給水全程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要本文在討論給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性、熱工測(cè)量信號(hào)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，分析了三沖量給水控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，提出了實(shí)現(xiàn)單元制給水全程控制系統(tǒng)應(yīng)考慮的問題及控制方案。隨著鍋爐朝大容量、高參數(shù)發(fā)展，給水系統(tǒng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)是必不可少的，它可以減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鍋爐的安全運(yùn)行。對(duì)于大容量高參數(shù)鍋爐，其給水系統(tǒng)是非常復(fù)雜和完善的。針對(duì)目前發(fā)電廠給水系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其存在的問題，結(jié)合發(fā)電廠300MW 機(jī)組配置 ,發(fā)電廠300MW 機(jī)組給水全程調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成原理和控制功能，分析了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、工作原理、控制過程、系統(tǒng)切換方式、控制邏輯、調(diào)試及參數(shù)整定原則

2、。 關(guān)鍵詞：給水全程，給水控制，控制系統(tǒng)，汽包水位，自動(dòng)調(diào)節(jié)AbstractBased on the discussion of the feed water regulating system controlled object dynamic characteristic, thermal measurement signals, adjusting mechanism on the basis of analysis of the characteristics, structure and working principle of the three element feed-wate

3、r control system, is proposed to realize the unit water supply problems should be considered in system and control scheme of the whole control. With the large capacity, high parameter boiler towards development, water supply systems using automatic control system is essential way, it can reduce the

4、labor intensity of the operation personnel, to ensure the safe operation of the boiler. For the large capacity and high parameters of the boiler, the water supply system is very complex and perfect. In view of the present situation of water supply system of power plant and its existing problems, com

5、bined with the configuration of 300MW power plant, the whole feed water regulating system for 300MW unit of power plant construction principle and control function, analysis of the overall structure, working principle, control process, the system switching mode, control logic, debugging and tuning p

6、rinciple.Key Words feed water, feed water control, control system, drum water level, automatic regulation專心-專注-專業(yè)目錄引 言 汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)就是在機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行的整個(gè)工況下，自動(dòng)控制鍋爐的給水流量，使其適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)變化。汽包水位過高，會(huì)影響到汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，使出口蒸汽含水過多而使過熱器結(jié)垢，容易造成過熱器損壞，同時(shí)汽包出口蒸汽中含水過多，也會(huì)使過熱器的溫度急劇變化，直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；汽包水位過低，則可能破壞鍋爐的水循

7、環(huán)系統(tǒng)，造成水冷壁管破裂。因而，保持汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件，然而，汽包水位又是鍋爐運(yùn)行中變化最頻繁的參數(shù)，故給水流量的調(diào)節(jié)操作也是運(yùn)行中最頻繁的操作，鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)是十分重要的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在鍋爐的啟停過程中，給水控制十分重要，因此在大型機(jī)組中，汽包水位的全程控制系統(tǒng)被首先采用。汽包水位是鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)非常重要的監(jiān)控參數(shù)，維持汽包水位正常是保持汽輪機(jī)和鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。水位高低反映了汽包內(nèi)工質(zhì)流入量與流出量的平衡關(guān)系，也就是鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系。負(fù)荷變化必然引起汽包水位波動(dòng)，這就需要通過調(diào)節(jié)給水流量使之與變化后的蒸汽負(fù)荷相適應(yīng)來維

8、持水位在給定的范圍內(nèi)。汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)就是在機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行的整個(gè)工況下，自動(dòng)控制鍋爐的給水流量，使其適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)變化。 大型機(jī)組的控制與運(yùn)行管理相當(dāng)復(fù)雜，尤其是當(dāng)機(jī)組承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)時(shí)，負(fù)荷波動(dòng)頻繁，而且機(jī)組的啟停次數(shù)相應(yīng)增加。這時(shí)，運(yùn)行人員要依靠自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，大容量發(fā)電機(jī)組要求具有在不同負(fù)荷和工況下，都能充分發(fā)揮控制作用的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這就產(chǎn)生了全程調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所謂全程調(diào)節(jié)系統(tǒng)是指在機(jī)組啟停過程和正常運(yùn)行的全過程都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。給水全程控制是現(xiàn)代控制理論發(fā)展的必然趨勢(shì)，它最大程度地節(jié)省鍋爐從點(diǎn)火升壓到帶滿負(fù)荷及至事

9、故狀態(tài)下緊急停爐的繁雜操作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包水位有一個(gè)高速度、高穩(wěn)定性的控制過程，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。 1 汽包水位全程控制的介紹目前，大型火電單元機(jī)組都采用機(jī)、爐的聯(lián)合啟動(dòng)的方式，鍋爐、汽輪機(jī)按照啟動(dòng)曲線要求進(jìn)行滑參數(shù)啟動(dòng)。具有中間再熱的單元機(jī)組多采用定壓法進(jìn)行滑參數(shù)啟動(dòng)。隨著機(jī)組容量的增大、參數(shù)的提高，在啟動(dòng)和停機(jī)過程中需要監(jiān)視和操作的項(xiàng)目增多，操作的頻率也增高，采用人工調(diào)節(jié)已不適應(yīng)生產(chǎn)要求，而必須在啟、停過程中也實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所謂全程控制系統(tǒng)是指機(jī)組在啟停過程和正常運(yùn)行時(shí)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng)。全程控制是相對(duì)常規(guī)控制系統(tǒng)而言的，全程控制包括啟停控制和正常運(yùn)行工況下控制兩方面的內(nèi)容。常規(guī)控制

10、系統(tǒng)一般只適用于機(jī)組帶大負(fù)荷工況下運(yùn)行，在啟停過程或低負(fù)荷工況下，一般要用手動(dòng)進(jìn)行控制，而全程控制系統(tǒng)能使機(jī)組在啟動(dòng)、停機(jī)、不同負(fù)荷工況下自動(dòng)運(yùn)行。以給水控制系統(tǒng)為例，常規(guī)串級(jí)三沖量給水系統(tǒng)只能在負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷70%時(shí)，才能投入自動(dòng)，在此以前全部為手動(dòng)操作，而全程給水系統(tǒng)從鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)開始便可以投入自動(dòng)。2 給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性2.1 給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性汽包水位是由汽包中的儲(chǔ)水量和水面下的汽泡容積決定的，因此凡是引起汽包中儲(chǔ)水量變化和水面下的汽泡容積變化的各種因素都是給水控制對(duì)象的擾動(dòng)。其中主要的擾動(dòng)有：給水流量W、鍋爐蒸發(fā)量D、汽包壓力Pb、爐膛熱負(fù)荷等。給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

11、是指上述引起水位變化的各種擾動(dòng)與汽包水位間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。汽包水位動(dòng)態(tài)特性較為復(fù)雜，一是對(duì)汽包水位擾動(dòng)有四個(gè)來源，二是“虛假水位”問題的存在，特別是后一個(gè)問題使得人們?cè)O(shè)計(jì)出“三沖量”給水控制系統(tǒng)。了解、掌握汽包水位動(dòng)態(tài)特性是保證給水自動(dòng)控制系統(tǒng)順利投入的基本要求。2.1.1 給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性給水流量是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所改變的控制量，給水流量擾動(dòng)是來自控制側(cè)的擾動(dòng)，又稱內(nèi)擾。給水流量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線如圖2.1 所示。當(dāng)給水流量階躍增加W 后，水位H 的變化如圖中曲線H 所示。水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性表現(xiàn)為有慣性的無自平衡能力的特點(diǎn)。當(dāng)給水流量突然增加后，給水流量雖然大于蒸汽流量， 但由于給

12、水溫度低于汽包內(nèi)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少，實(shí)際水位響應(yīng)曲線可視為由H1 和H2 兩條曲線疊加而成，所以擾動(dòng)初期水位不會(huì)立即升高。當(dāng)水面下汽泡容積的變化過程逐漸平衡，水位就反應(yīng)出由于汽包中儲(chǔ)水量的增加而逐漸上升的趨勢(shì)，最后當(dāng)水面下汽泡容積不再變化時(shí)，由于進(jìn)、出工質(zhì)流量不平衡，水位將以一定的速度直線上升。圖2.1.1 給水流量階躍擾動(dòng)下水位響應(yīng)曲線2.1.2 蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性蒸汽流量擾動(dòng)主要來自汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷變化，屬外部擾動(dòng)。在蒸汽流量D 擾動(dòng)下水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖2.2 所示。當(dāng)蒸汽流量突然階躍增大時(shí)，由于汽包水位對(duì)象是無自平衡能力

13、的，這時(shí)水位應(yīng)下降，如圖2.2 中H1 曲線所示。但當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量突然增加時(shí)，汽包水下面的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強(qiáng)度增加，從而使水位升高，因蒸發(fā)強(qiáng)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2.1.2 中H2 曲線所示。實(shí)際的水位變化曲線H 則為H1 和H2 的合成。由圖2.2 可以看出，當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時(shí)，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，在負(fù)荷突然減少時(shí)，水位反而先下降），這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象。這是因?yàn)樵谪?fù)荷變化的初期階段，水面下汽泡的體積變化

14、很快，它對(duì)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(dāng)汽泡體積與負(fù)荷適應(yīng)而不再變化時(shí)，水位的變化就僅由物質(zhì)平衡關(guān)系來決定，這時(shí)水位就隨負(fù)荷增大而下降，呈無自平衡特性。虛假水位現(xiàn)象與鍋爐參數(shù)及蒸汽負(fù)荷變化大小有關(guān)，對(duì)于100670t/h 中、高壓鍋爐，當(dāng)負(fù)荷階躍變化10%時(shí)，虛假水位可達(dá)3040mm。圖2.1.2 蒸氣流量階躍擾動(dòng)下水位響應(yīng)曲線2.1.3 爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)燃料量擾動(dòng)時(shí)，例如燃料量增加使?fàn)t膛熱負(fù)荷增強(qiáng)，從而使鍋爐蒸發(fā)強(qiáng)度增大。若此時(shí)汽輪機(jī)負(fù)荷未增加，則汽輪機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)閥開度不變。隨著爐膛熱負(fù)荷的增大，鍋爐出口壓力提高，蒸汽流量也相應(yīng)增加，這樣蒸汽

15、流量大于給水流量，水位應(yīng)該下降。但是蒸發(fā)強(qiáng)度增大同樣也使水面下汽泡容積增大，因此也會(huì)出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象。燃料量擾動(dòng)下的水位階躍響應(yīng)曲線如圖2.1.3 所示，由圖可以看出，這種擾動(dòng)下的“虛假水位”現(xiàn)象不太嚴(yán)重，這是因?yàn)檎羝髁吭黾拥耐瑫r(shí)汽壓也增大了， 因而使汽泡體積的增加比蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)要小，從而使水位上升幅度較小。另外， 由于蒸發(fā)量隨燃料量的增加有慣性和時(shí)滯，如圖2.3 虛線所示，這就導(dǎo)致遲延時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)汽包水位的第四種擾動(dòng)是汽包壓力的變化，汽包壓力對(duì)汽包水位的影響是通過汽包內(nèi)部汽水系統(tǒng)在壓力升高時(shí)“自凝結(jié)過程” 和壓力降低時(shí)的“自蒸發(fā)”過程起作用的。圖2.1.2 燃燒量階躍擾動(dòng)下水位響應(yīng)曲線上

16、述四種擾動(dòng)在鍋爐運(yùn)行中都可能經(jīng)常發(fā)生，給水流量擾動(dòng)作為內(nèi)部擾動(dòng)，汽包水位對(duì)其響應(yīng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)（、）是給水控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的依據(jù)。蒸汽流量D、燃料量B 和汽包壓力Pb 擾動(dòng)作為外部擾動(dòng)，會(huì)造成水位波動(dòng)。蒸汽流量D 和燃料量B 的變化是產(chǎn)生“虛假水位”的根源。所以在給水控制系統(tǒng)里常常引入D、B 信號(hào)作為前饋信號(hào)，以改善外部擾動(dòng)時(shí)的控制品質(zhì)，而這也是目前大型鍋爐給水控制系統(tǒng)采用三沖量或多沖量的根本原因。3 熱工測(cè)量信號(hào)鍋爐從啟動(dòng)到正常運(yùn)行的過程中，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(cè)量的準(zhǔn)確性受到影響。為了實(shí)現(xiàn)給水全程自動(dòng)控制， 必須對(duì)這些測(cè)量信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行壓力、溫度校

17、正（補(bǔ)償）。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，補(bǔ)償公式中一些參數(shù)的確定要依據(jù)理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試綜合求取，通過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償回路確保上述信號(hào)在負(fù)荷變化時(shí)的精度。3.1 水位信號(hào)由于汽包中飽和水和飽和蒸汽的密度隨壓力變化，因而影響水位測(cè)量的準(zhǔn)確性。這里擬考慮采用電氣校正回路進(jìn)行壓力校正，即在差壓變送器后引入校正回路。圖3.1燃燒量階躍擾動(dòng)下水位響應(yīng)曲線 式子中：P為平衡容器輸出的差壓，c，w，s分別是平衡容器內(nèi)水的密度，汽包內(nèi)飽和水的密度，汽包內(nèi)飽和蒸汽的密度。當(dāng)L、A 一定時(shí)，水位h 是差壓和汽、水密度的函數(shù)。密度c . 與環(huán)境溫度有關(guān)， 一般可取60時(shí)水的密度。在鍋爐啟動(dòng)過程中，水溫稍有增加，但同時(shí)由于壓力也升高，兩種

18、因素對(duì)c . 的影響基本上可抵消，即可近似地認(rèn)為c . 是恒值。而飽和水和飽和蒸汽的密度w . 和s . 均為汽包壓力的函數(shù)。根據(jù)上式，即可實(shí)現(xiàn)水位的壓力自動(dòng)校正功能。3.2 蒸汽流量信號(hào)過熱蒸汽流量測(cè)量通常采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，這種噴嘴基本上是按定壓運(yùn)行額定工況的參數(shù)設(shè)計(jì)，在該參數(shù)下運(yùn)行時(shí)，測(cè)量精度是較高的。但在全程控制時(shí)，運(yùn)行工況不能基本固定。當(dāng)被測(cè)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(cè)量造成誤差，所以要進(jìn)行壓力和溫度的校正。一般可以按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校正：式子中，D-過熱蒸汽的流量，P-過熱蒸汽的壓力，T-過熱蒸汽的溫度，P-節(jié)流件差壓，K-流量系數(shù)。為了避免高溫高

19、壓節(jié)流元件因磨損帶來的誤差，美國Leeds & Northrup 公司提出了用汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力P1 的溫度補(bǔ)償信號(hào)來代替蒸汽流量信號(hào)，如圖3.3 所示。實(shí)驗(yàn)證明，這種方法是準(zhǔn)確和行之有效的。3.3 給水流量信號(hào)計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)給水溫度為100不變，壓力在0.19619.6MPa 范圍變化時(shí)，給水流量的測(cè)量誤差為0.47%；若給水壓力為19.6MPa 不變，給水溫度在100290范圍內(nèi)變化時(shí)，給水流量的測(cè)量誤差為13%。所以，對(duì)給水流量測(cè)量信號(hào)可以只采用溫度校正，如圖3.3所示。若給水溫度變化不大，則可不必對(duì)給水流量測(cè)量信號(hào)進(jìn)行校正。圖3.3 用P1代替蒸汽流量信號(hào)及給水流量溫度矯正

20、4 調(diào)節(jié)閥和調(diào)速泵的特性當(dāng)機(jī)組容量很大時(shí),用調(diào)節(jié)門的開度控制給水流量時(shí),因給水調(diào)節(jié)門的節(jié)流而造成的能量損耗也隨之增大。而且高壓水流對(duì)調(diào)節(jié)閥的沖擊也不可忽視。為了降低損耗提高機(jī)組的效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，往往采用調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速的方法來控制給水流量?；蛘叩拓?fù)荷時(shí)用調(diào)節(jié)門控制給水量，高負(fù)荷時(shí)用泵的速度控制。因此有必要對(duì)調(diào)節(jié)閥門的靜特性和調(diào)速泵的安全特性進(jìn)行了解。4.1調(diào)節(jié)閥門的靜特性調(diào)節(jié)閥靜特性的好壞直接影響到控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。一般控制系統(tǒng)對(duì)閥門靜特性的要求主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面23。在條件允許的情況下應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)閥靜特性試驗(yàn)，以保證控制系統(tǒng)能正常投入運(yùn)行。 最大流量：在調(diào)節(jié)閥門全開時(shí)，其流量應(yīng)

21、滿足額定負(fù)荷的要求，并應(yīng)具有10%30%的裕量； 漏流量：調(diào)節(jié)閥門全關(guān)時(shí)，其漏流量一般應(yīng)要求小于調(diào)節(jié)門最大流量的10%； 線性工作段：一般要求調(diào)節(jié)閥門特性曲線的線性工作段應(yīng)大于全行程的70%；線性比：在調(diào)節(jié)閥開度為15%85%的范圍內(nèi)，最大斜率與最小斜率之比不超過2； 回程誤差：一般應(yīng)小于最大流量的3%；飽和區(qū)：流量變化的飽和區(qū)應(yīng)出現(xiàn)在開度85%以上的范圍內(nèi)。4.2調(diào)速泵的安全特性現(xiàn)代大型單元機(jī)組從考慮節(jié)能及經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)都采用變速泵來控制給水流量。300MW 以下的單元機(jī)組多采用電動(dòng)變速泵作主給水泵，通過調(diào)整液力聯(lián)軸器的勺管位置來調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速。300MW 以上的單元機(jī)組多采用汽動(dòng)變速泵作主給

22、水泵，再配置多臺(tái)電動(dòng)變速泵作啟動(dòng)給水泵并作為系統(tǒng)的備用泵使用。無論使用哪種變速泵，在給水系統(tǒng)全過程運(yùn)行中，保證給水泵總是工作在安全工作區(qū)內(nèi)，始終是一個(gè)重要問題。變速給水泵的安全工作區(qū)可在泵的流量-壓力特性曲線上表示出來，如圖4.2 所示。變速泵的安全工作區(qū)由六條曲線圍成：泵的最高轉(zhuǎn)速曲線Nmax 和最低轉(zhuǎn)速曲線Nmin；泵的上限特性曲線Qmin 和下限特性曲線Qmax；泵出口最高壓力Pmax 和最低壓力線Pmin。圖3.3 變速泵的流量-壓力特性曲線若泵的工作點(diǎn)在上限特性之外，則給水流量太小，將使泵的冷卻水量不夠而引起泵的汽蝕，甚至振動(dòng)；若泵的工作在下限特性之外，則泵的流量太大，將使泵的工作效

23、率降低。此外，變速泵的運(yùn)行還必須滿足鍋爐安全運(yùn)行的要求，即泵出口壓力（給水壓力）不得高于鍋爐正常運(yùn)行的最高給水壓力Pmax 且不得低于最低給水壓力Pmin。因此，采用變速泵的給水全程控制系統(tǒng)，在控制給水流量過程中，必須保證泵的工作點(diǎn)落在安全區(qū)域內(nèi)。防止出現(xiàn)這種情況，最有效的措施是低負(fù)荷時(shí)增加給水泵的流量。目前采取的辦法是在泵的出口至除氧器之間安裝再循環(huán)管道，當(dāng)泵的流量低于設(shè)定的最小流量時(shí)，再循環(huán)門自動(dòng)開啟，增加泵體內(nèi)的流量，讓一部分水回到除氧器中，從而使低負(fù)荷階段的給水泵工作點(diǎn)也在上限特性曲線之內(nèi)，隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，給水流量也增大，當(dāng)泵的流量高于設(shè)定的最大流量時(shí)，再循環(huán)門將自動(dòng)關(guān)閉。5 控制

24、過程分析5.1水位調(diào)節(jié)主回路及電動(dòng)給水泵跟隨系統(tǒng) 汽包水位主要由汽包的給水和汽包的蒸發(fā)組成，汽包的水位的調(diào)節(jié)主要由給水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)整給水流量，給水流量屬于副回路可以消除汽輪機(jī)負(fù)荷和鍋爐負(fù)荷產(chǎn)生的壓力的變化對(duì)給水流量的擾動(dòng)。圖5.1 水位調(diào)節(jié)主回路及電泵給水跟隨副回路 圖5.2中氣壓補(bǔ)償后汽包水位反饋與設(shè)定值比較作為主調(diào)節(jié)器PI的兩個(gè)輸入。反饋來的調(diào)速級(jí)的壓力輸入PI調(diào)節(jié)器作為輔助控制，調(diào)速級(jí)的壓力受閥門的開度的影響保證水泵工作在安全工作區(qū)。省煤器前的給水流量包含進(jìn)入汽包的給水和過熱器減溫器的給水。所以省煤器前的給水作為總的給水能比較精確的得出汽包的給水流量，而不用考慮給水泵的壓力變化，過熱后水

25、中含有氣泡的誤差。省煤器的給水作為控制水位的最最要的參數(shù)，調(diào)速級(jí)壓力主要保護(hù)水泵安全和給回的品質(zhì)。5.2汽動(dòng)給水泵副回路控制系統(tǒng) 汽泵作為給水可以提高發(fā)電效率，汽泵直接將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以比電動(dòng)給水泵效率高很多，但在啟動(dòng)時(shí)鍋爐汽壓低，所以僅啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)用電動(dòng)給水泵給水，同時(shí)電動(dòng)給水泵作為汽動(dòng)給回泵的備用給水也增加系統(tǒng)的可靠性。一般負(fù)荷超過30%時(shí)都用汽泵。圖5.2 汽動(dòng)給水副回路系統(tǒng)汽動(dòng)給水泵的調(diào)節(jié)與電動(dòng)給水泵類似，有手自動(dòng)無擾切換調(diào)節(jié)閥信號(hào)上下限幅，調(diào)節(jié)閥失靈信號(hào)，流量品質(zhì)檢測(cè)，汽泵大偏差和差流量品質(zhì)自動(dòng)切換到到手動(dòng)。由圖可知自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)切手動(dòng)可能是自動(dòng)調(diào)節(jié)器失靈，自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差時(shí)或調(diào)節(jié)

26、閥失靈都會(huì)觸發(fā)自動(dòng)切手動(dòng)。5.3鍋爐單沖量三沖量無擾切換和汽泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)鍋爐的啟動(dòng)時(shí)要從單沖量自動(dòng)的無擾切換到三沖量給水調(diào)劑系統(tǒng)，還包括在單沖量和三沖量手制動(dòng)切換的跟蹤。汽泵可以作為自動(dòng)跟蹤的執(zhí)行器，也可以作為手動(dòng)遠(yuǎn)程調(diào)速當(dāng)自動(dòng)失靈或自動(dòng)品質(zhì)較差時(shí)。圖5.3 給水單沖量與三沖量無擾切換與汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制 由圖5.4可以知道當(dāng)主汽流量小于X%時(shí)是單沖量，沒有手動(dòng)時(shí)，三沖量跟蹤單沖量。當(dāng)流量大于X%時(shí)，單沖量跟蹤三沖量，形成了單沖量與三沖量的無擾切換。汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速可以遠(yuǎn)程調(diào)速，也可以作為控制水位的主要執(zhí)行器。5.4流量測(cè)量信號(hào) 給水泵的水和省煤器入口的水都是未飽和水，影響測(cè)量的最大的因素是

27、溫度，所以給水泵出口流量和省煤器入口流量都是有溫度補(bǔ)償?shù)摹?圖5.4 給水流量測(cè)量信號(hào) 省煤器前的給水一部分進(jìn)入汽包作為水冷壁的減溫水，另一部分作為過熱器的減溫水。所以省煤器入口給水流量是鍋爐的最終負(fù)荷。省煤器入口的水流量在啟動(dòng)時(shí)還會(huì)有一部分水作為鍋爐的排污直接排出。大選小選器對(duì)主給水的溫度和壓力品質(zhì)監(jiān)控，當(dāng)主給水流量壞品質(zhì)時(shí)，自動(dòng)品質(zhì)差，切換到手動(dòng)狀態(tài)。5.5旁路輔助及保護(hù)回路汽包的水位因?yàn)樗浔趲馀莸囊蛩厮允軌毫ψ兓绊戄^大所以水位用壓力補(bǔ)償，來提高水位的測(cè)量精度。當(dāng)發(fā)生主蒸汽流量過小時(shí) 圖5.5 給水流量測(cè)量信號(hào)汽包水位采用大選小選器，去掉最小和最大的誤差較大，防止有一個(gè)水位或氣壓系

28、統(tǒng)損壞影響整個(gè)鍋爐的控制品質(zhì)。當(dāng)汽包水位偏差大時(shí)，會(huì)認(rèn)為自動(dòng)調(diào)節(jié)器失敗，自動(dòng)切換到手動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)調(diào)節(jié)閥位置偏差大時(shí)發(fā)出調(diào)節(jié)閥失靈信號(hào)。當(dāng)自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差時(shí)，旁路調(diào)節(jié)閥手動(dòng)可以降低系統(tǒng)參數(shù)起保護(hù)作用。當(dāng)?shù)拓?fù)荷運(yùn)行時(shí)旁路回路可以保證水泵工作在安全經(jīng)濟(jì)區(qū)范圍。5.6汽包水位自動(dòng)失靈切手動(dòng)保護(hù)如果一些設(shè)備故障或測(cè)量參數(shù)誤差較大時(shí)，自動(dòng)控制程序可能控制品質(zhì)變差，或不能很好控制水位，就需要將自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)切換到手動(dòng)調(diào)節(jié)。圖5.6 汽包水位自動(dòng)手動(dòng)切換當(dāng)電泵的自動(dòng)參數(shù)變壞時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切到手動(dòng)控制電泵。當(dāng)A或B汽泵的控制品質(zhì)變壞時(shí)將A或B汽泵切換到手動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)汽包水位或省煤器入口水的參數(shù)品質(zhì)變壞時(shí)，將所有給水泵切

29、換到手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)之間切換的無擾切換。結(jié)論給水控制系統(tǒng)的最終目的是維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。因?yàn)樗贿^高，影響汽水分離，水位過低引起水冷壁的燒壞。準(zhǔn)確點(diǎn)的控制水位，要控制的擾動(dòng)有給水量擾動(dòng)，蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)，爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)和汽包壓力的擾動(dòng)。給水在低負(fù)荷時(shí)由于溫度和壓力參數(shù)比較低，汽包內(nèi)的虛假水位的現(xiàn)象不明顯對(duì)鍋爐的水位的精度要求不高所以采用但沖量控制的方式，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)虛假水位嚴(yán)重而且鍋爐的參數(shù)較高，要有對(duì)汽包的水位有較高的精度，采用串級(jí)三沖量控制。低負(fù)荷時(shí)采用電動(dòng)給水泵因?yàn)殄仩t的壓力還不能啟動(dòng)汽動(dòng)給水泵，當(dāng)鍋爐負(fù)荷較高時(shí)啟動(dòng)汽動(dòng)給水泵，電動(dòng)給水泵關(guān)閉作為備用，可以提高發(fā)電效率。

30、給水的流量由兩部分組成，一部分進(jìn)入汽包的給水，另一部分是噴水減溫器的流量。汽包的給水由于受壓力影響較小，受溫度的影響較大，所以流量需要溫度的補(bǔ)償。蒸汽的流量信號(hào)由主蒸汽的流量和旁路蒸汽的流量組成。蒸汽的流量測(cè)量一般用壓力代替加上溫度的補(bǔ)償間接測(cè)量而不是直接的測(cè)量，因?yàn)橹苯拥臏y(cè)量會(huì)產(chǎn)生較大的節(jié)流損失。水位的測(cè)量因?yàn)樗挥伤浔诘臍馀莺推乃粯?gòu)成所以汽包水位的測(cè)量要用壓力的補(bǔ)償氣泡體積的變化對(duì)水位的影響。給水泵作為給水控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較的重要。汽包的水位通過改變泵的轉(zhuǎn)速控制給水泵以達(dá)到水位的穩(wěn)定。泵的出口壓力控制通過給水調(diào)節(jié)閥的開度控制給水泵的出口壓力，以保證泵在經(jīng)濟(jì)安全區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。泵的最小流量控制系統(tǒng)通過控制泵的再循環(huán)閥門的開或關(guān)，保證通過泵的流量不低于泵所規(guī)定的最小流量。之所以才采用變速給水泵一方面可以減小調(diào)節(jié)閥的壓力另一方面可以增加調(diào)節(jié)閥的壽命，另一方面可以減少給水泵的消耗功率。單級(jí)沖量雖然結(jié)果簡(jiǎn)單，響應(yīng)快。串級(jí)的三沖量給水流量因?yàn)槭茇?fù)荷可給水泵的轉(zhuǎn)速的影響所以控制的干擾多，將他作為副回路可以消除給水壓力的擾動(dòng)。蒸汽的流量作為前饋可以消除虛假水位的影響，還可以快速響應(yīng)負(fù)荷變化。水位作為負(fù)反饋可以消除水位控制的