300MW機組除氧器水位檢測控制系統(tǒng)

-.可修編..z.摘要除氧器的水箱是為保證鍋爐有一定的給水儲備而設(shè)置的，其容量一般不應(yīng)小于鍋爐額定負荷下連續(xù)運行15~20min所需的給水量。除氧器水位過低，儲水量不足有可能危及鍋爐的安全運行，此外還有可能造成給水泵入口汽化。除氧器水位過高，則妨礙除氧器除氧。因此，除氧器水位應(yīng)維持在容許圍。由于熱力循環(huán)中不斷有工質(zhì)損失，因此要向熱力系統(tǒng)不斷補充水。補充水來自化學(xué)水處理裝置。補充水可直接進入除氧器，也可以送凝汽器進行真空除氧后在送至除氧器?；鹆Πl(fā)電廠的熱力除氧器利用汽輪機的抽氣加熱鍋爐給水，使得鍋爐的給水達到該壓力下相應(yīng)的飽和溫度，以除去溶于水中的氧氣等氣體，防止鍋爐、汽輪機和管道等熱力設(shè)備遭到腐蝕，另一方面除氧器是汽水直接接觸式的加熱器，它是給水加熱系統(tǒng)中的一環(huán)，利用汽輪機的抽氣加熱鍋爐給水，可以提高電廠效率，節(jié)省燃料。除氧器是電廠重要的輔助設(shè)備之一，是電廠熱力系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)。所以說除氧器的水位控制對鍋爐的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。關(guān)鍵字除氧器，水位調(diào)節(jié)，單沖量，串級三沖量--.可修編..z.AbstractDeaeratorwatertankistoensurethattheboilerhasawaterreserveandsettings,itscapacityshouldgenerallynotbelessthanratedboilerloadcontinuousoperationfor15~20mintowater.

Deaeratorwaterleveltoolow,insufficientstoragecapacitymayendangerthesafeoperationoftheboiler,inadditiontomayresultinginwaterpumpinletvaporization.Deaeratorwaterlevelistoohigh,obstructsthedeaerating.Therefore,thedeaeratorwaterlevelshouldbemaintainedwithin

the

allowablerange.The

thermodynamiccycleofconstantly

refrigerantloss,

thereforetothermalsystemcontinuouslyadd

water.Thechemicalwatertreatmentfromwatersupplementdevice.Watercanbedirectlyadded

tothedeaerator,alsocansendcondenservacuumdeaerator

aftersenttothedeaerator.Thermalpowerplantdeaeratorusesteamturbinepumpinggasheatingboiler,theboilerfeedwaterthepressurecorrespondingsaturationtemperatureisreached,toremovedissolvedinthewaterofo*ygenandothergases,topreventtheboiler,turbineandpipelinebythermalequipmentcorrosionandtheothersidesurfaceofthedeaeratorissteamwaterdirectcontactoftheheater,itiswaterheatingsysteminaring,theuseofsteamturbinepumpinggasheatingboilerfeedwater,canimprovetheefficiencyofpowerplantsandfuelsaving.

Thedeaerator

isoneoftheimportantau*iliary

equipmentofpowerplant,

isanindispensable

linkinthe

powerplantthermalsystem.

Sothedeaeratorwaterlevelcontrol

iscrucialto

thesafeandstableoperationof

theboiler.KeywordsDeaerator,Waterleveladjustment,Singleimpulse,Cascadethreeimpulse-.z.目錄摘要IAbstractII1引言12除氧器的概況22.1除氧器介紹22.1.1概述22.1.2除氧器的除氧原理22.1.3除氧器的工作原理32.1.4除氧器控制任務(wù)32.2控制儀表知識簡介42.2.1變送器42.2.2控制器42.2.3執(zhí)行器53總體設(shè)計方案63.1設(shè)計預(yù)期目標(biāo)63.1.1除氧器水位過高63.1.2除氧器水位過低63.2除氧器水位控制系統(tǒng)總體方案74除氧器水位檢測控制系統(tǒng)分析94.1測量部分94.1.1磁翻板液位計94.1.2浮球液位開關(guān)94.1.3差壓式液位計104.1.4差壓式流量計114.2變送部分124.2.1差壓變送器124.2.2變送器變換過程134.3控制部分144.3.1控制方式144.3.2單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)154.3.3單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)154.3.4串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)164.3.5單沖量、三沖量之間的無擾切換174.4執(zhí)行器部分184.4.1執(zhí)行機構(gòu)184.4.2調(diào)節(jié)機構(gòu)195除氧器水位控制系統(tǒng)SAMA圖分析205.1控制系統(tǒng)SAMA圖205.2各組成部分列表205.3SAMA圖說明215.3.1控制系統(tǒng)分析215.3.2單沖量與三沖量控制方式的選擇225.3.3系統(tǒng)跟蹤技術(shù)23結(jié)論24致25參考文獻26附錄27A1.1除氧器水位控制系統(tǒng)SAMA圖27A1.2除氧器水位控制系統(tǒng)邏輯圖28--.可修編..z.1引言液位是工業(yè)過程中的常見參數(shù)，具有便于直接觀察、容易測量和過程時間常數(shù)一般比較小的特點。液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)，它在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多地方需要對容器的介質(zhì)進行液位控制，使之高精度的保持在給定的數(shù)值，如在鍋爐的給水處理工藝中，除氧器是鍋爐及供熱系統(tǒng)中關(guān)鍵的設(shè)備之一，而除氧器液位的控制對整個控制系統(tǒng)又有著至關(guān)重要的作用。作為汽輪機回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中一級混合式加熱器，同時負擔(dān)著匯集各種疏水、鍋爐補充水的任務(wù)，所以除氧器水箱必須保證鍋爐所需給水的儲水量。大型機組通常配備給水箱的容量應(yīng)能提供5min鍋爐連續(xù)產(chǎn)生最大蒸汽量時的給水消耗量。鑒于除氧器上述的重要作用，電廠一般都設(shè)有除氧器的控制壓力和水箱水位控制系統(tǒng)。鍋爐的供水系統(tǒng)中還包括除氧器壓力控制和除氧器水位控制，除氧器壓力控制主要是為了保證除氧器口有足夠的蒸汽壓力用于將軟化水除氧，這是一個單閉環(huán)控制回路，輸入?yún)?shù)是除氧器壓力輸出參數(shù)控制除氧器進汽閥。除氧器水位控制主要是為了保證除氧器有足夠的水提供給鍋爐，這是一個單閉環(huán)控制回路輸入?yún)?shù)，是除氧器水位輸出參數(shù)控制除氧器進水閥。一般來說，除氧器的水位波動會比較明顯，為了維持水位，除氧工必須經(jīng)常和機組聯(lián)系開關(guān)補水量，并注意鍋爐疏水箱的水位，合理安排鍋爐司泵上水，除氧器的水位過低可能會引起給水泵進口汽化，水位過高可能會從汽平衡去機組軸封管道通向機組的軸封，引起機組的水沖擊，直接導(dǎo)致跳機。故需對除氧器水位進行控制。在本次課程設(shè)計中首先對除氧器有的大體的認識，以控制儀表及裝置為知識背景，對除氧器水位控制系統(tǒng)進行設(shè)計。首先從除氧器的控制任務(wù)著手，在已有的控制儀表及裝置的基礎(chǔ)并通過查閱大量的參考文獻資料，合理選擇傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器等對整體方案進行設(shè)計。具體控制策略為：除氧器水位信號選擇邏輯是兩個模擬量水位差壓信號進行的選擇判斷，信號選擇原理是：兩個信號都是好點，取兩個信號的平均值，任一信號壞，取另一好值，它們之間的選擇是通過切換來實現(xiàn)。將所測得的差壓與壓力信號經(jīng)過一定的函數(shù)變換關(guān)系，得到校正后的除氧器水位。若水位高時，發(fā)出相應(yīng)控制信號，同時顯示并記錄除氧器水位值。結(jié)合對測得的鍋爐了給水流量進行分析，低負荷時進行單沖量控制，高負荷時進行三沖量的控制，將輸出信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。再根據(jù)控制策略繪制SAMA圖，完成設(shè)計要求。-.可修編..z.2除氧器的概況2.1除氧器介紹概述火力發(fā)電廠的熱力除氧器利用汽輪機的抽氣加熱鍋爐給水，使得鍋爐的給水達到該壓力下相應(yīng)的飽和溫度，以除去溶于水中的氧氣等氣體，防止鍋爐、汽輪機和管道等熱力設(shè)備遭到腐蝕，另一方面除氧器是汽水直接接觸式的加熱器，它是給水加熱系統(tǒng)中的一環(huán)，利用汽輪機的抽氣加熱鍋爐給水，可以提高電廠效率，節(jié)省燃料。除氧器是電廠重要的輔助設(shè)備之一，是電廠熱力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。除氧器的主要作用是除去鍋爐給水中的氧氣和其它不凝結(jié)氣體，以保證給水的品質(zhì)。若水中溶解氧氣，就會使與水接觸的金屬被腐蝕，同時在熱交換器中若有氣體聚積，將使傳熱的熱阻增加，降低設(shè)備的傳熱效果。因此水中溶解有任何氣體都是不利的，尤其是氧氣，它將直接威脅設(shè)備的安全運行。在火電廠采用熱力除氧，除氧器本身又是給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個混合式加熱器，同時高壓加熱器的疏水、化學(xué)補水及全廠各處水質(zhì)合格的高壓疏水、排汽等均可匯入除氧器加以利用，減少發(fā)電廠的汽水損失。來自低壓加熱器的主凝結(jié)水(含補充水)經(jīng)進水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后，進入除氧器，與其他各路疏水在除氧器混合，經(jīng)噴頭或多孔管噴出，形成傘狀水膜，與由下而上的加熱蒸汽進行混合式傳熱和傳質(zhì)，給水迅速達到工作壓力下的飽和溫度。此時，水中的大部份溶氧及其他氣體基本上被解析出來，達到除氧的目的。從水中析出的溶氧及其他氣體則不斷地從除氧器頂部的排汽管隨余汽排出器外。進入除氧器的高加疏水也將有一部分水閃蒸汽化作為加熱汽源，所有的加熱蒸汽在放出熱量后被冷凝為凝結(jié)水，與除氧水混合后一起向下經(jīng)出水口流出。為了使除氧器的水溫保持在工作壓力下的飽和溫度，可通過再沸管引入加熱蒸汽至除氧器。除氧水則由出水管經(jīng)給水泵升壓后進入高壓加熱器。除氧器的除氧原理鍋爐給水中若含氧量較大，就會使管道及鍋爐受熱面遭到深度的針孔腐蝕，給水含有其他氣體也會妨礙熱交換降低傳熱效果，因此要對鍋爐給水進行除氧以及除去其他氣體。有亨利定理知，在一定的壓力下，水的溫度越高氣體的溶解度越低；反之，水的溫度越低則氣體的溶解度越高。此外，*些氣體的溶解度還與水面該氣體的分壓力有關(guān)，因此，當(dāng)鍋爐給水被加熱至沸點時，水面上的蒸汽壓力就會接近全壓力，而其他氣體的分壓力則接近于零。這樣溶解于水中的氣體（包括氧氣）就被分解出來并及時的隨部分蒸汽排走，除氧器就是根據(jù)這一原理進行工作的。除氧器的工作原理在火電廠中，除氧器主要用于去除凝結(jié)水中的溶解氧，并為主給水泵提供足夠的吸入壓頭，為蒸汽發(fā)生器提供一定裝量的應(yīng)急水源。在機組正常運行時，需控制凝結(jié)水流量，并與蒸汽發(fā)生器的給水，抽氣，疏水相匹配，保證維持穩(wěn)定的液位。除氧器液位要求在1172-1204mm之間，而且除氧器的工作方式連續(xù)式工作。除氧器的水是不停的在流動的，上水量要求能夠和出水量達到平衡。如果采用工頻給水方式，水量的沖擊會很大，液位很難控制。而且不利于電機水泵正常工作，經(jīng)常的沖擊啟動容易造成電機水泵機械損壞。采用回流控制的方法，水泵長期工作在工頻狀態(tài)下，不利于能降耗，故選用變頻驅(qū)動。其原理框圖如圖2.1所示。圖2.1除氧器系統(tǒng)框圖崗位操作人員可以在液位控制器K上直接輸入控制液位數(shù)值L，液位控制器K將給定值與液位變送器LE傳來的液位信號（4-20mA）進行運算比較后，送出一個控制信號（4-20mA）至變頻器Q，由就頻器一個可變頻率，來控制電機M的轉(zhuǎn)數(shù)從而達到控制上水量的目的。當(dāng)水位升高，L1>L超過設(shè)定時，液位控制器K將輸出的電流I減小，變頻器Q的輸出頻率Hz數(shù)下降，電機轉(zhuǎn)數(shù)下降。上水量減少，液位降低，達到工藝控制要求。

影響除氧器水位的因素包括進入除氧器的凝結(jié)水、抽汽、疏水和流出除氧器的鍋爐給水，當(dāng)給水流量等于凝結(jié)水流量、抽汽和疏水時，除氧器水位穩(wěn)定，當(dāng)給水流量不等于凝結(jié)水流量、抽汽和疏水時，除氧器水位變化，可作為控制變量的因素為給水流量和凝結(jié)水流量。除氧器控制任務(wù)鍋爐的供水系統(tǒng)中還包括除氧器壓力控制和除氧器水位控制，除氧器壓力控制主要是為了保證除氧器口有足夠的蒸汽壓力用于將軟化水除氧，這是一個單閉環(huán)控制回路，輸入?yún)?shù)是除氧器壓力輸出參數(shù)控制除氧器進汽閥。除氧器水位控制主要是為了保證除氧器有足夠的水提供給鍋爐，這是一個單閉環(huán)控制回路輸入?yún)?shù)，是除氧器水位輸出參數(shù)控制除氧器進水閥。在機組正常運行時，除氧器汽源來自汽輪機抽汽閥門全開的四段抽汽，除氧器汽源壓力和流量不受控制，而與被出洋的水溫、汽水接觸面積與除氧器水位有直接的關(guān)系。除氧器水位高，可能造成除氧水加熱不足，汽水接觸面積減少和水中溶解氧氣逸出困難而影響除氧效果；除氧器水位過高，可能造成汽封進水，抽汽管道水淹，威脅汽輪機的安全運行；除氧器水位過低，除了影響給水泵安全運行之外，甚至?xí){鍋爐上水，造成斷水事故。因此，在機組運行中穩(wěn)定除氧器水位，將其控制在最佳的高度具有非常重要的意義。一般來說，除氧器的水位波動會比較明顯，為了維持水位，除氧工必須經(jīng)常和機組聯(lián)系開關(guān)補水量，并注意鍋爐疏水箱的水位，合理安排鍋爐司泵上水，除氧器的水位過低可能會引起給水泵進口汽化，水位過高可能會從汽平衡去機組軸封管道通向機組的軸封，引起機組的水沖擊，直接導(dǎo)致跳機。故需對除氧器水位進行控制。2.2控制儀表知識簡介變送器變送器是將各種被測參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位等物理量轉(zhuǎn)換成0~10mA或4~20mA直流統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，傳送到指示、記錄、調(diào)節(jié)等儀表或巡回檢測裝置、控制計算機，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動檢測和控制。變送器的方框圖如圖2.2所示，這是一般性的構(gòu)成原理方框圖，各類變送器的差別在于輸入轉(zhuǎn)換部分、放大部分和反饋部分不同。圖2.2變送器構(gòu)成一般方框圖控制器控制器也稱之為調(diào)節(jié)器，可以分為兩大類，即模擬式和數(shù)字式。模擬調(diào)節(jié)器又分為三類，即電動、氣動、液動。該系統(tǒng)主要有三個部分組成，即比較環(huán)節(jié)、放大器和反饋環(huán)節(jié)。比較環(huán)節(jié)的作用是把給定信號r(t)與測量信號y(t)做比較，得出偏差信號e(t)。放大器一般是一個穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。利用負反饋來實現(xiàn)P，PI等各種控制規(guī)律?？刂破鲗碜宰兯推鞯臏y量值與給定值進行比較后產(chǎn)生的偏差進行運算后輸出統(tǒng)一信號去控制執(zhí)行器動作。調(diào)節(jié)器將被調(diào)量與給定值進行比較，對其偏差進行比例、積分、微分運算，并把結(jié)果以0~10mA或4~20mA直流統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號輸送至執(zhí)行單元。比例、積分、微分運算特點：（1）比例調(diào)節(jié)規(guī)律具有調(diào)節(jié)及時的特點，但比例調(diào)節(jié)為有差調(diào)節(jié)，因此調(diào)節(jié)過程結(jié)束時存在穩(wěn)態(tài)偏差。通過減小調(diào)節(jié)器的比例帶可減小穩(wěn)態(tài)偏差，但會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。（2）積分調(diào)節(jié)規(guī)律能消除穩(wěn)態(tài)偏差，所以能最終消除擾動對被調(diào)量的影響，實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。但積分作用的調(diào)節(jié)不及時，又使調(diào)節(jié)過程的動態(tài)偏差加大，過渡過程時間加長，因此，在積分作用引入到比例調(diào)節(jié)器后，調(diào)節(jié)器的比例帶應(yīng)適當(dāng)加大，以彌補積分作用對控制過程穩(wěn)定性的影響。（3）微分調(diào)節(jié)是一種超前調(diào)節(jié)方式，其實質(zhì)是阻止被調(diào)量的一切變化。適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔每墒盏綔p小動態(tài)偏差，縮短調(diào)節(jié)過程時間的效果，這樣在采用比例積分微分調(diào)節(jié)器時，又可適當(dāng)減小比例帶和積分時間。執(zhí)行器執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)指產(chǎn)生推力或位移的裝置，調(diào)節(jié)機構(gòu)指直接改變能量或物料輸送量的裝置，通常稱為控制閥（調(diào)節(jié)閥）。執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器的輸出信號或來自手動操作信號，將其轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)機構(gòu)（閥門、風(fēng)門或擋板）動作的位移信號，從而改變被調(diào)量的大小。執(zhí)行器通常由伺服放大器和執(zhí)行機構(gòu)兩部分組成。執(zhí)行機構(gòu)主要由兩相伺服電動機、機械減速器和位置發(fā)送器組成。兩相伺服電動機是執(zhí)行機構(gòu)的動力裝置，可能將電能轉(zhuǎn)換成機械能。機械減速器將高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出，帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)改變被調(diào)量的大小。位置發(fā)送器用來提供與執(zhí)行機構(gòu)輸出軸角位移成正比的電流信號，以表明閥門開度，改電流信號作為位置反饋信號送到伺服放大器的反饋通道。-.z.3總體設(shè)計方案3.1設(shè)計預(yù)期目標(biāo)除氧器水位控制在DCS控制中的ModulationandCodingScheme（MCS）功能組，采用單沖量及三沖量控制方式，因除氧器容積較大，對水位變化的反應(yīng)較慢，同時除氧器采用滑壓運行方式，為避免壓力變動產(chǎn)生虛假水位的影響，故用凝結(jié)水流量信號及給水流量信號來反映進出除氧器的水量，作為水位控制的輔助調(diào)節(jié)。當(dāng)凝結(jié)水流量小于200t/h時，采用單沖量調(diào)節(jié)方式；凝結(jié)水流量大于或等于300t/h采用串級三沖量調(diào)節(jié)方式。當(dāng)凝結(jié)水流量在200~300t/h之間時，維持原控制方式保持不變。這樣考慮是為了避免流量在200~300t/h之間變化時，控制系統(tǒng)在單沖量與串級三沖量之間反復(fù)切換。用水位信號的偏差作為調(diào)節(jié)器主控的輸入，用給水流量信號作為前饋信號，快速反應(yīng)增加調(diào)節(jié)器的輸出保持水位穩(wěn)定。除氧器水位過高在電廠生產(chǎn)過程中，造成除氧器水位過高的原因有多種多樣，但是我們通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，造成除氧器水位過高的原因主要有以下幾種：除氧器水箱閥門開度過大，進水時間過長；鍋爐的給水泵因故障停機或者給水管閥門被關(guān)閉；除氧器的水位測量儀出現(xiàn)故障，測量結(jié)果不準(zhǔn)確；除氧器水位自動調(diào)節(jié)閥失效；凝汽器管道破損泄露；機組負荷降低等。在生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)除氧器水位過程高，相關(guān)人員首先應(yīng)校對檢查水位計，確認水位計不存在問題，水位是真實升高。其次，查明水位升高的具體原因，如果因水位調(diào)節(jié)閥失效引起，應(yīng)該關(guān)閉水位調(diào)節(jié)閥，同時開啟備用的旁路閥；如果因給水泵故障停機引起，應(yīng)及時的切換備用水泵，同時查明故障原因，采取相應(yīng)措施；如果因凝汽器管道破裂引起，應(yīng)及時關(guān)閉凝汽器與除氧器之間的閥門，并對凝汽器管道進行更換修補；如果除氧器水位遠高于溢出水位，應(yīng)開啟水箱的放水閥進行放水，從而將水位控制在合理的圍。最后，對采取的措施進行驗證，查看所采取的措施是否起到作用，確保除氧器水位保持在合理圍。除氧器水位過低造成除氧器水位過低的原因同樣有多種，在此我們列舉了幾種常見的原因:進水閥門誤關(guān)，使得進水量減少；除氧器水箱放水閥門誤開；鍋爐的給水閥門誤開；發(fā)電機組的工作負荷增加；鍋爐給水泵流量增加等。與除氧器水位過高的處理措施一樣，發(fā)生除氧器水位降低的故障后，相關(guān)人員首先應(yīng)做的是檢查校對水位計是否正確，確認水位真實下降,避免故障誤報。其次,如果故障因進水閥門誤關(guān)、給水閥門誤關(guān)等引起,應(yīng)開啟誤關(guān)閥門；如果因水箱放水閥門誤開引起，應(yīng)關(guān)閉放水閥門；如果因水位調(diào)節(jié)閥失效引起；應(yīng)關(guān)閉水位調(diào)節(jié)閥,開啟備用的旁路閥。最后，要驗證所采取的措施是否真正起到作用，水位是否恢復(fù)正常水平。3.2除氧器水位控制系統(tǒng)總體方案除氧器的水箱是為了保證鍋爐有一定的給水儲備而設(shè)置的，其容量一般應(yīng)不小于鍋爐額定負荷下連續(xù)運行15~20min所需的給水量。除氧器水箱水位過高，影響除氧效果；水位過低，出水量不足將導(dǎo)致給水泵入口發(fā)生汽化而危及給水泵的安全運行，甚至?xí){鍋爐上水，造成停爐事故。因此，需對除氧器水位進行控制。除氧器水箱儲水容積很大，在化學(xué)補充水控制閥開度做階躍變化時，水箱水位不會立即變化，而表現(xiàn)出一定的延遲。對于補充水送凝汽器的熱力系統(tǒng)，補充水要經(jīng)過凝汽器、凝結(jié)水泵、軸封加熱器合幾臺低壓加熱器等才進入除氧器，其水位延遲變化延遲更大。此外，由于水箱容積大而補充水管細，因此水位上升或下降的速度比較小。在負荷一定時，除氧器水位對象的動態(tài)特性可以近似為有延遲的一階積分環(huán)節(jié)。對于大型的單元機組除氧器水位的自動控制，目前有兩種控制方案：一種方案是通過直接控制進入除氧器的凝結(jié)水流量來控制除氧器的水位；另一種方案首先通過控制從補給水箱到凝汽器的補水量，到凝汽器水位變化后，再有凝汽器水位調(diào)節(jié)器控制進入除氧器凝結(jié)水的流量來間接控制除氧器的水位。在控制過程中，關(guān)鍵的問題是過程參數(shù)PID

（P:比例系數(shù)I:積分系數(shù)、D:微分系數(shù)）的整定。300MW機組的除氧器水位，一般通過直接改變進入除氧器的凝結(jié)水流量的方法來進行控制?？刂葡到y(tǒng)方框圖如圖3.1所示，這是一個單沖量和串級三沖量可切換控制系統(tǒng)。由主控制器PID2和副控制器PID3組成的串級三沖量控制系統(tǒng)，副控制器主要保持凝結(jié)水流量與給水量之間的平衡，主控制器通過保持除氧器水位對進出流量的平衡提供矯正作用。PID1控制器則構(gòu)成單沖量控制系統(tǒng)。除氧器水位是主信號，該信號與有人員設(shè)置的水位定值信號均送入PID2和PID1的入口。給水流量和凝結(jié)水流量是系統(tǒng)的輔助信號。給水流量是本系統(tǒng)的流出量，為省煤器入口的給水流量與過熱器一、二級噴水流量以及再熱器噴水流量之和，凝結(jié)水流量是本系統(tǒng)的流入量。三沖量控制方式下，有除氧器水位定值與水位實際值的偏差信號，給水流量和凝結(jié)水流量信號共同作用，控制凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥開度，改變凝結(jié)水流量以穩(wěn)定凝結(jié)水除氧器水位。在單沖量的控制方式下，調(diào)節(jié)器PID1根據(jù)水位偏差信號直接控制凝結(jié)水流量以調(diào)節(jié)除氧器水位。單沖量與三沖量控制切換的條件是：（1）當(dāng)凝結(jié)水流量小于200t/h時，為單沖量調(diào)節(jié)方式。（2）當(dāng)凝結(jié)水流量大于或等于300t/h為串級三沖量調(diào)節(jié)方式。當(dāng)凝結(jié)水流量在200~300t/h之間時，維持原控制方式保持不變。這樣考慮是為了避免流量在200~300t/h之間變化時，控制系統(tǒng)在單沖量與串級三沖量之間反復(fù)切換。單沖量與串級三沖量運行方式還可以有運行人員根據(jù)運行的實際情況進行選擇，有的系統(tǒng)讓它與鍋爐給水控制系統(tǒng)的單沖量與三沖量切換同時進行。圖3.1除氧器水位檢測控制系統(tǒng)方框圖當(dāng)給水流量、凝結(jié)水流量、除氧器水位、調(diào)節(jié)閥閥位等信號發(fā)生故障時，除氧器水位自動方式切換到手動方式。-.z.4除氧器水位檢測控制系統(tǒng)分析4.1測量部分除氧器水位的測量通常采用的方法有三種：磁翻板水位計、浮球水位開關(guān)、差壓式水位計測量。綜合分析在除氧器水位控制系統(tǒng)的設(shè)計中采用差壓式水位計測量。磁翻板液位計外形如圖4.1所示，當(dāng)被測容器的液位升降時，液位計主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到現(xiàn)場指示器，驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅、白分界處為容器介質(zhì)液位的實際高度，從而實現(xiàn)液位的指示。圖4.1磁翻板液位計浮球液位開關(guān)浮球液位開關(guān)使用磁力運作，無機械連接件，運作簡單可靠。當(dāng)浮球開關(guān)被測介質(zhì)浮動浮子時，浮子帶動主體移動，同時浮子另一端的磁體將控制開關(guān)動作桿上的磁體。一般采用SOR的機械式液位開關(guān)作為高低液位報警。當(dāng)水位超過或低于動作值時，浮球筒的浮球帶動部的磁鐵滑塊移動，從而引起筒外面的微動開關(guān)動作。在密閉的非導(dǎo)磁性管安裝有一個或多個干簧管，然后將此管穿過一個或多個中空且部有環(huán)形磁鐵的浮球，液體的上升或下降將帶動浮球一起上下移動，從而使該非導(dǎo)磁性管的干簧管產(chǎn)生吸合或斷開的動作，從而輸出一個開關(guān)信號。如圖4.2所示是浮球液位開關(guān)原理圖。圖4.2浮球液位開關(guān)工作原理差壓式液位計差壓式液位計是通過把液位高度變化轉(zhuǎn)換成差壓變化來測量水位的，因此其測量儀表就是差壓計。差壓式水位計準(zhǔn)確測量水位的關(guān)鍵是水位與差壓之間的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是通過平衡容器實現(xiàn)的,常用的雙室平衡容器結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.3所示所示。正壓頭是從容器中引出,負壓頭是從置于寬容器中的水側(cè)連通管中取得。寬容器中的水面高度是一定的，當(dāng)水面增高時,水便通過汽側(cè)連通管溢流入除氧器；要降低時,由蒸汽冷凝水來補充。因此當(dāng)寬容器中的水的密度一定時，正壓頭為定值，負壓管與除氧器是連通的。因此,負壓管中輸出壓頭的變化反映了水位的變化。按照流體靜力學(xué)原理,當(dāng)除氧器水位在正常水位H0(即零水位)時,平衡容器的差壓輸出ΔP0為（4.1）其中：ρs為除氧器汽空間密度；ρw為對應(yīng)壓力下的飽和水密度。當(dāng)除氧器水位偏離正常水位變化時，平衡容器的差壓輸出ΔP為：圖4.3雙室平衡容器（4.2）L、H0為確定值，若ρ1、ρ2和ρs為已知的確定值時，正常水位的相對差壓輸出ΔP0就是常數(shù)，也就是說差壓式水位計的零水位差壓是穩(wěn)定的。平衡容器的輸出差壓ΔP則是除氧器水位變化ΔH的單值函數(shù)，水位增高，輸出差壓減小。上述平衡容器在實際使用時，它存在下列問題會造成差壓式水位計指示不準(zhǔn)確：（1）由于平衡容器向外散熱，正、負壓容器中的水溫由上至下逐步降低，且溫度分布不易確定。因此用式（4.1）和（4.2）分度差壓計時，因密度和的數(shù)值很難準(zhǔn)確確定，分度好的差壓式水位計裝到現(xiàn)場后，其指示值與云母水位計的指示值不一致。即使在現(xiàn)場對照云母水位計的指示調(diào)好刻度值，隨著使用情況的變化，還會由于和數(shù)值改變而指示不準(zhǔn)。為解決這個問題，通過改進平衡容器結(jié)構(gòu)，設(shè)法使和為已知確定值。例如，用蒸汽套保溫，可使和都等于汽包壓力下飽和水的密度，這時，差壓和水位有下列關(guān)系式：（4.3）其中：（2）一般，差壓式水位計是在額定工作壓力下分度的，因此差壓式水位計只有在額定工作壓力下運行其指示才正確。當(dāng)除氧器壓力變化時，飽和水密度和汽包空間蒸汽密度隨之變化，使差壓式水位計的指示發(fā)生很大的誤差。為了消除除氧器壓力變化造成的誤差，可采用除氧器壓力補償措施，進行水位的校正。差壓式流量計差壓式流量計是應(yīng)用歷史悠久，實踐經(jīng)驗豐富成熟，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)完善，品種規(guī)格齊全的一類流量計，二十世紀50年代以前它可能是唯一的天然氣流量計。它有許多不足之處：如測量精度一般，現(xiàn)場安裝條件要求高，壓損大，圍度窄等等；針對上述不足，近年國生產(chǎn)廠推出一系列改進辦法，如一體式差壓流量計、定值節(jié)流件、可換孔板節(jié)流裝置、采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴等等，再加80年代以后差壓式流量計的兩個組成部分：差壓變送器和流量顯示儀有突出的進展，估計今后此類流量計仍將占據(jù)重要的地位。為了更好的控制除氧器水位，除了對除氧器水位進行測量，還需檢測給水流量和凝結(jié)水流量，以便對除氧器水位進行三沖量控制?，F(xiàn)采用差壓式流量計對流量進行測量。差壓式流量計主要由節(jié)流裝置、壓差信號管路和顯示儀表三部分組成。在管道裝入節(jié)流件，流體流過節(jié)流件時流束收縮，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生差壓。對于一定形狀和尺寸的節(jié)流件，一定的測壓位置和前后直管段情況、一定參數(shù)的流體以及其他條件下，節(jié)流件前后產(chǎn)生的差壓值隨流量而變，兩者之間有確定的關(guān)系，因此可通過測量差壓來測量流量。其他條件不變時，節(jié)流件前后的差壓Δp與流量q的關(guān)系為。差壓式流量計的工作原理如圖4.4所示：圖4.4差壓式流量計工作原理圖差壓式流量計適用于被測流體充滿全部管道，并沿著徑不小于50mm的圓形管道流動；流體在管道的流動是穩(wěn)定流，流速為亞音速；被測流體通過節(jié)流裝置時是單相均質(zhì)流體，不發(fā)生相變和析出雜質(zhì)；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置安裝在兩段徑相同的直管段之間，在節(jié)流裝置前后的最小直管段長度不得有其他凸出物或肉眼可見的凹凸不平現(xiàn)象等場合。4.2變送部分差壓變送器為了對除氧器水位進行校正，需利用除氧器壓力進行運算，故利用差壓變送器將壓力取出來以便使用。電容式差壓變送器是20世紀80年代研制開發(fā)的新型差壓變送器，它利用單晶硅諧振傳感器，采用微電子表面加工技術(shù)，除了保證±0.2%的測量精度外，還可實現(xiàn)抵制靜壓、溫飄對其影響。由于配備了低噪聲調(diào)制解調(diào)器和開放式通訊協(xié)議，目前的電容式差壓變送器可實現(xiàn)數(shù)字無損耗信號傳輸?，F(xiàn)采用電容式差壓變送器對壓力進行轉(zhuǎn)換。電容式差壓變送器完全由密封測量元件組成，可消除機械傳動所造成的瞬時沖擊和機械振動。另外高、低壓測量室按防爆要求整體鑄造而成，大大抑制了外應(yīng)力、扭矩以及靜壓對測量準(zhǔn)確度的影響。電容式壓力變送器中，以測壓彈性膜片為電容器的可動極板，它與固定極板之間形成一可變電容。隨被測壓力的變化，膜片產(chǎn)生位移使電容器的可動極板與固定極板之間的距離改變，從而改變了電容器的電容量，這樣就完成了壓力信號與電容量之間的變換。將激勵電壓加于電容器，產(chǎn)生的交變電流經(jīng)整流、控制、放大，輸出4～20mA直流電流。這就是電容式（差壓）變送器的基本工作原理。在常用的1151系列電容式變送器中，電容式傳感部分又被稱為δ室，如圖4.5所示。圖4.5電容式變送器結(jié)構(gòu)變送器變換過程1151變送器的變換過程示意如圖4.6所示：圖4.6變送器的變換過程示意圖4.3控制部分控制方式除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)不外乎采用如下三種基本結(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)與串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。低負荷階段，給水和蒸汽流量存在嚴重的不平衡，而且流量太小時，測量誤差大，故在低負荷階段，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。由于除氧器容積較大。作為被調(diào)量的除氧器水位存在較大慣性。負荷增減過程中給水流量變化較大時有可能出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，使得給水流量和凝結(jié)水流量的不平衡增大，延長了調(diào)節(jié)時間。這時，在高負荷階段原則上可以采用三沖量控制回路以解決這一問題。但是由于單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定需要兼顧的因素多，因此單級三沖量事實上一般也很難采用。串級三沖量調(diào)節(jié)方式，采用主、副兩個調(diào)節(jié)器。兩個調(diào)節(jié)器的任務(wù)分工明確，整定相對容易，而且不要求穩(wěn)態(tài)時兼顧的因素多，易于得到較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此采用串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)來控制高負荷時的除氧器水位。由于兼顧低負荷階段和高負荷階段的調(diào)節(jié)，采用給水全程控制方式。這時不再是單一的單沖量系統(tǒng)或三沖量系統(tǒng)，而是單沖量和三沖量系統(tǒng)的有機結(jié)合并配有完善的控制方式自動切換與連鎖邏輯。采用兩種控制方式的原因：在直流鍋爐的啟動初期，其水冷壁管必須通過個保證該受熱面安全的最小流量，當(dāng)鍋爐的產(chǎn)汽量小這個最小安全流量時，多的水經(jīng)過汽水分離器及其水箱回到凝汽器。本鍋爐這個最小安全流量為225t。所以在給水流量小于250t時鍋爐的給水基本上是維持不變的，除氧器水位受給水流量變化的擾動也就很小。因此采用單沖量系統(tǒng)即滿足調(diào)節(jié)品質(zhì)的要求，又可以減小整個給水全程調(diào)節(jié)的參數(shù)的整定。進入干態(tài)運后鍋爐的給水流量即為鍋爐輸入需求值（BID）的比例函數(shù)，所以給水流量是隨BID每時每刻都在變化，特別是負荷改變時變化更為劇烈，因此為提除氧器水位的調(diào)節(jié)品質(zhì)就有必要受用較為復(fù)雜的三沖量串級控制系統(tǒng)。根據(jù)機組的特性可以發(fā)現(xiàn)鍋爐干態(tài)和濕態(tài)切換的區(qū)間（65~80MW）鍋爐的給水流即約為300t左右，即為單沖量和三沖量控制方式的切換點。三沖量控制時為了保證除氧器水位在不同的干態(tài)負荷下均有良好的控制品質(zhì)，在不同負荷下相當(dāng)于副調(diào)節(jié)器能夠有不同的參數(shù)整，控制系統(tǒng)有一定和自適應(yīng)能力。單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)單沖量控制用于給水流量小于300t時的工況。控制器僅接受除氧器水位H信號，與給定值進行比較得出偏差，再按照一定的控制規(guī)律輸出信號去執(zhí)行器，控制除氧器水位。除氧器液位信號通過三選二邏輯輸出，與設(shè)定值進行比較后輸入到數(shù)字PID控制器，經(jīng)過數(shù)字PID計算后通過手、自動切換器把控制型號輸出給閥門執(zhí)行機構(gòu)，進而通過2個凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥進行凝結(jié)水流量的調(diào)節(jié)，以控制除氧器水位。通過合理的設(shè)置數(shù)字PID控制器的各個控制參數(shù)可以達到較為滿意的控制效果。單沖量除氧器水位控制系統(tǒng)如圖4.7所示：圖4.7單沖量除氧器水位控制系統(tǒng)單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在給水流量大于300t時除氧器的水位控制可采用單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。除氧器水位調(diào)節(jié)接受除氧器的水位和主凝結(jié)水流量、總給水流量三個信號再按照一定的控制規(guī)律輸出信號去執(zhí)行器，控制除氧器水位。單級三沖量除氧器水位控制系統(tǒng)如圖4.8所示：圖4.8單級三沖量除氧器水位控制系統(tǒng)其中，G、H、N——分別為給水流量、除氧器水位、凝結(jié)水流量；Vg、Vh、Vn——為給水流量、除氧器水位、凝結(jié)水流量測量變送器的斜率；Ag、An——為給水流量信號與凝結(jié)水流量信號的分流系數(shù)；g、h、n——分別為輸入控制器的給水流量、除氧器水位、凝結(jié)水流量信號。串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在給水流量大于300t時除氧器的水位控制是一個典型的串級三沖量控制系統(tǒng)，如圖4.9所示。與單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，其調(diào)節(jié)任務(wù)由兩個調(diào)節(jié)器來完成。主調(diào)節(jié)器才有PI調(diào)節(jié)規(guī)律，以保證水位無靜態(tài)偏差，主調(diào)節(jié)器的輸出信號和主凝結(jié)水流量、總給水流量信號都作用在副調(diào)節(jié)器。一般串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器可采用比例調(diào)節(jié)器，以保證副回路的快速性。串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)除氧器水位，副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，同時將總給水流量作為副調(diào)節(jié)器的前饋信號。當(dāng)凝結(jié)水流量發(fā)生擾動時。通過回路的作用可以迅速消除；當(dāng)給水流量發(fā)生擾動時，通過回路的作用可以使凝結(jié)水流量迅速跟蹤給水流量的變化。從串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)與單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行比較，可以看出它們的不同點在于：串級系統(tǒng)的主、副回路的工作可以認為基本上是各自獨立的，主凝結(jié)水流量和總給水流量雖然也同時對主、副回路產(chǎn)生影響，但它們在系統(tǒng)中的作用比單級的小得多。在串級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，水位偏差完全由主調(diào)節(jié)器來校正，使靜態(tài)水位值總是等于給定值。串級控制系統(tǒng)的目的是使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，確保主被控量的控制質(zhì)量，實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。當(dāng)有擾動出現(xiàn)于副回路時，由于主被控對象的時間常數(shù)大于副被控對象的時間常數(shù)，因而當(dāng)主被控量未做出反映時，副回路已做出快速響應(yīng)，及時地消除了擾動對主被控量的影響。此外，如果擾動作用于主被控對象，由于副回路的存在，使副被控對象的時間常數(shù)大大減小，從而加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，改善了動態(tài)性能。圖4.9串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)其中，G、H、N——分別為給水流量、除氧器水位、凝結(jié)水流量；Vg、Vh、Vn——為給水流量、除氧器水位、凝結(jié)水流量測量變送器的斜率；Ag、An——為給水流量信號與凝結(jié)水流量信號的分流系數(shù)；g、h、n——分別為輸入控制器的給水流量、除氧器水位、凝結(jié)水流量信號。單沖量、三沖量之間的無擾切換（1）單沖量和三沖量系統(tǒng)切換原理調(diào)節(jié)器均可采用PI節(jié)器，單沖量、三沖量調(diào)節(jié)的主調(diào)節(jié)器。三沖量的副調(diào)節(jié)器也可采用PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器的輸出信號與蒸汽流量信號相加后作用于副調(diào)節(jié)器作為給定信號，而副調(diào)節(jié)器的被調(diào)量是給水流量信號。上述兩套調(diào)節(jié)系統(tǒng)，低負荷時用單沖量，高負荷時用三沖量，兩調(diào)節(jié)系統(tǒng)的切換是根據(jù)蒸汽流量信號的大小進行控制的。（2）單沖量三沖量系統(tǒng)無擾切換跟蹤技術(shù)單沖量三沖量系統(tǒng)切換過程應(yīng)是無擾動的。因此，在單沖量運行時，三沖量調(diào)節(jié)的輸出信號（從動信號）應(yīng)跟蹤于單沖量調(diào)節(jié)器的輸出信號（主動信號），反之，在三沖量系統(tǒng)運行時，單沖量調(diào)節(jié)器輸出信號跟蹤于三沖量系統(tǒng)副調(diào)節(jié)器的輸出信號在除氧器水位控制系統(tǒng)中，通常主管道和旁路管道都配備有調(diào)節(jié)閥。在機組起動和帶低負荷階段，通過旁路管道的調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位，在機組帶較大負荷時，通過主管道的調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位。旁路管道的最大流量一般為主管道最大流量的15%~30%。在低負荷下使用小閥，在高負荷下使用大閥，避免了大閥在小開度下較長時間運行，減小了大閥的磨損!和節(jié)流損失，提高了機組效率。（3）無擾切換具體實現(xiàn)300MW電廠機組除氧器水位控制兩個調(diào)節(jié)閥，可由控制系統(tǒng)自動進行切換。如圖4.10所示，A為可由運行人員手動操作的除氧器水位設(shè)定值，其后分別為防止設(shè)定值變化時對系統(tǒng)沖擊過大的速率限制器，以及為了防止運行人員誤操作的最大和最小設(shè)定值限制，PI1為低負荷下小閥使用的單沖量調(diào)節(jié)器，PI2為高負荷下大閥使用的單沖量調(diào)節(jié)器，PI3為高負荷下大閥使用的三沖量調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)器，P為高負荷下大閥使用的三沖量調(diào)節(jié)副調(diào)節(jié)器。設(shè)計在低負荷下采用單沖量控制除氧器水位，在高負荷時采用三沖量控制除氧器水位，其差別僅在于把大閥和小閥所使用的調(diào)節(jié)器完全分開。使調(diào)節(jié)器跟蹤方便，PI1跟蹤小閥的控制指令，PI2和P跟蹤大閥的控制指令，PI3跟蹤凝結(jié)水流量和鍋爐總給水流量之差。圖4.10單沖量/三沖量無擾切換系統(tǒng)原理圖當(dāng)大小閥在自動控制方式，并在三沖量控制階段，小閥將自動按一定速度（比如1%/min）從當(dāng)前開度強制關(guān)小到零。當(dāng)大小閥在自動控制方式，并在單沖量控制階段，大閥將自動按一定速度（比如1%/min）從當(dāng)前開度強制關(guān)小到零。如果兩個閥門中有任何一個處于手動控制方式，則上述自動切換不會進行。4.4執(zhí)行器部分執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用?；镜膱?zhí)行機構(gòu)用于把閥門驅(qū)動至全開或全關(guān)的位置。用于控制閥的執(zhí)行機構(gòu)能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計遠遠超出了簡單的開關(guān)功能，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼。氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式?；钊叫谐涕L，適用于要求有較大推力的場合；而薄膜式行程較小，只能直接帶動閥桿。撥叉式氣動執(zhí)行器具有扭矩大、空間小、扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等特點，但是不很美觀；常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動執(zhí)行機構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單，動作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點，故常選用它。調(diào)節(jié)機構(gòu)執(zhí)行器的調(diào)節(jié)機構(gòu)可以分為直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)和執(zhí)行器的角行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)：（1）直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)執(zhí)行器的直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)是指以直線方式對受控對象施加作用的調(diào)節(jié)機構(gòu)，它的特點是調(diào)節(jié)機構(gòu)本身所產(chǎn)生的位移都為直線位移，不存在轉(zhuǎn)角位移。執(zhí)行器的直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)主要包括直通單座閥、直通雙座閥和角形閥等。執(zhí)行器的直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)中，直通單座閥的特點是結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小和允許誤差低，更適用于壓差小、泄漏少的干凈工況；直通雙座閥的流通能力大、允許差壓大，適合差壓大、泄漏量不高的干凈工況；角型閥的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，適合高壓工況進和顆粒物料控制。（2）角行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)執(zhí)行器的角行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)是指以旋轉(zhuǎn)方式對受控對象施加作用的調(diào)節(jié)機構(gòu)，它的特點是調(diào)節(jié)機構(gòu)本身所產(chǎn)生的位移都為轉(zhuǎn)角位移，不存在直線位移。執(zhí)行器的角行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)主要包括蝶閥和凸輪撓曲閥等。執(zhí)行器的角行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)中，蝶閥是以轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)擋板來控制介質(zhì)的流量，它的特點是體積小但流通量大，適用于那些低差壓、泄漏少、大流量和懸浮顆粒介質(zhì)的工作場合控制。凸輪撓曲閥和蝶閥一樣，都有體積小、重量輕的特點，易于維修和使用，適用于粘度大的工況。-.z.5除氧器水位控制系統(tǒng)SAMA圖分析根據(jù)對除氧器水位控制系統(tǒng)的各個部分的分析，總體設(shè)計方案總結(jié)如下：5.1控制系統(tǒng)SAMA圖圖5.1除氧器水位控制SAMA圖5.2各組成部分列表除氧器水位檢測控制系統(tǒng)的構(gòu)成和各個項目對應(yīng)得方案如表5.1所示。在控制回路中所需要的各部分在表中都有具體的指出和在前面進行分析的控制部分、變送部分、執(zhí)行部分對應(yīng)的項目和方案。表5.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)構(gòu)成部分項目方案測量、變送除氧器水位電容式差壓變送器給水、凝結(jié)水流量差壓流量計控制低負荷時單沖量控制系統(tǒng)高負荷時串級三沖量控制系統(tǒng)執(zhí)行器執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)直通型調(diào)節(jié)閥5.3SAMA圖說明控制系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)如圖5.1所示，兩個除氧器水位測量信號經(jīng)過選平均模塊，濾波模塊后作為調(diào)節(jié)器的測量值PV。調(diào)節(jié)部分由兩部分組成：一部分是單回路調(diào)節(jié)(PID1)，在低負荷時使用；另一部分是串級三沖量調(diào)節(jié)（PID2,PID2），在高負荷時采用。兩者切換是由凝結(jié)流量來判斷的。當(dāng)凝結(jié)流量小于200t/h時，系統(tǒng)切換到單沖量調(diào)節(jié)；當(dāng)凝結(jié)流量大于300t/h，系統(tǒng)切換到串級三沖量調(diào)節(jié)。將給水流量切換點錯落設(shè)置可避免調(diào)節(jié)方式在切換點頻繁切換。在串級三沖量系統(tǒng)中，PID2為主調(diào)節(jié)器，負責(zé)維持除氧器水位在設(shè)定值；PID3為副調(diào)節(jié)器，其功能是維持打到除氧器的凝結(jié)水量與給水流量基本平衡。圖5.2主閥M/A站輸出圖5.3副閥M/A站輸出方案的調(diào)節(jié)輸出由切換模塊T的輸出經(jīng)平衡模塊BALANCE分為兩路，分別經(jīng)主、副閥的函數(shù)發(fā)生器F(*)輸出到主副閥。其中主閥的F1(*)（見圖5.2）是當(dāng)副調(diào)節(jié)輸出=40%時，F(xiàn)1(*)=0%；當(dāng)副調(diào)節(jié)輸出=100%，F(xiàn)1(*)=100%。副閥的F2(*)(見圖5.3)是當(dāng)副閥輸出=0%時，F(xiàn)2(*)=0%當(dāng)副調(diào)節(jié)輸出=40%，F(xiàn)1(*)=90%。在實際運行中，當(dāng)副閥全開、主閥剛開的瞬間，由于主閥管徑較大，對除氧器水位有一定的擾動，后將主、副閥的F(*)分別做一下調(diào)整：即主閥的F1(*)是當(dāng)副調(diào)節(jié)輸出=35%時，F(xiàn)1(*)=0%；當(dāng)副調(diào)節(jié)輸出=100%時，F(xiàn)1(*)=100%。副閥的F2(*)是當(dāng)副閥輸出=0%時，F(xiàn)2(*)=0%；當(dāng)副調(diào)節(jié)輸出=40%，F(xiàn)1(*)=90%。即允許主、副閥在切換瞬間有一定的重疊度，以減少除氧器水位的波動，保證切換過程能夠平穩(wěn)的過渡。單沖量與三沖量控制方式的選擇除氧器水位控制通常設(shè)計為全程控制系統(tǒng)，通過控制進入除氧器的主凝結(jié)水流量來維持除氧器水位為定值。在機組啟動和低負荷運行時，給水流量小，為單沖量控制系統(tǒng)，PID1為單沖量調(diào)節(jié)器，它只接受水位測量值和設(shè)定值（運行人員設(shè)定），其輸出經(jīng)切換器T后，再分別經(jīng)F1(*)和F2(*)去控制除氧器水位調(diào)節(jié)門，改變進入除氧器的凝結(jié)水流量，達到控制水位的目的。當(dāng)給水流量超過一定數(shù)值后，采用串級三沖量控制系統(tǒng)，其中PID2為串級控制系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器，接受水位測量值和設(shè)定值信號，負責(zé)將水位精確調(diào)回到給定值，起細調(diào)作用。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器PID3的設(shè)定值，副調(diào)節(jié)器的測量值為加法器∑的輸出，∑的值為低壓加熱器至除氧器的流量減去總給水流量，副調(diào)節(jié)器的主要目的是快速克服凝結(jié)水流量的自發(fā)性擾動，同時保持凝結(jié)水量與給水量的平衡，起粗調(diào)作用。調(diào)節(jié)器輸出經(jīng)BLANCE后并行輸出兩路，分別經(jīng)F1(*)和F2(*)去控制除氧器水位調(diào)節(jié)門，改變進入除氧器的凝結(jié)水流量，從而控制除氧器水位。單沖量三沖量系統(tǒng)切換過程應(yīng)是無擾動的。因此，在單沖量運行時，三沖量調(diào)節(jié)的輸出信號應(yīng)跟蹤于單沖量調(diào)節(jié)器的輸出信號，反之，在三沖量系統(tǒng)運行時，單沖量調(diào)節(jié)器輸出信號跟蹤于三沖量系統(tǒng)副調(diào)節(jié)器的輸出信號。系統(tǒng)跟蹤技術(shù)系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)的涉及如下的幾種情況：（1）手動/自動無擾切換系統(tǒng)在手動時，設(shè)定值SP（在主閥M/A站中設(shè)定）跟蹤PV值（除氧器水位）。副調(diào)輸出在系統(tǒng)手動時分別以F1(*)的函數(shù)關(guān)系跟蹤主閥M/A站輸出（主閥開啟后），以F2(*)的函數(shù)關(guān)系跟蹤副閥站輸出（主閥開啟前）。（2）單沖量/三沖量調(diào)節(jié)無擾切換系統(tǒng)處于單沖量自動調(diào)節(jié)方式時，三沖量調(diào)節(jié)輸出（PID3輸出）跟蹤單沖量調(diào)節(jié)輸出（PID1輸出）。系統(tǒng)處于三沖量自動方式時，單沖量調(diào)節(jié)輸出（PID1輸出）跟蹤三沖量調(diào)節(jié)輸出（PID3輸出）。（3）三沖量調(diào)節(jié)主副調(diào)的跟蹤三沖量調(diào)節(jié)處于手動方式時，主調(diào)輸出（PID2輸出）跟蹤除氧器進口凝結(jié)水流量。-.z.結(jié)論目前電廠機組運行中，除氧器水位控制是工廠自動控制中的一部分。其特點是由于機組的熱力系統(tǒng)及運行特性決定了除氧器水位控制在不同的工況下可以自動先擇單沖量或三沖量控制。單沖量與三沖量控制切換的條件是：（1）當(dāng)凝結(jié)水流量小于200t/h時，為單沖量調(diào)節(jié)方式。（2）當(dāng)凝結(jié)水流量大于或等于300t/h為串級三沖量調(diào)節(jié)方式。當(dāng)凝結(jié)水流量在200~300t/h之間時，維持原控制方式保持不變。這樣考慮是為了避免流量在200~300t/h之間變化時，