因汽泡破滅容積減少而降低的水位，經(jīng)過一段遲延甚至水位下降后，才能因給水不斷從省煤器進(jìn)入汽包而使水位上升。在此過程中，負(fù)荷還未變化，汽包中水仍在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢。由H曲線可以清楚地看出給水被控對象內(nèi)擾的特點(diǎn)是：給水?dāng)_動(dòng)剛剛加入時(shí)，由于給水的過冷度影響，水位H的變化很慢，經(jīng)過一段時(shí)間之后其變化速度才逐漸增加，最后變?yōu)榘匆欢?/p>

75、速度直線上升，這時(shí)就是物質(zhì)不平衡在起主要作用了，如果給水量和蒸汽量不能平衡，水位就不能確定。下面簡單介紹一下水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳遞函數(shù)。水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳遞函數(shù)可表示為： Wh(s)=H =-=Ws1+ss(1+s)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書其擾動(dòng)傳遞函數(shù)方框圖如圖2-3所示，可近似認(rèn)為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)的并聯(lián)或串聯(lián)的兩種形式。其擾動(dòng)傳遞函數(shù)方框圖如圖2-3所示，可近似認(rèn)為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)的并聯(lián)或串聯(lián)的兩種形式。圖2-3 給水?dāng)_動(dòng)傳遞函數(shù)方框圖2.2.2 蒸汽流量擾動(dòng)下對象的動(dòng)態(tài)特性蒸汽流量擾動(dòng)下水位的階躍起反應(yīng)曲線如圖2-4所示。當(dāng)蒸汽流量突然增加（假定供熱量及

76、時(shí)跟上）時(shí)，鍋爐的蒸發(fā)量大于給水流量，汽包的貯水量應(yīng)等速下降，又因?yàn)槠菬o自平衡對象，所以水位的變化曲線應(yīng)如圖中曲線H1所示：實(shí)際上當(dāng)蒸發(fā)量突然增加時(shí)，在汽水循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例的增大，使汽水混合物中汽泡的容積增大；又因爐膛內(nèi)的發(fā)熱量并不能及時(shí)增加，從而使汽包壓力不斷下降，降低了飽和溫度，促使蒸發(fā)速度加快，汽泡膨脹，加大了汽水混合物的總體積，使水位變化過程如圖中曲線H2所示。水位實(shí)際變化曲線是H1和H2 之和。圖2-4 蒸汽流量擾動(dòng)下水位階躍響應(yīng)曲線H1-只考慮貯水量變化的水位反應(yīng)曲線；H2-只考慮水面下汽泡容積變化的水位反應(yīng)曲線；H-實(shí)際水位反應(yīng)曲線（H=H1+H2）兩曲線的疊加

77、，即圖中的曲線H，由圖可知，負(fù)荷變化時(shí)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性具內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書有特殊的形式：負(fù)荷增加時(shí)，蒸發(fā)量大于給水量，但水位不是下降反而迅速上升；負(fù)荷突然減小時(shí)，水位卻先下降，然后迅速上升，這就是“虛假水位”現(xiàn)象。虛假水位的變化情況和鍋爐的特性有關(guān)，燃料突然減小時(shí)（如鍋爐滅火），“虛假水位”約在24分鐘內(nèi)即達(dá)到最低值。在外部負(fù)荷突然減小時(shí)（如汽輪機(jī)甩負(fù)荷），“虛假水位”約在20秒內(nèi)即達(dá)到最低值，并且，“虛假水位”達(dá)到最低值的時(shí)間和負(fù)荷達(dá)到的最低值的時(shí)間基本相同。汽輪機(jī)甩負(fù)荷擾動(dòng)下的“虛假水位”現(xiàn)象是相當(dāng)嚴(yán)重的，這給組成水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶來了困難。為了維持水位在允許的范圍內(nèi)，運(yùn)行

78、中應(yīng)對負(fù)荷的一次變動(dòng)量及負(fù)荷變化速度加以限制。2.2.3 爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下對象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)燃料M增加時(shí)，爐膛熱負(fù)荷隨著增加，水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的汽水混合物的氣泡比例增加，蒸發(fā)強(qiáng)度增加。如果負(fù)荷設(shè)備的進(jìn)氣閥不加調(diào)節(jié)，則汽包飽和壓力升高，蒸汽流出量增加，蒸發(fā)量大于給水量，水位應(yīng)該下降。隨著汽包壓力的升高，汽水混合物中汽泡的比例將減小，又使得汽水總?cè)莘e下降；其次，在汽壓升高時(shí)，汽的比容變小，水的比容變大，總的效果是汽水混合物的比容變化不大。所以在燃料量擾動(dòng)下，汽包水位也會(huì)因汽包容積的增加水位先上升，因此也會(huì)出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，至蒸發(fā)量與燃料量相適應(yīng)時(shí)，水位才開始下降，即經(jīng)過了Tm時(shí)間后水位開始下降。由于

79、熱慣性的原因，這種“虛假水位”沒有蒸汽流量擾動(dòng)下的“虛假水位”那樣嚴(yán)重。圖2-5 燃料量擾動(dòng)下水位階躍響應(yīng)曲線應(yīng)當(dāng)指出，蒸汽量、給水量和燃料量在運(yùn)行中是經(jīng)常變化的，為保持氣壓穩(wěn)定，燃料量與蒸發(fā)量必須相互適應(yīng)，因此這兩種擾動(dòng)總是相伴發(fā)生，只是有先后發(fā)生的差別。從各種擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性可估計(jì)到水位調(diào)節(jié)的一些缺點(diǎn)：由于存在延遲，等到水位偏離規(guī)定值后再去進(jìn)行調(diào)節(jié)，水位必然會(huì)有較大的變化（尤其是水位反應(yīng)快的內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書鍋爐），水位的偏差也大；在負(fù)荷變化時(shí)，由于“虛假水位”現(xiàn)象，水位將迅速變化，這種變化幅度不可能用調(diào)節(jié)給水量來減小。為維持水位在允許的范圍內(nèi)，必須限制負(fù)荷的一次改變量和

80、負(fù)荷變化速度；在負(fù)荷變化后的開始階段，給水流量和負(fù)荷的變化方向相反，如果忽視“虛假水位”現(xiàn)象的存在，盲目根據(jù)“水位”來調(diào)節(jié)給水量，將會(huì)擴(kuò)大鍋爐進(jìn)出流量的不平衡，使水位波動(dòng)加劇，實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)防止和避免。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第三章 串級三沖量給水系統(tǒng)的信號校正與系統(tǒng)切換3.1 鍋爐給水設(shè)備及管路連接鍋爐給水管路連接是和機(jī)爐連接方式相適應(yīng)的，可分母管制與單元制兩類。母管制給水系統(tǒng)是指具有全廠鍋爐共用的給水母管系統(tǒng)。全廠所有的給水泵都連在給水母管上；而每臺鍋爐的給水調(diào)節(jié)則用各自連接在給水母管上的給水調(diào)節(jié)門進(jìn)行。典型的連接如圖3-1所示。圖3-1 母管制鍋爐給水系統(tǒng)示意圖在圖3-1中，#1

81、門是主給水調(diào)節(jié)閥，#2門是備用主給水調(diào)節(jié)閥，這兩個(gè)閥門允許通過100%負(fù)荷的給水量；#3門是旁路給水調(diào)節(jié)閥，允許通過25%30%左右負(fù)荷的給水量。為了防止調(diào)節(jié)閥全閉時(shí)漏流，各條管路上都安裝了電動(dòng)截止門#4，#5和#6。為了檢修方便，在主給水管路上又安裝了總的電動(dòng)截門#7。此外還裝有鍋爐點(diǎn)火時(shí)省煤器用再循環(huán)門和事故放水電動(dòng)截止門#8和#9。另一類是單元制給水系統(tǒng)，每臺單元機(jī)組都有自己獨(dú)立的給水管路系統(tǒng)。比較典型的有汽動(dòng)泵、電動(dòng)泵混合型及單純電動(dòng)泵組兩種。汽動(dòng)泵電動(dòng)泵混合型給水系統(tǒng)共有三臺主給水泵，其中兩臺是可變速的汽動(dòng)泵，它們在高負(fù)荷時(shí)使用。另一臺是定速電動(dòng)泵，在單元機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷時(shí)使用。由于

82、機(jī)組啟動(dòng)階段還不能得到穩(wěn)定的氣源，汽動(dòng)變速泵無法使用，故先用電動(dòng)泵。這時(shí)電動(dòng)泵通常是工作在定速工況，所以需用給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)給水量。為了保證泵在低負(fù)荷內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書時(shí)出口有足夠的流量，防止給水泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，安裝了再循環(huán)管路。電動(dòng)泵組單元制給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的典型形式是三臺可變速電動(dòng)給水泵并聯(lián)，兩臺運(yùn)行一臺備用，泵的轉(zhuǎn)速變化依靠液壓聯(lián)軸節(jié)（靠背輪）滑差實(shí)現(xiàn)。為了保證泵的安全運(yùn)行特性，通常也裝有再循環(huán)門和調(diào)節(jié)閥門。3.2 測量信號的自動(dòng)校正鍋爐從啟動(dòng)到正常運(yùn)行或是從正常運(yùn)行到停爐過程中，蒸汽參數(shù)和負(fù)荷在很大范圍內(nèi)變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量測量信號的準(zhǔn)確性受到影響。為了實(shí)現(xiàn)全程

83、自動(dòng)控制，要求這些信號能夠自動(dòng)地進(jìn)行壓力、溫度校正。測量信號自動(dòng)校正的基本方法是：先推導(dǎo)出被測參數(shù)隨溫度、壓力變化的數(shù)學(xué)模型，然后利用各種元件構(gòu)成運(yùn)算電路進(jìn)行運(yùn)算，便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正。按參數(shù)變化范圍和要求的校正精度不同，可建立不同的數(shù)學(xué)模型，因而可設(shè)計(jì)出不同的自動(dòng)校正方案。1.水位信號的壓力校正由于汽包中飽和水和飽和蒸汽的密度隨壓力變化，所以影響水位測量的準(zhǔn)確性。通常可以采用以下方法進(jìn)行壓力校正。采用電氣校正回路進(jìn)行壓力校正，就是在水位差壓變送器后引入校正回路。圖3-2 汽包水位測量系統(tǒng)pb-汽包壓力；H-汽水連通管之間垂直距離，即最大變化范圍；h-汽包水位高度；p1 ，p2-夾在差壓變送器兩側(cè)

84、的壓力；s-飽和蒸汽的密度；G-飽和水的密度；a-汽包外平衡容器內(nèi)凝結(jié)水的密度 圖3-2表示單元單容器平衡測量系統(tǒng)。從圖中可以看出：p1=Gh+s(H-h)p2=aHp=p2-p1=aH-Gh-sH+sh=(a-s)H-(G-s)h內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書h=(a-s)H-p （3-1） G-s當(dāng)H一定時(shí)，水位h是壓差和汽、水密度的函數(shù)。密度a與環(huán)境溫度有關(guān)，一般可取50時(shí)水的密度。在鍋爐啟動(dòng)過程中，水溫略有增加，但由于同時(shí)壓力也升高，兩種因素對a的影響基本上可抵消，即可近似地認(rèn)為a時(shí)恒值。而飽和水和飽和蒸汽的密度G和s均為汽包壓力pb的函數(shù)，即a-s=fa(pb) G-s=fb(pb

85、)由式（3-1）可以改寫成 h=fa(pb)-p （3-2） fb(pb)按照式（3-2）可以設(shè)計(jì)出水位壓力自動(dòng)校正線路，如圖3-3所示。圖3-3 水位壓力自動(dòng)校正線路圖3-3中函數(shù)組件f1（x）、f2（x）分別模擬式（3-2）中fa(pb)和fb(pb)。計(jì)算和試驗(yàn)表明，密度與汽包之間的函數(shù)曲線可以看出a-s與pb的關(guān)系在較大范圍內(nèi)可以近似地認(rèn)為是線性關(guān)系，即'(a-s)=k1'-k2pb'H(a-s)=H(k1'-k2pb)H(a-s)=k1-k2pb內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書則式（3-1）可以改寫為 h=k1-k2pb-p （3-3） fb(pb)按

86、式（3-3）可設(shè)計(jì)出較為簡便的水位自動(dòng)校正線路，如圖3-4所示。圖3-4 水位壓力自動(dòng)校正線路二2.過熱蒸汽流量信號的壓力、溫度校正過熱蒸汽流量測量通常采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。這種噴嘴基本上是按定壓運(yùn)行額定工況參數(shù)設(shè)計(jì)，在該參數(shù)下運(yùn)行時(shí)，測量精度是較高的。但在對系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，運(yùn)行工況不能基本固定。當(dāng)被測過熱蒸汽的壓力和溫度偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，蒸汽的密度變化很大，這就會(huì)給流量測量造成誤差，所以要進(jìn)行壓力和溫度的校正?？梢园聪铝泄竭M(jìn)行校正：D=kp=k.2p18.57pTp+1.66-5.61100100 （3-4）式中 D-過熱蒸汽流量；內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書P-過熱蒸汽壓力；T-過熱蒸汽溫度；p

87、-節(jié)流件差壓；-過熱蒸汽密度；k-流量系數(shù)。按式（3-4）可設(shè)計(jì)出過熱蒸汽流量信號的壓力，溫度自動(dòng)校正線路如圖3-5所示。圖3-5 過熱蒸汽流量信號的壓力、溫度自動(dòng)校正線路圖3.給水流量信號的溫度校正計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)給水溫度為100不變，壓力在0.196-19.6Mpa范圍內(nèi)變化時(shí)，給水流量的測量誤差為0.47%；若給水壓力為19.6Mpa不變，給水溫度在100-290溫度范圍內(nèi)變化時(shí)，給水量測量誤差為13%。所以，對給水流量測量信號可以只采用溫度校正，其校正回路如圖3-6所示。若給水溫度變化不大，則不必對給內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書水流量測量信號進(jìn)行校正。3.3 給水流量測量裝置

88、切換系統(tǒng)圖3-6 給水流量信號溫度校正線路給水流量測量信號的準(zhǔn)確性與壓力、溫度的校正精度有關(guān)，但主要取決于高、低負(fù)荷時(shí)流量的測量精度。一般，大型單元機(jī)組的給水管路系統(tǒng)如圖3-7所示。上面的一路為主給水，在高負(fù)荷時(shí)使用；下面一路為流量較小的旁路給水，鍋爐啟停過程中及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)用它供水；中間一路為輔助給水，當(dāng)主給水管路發(fā)生故障或因水壓過低而主給水供不應(yīng)求時(shí)使用。圖中#1，#2，#3為截止閥，#4，#5，#6為調(diào)節(jié)閥，#7為總截止閥。旁路給水管路中的最大流量只有主給水管路流量的30%左右，如果采用一個(gè)孔板測量給水流量，在低負(fù)荷時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差。為此，給水泵系統(tǒng)中安裝了1、2兩個(gè)孔板。在鍋

89、爐啟停及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，用旁路孔板2測量給水量，高負(fù)荷時(shí)用主管路孔板1測量給水量。對于這種采用兩個(gè)測量元件的給水流量測量系統(tǒng)，需要用一個(gè)流量信號運(yùn)算回路，如圖3-8所示。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書圖3-7 給水管路系統(tǒng)示意圖圖3-8 給水流量信號運(yùn)算回路由于旁路給水管路中的實(shí)際流量為主給水管路的1/4左右，因此測量旁路給水流量的變送器輸出信號要用乘法器乘以0.25的系數(shù)，以便使旁路給水流量信號與主給內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書水流量信號具有同樣的變化范圍。在比較器1中，主給水流量信號w1減去旁路給水流量信號0.25w2，此差值信號在另一乘法器中乘可變系數(shù)k，乘法器的輸出為k(w1-0.

90、25w2)，k值由比例偏置器p±調(diào)整。當(dāng)給水流量大于25%時(shí)，k值由1向零逐漸變小，當(dāng)流量達(dá)到30%時(shí)k=0，這時(shí)旁路給水流量信號消失，轉(zhuǎn)入主給水管路的給水流量測量?？梢姳容^器2的輸出信號為w=w1-k(w1-0.25w2)其中 w-總給水流量信號；w1-主給水流量信號；w2-旁路給水流量信號。由上式可以看出，當(dāng)k=1時(shí)，w1=0.25w2；當(dāng)k=0時(shí)，w=w1，這樣就實(shí)現(xiàn)了在低負(fù)荷時(shí)用旁路管路上的孔板2測量給水流量，高負(fù)荷時(shí)用主給水管路上的孔板1測量給水量的要求，從而提高了測量精度。圖3-9中表示的也是一個(gè)大小孔板測量切換的線路，大負(fù)荷時(shí)用大孔板，小負(fù)荷時(shí)用小孔板，高低負(fù)荷切換時(shí)，

91、測得的流量信號也進(jìn)行無擾切換。圖3-9 給水流量測量信號系統(tǒng)在圖3-9中，W1-經(jīng)過大孔板的給水流量；W2-經(jīng)過小孔板的給水流量；內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書流量變送器、I/U轉(zhuǎn)換及開方器合在一起的測量系統(tǒng)總的系數(shù)； r1 -大孔板、r2 -小孔板等測量系統(tǒng)總的系數(shù)；W-最后測得的給水流量信號，它如用指示表表示出來，系數(shù)值用r1（即按大孔板測量范圍作為指示儀表的測量范圍）；k -01變化的系數(shù)。其他符號意義可從圖中看出。如果把圖3-9中各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)配合恰當(dāng)，則可以得到以下結(jié)果：W=W1(1-k)+W2k （3-5） 圖3-9中用虛線框表示的部分，是一個(gè)比例限幅電路，通過恒流給定器GH輸出與

92、大孔板測量信號m1比較，經(jīng)比例放大后，再限制其最大輸出值（n=010），使k=01變化。k的變化應(yīng)滿足以下的要求：當(dāng)截門還未打開，給水流量較小時(shí)，應(yīng)使k=1，測量值以小孔板測量為準(zhǔn)，有W=W2；當(dāng)截門全開，給水流量很大時(shí)，應(yīng)使k=0，測量值應(yīng)以大孔板測量值為準(zhǔn)，有W=W1；當(dāng)截門剛開啟一部分，但流量較小時(shí)，大孔板測量值誤差較大，小孔板又只測得部分流量，此時(shí)應(yīng)使0k1，按式（3-5）可得到較精確的測量值?，F(xiàn)把實(shí)現(xiàn)式（1-5）的線路原理說明如下：當(dāng)m1GH值時(shí)，比例組件輸入為負(fù)值，反向截止使輸出N=0，由乘法器中k=得到k=0。當(dāng)mGH值時(shí)，比例組件輸入為正值。由于選擇比例組件的放大倍數(shù)較大，比如

93、為20，此時(shí)，輸出將大于10，經(jīng)限幅后，使n=10V，k=n=1。 10n，10當(dāng)m1GH，并數(shù)值范圍在GM-m10.5V時(shí)，輸出n在0至10V范圍內(nèi)變化，使0k1。兩個(gè)乘法器的輸入輸出關(guān)系為U01=m1U02=(m2n=m1k 10r1rn)=m21k r210r2內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書加法器的輸出為m=m1-U01+U02=m1-m1k+m2r1kr2=m1(1-k)+m2r1k r2mmm1=(1-k)+2k r1r1r2因?yàn)?W1=m1mm；W2=2；W= r1r2r1所以 W=W1(1-k)+W2k例如，當(dāng)流量較小，GH-m1=0.2V，可得到n=200.2=4；k=n=0

94、.4 10W=0.6W1+0.4W2即從大孔板測量值取60%，從小孔板測量值取40%，構(gòu)成給水流量測量信號。3.4 大小給水調(diào)節(jié)閥門的切換在給水控制中，低負(fù)荷時(shí)通常用旁路閥門（即小閥門）調(diào)節(jié)給水流量，高負(fù)荷時(shí)用主給水閥門（即大閥門）調(diào)節(jié)給水流量。在負(fù)荷變化時(shí)，大小閥門就需要進(jìn)行無擾切換。圖3-10表示的是這種切換的線路原理。從圖3-10可以看出，在低負(fù)荷時(shí)，繼電器接點(diǎn)KJ斷開，定值組件GH發(fā)出10V的階躍信號，經(jīng)過加法器，直接送到小閥回路中的乘法器，即b=10V。小閥回路乘法器輸出U小=aba10。a信號即為調(diào)節(jié)器的輸出信號，所以小=a（c=10V）c10閥回路中的控制信號即為調(diào)節(jié)器的輸出信號

95、，小閥處于工作狀態(tài)。與此同時(shí)，大閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。這是因?yàn)镵J斷開，限速組件的輸出信號b為0，則大閥回路中乘法器輸出U大=aba0=0。 c10當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加，給水流量增大到一定值時(shí)，絕對值報(bào)警組件H/L動(dòng)作，使繼內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書電組件KJ激勵(lì)，接點(diǎn)KJ閉合。這時(shí)，限速組件輸入為一個(gè)10V的階躍信號，其圖3-10 大小調(diào)節(jié)閥無擾切換原理圖輸出b變?yōu)樾逼滦盘?，?dāng)斜坡信號達(dá)到10V時(shí)，U大=aba10=a，即大閥門逐c10漸開大，最后變?yōu)檎{(diào)節(jié)器的輸出信號，大閥門參與工作。與此同時(shí)，加法器的輸出信號，即小閥門回路中的b信號如圖中所示，為一個(gè)由大到小的斜坡信號。當(dāng)b信號降為零時(shí)，小閥門

96、回路的乘法器輸出U小=aba0=0。即在大閥門開大時(shí)，小閥門相應(yīng)關(guān)小，直到全部關(guān)閉。 cc由于兩個(gè)閥門的流通量是不同的，所以兩個(gè)閥門的開關(guān)速度應(yīng)該是不同的，而流量應(yīng)該保持相等，這可以通過比例系數(shù)和偏置值進(jìn)行調(diào)整。繼電組件KJ是由給水量控制的組件，為了防止啟停過程中造成閥門的多次反復(fù)切換，切換點(diǎn)電壓應(yīng)具有一定的滯環(huán)值。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書調(diào)節(jié)閥的切換與截門的切換密切配合，截門應(yīng)在調(diào)節(jié)閥投入工作之前打開。3.5 系統(tǒng)的無擾切換鍋爐在不同的負(fù)荷和參數(shù)下，其給水被控對象的動(dòng)態(tài)特性是不同的。低負(fù)荷時(shí)，由于蒸汽參數(shù)低，負(fù)荷變化小，虛假水位現(xiàn)象不太嚴(yán)重，對維持水位恒定的要求又不高，所以允許采用單

97、沖量給水控制系統(tǒng)。此時(shí)如果采用多種自動(dòng)校正措施，則會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整定困難，同時(shí)仍然存在誤差。于是出現(xiàn)了低負(fù)荷時(shí)采用單沖量，高負(fù)荷時(shí)采用三沖量給水控制系統(tǒng)，如圖3-11所示。圖3-11 單沖量系統(tǒng)與三沖量系統(tǒng)相互切換和跟蹤線路圖中PI1是低負(fù)荷時(shí)的單沖量給水調(diào)節(jié)器，它只接受經(jīng)過自動(dòng)校正后的水位信號。高負(fù)荷時(shí)采用串級三沖量給水控制系統(tǒng)，其中PI2為主調(diào)節(jié)器，接受水位信號。PI3為副調(diào)節(jié)器，除接受主調(diào)節(jié)器校正信號外，還接受蒸汽流量信號D及給水流量信號W。兩套控制系統(tǒng)的切換是根據(jù)鍋爐負(fù)荷（蒸汽流量）的大小進(jìn)行的。蒸汽流量信號送入偏差報(bào)警繼電器1KJ，控制繼電器接點(diǎn)1C和3C。當(dāng)單沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，1C閉合，3C斷開