第二章 鍋爐控制2

2-4 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)

2-4－1概述

一、給水控制任務

使鍋爐的給水量適應鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在規(guī)定的范圍內，同時保持穩(wěn)定的給水流量。

汽包水位是一個重要的監(jiān)控參數(shù)，反映了鍋爐蒸汽負荷與給水量之間的平衡關系。水位高：水位過低：二、對象特性

給水省煤器汽包給水調節(jié)閥過熱器過熱蒸汽水循環(huán)管路圖11－1給水調節(jié)對象結構示意圖三個主要擾動因素：給水流量、蒸汽流量和爐膛熱負荷擾動1、給水流量擾動下水位的動態(tài)特性

圖11－2給水流量階躍擾動下的水位響應曲線t0WΔWτBA1t0HΔH3ετα2+－HW2、蒸汽流量擾動下的水位動態(tài)特性

圖11－4蒸汽流量階躍擾動下的水位響應曲線t0DΔDH1t0HHH2+_HD3、爐膛熱負荷擾動下水位動態(tài)特性

Dt0BΔBt0HH圖11－6燃料量擾動下的水位特性2-4-2給水流量調節(jié)方式

一、節(jié)流調節(jié)方式

圖11－7節(jié)流調節(jié)系統(tǒng)示意圖給水定速泵調節(jié)閥省煤器汽包過熱器過熱蒸汽調節(jié)器高壓加熱器HμVμV=100%n=c管路性能曲線泵特性曲線AMBWWBWAWμV=5％圖11-8節(jié)流調節(jié)原理二、給水泵調速方式

變速泵圖11－9水泵變速調節(jié)系統(tǒng)示意圖給水高壓加熱器過熱蒸汽省煤器汽包過熱器調節(jié)器圖11-10水泵變速調節(jié)原理HnmaxMAnminB管路性能曲線泵特性曲線WWminWmaxW調速泵有：（1）電動調速泵，原動機是定速電動機，電動機與水泵之間的軸聯(lián)接采用液力聯(lián)軸器，改變液力聯(lián)軸器中的油位高度即實現(xiàn)水泵轉速的改變。（2）汽動調速泵，動力是小汽輪機，改變小汽輪機的進汽流量實現(xiàn)給水泵轉速的改變。小汽輪機轉速由獨立的MEH控制。三、組合方式

300MW及以上機組，采用節(jié)流調節(jié)方式和給水泵調速方式相組合的方式調節(jié)給水量。在低負荷階段利用電動給水泵保證泵出口與汽包之間的差壓（或泵出口壓頭），由給水調節(jié)閥（或給水旁路調節(jié)閥）來調節(jié)給水流量，進而控制汽包水位；在負荷超過某一值（對應的給水流量需求接近調節(jié)閥的最大通流能力）且汽動給水泵尚未啟動時，由電動調速給水泵來調節(jié)給水流量，進而控制汽包水位；在汽動給水泵啟動后，逐步由電動調速給水泵過渡到汽動給水泵來調節(jié)給水流量。電動給水泵只在機組啟動階段或汽動給水泵故障時使用。2-4-3給水控制基本方案

一、單沖量給水控制系統(tǒng)

圖11－11單沖量給水控制系統(tǒng)汽包水位△PID水位給定值調節(jié)機構二.串級三沖量給水控制系統(tǒng)

圖11－13串級三沖量給水控制系統(tǒng)過熱器省煤器汽包蒸汽流量DΔpαDPID1ΔpKzΔpαWPID2給水流量W＋－－＋＋WKμγDγWαWγHHSHGHD(s)αDDKZGHW(s)Gc1(s)Gc2(s)圖11-14串級三沖量給水控制系統(tǒng)原理框圖HW－＋GHW(s)γH1/αWγWGc1(s)圖11-16主回路等效方框圖2-4-4給水全程控制一、全程控制概述

是指單元機組在啟停過程和正常運行時均能實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。二、對給水全程控制系統(tǒng)的要求（1）對測量信號進行壓力、溫度校正。（2）保證給水泵工作在安全工作區(qū)內。（3）保證控制系統(tǒng)切換應是雙向無擾的。（4）需解決好閥門與調速泵間過渡切換問題。（5）適應機組定壓運行和滑壓運行工況，必須適應冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動情況。

三、信號測量校正

1.汽包水位測量

圖17單室平衡容器水位測量示意圖平衡容器輸出差壓Δp為

由于汽包中心水位線與聯(lián)通管下部開孔中心垂直距離為Bmm，因此，汽包中相對于中心水位線的水位為a為修正值

圖18密度與汽包壓力關系圖19差壓汽包水位測量原理圖2.給水流量測量

每臺給水泵入口設有流量孔板，測量單臺給水泵流量。在主給水管道．上設有給水流量噴嘴，測量進入鍋爐的主給水流量。只考慮溫度修正3.蒸汽流量測量

弗留格流量計算公式是目前應用于蒸汽流量計算中較為普遍的方法。（1）在所考慮的變動工況范圍內，當級組內的各級隔板噴嘴和動葉柵中的汽流均未達到臨界狀態(tài)時，且有背壓的汽輪機組，則式中D0——參考工況下級組內的蒸汽流量，kg／h；p01——參考工況下級組前的蒸汽壓力，MPa；T01——參考工況下級組前的蒸汽溫度，K；P02——參考工況下級組后的蒸汽壓力，MPa；D——變動工況下級組內的蒸汽流量，kg／h；P1——變動工況下級組前的蒸汽壓力，MPa；T1——變動工況下級組前的蒸汽溫度，K；P2——變動工況下級組后的蒸汽壓力，MPa。

（2）而當在所考慮的變動工況范圍內，當級組內始終有一列或一列以上的噴嘴或動葉柵中的汽流處在臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)時，由于級組后的蒸汽壓力的變化不可能對級組前的蒸汽壓力狀態(tài)產(chǎn)生影響，且背壓為真空的機組，這時

某300MW機組的蒸汽流量計算公式為

D——主蒸汽流量，t／h；D0——額定工況下的主蒸汽流量，為985t／h；p1——調速級壓力；p01——額定工況下的調速級壓力，13．16MPa；t1——調速級溫度，℃；t01——額定工況下的調速級溫度,540．6℃；

以上關系式確定的首要前提是：汽機通流部分的結構特征保持不變。當汽機通流部分由于葉片表面結垢、破損、變形或動靜部分間隙發(fā)生變化而導致汽道面積改變時，應用上述公式計算所得的數(shù)值中會附帶有相應的誤差。所以要以汽機運行及其性能試驗中實測的數(shù)據(jù)為準。

四、給水泵運行問題

保證泵的安全工作區(qū)是首先要考慮的問題。圖20給水泵的安全工作區(qū)

因此，采用變速泵構成給水全程控制系統(tǒng)時，一般會有：（1）給水泵轉速控制系統(tǒng)：根據(jù)鍋爐負荷要求，調節(jié)給水泵轉速，改變給水流量；（2）給水泵最小流量控制系統(tǒng)：低負荷時，通過水泵再循環(huán)辦法來維持水泵流量不低于設計要求的最小流量值，以保證給水泵工作點不落在上限特性曲線的外邊；（3）流量增加閉鎖回路（或給水泵出口壓力控制系統(tǒng)），保證給水泵工作點不落在最低壓力線下和下限工作特性曲線之外。五、全程給水一般控制方案

300MW以上機組通常配置3臺給水泵：（1）電動給水泵1臺，容量為額定容量的25％或30％，一般是作為啟動泵和備用泵；（2）汽動給水泵兩臺，容量各為額定容量50％，正常運行時用。汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)包括汽包水位控制系統(tǒng)和給水泵（電動和汽動給水泵）最小流量控制系統(tǒng)。為適應機組的各種運行方式，汽包水位控制系統(tǒng)設計為多回路變結構控制系統(tǒng)。

1．測量系統(tǒng)

（1）汽包水位測量

（2）主蒸汽流量測量

（3）主給水流量測量2．汽包水位控制系統(tǒng)

圖21汽包水位全程控制系統(tǒng)原理性功能框圖f(x)∑A汽包壓力pb汽包水位f(x)給水旁路調節(jié)閥蒸汽流量∑泵出口壓力∑±Tf(x)電動給水泵BALANCERAA給水流量∑±Tf(x)汽動給水泵A∑±Tf(x)汽動給水泵BA△PID1△PID2△PID3△PID4△PID5TAAAT2T1（1）旁路閥單沖量控制回路

（2）電動給水泵轉速單沖量控制回路

（3）給水泵轉速三沖量控制回路

3.給水泵最小流量控制系統(tǒng)

圖11-22給水泵最小流量控制系統(tǒng)原理圖NTf(x)循環(huán)回路調節(jié)閥泵入口流量A△PID泵最小流量給定值Y100%A0%T1T2AA流量小于某定值流量大于某定值YN－11－

5600MW機組給水全程控制實例一、給水熱力系統(tǒng)及調節(jié)機構圖23給水熱力系統(tǒng)示意圖去汽輪機去旁路主給水電動截止閥給水旁路調節(jié)閥高壓加熱器電動給水泵汽動給水泵B汽包省煤器給水旁路電動截止閥汽動給水泵A除氧器再循環(huán)過熱器給水流量減溫水閥二、給水控制系統(tǒng)

水位差壓信號Δp1∑×K水位差壓信號Δp2∑×K水位差壓信號Δp3∑×Kf1(x)f2(x)MEDIANSELECT汽包壓力pb1汽包壓力pb2汽包壓力pb3MEDIANSELECT汽包水位H圖24汽包水位測量回路圖25主蒸汽流量測量回路+主汽溫T11∑/2×主汽溫T12÷f(x)MEDIANSELECT汽機第一級壓力p11主蒸汽流量∑旁路蒸汽流量A設定溫度值汽機第一級壓力p12汽機第一級壓力p13圖11-26主給水流量測量回路主給水流量+—給水汽溫TWMEDIANSELECT給水流量信號Δp1∑過熱器減溫水流量給水流量信號Δp2給水流量信號Δp3×××f(x)∑排污流量MEH轉速設定值MEH轉速設定值MEH遙控圖27汽包水位控制系統(tǒng)NNYY泵出口壓力PID3PID6PID1PID2△K∫△K∫△K∫水位HAATf(x)給水旁路調節(jié)閥∑主蒸汽流量△K∫主給水流量PID4GAINCHANGER&BALANCER△K∫△K∫△K∫△K∫∑汽包壓力pbA∑A電泵水流量∑A汽泵A水流量∑A汽泵B水流量PID7PID8ATf(x)電