給水系統(tǒng)分析

1、沈 陽 工 程 學 院課 程 設 計設計題目：300MW機組給水全程控制系統(tǒng)設計 學 院 自動化學院 班級 自動化B13 學生姓名 學號 2000000000 指導教師 鄧瑋 李玉杰 職稱 副教授 副教授 起止日期：2014年06月23日起至2014年06月29日止 沈 陽 工 程 學 院課程設計任務書 課程設計題目：300MW機組給水全程控制系統(tǒng)設計學 院 自動化學院 班級 自動化B13 學生姓名 學號 2000000000 指導教師 鄧瑋 李玉杰 職稱 副教授、副教授 課程設計進行地點： 教學樓F座619室 任 務 下 達 時 間：2014 年06 月23日起止日期2014年06月23日起

2、至2014年06月29日止自動化系主任 2014年06月20日批準1.設計主要內容及要求；（1）給水控制對象動態(tài)特性分析；（2）給水控制系統(tǒng)控制方案設計與原理分析；（3）控制系統(tǒng)組態(tài)圖分析；（4）CAD制圖。2.對設計說明書、論文撰寫內容、格式、字數(shù)的要求；（1）.課程設計說明書（論文）是體現(xiàn)和總結課程設計成果的載體，一般不應少于3000字。（2）.學生應撰寫的內容為：中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻等。課程設計說明書（論文）的結構及各部分內容要求可參照沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行。應做到文理通順，內容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。（3）.說明書（論文）手寫或打印均可。手寫要

3、用學校統(tǒng)一的課程設計用紙，用黑或藍黑墨水工整書寫；打印時按沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求進行打印。（4）. 課程設計說明書（論文）裝訂順序為：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻。3.時間進度安排；順序階段日期計 劃 完 成 內 容備注1第一天查閱資料2第二天給水系統(tǒng)被控對象動態(tài)特性分析3第三天控制系統(tǒng)組態(tài)圖與原理分析4第四天控制系統(tǒng)組態(tài)圖與原理分析,編寫說明書5第五天完成說明書參加答辯沈 陽 工 程 學 院熱工過程控制系統(tǒng) 課程設計成績評定表學院（系）： 自動化學院 班級： 自動化B13 學生姓名： 指 導 教 師 評 審 意 見評價內容具 體 要

4、 求權重評 分加權分調研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導教師評審成績（加權分合計乘以12） 分加權分合計指 導 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內容具 體 要 求權重評 分加權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力

5、0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權分合計乘以8）分加權分合計評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設 計 總 評 成 績分摘 要火力發(fā)電廠在我國電力工業(yè)中占有主要地位，是我國的重點能源工業(yè)之一。大型火力發(fā)電機組具有效率高、投資省、自動化水平高等優(yōu)點，在國內外發(fā)展很快。給水控制系統(tǒng)是火電廠非常重要的控制子系統(tǒng)。汽包水位是鍋爐安全運行的重要參數(shù)，同時它還是衡量鍋爐汽水系統(tǒng)物質是否平衡的標志，因此水位控制系統(tǒng)一直受到重

6、視。本文第二章首先討論了給水系統(tǒng)的控制任務，介紹了常規(guī)水位控制系統(tǒng)的控制原理以及測量部分、控制器部分和執(zhí)行器部分的結構。第三章分析了汽包鍋爐給水系統(tǒng)的動態(tài)特性，介紹了水位、給水量、和蒸汽量的測量方法，分析了三沖量的擾動對控制系統(tǒng)的影響。第四章中集中討論了鍋爐水位控制略, 探討了汽包鍋爐在熱工控制上的技術特點，具體介紹了單沖量、雙沖量和三沖量等控制方式。關鍵字 汽包水位，三沖量，控制策略目錄摘 要I第一章緒論11.1課題的研究背景及意義11.2國內外的發(fā)展狀況1第二章 給水控制系統(tǒng)原理22.1 給水控制系統(tǒng)的任務22.2給水調節(jié)對象的動態(tài)特性32.3系統(tǒng)擾動分析72.3.1 給水擾動72.3.2

7、 蒸汽流量擾動92.3.3 燃料量擾動10其他擾動10第三章 電廠300MW機組給水控制系統(tǒng)分析113.1 300MW機組給水系統(tǒng)簡介113.2 MAX1000給水控制畫面分析123.2.1 MAX1000中CCS畫面基本功能介紹123.2.2 給水系統(tǒng)主要操作過程133.3 給水控制系統(tǒng)的邏輯分析153.3.1 給水控制系統(tǒng)邏輯簡圖153.3.2 給水控制系統(tǒng)邏輯分析16參考文獻19第一章緒論1.1課題的研究背景及意義火力發(fā)電廠在我國電力工業(yè)中占有主要的地位，是我國的重點能源工業(yè)之一。大型火力發(fā)電具有效率高、投資省、自動化水平高等優(yōu)點，在國內外發(fā)展快。隨著電力需求的日益增長，以及能源和環(huán)保的

8、要求，我國的火電建設開始向大容量、高參數(shù)的大型機組靠攏。但是，火電機組越大，其設備結構就越復雜，自動化程度也要求越高。給水控制系統(tǒng)是火電廠非常重要的控制子系統(tǒng)。汽包水位是鍋爐安全運行的重要參數(shù)，同時他還是衡量鍋爐汽水系統(tǒng)物質是否平衡的標志。 隨著機組容量的增大，運行參數(shù)的不斷提高，對汽包水位的的控制品質要求也會越高，為了機組的安全、經(jīng)濟運行，需要采用設計更合理、功能更完善的控制系統(tǒng)，給水自動控制系統(tǒng)可以大大減輕人員的勞動強度，汽包水位的穩(wěn)定性也得到極大的提高，保障了幾組的安全、穩(wěn)定運行。為了實現(xiàn)電能生產(chǎn)的“高效潔凈、經(jīng)濟、可靠、安全”的要求，火電廠汽輪機的參數(shù)經(jīng)歷了低壓、中壓、高壓、超高壓、亞

9、臨界和超臨界參數(shù)的發(fā)張階段，目前正向超臨界參數(shù)的方向發(fā)展。1.2國內外的發(fā)展狀況我國自上世紀80年代引進亞臨界火電機組技術以來，雖在改進、優(yōu)化和發(fā)展取得一定的經(jīng)驗，并使300MW、600MW的亞臨界火電機組成為我國火力發(fā)電的主力機組，但這種亞臨界機組依然存在重大問題，這已成為制約我國電力工業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，借鑒國際上最先進的技術，研究并發(fā)展600MW1000MW超臨界火電機組，是提高電機機組的熱效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗和改善環(huán)保狀況的有效途徑。隨著火電機組的參數(shù)的提高，水的飽和溫度相應提高，氣化潛熱減少；當壓力提高倒22.115MPa時，氣化潛熱為零，氣和水的密度差也等于零，該壓力成為臨界壓力。在

10、臨界點時，飽和水與飽和蒸汽之間不再有汽、水共存的兩相區(qū)存在。當機組工作參數(shù)高于這一臨界狀態(tài)參數(shù)時，稱之為超臨界機組。對蒸汽動力裝置循環(huán)的理論分析表明，提高循環(huán)蒸汽的初始參數(shù)和降低循環(huán)的終結參數(shù)都可以提高循環(huán)的熱效率。實際上，蒸汽動力裝置的發(fā)展和進步一直都是沿著提高工作參數(shù)的方向進行的。超臨界火電技術是目前唯一先進、成熟和達到商業(yè)化應用的潔凈煤發(fā)電技術。隨著火電機組容量的提高及參數(shù)的增加，機組在啟停過程中需要堅實的參數(shù)及控制的項目越來越多。超臨界機組鍋爐給水控制系統(tǒng)是超臨界機組控制系統(tǒng)中的重點和難點。我國火電機組的單容量不足20MW,平均供電煤耗達到399g（kw/h），比國外先進水平高7080

11、g(kw/h),高出25%以上，資源浪費嚴重，從而也加大了對大氣的污染。因此，超臨界機組鍋爐給水控制系統(tǒng)的研究至關重要。近年來，我國通過研究超臨界機組給水系統(tǒng)并建立了一些超臨界火電機組給水系統(tǒng)的數(shù)學模型。第二章 給水控制系統(tǒng)原理2.1 給水控制系統(tǒng)的任務 給水系統(tǒng)是發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的重要組成部分，因此在任何情況下都要保證不間斷向鍋爐供水。其中，工質流量大、壓力高，對發(fā)電廠安全、經(jīng)濟、靈活運行至關重要。給水泵是給水系統(tǒng)的心臟，為工質的傳送提供動力。傳統(tǒng)小容量機組一般采用定速泵配合給水操作平臺的方式工作，隨著單機容量不斷增大，操作平臺中調節(jié)閥承受的壓力差越來越大，節(jié)流損失越來越嚴重，安全性和經(jīng)濟性也

12、就得不到保障。為此，現(xiàn)代大容量火電機組大都采用變速給水泵，一般采用汽動給水泵作為運行泵，電動給水泵僅在啟動階段或事故情況下使用，正常運行工況下作為備用泵。 對于汽包鍋爐而言，汽包水位是鍋爐運行的重要指標，保持水位在一定的范圍內是保證鍋爐安全運行的首要條件，水位過高、過低、都會給鍋爐及蒸汽用戶的安全操作帶來不利的影響。首先，水位過高，會影響汽包內的汽水分離，飽和水蒸汽將會帶水過多，導致過熱器管壁結垢并損壞，使過熱蒸汽的溫度嚴重下降。如以此過熱蒸汽帶動氣輪機，則將因蒸汽帶液損壞汽輪機的葉片，造成運行的安全事故。然而，水位過低，則因汽包內的水量較小，而負荷很大，加快水的汽化速度，使汽包內水量的變化速

13、度很快，如不及時的加以控制，有可能使汽包內的水完全汽化。由于汽包是無自平衡的單容環(huán)節(jié)，且給水是先經(jīng)過省煤器，該對象的特點是有延遲、有慣性、無自平衡能力，所以其特性是慣性環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)和有一定的延遲的組合。 汽包鍋爐給水自動控制的任務是使鍋爐的給水量適應鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內，保持汽包水位正常同時保持給水流量穩(wěn)定。給水控制對象的被控量是汽包水位H。影響水位變化的因素很多，主要的有鍋爐蒸發(fā)量D、給水量w、汽包壓力P、鍋爐負荷等。2.2給水調節(jié)對象的動態(tài)特性 汽包水位是工業(yè)蒸汽鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要指標，是鍋爐蒸汽負荷與給水間物質是否平衡的重要標志，維持汽包水位正常是保證鍋爐和汽

14、輪機安全運行的必要條件。汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的作用是使鍋爐的給水量自動適應鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定范圍內波動。其中給水流量和蒸汽流量是影響汽包水位的兩種主要擾動，前者來自調節(jié)器，稱為內擾，后者來自負荷側，稱為外擾。汽包爐給水控制對象的結構如圖3.1所示。影響水位的因素主要有：鍋爐蒸發(fā)量（負荷D），給水量G，爐膛熱負荷（燃燒率M），汽包壓力P。控制系統(tǒng)的物質平衡方程為： （3-1）將式（3-1）進一步變換得： （3-2）令 ，則上式變?yōu)椋?（3-3）圖3.1 給水調節(jié)對象鍋爐給水控制對象的動態(tài)特性有以下特點：（1）由于對象的內擾動態(tài)特性存在一定的延遲和慣性，控制系統(tǒng)應考慮采用串級控制方案

15、。（2）由于對象在蒸汽流量和熱負荷擾動時有虛假水位現(xiàn)象，控制系統(tǒng)應考慮采用以主要擾動(蒸汽流量D)為前饋信號的前饋控制，以改善給水控制系統(tǒng)的控制質量。（3）負荷變化時出現(xiàn)的虛假水位現(xiàn)象是鍋爐運行中的必然現(xiàn)象，是無法通過控制給水流量來克服的，只有限制負荷的一次突變量和變負荷速度來減小。（一） 給水流量擾動下水位的動態(tài)特性 給水流量是調節(jié)機構所改變的控制量，給水流量擾動是來自控制側的擾動，又稱內擾。給水量流量擾動下水位的階躍響應曲線如圖112所示。當給水流量階躍增加W后，水位的變化如圖中曲線2所示。水位控制對象的動態(tài)特性表現(xiàn)為有慣性的無自平衡能力的特點。當給水流量突然增加后，給水流量雖然大于蒸發(fā)量

16、，但由于給水溫度低于汽包內飽和水的溫度，給水吸收了原有飽和水中的部分熱量使水面下汽泡容積減小，所以擾動初期水位不會立即升高。當水面下汽泡容積的變化過程逐漸平衡，水位就反應出由于汽包中貯水量的增加而逐漸上升的趨勢，最后當水面下汽泡容積不再變化時，由于進、出工質流量不平衡，水位將以一定的速度直線上升。圖中曲線1為不考慮水面下汽泡容積變化，僅考慮物質不平衡時的水位反應曲線，為積分環(huán)節(jié)的特性，曲線3為不考慮物質不平衡關系，只考慮給水流量變化時水面下汽泡容積變化所引起的水位變化，可認為是慣性環(huán)節(jié)的特性。在給水流量擾動下實際的水位變化曲線2可以認為是曲線1和3的合成。圖112因此，給水流量擾動下汽包水位的

17、動態(tài)特性，可用傳遞函數(shù)表示為： 遲延時間（s）； 響應速度，即給水流量改變一個單位流量時，水位的變化速度mm.s-1/(t.h-1)和可由水位階躍響應曲線上求得，即延長圖112中曲線2的直線段與時間軸的交點為A，與縱坐標軸的交點為B，則 遲延時間 =OA其中 W給水流量的階躍值。當然，也可以采用的倒數(shù)Ta=1/（稱為響應時間）來表示水位對擾動響應的快慢。響應時間的物理意義可定義為；當擾動量為100（從滿負荷突然變化到0），水位（被調量）變化100所需要的時間。例一臺410t/h鍋爐，其水位的允許最大變化范圍規(guī)定為200mm，若已知水位的響應時間Ta為30s，則當鍋爐在滿負荷運行突然停止供水時，

18、汽包水位將在30s內下降200mm；或者說，如果鍋爐給水流量突然減少1%，則水位將在20s內下降20mm 。 和的大小與鍋爐的容量及參數(shù)有關，容量為410t/h ，參數(shù)為9.8MPa 、540的高壓爐，=10s，=0.015mm.s-1/(t.h-1) ；對于容量為670t/h，參數(shù)為13.72MPa、540的超高壓爐，=510s ，=0.00950.0125mm.s-1/(t.h-1) 。由此可見，隨著鍋爐容量的增大和參數(shù)的提高，水位內擾特性的遲延時間減小，對水位H的控制是有利的。但是，如果按鍋爐容量的增大來計算響應速度（以額定容量的1來計算）則得到的相對響應速度逐漸增大，說明隨著鍋爐容量和

19、參數(shù)的提高，對水位H控制的要求也越高。蒸汽流量擾動下的水位的動態(tài)特性蒸汽流量擾動主要來自汽輪發(fā)電機組的負荷變化，屬外部擾動。在蒸汽流量D擾動下水位變化的階躍響應曲線如圖113所示。當蒸汽流量突然階躍增大時，由于汽包水位對象是無自平衡能力的，這時水位應按積分規(guī)律下降，如圖中H1曲線所示，但是當鍋爐蒸發(fā)量突然增加時，汽包水下面的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強度增加，從而使水位升高，因蒸發(fā)強度的增加是有一定限度的，故汽泡容積增大而引起的水位變化可用慣性環(huán)節(jié)特性來描述，如圖中曲線H2 所示，實際的水位變化曲線H則為H1和H2的合成。由圖中可以看出，當鍋爐蒸汽負荷變化時，汽包水位的變化具有特殊的形式

20、：在負荷突然增加時，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，當負荷突然減少時，水位反而先下降），這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象，這顯然是因為在負荷變化的初始階段，水面下汽泡的體積變化很快，它對水位的變化起主要影響作用的緣故，因此水位隨汽泡體積增大而上升。只有當汽泡容積與負荷適應而不再變化時，水位的變化就僅由物質平衡關系來決定，這時水位就隨負荷增大而下降，呈無自平衡特性。蒸汽流量擾動下的水位響應特性可用下述近似傳遞函數(shù)來描述：式中 T2H2曲線的時間常數(shù) K2H2曲線的放大系數(shù) H1曲線的響應速度上面所述的蒸汽流量擾動下的水位控制對象動態(tài)特性，只是從蒸發(fā)強度變

21、化對汽泡容積的影響方面定性地說明水位變化的特點。實際上，改變汽輪機的用汽量引起的蒸汽流量的階躍擾動，必定引起汽壓的變化，汽壓變化也會影響到水面下汽泡的體積變化，所以實際的虛假水位現(xiàn)象會更嚴重些。爐膛熱負荷擾動下水位控制對象的動態(tài)特性當燃料量擾動時，例如燃料量增加使爐膛熱負荷增強，從而使鍋爐蒸發(fā)強度增大。若此時汽輪機負荷未增加，則汽輪機側調節(jié)閥開度不變。隨著爐膛熱負荷的增大，鍋爐出口壓力提高，蒸汽流量也相應增加，這樣蒸汽流量大于給水流量，水位應該下降。但是蒸發(fā)強度增大同樣也使水面下汽泡容積增大，因此也會出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象。燃料量擾動下的水位階躍響應曲線如圖114所示，它和圖113有些相似。只是，在

22、這種情況下，蒸汽流量增加的同時汽壓也增大了，因而使汽泡體積的增加比蒸汽流量擾動時要小，從而使水位上升較少。另外，由于蒸發(fā)量隨燃料量的增加有慣性和時滯，如圖114中虛線所示，這就導致遲延時間B較長。2.3系統(tǒng)擾動分析2.3.1 給水擾動汽包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性：給水量是鍋爐的輸入量，如果蒸汽負荷不變，那么給水流量變化時，汽包水位的運動方程式可以表示為： （3-5）可以得到汽包水位在給水流量作用下的傳遞函數(shù)為： （3-6）對于中壓鍋爐，上式中Tw的數(shù)值很小，常?？梢院雎圆挥?，因此可以進一步改寫為： （3-7）給水量擾動時水位階躍響應曲線如圖3.5所示。（a） 沸騰式 （b） 非沸騰式圖3

23、.5 給水量擾動時水位階躍響應曲線圖3.5中曲線（a）為沸騰式省煤器情形下水位的動態(tài)特性，曲線（b）為非沸騰式省煤器情形下水位的動態(tài)特性。從物質平衡的觀點來看，加大了給水量G，水位應立即上升，但實際上并不是這樣，而是經(jīng)過一段遲延，甚至先下降后再上升。這是因為給水溫度遠低于省煤器的溫度，即給水有一定的過冷度，水進入省煤器后，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的沸騰度，省煤器內的汽泡總容積減少，因此，進入省煤器內的水首先用來填補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，才能因給水量不斷從省煤器進入汽包而使水位上升。在此過程中，負荷還未發(fā)生變化，汽包

24、中水仍然在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢。2.3.2 蒸汽流量擾動汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性，可以用下式表示（假定給水量不變） （3-8）則 （3-9）上式可通過兩個動態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來等效，即 （3-10）式中： 。圖3.6 蒸汽量D擾動下的水位階躍響應曲線如果只從物質平衡的角度來看，蒸發(fā)量突然增加時，蒸發(fā)量高于給水量，汽包水位是無自平衡能力的，所以水位應該直線下降，如圖3.6中H1(t)所示那樣，但實際水位是先上升，后下降，這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象，如圖中H(t)所示。其原因是由于負荷增加時，在汽水循環(huán)回路中的蒸發(fā)強度也將成比例增加，水面下汽泡的容積增加得也很快，此時燃料量M還來不及增

25、加，汽包中汽壓下降，汽包膨脹，使汽泡體積增大而水位上升。如圖3.7中H2(t)所示。在開始的一段時間H2(t)的作用大于H1(t)。當過了一段時間后，當汽泡容積和負荷相適應而達到穩(wěn)定后，水位就要反映出物質平衡關系而下降。因此，水位的變化應是上述兩者之和，即 （3-11）2.3.3 燃料量擾動圖3.7 燃料量擾動下水位階躍響應曲線爐膛熱負荷擾動即是指燃料量M的擾動。燃料量增加時，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發(fā)強度增大，如果不調節(jié)蒸汽閥門，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，這時蒸發(fā)量大于給水量，說位應下降。但由于在熱負荷增加時蒸發(fā)強度的提高，使汽水混合物中的汽泡容積增加，而且這種現(xiàn)象必然先于蒸發(fā)量

26、增加之前發(fā)生，從而使汽包水位先上升，從而引起“虛假水位”現(xiàn)象。當蒸發(fā)量與燃燒量相適應時，水位便會迅速下降，這種“虛假水位”現(xiàn)象比蒸汽量擾動時要小一些，但其持續(xù)時間較長。2.3.4其他擾動以上三種擾動在鍋爐運行中都可能經(jīng)常發(fā)生。但是由于控制通道在給水側，因此蒸汽流量D和燃料量M習慣上稱為外部擾動，它們只影響水位波動的幅度。而給水量G擾動在控制系統(tǒng)的閉合回路里產(chǎn)生，一般稱為內部擾動。因此，汽包水位對于給水擾動的動態(tài)參數(shù)是給水控制系統(tǒng)調節(jié)器參數(shù)整定的依據(jù)，此外，由于蒸汽流量D和燃料量M的變化也是經(jīng)常發(fā)生的外部擾動。所以常引入D、M信號作為給水控制系統(tǒng)里的前饋信號，以改善外部擾動時的控制品質。影響水位

27、的因素除上述之外，還有給水壓力、汽包壓力、汽輪機調節(jié)汽門開度、二次風分配等。不過這些因素幾乎都可以用D、M、G的變化體現(xiàn)出來。為了保證汽壓的穩(wěn)定，燃料量和蒸發(fā)量必須保持平衡，所以這兩者往往是一起變化的，只是先后的差別。第三章 豐城電廠300MW機組給水控制系統(tǒng)分析3.1 300MW機組給水系統(tǒng)簡介3.1 給水系統(tǒng)結構圖如圖3.1所示，本機給水系統(tǒng)設置2臺50%容量、帶前置泵的汽動給水泵組和一臺50%額定容量帶前置泵的電動調速給水泵組。兩臺汽動泵為正常運行，電動泵用于機組啟動初期給水和正常運行事故備用。各給水泵出口均設置獨立的再循環(huán)裝置。其作用是保證給水泵有一定的工作流量以免發(fā)生汽蝕。水泵的最小

28、流量一般是泵設計流量的1/51/3，當泵的工作流量小于或等于最小流量時，就應該開啟再循環(huán)閥門，使給水返回到除氧器給水箱，保證給水泵正常工作。每條再循環(huán)管路上裝設一套最小流量調節(jié)裝置，其調節(jié)信號取自前置泵和給水泵之間管路上的文丘里流量計。從三臺給水主泵的中間抽頭各引出一根支管，每根管上裝一個止回閥和一個閘閥，三根管子最后匯合成一根133×10的總管通往再熱器減溫器。三臺給水泵的出口管均為298.5×36，在電動閘閥后合并成一根406.4×55的給水總管接往高加。高加前的給水總管上引出兩根133×16管道，一根向汽機高壓旁路閥提供減溫水，管道設有電動閘閥和氣

29、動調節(jié)閥；另一根向鍋爐過熱器提供減溫水，管路上設有流量測量裝置、氣動閘閥溫度控制閥和電動閘閥。三臺高加采用帶三通閥和快速關斷閥的大旁路系統(tǒng)。三通閥始終保證一路是暢通的。采用大旁路使系統(tǒng)簡化，但高加任何一臺故障，三臺高加都必須同時切除。省煤器前設一容量較大的電動閘閥和與其并聯(lián)的15%容量的旁路調節(jié)閥及前后兩個閘閥。小旁路在機組啟動初期給鍋爐上水和低負荷時用，此時給水量由旁路調節(jié)閥開度和電泵轉速配合調節(jié)。當給水量大于一定負荷（20%額定給水量）時切至給水主路，此時給水流量僅靠給水泵轉速調節(jié)。3.2 MAX1000給水控制畫面分析豐城電廠300MW機組分散控制系統(tǒng)（DCS）采用的是美國MCS公司的M

30、AX1000產(chǎn)品,圖3.2所示為給水全程控制系統(tǒng)設計方案的SAMA圖，結合該SAMA圖，利用MAX1000系統(tǒng)應用處理器提供的系統(tǒng)軟件工具，可完成符合控制策略的組態(tài)工作。它采用電動給水泵及調節(jié)閥相結合的方式控制汽包水位，根據(jù)負荷指令（蒸汽流量）控制給水流量，能在不同負荷下保持汽包水位為給定值。3.2 鍋爐給水全程控制系統(tǒng)圖3.2.1 MAX1000中CCS畫面基本功能介紹在主菜單上部或任一畫面的底部點擊CCS菜單按鈕，可進入CCS系統(tǒng)主菜單，單擊其中任一菜單按鈕，即可進入相應CCS閉環(huán)控制畫面。CCS系統(tǒng)畫面由操作器控制面板組成，如圖3.3所示，在各操作面板上，主要有以下顯示操作量：hPV：過

31、程變量，以數(shù)值及棒圖顯示；hSP：設定值，以數(shù)值及指針顯示；hDMD：操作指令量，以數(shù)值及棒圖顯示；hOUT：控制器輸出，以數(shù)值及棒圖顯示；手動狀態(tài)下點擊可彈出一對話框，可使操作員鍵入對控制器輸出的期望值；hDEV：控制器輸出與閥位反饋間的偏差，以指針顯示；hSP、SP Bias：設定值或設定值偏置值的組合框顯示，在其內以數(shù)值形式顯示設定值或設定偏置。在其上點擊，可彈出一對話框，允許操作員鍵入控制器的設定值或設定值偏置；h自動按鈕 ：點擊該按鈕進行控制器向自動方式的切換，當控制器為自動方式時，該按鈕以亮色顯示。h手動按鈕：點擊該按鈕進行控制器向手動方式切換，當控制器為手動方式時，該按鈕以亮色顯

32、示；hLOC按鈕；點擊該按鈕進行控制器向本地方式切換，當控制器為本地方式時，該按鈕顯示“LOC”，此時只能在盤臺硬手操上操作。圖3.3CCS操作器控制面板h控制器輸出手動增減按鈕:當控制器在手動狀態(tài)下，單擊這兩個按鈕，可以一定的步距值增減控制器的輸出，當閥位反饋為關到位時，減按鈕為亮色，開到位時增按鈕為亮色。h設定值/偏置值增減按鈕：可以一定的步距值增減控制器的設定值或偏置值。每個CCS畫面中都有一組切換畫面區(qū)域，使操作員切換到任一CCS畫面。3.2.2 給水系統(tǒng)主要操作過程鍋爐上水前的準備開啟高加出口電動閥，出口閥全開后開啟進口三通閥，高加水側投入。打開電泵中間抽頭閥。就地開啟電泵再循環(huán)隔離

33、門。CCS將電泵最小流量再循環(huán)調節(jié)閥投自動。開啟電泵輔助油泵，并投入聯(lián)鎖。查除氧器水位正常，水位調節(jié)正常。開啟電泵前置泵進口電動門，準備啟動電泵給鍋爐上水。鍋爐點火沖轉后，升負荷負荷升至60MW時開啟四抽電動總門及逆止門，做汽泵A、B啟動前的準備。就地開啟汽泵最小流量再循環(huán)隔離門。CCS將最小流量再循環(huán)調節(jié)門投自動。打開汽泵前置泵進口閥，啟動前置泵，檢查前置泵電流及出口壓力正常。如圖3.4，給水控制1畫面。3.4給水控制2的CCS控制畫面負荷升至120MW時，當給水量20%(約180t/h)時，關閉鍋爐省煤器再循環(huán)閥。將鍋爐給水由啟動旁路切至主路(打開主給水閥，關閉啟動旁路調節(jié)閥)。切換過程應

34、力求平穩(wěn)，減少對汽包水位的影響。由于主給水閥容量較大，為此切換前應適當降低電泵轉速。切換完成后汽包水位由電泵轉速調節(jié)。給水流量25%時，給水控制自動由單沖量切至三沖量，此時應注意維持汽包水位，可在CCS菜單的給水2畫面中將電泵轉速投自動。如圖3.5所示。隨后啟動一臺汽動給水泵運行，調整好電泵與汽泵并列運行的負荷分配，汽泵啟動時注意維持汽包水位。圖3.5給水控制2的CCS控制畫面負荷至180MW，啟動另一臺汽動給水泵，啟動步驟同第一臺。當兩臺汽泵均交給CCS調節(jié)后，逐漸均衡增加兩臺汽泵轉速，同時降低電泵轉速。當電泵出口壓力小于給水母管壓力后，停電泵并投入備用。汽泵、電泵切換過程注意維持汽包水位，

35、當水位穩(wěn)定后，可投入汽包水位自動調節(jié)。3.3 給水控制系統(tǒng)的邏輯分析3.3.1 給水控制系統(tǒng)邏輯簡圖如圖3.6所示為給水控制系統(tǒng)的邏輯簡圖。系統(tǒng)總體設計思路為：當鍋爐啟動或低負荷時，由一臺給水泵供水；高負荷時由兩臺給水泵供水，另外一臺備用。給水調節(jié)系統(tǒng)在低負荷時，采用單沖量水位控制方式,由低負荷調節(jié)門給水；高負荷時采用給水串級三沖量控制方式，由主給水調節(jié)門給水。這是因為低負荷時用水量很少，水位波動較大，如此時用主給水管道給水，會降低調節(jié)精度，致使汽包水位不穩(wěn)定；高負荷時鍋爐用水量大，低負荷管路給水不能滿足蒸發(fā)量，必須用主給水管道給水。因此，根據(jù)負荷變化，給水全程控制回路可分為：低負荷時單沖量給

36、水控制；高、低負荷給水切換控制；高負荷三沖量給水控制三部分。在機組負荷達到額定負荷25%時，低負荷調節(jié)門切換為主給水調節(jié)門工作，一臺給水泵作定速運行，在切換過程中通過流量偏差修正功能保證切換時給水流量不致產(chǎn)生大的擾動。具體的方法是：當兩個調節(jié)門狀態(tài)均在手動時，不進行流量偏差修正；只有一個調節(jié)門狀態(tài)在自動時，才進行流量偏差修正；正常使用中不允許兩個調節(jié)門都工作在自動狀態(tài)。圖3.6給水控制系統(tǒng)邏輯簡3.3.2 給水控制系統(tǒng)邏輯分析啟動、沖轉、鍋爐點火此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制低負荷調節(jié)閥開度來維持汽包水位在給定范圍內，一臺電動給水泵運行,對應其操作器工作在手動狀態(tài)，開啟給水旁路調節(jié)閥前后截止閥。

37、鍋爐在啟停及低負荷（小于額定負荷30%）運行時，由于蒸汽參數(shù)低，負荷變化小，虛假水位現(xiàn)象不嚴重，對水位控制要求不高，而且低負荷時蒸汽流量與給水流量測量誤差大。因此，低負荷時采用單沖量控制系統(tǒng)。 附錄所附圖中，單沖量調節(jié)器LD_3L_PID工作,其輸入為水位測量值LD和給定值SET的偏差,其輸出經(jīng)FW_VLV_PID調節(jié)器對旁路閥進行調節(jié),同時可進行閥位顯示。串級三沖量控制系統(tǒng)的副調節(jié)器FWF_PID處于自動跟蹤狀態(tài),主調節(jié)器LD_3L_PID的輸出應保證加法器的輸出跟蹤給水流量信號。電泵勺管通過其軟操作器的輸出使電動泵按要求維持在一定轉速運行。軟操作器指令可修改，用于調整泵的轉速。升負荷至25

38、%30%MCR此階段仍采用單沖量系統(tǒng)，通過控制主給水調節(jié)閥來維持汽包水位，為滿足給水量的要求，可通過工作泵勺管軟操作器適當提高給水泵轉速。在負荷達到額定負荷25%時，低負荷調節(jié)閥無擾切換至主給水調節(jié)閥進行調節(jié)。切換時，逐漸開大主給水調節(jié)閥，低負荷調節(jié)閥將自動逐漸關小。切換過程中因為兩種閥門流通量不同，通過流量偏差修正處理，保持系統(tǒng)給水流量基本穩(wěn)定，不至于對水位產(chǎn)生大的擾動。升至30%MCR，負荷達到120MW此階段采用串級三沖量系統(tǒng)控制，啟動一臺汽動給水泵運行，調整好電泵與汽泵并列運行的負荷分配，汽泵啟動時注意維持汽包水位，主給水調節(jié)閥基本處于全開位置不再關閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動。在高負荷階段（大于額定負荷30%）時，由于鍋爐汽包水位虛假水位現(xiàn)象嚴重，為了取得較好的調節(jié)效果，采用三沖量串級控制系統(tǒng)。圖中三沖量調節(jié)器LD_3L_PID及FWF_PID工作，三沖量串級控制系統(tǒng)的副調節(jié)器FWF_PID不再跟蹤單沖量調節(jié)器LD_1L_PID的輸出，而是處于自動控制狀態(tài)，其輸出經(jīng)分配塊F(1/n)分配后去工作給水泵勺管軟操作器控制給水泵轉速。三沖量主調節(jié)器LD_3L_PID接受水位測量值LD和給定值SET的偏差,其輸出和蒸汽流量D的前饋信號求和作為副調節(jié)器FWF_PID的給定信號，同時FWF_PID還接受給水