摘要鍋爐給水控制系統(tǒng)是火力發(fā)電廠非常重要的控制子系統(tǒng)，穩(wěn)定的汽包水位是汽包鍋爐安全運(yùn)行的重要指標(biāo)?；痣姀S給水系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，汽包水位受到機(jī)組負(fù)荷、汽包壓力、溫度、給水量等多項(xiàng)參數(shù)的影響不同負(fù)荷階段，給水設(shè)備不同，又需要采取不同的控制方式。目前使用的火電廠給水控制系統(tǒng)存在著各自的不足之處，往往難以滿足火電機(jī)組復(fù)雜工況的要求。針對(duì)這些情況，為了保證汽包水位維持在要求值，本文首先分析了給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了采用汽動(dòng)調(diào)速泵、電動(dòng)調(diào)速泵、調(diào)節(jié)閥三者結(jié)合的汽包水位控制系統(tǒng)，低負(fù)荷時(shí)通過改變旁路調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)給水量，用單沖量控制系統(tǒng)控制汽包水位；高負(fù)荷時(shí)通過改變給水泵轉(zhuǎn)速改變給水量，用串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)控制汽包水位，保證對(duì)汽包水位蒸汽流量和給水流量的準(zhǔn)確測量。給水調(diào)節(jié)閥、汽泵、電泵之間，單沖量系統(tǒng)和三沖量系統(tǒng)之間都能實(shí)現(xiàn)無擾切換，既能滿足機(jī)組全程控制要求，又有良好的調(diào)節(jié)性能和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞鍋爐給水控制；三沖量控制系統(tǒng)；單沖量控制系統(tǒng)THEDESIGNOFBOILERFEEDWATERCONTROLSYSTEMOFTHE300MWTHERMALPOWERUNITABSTRACTFEEDWATERCONTROLSYSTEMISONEOFTHEMOSTIMPORTANTCONTROLSYSTEMINATHERMALPOWERPLANTSTABILIZATIONOFTHEDRUMLEVELISONEOFESSENTIALPARAMETERWHICHINDICATEDSAFEOPERATIONOFTHEDRUMBOILERDRUMLEVELISAFFECTEDBYTHEUNITLOAD,PRESSANDTEMPERATUREOFTHEDRUM,FEEDWATERFLUXANDETCBECAUSEOFUSINGDIFFERENTEQUIPMENTATDIFFERENTSTAGES,ITSHOULDAPPLYDIFFERENTCONTROLMETHODSTHEEFFECTOFFULLRANGEFEEDWATERCONTROLSYSTEMDOESNOTOFTENBESATISFIEDWHENPOWERUNITISINDIFFICULTSITUATIONBECAUSEOFITSIMPERFECTINORDERTOMAINTAINTHELEVELOFTHEDRUMWATERINREQUESTEDVALUE,BASINGONANALYSISOFFEEDWATERCHARACTERFIRSTLY,THISSYSTEMADOPTSTIMINGWHICHISMOVEDBYSTEAMANDELECTROMOTIONTIMINGPUMPANDADJUSTINGVALVEITUTILIZESBYPASSVALVESTOREGULATETHEFEEDWATERANDUSESSINGLEIMPULSETOCONTROLTHELEVELOFDRUMINLOWERLOADATTHEHIGHLOADCONDITION,CHANGETHEROTATINGSPEEDOFSTEAMORELECTRICITYFEEDWATERPUMPSTOENSURETHEWATERLEVELOFTHEDRUM,USINGTHREEIMPULSETOCONTROLTHELEVELOFDRUMTHELEVELOFSTEAMANDFEEDWATERCANBEMEASUREDNICETYNONDISTURBANCESWITCHINGCANBEREALIZEDAMONGFEEDWATERVALVES,STEAMANDELECTRICITYDRIVENPUMPS,SINGLEANDTHREEIMPULSETHATNOTONLYMEETTHEREQUIREMENTSOFTHEWHOLECOURSECONTROLOFTHEUNIT,BUTALSOENSURETHESATISFACTORYREGULATINGPERFORMANCEANDOPERATINGECONOMICSITALSOHAVENICEREGULATEPERFORMANCEANDCIRCULATINGECONOMYKEYWORDSBOILERFEEDWATERCONTROLTHREEELEMENTCONTROLSYSTEMSINGLEELEMENTCONTROLSYSTEM目錄摘要IABSTRACTII1緒論111課題背景及其意義112鍋爐給水控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀1121西門子公司全程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案682122ABB貝利公司全程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案9,104123FOXBORO公司全程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案111352汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)821鍋爐給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念14822給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)15823給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求15,3824給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性15179241給水量擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性10242蒸汽流量擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性10243爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性1125給水全程控制的基本方案151812251單沖量給水控制系統(tǒng)12252單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)13253串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)1426300MW機(jī)組全程給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析1515261信號(hào)測量1562給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16263系統(tǒng)工作原理16264控制過程中的跟蹤與切換17265邏輯信號(hào)的形成1827給水RB分析18271給水泵RB的定義18272給水泵RB過程18273給水泵RB邏輯分析193汽包水位控制系統(tǒng)的MATLAB仿真2031控制系統(tǒng)的分析和整定2032汽包水位控制系統(tǒng)SIMULINK模型設(shè)計(jì)2033汽包水位控制系統(tǒng)仿真21結(jié)論23參考文獻(xiàn)24致謝251緒論11課題背景及其意義隨著電力需求的增長，我國的火力發(fā)電開始向建設(shè)大容量、高參數(shù)的大型機(jī)組方向發(fā)展。擴(kuò)大單機(jī)容量可使發(fā)電容量迅速增長以適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，同時(shí)可使基建投資下降、設(shè)備費(fèi)用降低、減少運(yùn)行費(fèi)用以及節(jié)約金屬材料消耗。但是，火電機(jī)組越大，其設(shè)備結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，自動(dòng)化程度要求也越高。我國最近幾年新建的300MW，600MW火電機(jī)組基本上都采用國內(nèi)外最先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)（DCS），對(duì)全廠各個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和分散控制。汽包水位是汽包鍋爐非常重要的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)它還是衡量鍋爐汽水系統(tǒng)是否平衡的標(biāo)志。汽包水位維持在一定允許范圍內(nèi)，是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。水位過高會(huì)影響汽水分離器的正常運(yùn)行，蒸汽品質(zhì)變壞，使過熱器管壁和汽輪機(jī)葉片結(jié)垢。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水，造成汽輪機(jī)水沖擊而損壞設(shè)備。水位過低則會(huì)破壞水循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)將引起水冷壁管道變形爆裂1。因此，汽包水位控制一直受到很高的重視。另一方面，隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的增大，汽包的相對(duì)容積減小，負(fù)荷變化和其它擾動(dòng)對(duì)水位的影響將相對(duì)增大。這必將加大水位控制難度，從而對(duì)水位控制系統(tǒng)提出了更高的要求。但是，由于給水系統(tǒng)的復(fù)雜性，真正能實(shí)現(xiàn)全程給水控制的火電機(jī)組還很少2。因此，對(duì)全程給水控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)和掌握，是本文的重點(diǎn)內(nèi)容。全程給水控制在控制汽包水位滿足要求過程中發(fā)揮著不可估量的作用，沒有一個(gè)好的給水全程控制系統(tǒng)，不但不能滿足水位控制的要求、降低經(jīng)濟(jì)效益，有時(shí)甚至?xí)頌?zāi)難性的后果。因此，對(duì)給水全程控制系統(tǒng)的研究，在電力生產(chǎn)過程中有著重大的作用。當(dāng)前，電力行業(yè)正在進(jìn)行“場網(wǎng)分離，競價(jià)上網(wǎng)”的市場改革，同時(shí)電網(wǎng)要求各大型機(jī)組的負(fù)荷能夠接受電網(wǎng)調(diào)度直接遙調(diào)（AGC），這些對(duì)機(jī)組的運(yùn)行提出了更高的要求。完善和優(yōu)化全程給水控制無疑是一個(gè)非常具有現(xiàn)實(shí)意義的課題。12鍋爐給水控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀現(xiàn)在隨著單元機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，機(jī)組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項(xiàng)目越來越多，因此，為了機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須實(shí)現(xiàn)鍋爐給水從機(jī)組的啟停到正常運(yùn)行，又到停爐冷卻全部過程均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。鍋爐在不同負(fù)荷和參數(shù)時(shí)，給水被控對(duì)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，通常對(duì)維持水位恒定的要求又不高，因此，一般可采用給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)汽包水位，給水泵維持給水差壓相結(jié)合的控制方式和單沖量給水控制方式。在高負(fù)荷時(shí)，由于水位動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，且汽包存在著嚴(yán)重的“虛假水位”現(xiàn)象，為了保證給水系統(tǒng)的安全可靠，高負(fù)荷時(shí)大多采用串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)35。121西門子公司全程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案68西門子公司設(shè)計(jì)的350MW機(jī)組全程給水控制系統(tǒng)分為給水啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)和給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)兩部分。給水啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)實(shí)際上就是給水壓力控制系統(tǒng)，其工作原理簡化方框圖如圖11所示。顯然這是一個(gè)前饋反饋控制系統(tǒng)。其作用是當(dāng)鍋爐啟動(dòng)及低負(fù)荷工況時(shí)，維持給水泵出口母管壓力在安全工作范圍，同時(shí)協(xié)助給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)穩(wěn)定汽包水位。PT1YFX主汽流量D主汽壓力MAX給水泵保護(hù)壓力PP15MPAPMIN最小壓力泵出口差壓P至轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)XTXPI啟動(dòng)閥開度校正系數(shù)給水啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥圖11給水啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)示意圖前饋通道轉(zhuǎn)速控制偏差E給水壓力測量值MINMAXPM給水母管壓力PBPCPAPT它有如下幾個(gè)特點(diǎn)給水壓力測量信號(hào)是根據(jù)三臺(tái)給水泵出口壓力的最大值與給水母管壓力經(jīng)小選及一階慣性環(huán)節(jié)濾波后的輸出。這樣設(shè)計(jì)的目的主要是為了在冷態(tài)啟動(dòng)和正常運(yùn)行以及熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，給水泵都能安全工作。機(jī)組正常運(yùn)行和冷態(tài)啟動(dòng)，主給水母管壓力總是小于給水泵出口壓力。所以此時(shí)啟動(dòng)閥控制系統(tǒng)的被調(diào)量為給水母管壓力測量信號(hào)，啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度的改變是為了維持給水母管壓力等于其設(shè)定值。當(dāng)機(jī)組處于熱態(tài)啟動(dòng)工況時(shí)主給水母管壓力大于給水泵口壓力。此時(shí)，選擇工作給水泵出口壓力的最大值作為啟動(dòng)閥控制系統(tǒng)的被調(diào)量，這樣在給水泵升壓過程中，就可以使啟動(dòng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，直到給水泵出口壓力大于主給水母管壓力時(shí)為止。從而保證給水泵在熱態(tài)啟動(dòng)過程中安全運(yùn)行為了保證鍋爐正常供水及給水泵的安全運(yùn)行，給水壓力設(shè)定值是根據(jù)四個(gè)信號(hào)中的最大值所決定的。該系統(tǒng)引入了給水泵轉(zhuǎn)速控制偏差信號(hào)的微分前饋。當(dāng)給水泵轉(zhuǎn)速偏差大，且該偏差變化速度也大時(shí)，說明實(shí)際水位低于設(shè)定值較多，應(yīng)很快增加給水流量，此時(shí)，該前饋信號(hào)增大，使給水啟動(dòng)閥開大，以協(xié)助轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)增加給水流量。系統(tǒng)根據(jù)給水泵出口至省煤器入口之間差壓值的大小，形成一個(gè)鍋爐給水啟動(dòng)閥開度校正系數(shù)。該差壓越大，表明給水流量越大，此時(shí)給水啟動(dòng)閥開度校正系數(shù)減小，啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)的開環(huán)增益下降，給水啟動(dòng)調(diào)整閥門開度的動(dòng)作快慢，是給水流量在滿足要求的條件下盡可能穩(wěn)定。給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)實(shí)際上就是汽包水位控制系統(tǒng)。其工作原理示意圖如圖12所示。H1HDX/DTPKDX/DTDW單/三沖量控制信號(hào)切換回路E1DX/DTNMAXH11HPPPMAXEPEKE3D15給水泵安全保護(hù)回路MINX開關(guān)增益調(diào)整系數(shù)給水泵出力同步回路給水泵出口流量PIPIPIB汽泵轉(zhuǎn)速控制電泵轉(zhuǎn)速控制A汽泵轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制偏差E（去啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制回路）PK汽包壓力信號(hào)E1單沖量控制信號(hào)E3三沖量控制信號(hào)EK水位偏差EP泵出口壓力偏差圖12給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)示意圖該系統(tǒng)由單/三沖量信號(hào)形成及它們的切換回路、給水泵安全保護(hù)回路、給水泵出力同步回路及給水泵轉(zhuǎn)速控制回路等組成。其控制特點(diǎn)是，在三沖量控制系統(tǒng)中引入了汽包壓力的負(fù)微分前饋和蒸汽流量的微分前饋。運(yùn)行過程中，蒸汽流量變動(dòng)（即機(jī)組負(fù)荷調(diào)整）和爐膛熱負(fù)荷干擾都會(huì)引起汽包壓力的變化。若負(fù)荷增加，汽包壓力就會(huì)下降，其負(fù)微分前饋信號(hào)要求加大給水流量，蒸汽微分前饋也要求加大給水流量，以克服虛假水位對(duì)系統(tǒng)的影響?？梢姡撓到y(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與國內(nèi)其他設(shè)計(jì)相比有其獨(dú)特之處。但是，值得指出的是，如果爐膛熱負(fù)荷增加時(shí)，汽包壓力就會(huì)上升，其負(fù)微分前饋信號(hào)要求減少給水流量，是虛假水位降低，而降低的水位信號(hào)又會(huì)要求給水流量增加。這兩個(gè)相反的控制信號(hào)作用到PI調(diào)解器上，如果參數(shù)整定不合適，將使給水泵的轉(zhuǎn)速造成大的變化而引起汽包水位波動(dòng)。122ABB貝利公司全程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案9,10ABB貝利公司設(shè)計(jì)的給水控制系統(tǒng)采用兩段式給水控制模式，即在啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)通過控制給水旁路閥和給水泵轉(zhuǎn)速來維持汽包水位和給水壓力；在高負(fù)荷時(shí)通過控制兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給誰流量，從而控制汽包水位。這與西門子公司的設(shè)計(jì)有所不同。汽包水位HPIDPIDVTA100給水旁路閥指令ORNOT電泵運(yùn)行汽動(dòng)閉鎖閥開關(guān)PID電泵流量ATATT給水差壓控制輸出給水差壓控制V電泵指令圖13ABB公司低負(fù)荷給水控制系統(tǒng)示意圖在高負(fù)荷時(shí)，采用串級(jí)三沖量給水控制模式對(duì)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵進(jìn)行控制，而電動(dòng)給水泵則處于熱備用的狀態(tài)。串級(jí)三沖量給水控制是指系統(tǒng)利用汽包水位偏差、給水流量、以及蒸汽流量作為串級(jí)PID的輸入，以汽包系統(tǒng)的物質(zhì)平衡和能量平衡為調(diào)節(jié)目標(biāo)的控制方式。兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵具有多輸出系統(tǒng)功能。經(jīng)過串級(jí)PID調(diào)節(jié)輸出的給水控制指令，平均分配后送至汽動(dòng)給水泵控制回路，調(diào)節(jié)汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水流量。其控制回路如圖14所示。汽包水位HAPIDPID總給水流量蒸汽流量KPIDPIDATATTT汽泵B遙控汽泵A遙控VV汽泵A指令汽泵B指令圖14ABB公司高負(fù)荷給水控制系統(tǒng)示意圖123FOXBORO公司全程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1113FOXBORO公司設(shè)計(jì)的給水控制系統(tǒng)與ABB貝利公司設(shè)計(jì)的又有所不同。該公司設(shè)計(jì)的給水控制系統(tǒng)也是在啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，通過控制給水旁路閥和給水泵轉(zhuǎn)速來維持汽包水位和給水壓力；高負(fù)荷時(shí)通過控制兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速來控制汽包水位。雖然給水控制模式相同，但控制策略有所改變。在啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，單沖量汽包水位控制通過采用同時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速和給水旁路閥的開度來調(diào)節(jié)給水流量。對(duì)給水壓力沒有設(shè)計(jì)專門的控制回路，對(duì)電動(dòng)給水泵和給水旁路閥誰負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)給水流量和誰負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)給水壓力，沒有做出明確的分工。其控制示意圖如圖15所示。PITRACKPITRACKPITRACKSFFWFPDA汽包水位HT單/三沖量切換K2K1AOUTBIASTAOUTBIASTTAITAI給水旁路閥指令電泵指令圖15FOXBORO公司低負(fù)荷給水控制系統(tǒng)示意圖在自動(dòng)工況時(shí)發(fā)，汽包水位信號(hào)與來自電動(dòng)泵手/自動(dòng)操作站由運(yùn)行人員設(shè)置的水位給定值信號(hào)進(jìn)行比較，如兩者出現(xiàn)偏差，則驅(qū)動(dòng)單沖量控制器輸出調(diào)節(jié)指令。通過切換器輸出的給水流量指令進(jìn)行比例分配后分別送至給水旁路閥和電動(dòng)給水泵控制回路，以控制旁路閥的開度和電動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速。此控制設(shè)計(jì)對(duì)給水旁路閥和電動(dòng)給水泵的協(xié)調(diào)配合要求較高，合理的指令分配系數(shù)是控制效果好壞的主要因素之一。在高負(fù)荷階段的給水控制策略與ABB公司的設(shè)計(jì)方案基本相似，如圖16所示。其區(qū)別主要在于在串級(jí)PID調(diào)節(jié)輸出的給水控制指令和汽動(dòng)給水泵控制回路之間增加了一個(gè)純積分的控制回路。采用起平衡放大器作用的純積分塊和起平均作用的運(yùn)算塊來實(shí)現(xiàn)多臺(tái)執(zhí)行器之間分別投自動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)無平衡、無擾動(dòng)切換。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)時(shí)，給水控制指令作為純積分調(diào)節(jié)器的遠(yuǎn)方給定，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵的實(shí)際輸出指令之和的平均值作為純積分調(diào)節(jié)器的測量信號(hào)輸入。當(dāng)系統(tǒng)由自動(dòng)切換到手動(dòng)時(shí)，純積分調(diào)解器的作用是可調(diào)其輸出，使串級(jí)三沖量副調(diào)的輸出自動(dòng)跟蹤信號(hào)，避免了調(diào)節(jié)器因偏差信號(hào)長期存在而進(jìn)入積分飽和段。PITRACKPITRACKPITRACKAFW汽包水位HSF/NBAVAOUTBIASTAOUTBIASTTAITAIBA汽泵A汽泵B圖16FOXBORO公司高負(fù)荷給水控制系統(tǒng)示意圖目前，我國大型火電機(jī)組的給水控制基本上還是采用經(jīng)典的PID控制算法。不同的控制公司在給水控制策略的設(shè)計(jì)上雖然各有特點(diǎn)，各有差異，但基本上還是遵循了單沖量和三沖量控制相結(jié)合的控制模式，采用的也基本上是調(diào)閥和調(diào)泵相結(jié)合的控制方法。雖然從理論上講，現(xiàn)有的控制方法應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全程給水自動(dòng)。另外，機(jī)組在高負(fù)荷時(shí)，雖然可以實(shí)現(xiàn)三沖量給水自動(dòng)且正常情況時(shí)效果也不錯(cuò)。但其控制系統(tǒng)的魯棒性較差，適應(yīng)異常工況的能力和出現(xiàn)設(shè)備故障情況時(shí)的自調(diào)整能力也較差。因此，如何實(shí)現(xiàn)全程給水控制是現(xiàn)今控制工程人員急于解決的問題。2汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)21鍋爐給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念14顧名思義，給水全程自動(dòng)控制應(yīng)該是在鍋爐給水全過程中都是自動(dòng)控制的，即能在控制設(shè)備正常的條件下，不需要操作人員的干涉，就能保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。因?yàn)殡S著發(fā)電機(jī)組容量和參數(shù)的不斷提高，機(jī)組的控制與運(yùn)行管理變的越來越復(fù)雜和困難。尤其當(dāng)機(jī)組承擔(dān)變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，不僅用電負(fù)荷劇烈變化，而且機(jī)組的啟停次數(shù)也增加了。機(jī)組在啟停過程中，需要監(jiān)視的參數(shù)多，而且操作控制的項(xiàng)目也大大增加。這時(shí)運(yùn)行人員更需要各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)能發(fā)揮作用，用以減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。10因此，現(xiàn)代大容量單元機(jī)組迫切需要在不同負(fù)荷和工況下都能起良好控制作用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，這就產(chǎn)生了全程給水控制系統(tǒng)。22給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)15汽包鍋爐給水控制的任務(wù)是使給水量適應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中的水位保持在一定范圍內(nèi)，具體要求有以下兩個(gè)方面維持汽包水位在一定范圍內(nèi)。汽包水位是影響鍋爐安全運(yùn)行的重要因素，水位過高，會(huì)破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水增多，從而增加在過熱器管壁上和汽輪機(jī)葉片上的結(jié)垢，甚至使汽輪機(jī)發(fā)生水沖擊而損壞葉片；水位過低，則會(huì)破壞水循環(huán)，引起水冷壁的破裂。正常運(yùn)行時(shí)的水位波動(dòng)范圍（3050）MM異常情況200MM事故情況350MM保持穩(wěn)定的給水量。穩(wěn)定工況下，給水量不應(yīng)該時(shí)大時(shí)小地劇烈波動(dòng)，否則，將對(duì)省煤器和給水管道的安全運(yùn)行不利。23給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求15,3給水全程自動(dòng)控制比常規(guī)給水控制要復(fù)雜的多，因此，對(duì)給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)提出以下要求實(shí)現(xiàn)全程控制可以采用改變調(diào)節(jié)閥門的開度，但由于在大型機(jī)組中給水泵消耗功率多，不經(jīng)濟(jì)，故一般多采用改變給水泵轉(zhuǎn)速來改變給水量，在全程控制中，不僅要滿足給水量調(diào)節(jié)的要求，同時(shí)還要保證給水泵工作在安全區(qū)內(nèi)。由于機(jī)組在高、低負(fù)荷呈現(xiàn)出不同的對(duì)象特征，要求控制系統(tǒng)能適應(yīng)這種特性，隨著負(fù)荷的增長和下降，系統(tǒng)要從單沖量過渡到三沖量系統(tǒng)，或從三沖量過渡單沖量系統(tǒng)，由此產(chǎn)生了系統(tǒng)的切換問題，并且必須有保證實(shí)現(xiàn)相互無擾切換。由于全程控制系統(tǒng)的工作范圍較寬，對(duì)各個(gè)信號(hào)的準(zhǔn)確測量提出了更嚴(yán)格的要求，例如，在高低負(fù)荷不同的情況下，給水流量的數(shù)值相差很大，必須采用不同的孔板測量，這樣就產(chǎn)生了給水流量測量裝置切換的問題。在各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作過程中，給水全程控制系統(tǒng)都必須保證無干擾，隨著負(fù)荷大小的變化，需要不同的調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)給水，這就要求解決切換問題，在低負(fù)荷時(shí)采用改變閥門的開放來保持泵的出口壓力，高負(fù)荷時(shí)采用改變調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速來保持水位，這又產(chǎn)生了閥門與調(diào)速泵間的切換問題。點(diǎn)火后升溫升壓過程中，由于鍋爐沒有輸出蒸汽量、給水量及其變化量很小，此時(shí)單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)也不十分理想，就需要用開啟閥門的方法（雙位調(diào)節(jié)方式）進(jìn)行水位調(diào)節(jié)，在這些切換中，系統(tǒng)都必須在相應(yīng)的安全可靠性，才能保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。給水全程控制還必須適應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行工況。必須適應(yīng)冷態(tài)起動(dòng)和熱態(tài)起動(dòng)。24給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性1517汽包鍋爐給水自動(dòng)控制的任務(wù)是維持汽包水位在一定范圍內(nèi)變化。汽包鍋爐給水控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)如圖21所示。汽包水位是由汽包中的貯水量和水面下的汽包容積所決定的，因此凡是引起汽包中貯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、蒸汽流量D、汽包壓力PB、爐膛熱負(fù)荷等，其中以給水?dāng)_動(dòng)、蒸汽流量和爐膛熱負(fù)荷較為嚴(yán)重。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用給水流量調(diào)節(jié)作為控制汽包水位的手段，即采用給水流量作為汽包水位控制系統(tǒng)的控制變量。蒸汽流量和爐膛熱負(fù)荷的擾動(dòng)視為外擾。下面著重討論在給水量W、蒸汽流量D、爐膛熱負(fù)荷Q擾動(dòng)下的水位變化的動(dòng)態(tài)特性。調(diào)節(jié)閥給水母管省煤器汽包水循環(huán)管路過熱器圖21汽包爐給誰控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)圖241給水量擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性給水量的擾動(dòng)是給水自動(dòng)控制系統(tǒng)中影響汽包水位的主要擾動(dòng)之一，因?yàn)樗莵碜钥刂苽?cè)的擾動(dòng)，又稱內(nèi)擾。在給水量擾動(dòng)下水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖22所示。圖中H1為不考慮水下面蒸汽蒸發(fā)面以下的蒸汽容積變化的響應(yīng)曲線，這個(gè)水位變化是由于水和汽的物質(zhì)不平衡引起的。虛線H2為給水過冷度所引起的水位變化曲線（即給水溫度低于汽包內(nèi)飽和水溫度），給水的過冷度越大，H2的變化幅度越大。H為水位受到給水階躍擾動(dòng)后的實(shí)際響應(yīng)曲線，可以認(rèn)為是由H1和H2合成的。由H曲線可以清楚地看出給水被控對(duì)象的特點(diǎn)是給水?dāng)_動(dòng)剛剛加入時(shí)，由于給水過冷度的影響，水位變化很慢，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ㄋ俾手本€上升。這時(shí)就是物質(zhì)不平衡起主要作用了，如果給水量和蒸汽流量不能平衡，水位將不能穩(wěn)定。由給水階躍響應(yīng)曲線可以求出滯后時(shí)間和響應(yīng)速度。延長H曲線的直線段與時(shí)間軸的交點(diǎn)為A，與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為B，則OWTWOHTBH2HH1A圖22給水?dāng)_動(dòng)時(shí)的水位階躍響應(yīng)曲線圖大小與鍋爐省煤器的構(gòu)造形式及鍋爐容量的大小有關(guān)。對(duì)于300MW非沸騰爐應(yīng)為30S到100S之間。水位在給水?dāng)_動(dòng)下的傳遞函數(shù)可表示如下水位對(duì)象可近似認(rèn)為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)并聯(lián)的形式。242蒸汽流量擾動(dòng)下水位變化的動(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，屬于外部擾動(dòng)，這是一個(gè)經(jīng)常發(fā)生的擾動(dòng)。在蒸汽流量發(fā)生擾動(dòng)的情況下，水位的階躍響應(yīng)曲線如圖23所示。SSSWH1汽輪機(jī)的用汽量突然增加（假定鍋爐供熱量及時(shí)跟上）時(shí)，鍋爐的蒸發(fā)量大于給水量，從汽包的儲(chǔ)水量來看，水位變化應(yīng)如圖中H1所示。但是，當(dāng)鍋爐的蒸發(fā)量突然增加時(shí)，由于蒸發(fā)面以下飽和水迅速汽化而使水位變化曲線如H2所示，而實(shí)際顯示出的水位響應(yīng)曲線如H所示。從圖上可以看出，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，雖然汽包的進(jìn)水量小于蒸發(fā)量，但是在一開始汽包水位不僅不下降，反而迅速上升，這就是“虛假水位”現(xiàn)象。當(dāng)汽包的容積已與負(fù)荷相適應(yīng)而達(dá)到穩(wěn)定后，水位就主要隨物質(zhì)不平衡的關(guān)系而下降。蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，水位變化的動(dòng)態(tài)特性傳遞函數(shù)為可近似認(rèn)為是一個(gè)積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)并聯(lián)而成。DD0OOTTDH2H1H圖23蒸汽擾動(dòng)時(shí)的水位階躍響應(yīng)曲線圖圖23所示的蒸發(fā)量擾動(dòng)下的水位階躍響應(yīng)曲線只是定性地表明水位變化的特點(diǎn)，實(shí)際進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)是很難造成蒸汽流量階躍擾動(dòng)的。如果只改變用汽量，就會(huì)引起汽壓的變化，這時(shí)“虛假水位”會(huì)更嚴(yán)重些。243爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位變化的動(dòng)態(tài)特性此處的爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)即是指燃燒率M的擾動(dòng)。當(dāng)燃燒率擾動(dòng)時(shí)，例如燃料量增加使?fàn)t膛熱負(fù)荷增加，這時(shí)鍋爐蒸發(fā)強(qiáng)度增大而氣壓升高，即使汽機(jī)調(diào)節(jié)氣門開度不變，蒸汽流量也會(huì)有所增加。這樣，蒸汽流量大于給水流量，水位應(yīng)該下降。但蒸發(fā)強(qiáng)度增大同時(shí)也使汽包水面下汽泡體積增大，因此也會(huì)出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象。只是在這種情況下，蒸汽流量增加的時(shí)候汽壓也增大了，因而使汽泡體積的增加比蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)要小，所以，“虛假水位”在幅值和變化速度上都相對(duì)較小，但其持續(xù)時(shí)間長。其響應(yīng)曲線圖和圖23相似，但是水位上升較少，而滯后時(shí)間較大，這時(shí)由于燃料量增加使發(fā)熱量增加的同M時(shí)，汽壓P也增加，使汽泡體積增加較少，從而使水位上升較少；另一方面，由于蒸發(fā)量隨燃料量的增加有慣性和時(shí)滯，這就導(dǎo)致較大。STKSH2125給水全程控制的基本方案1518251單沖量給水控制系統(tǒng)鍋爐在低負(fù)荷（一般在2545額定負(fù)荷以下）運(yùn)行時(shí)，“虛假水位”現(xiàn)象并不太嚴(yán)重，對(duì)維持水位恒定的要求不高，所以允許采用單沖量給水控制系統(tǒng)（即控制器指接受汽包水位一個(gè)被控參數(shù)）。單沖量給水控制系統(tǒng)的基本原理如圖24所示。該系統(tǒng)是一個(gè)只采用汽包水位信號(hào)和一個(gè)調(diào)節(jié)器的反饋控制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，水位信號(hào)經(jīng)過平衡容器轉(zhuǎn)換成差壓、再經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)IH。假設(shè)由于某種原因使汽包水位發(fā)生變化，如水位H下降時(shí)，則差壓增加（這是雙室平衡容器的特性），IH增大，IH大于其給定值IH0，調(diào)節(jié)器（一般為比例積分調(diào)節(jié)器）的輸入偏差大于零，調(diào)節(jié)器的輸出IT增加，閥門開度增大，給水流量增加，水位H回升，差壓減小，IH減小，使調(diào)節(jié)器的輸入偏差減小。當(dāng)偏差逐漸消失時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出便不在變化，這就實(shí)現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。但是，對(duì)于內(nèi)擾遲延大和外擾時(shí)“虛假水位”明顯的水位現(xiàn)象，該系統(tǒng)存在嚴(yán)重不足，簡述如下假使某時(shí)刻發(fā)生負(fù)荷擾動(dòng)，蒸汽流量增加D，蒸汽流量大于給水流量，正確的控制作用應(yīng)及時(shí)增加給水流量。但是由于“虛假水位”的存在使水位不是下降而是上升。于是下降，調(diào)節(jié)器輸入偏差小于零，IT下降，閥門開度減小，W減少，使本來已有的IH流量不平衡進(jìn)一步擴(kuò)大了。不難想象，虛假水位過后緊接著的是水位急劇下降。這就擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)偏差，延長了調(diào)節(jié)過程時(shí)間。另一方面，水位下降后，在控制作用下增加給水流量時(shí)，由于給水內(nèi)擾通道有較大的遲延，調(diào)節(jié)效果不能及時(shí)反映出來。這就是說，即使給水流量增加到大于蒸汽流量，被調(diào)量水位并不能馬上上升，調(diào)節(jié)器輸入偏差持續(xù)大給水調(diào)節(jié)閥差壓變送器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器過熱器IHIRU給定IH0圖24單沖量給水控制系統(tǒng)原理圖于零。這可能使給水流量反過來大于蒸汽流量，加劇了系統(tǒng)的震蕩，延長了調(diào)節(jié)過程的時(shí)間，甚至不能滿足生產(chǎn)過程的要求。所以，對(duì)于大、中型鍋爐不宜采用單沖量控制系統(tǒng)。單沖量給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可用于內(nèi)擾遲延小，外擾時(shí)“虛假水位”不嚴(yán)重的小型鍋爐，也可用于大型機(jī)組的低負(fù)荷階段的給水控制中。這是因?yàn)樵诘拓?fù)荷階段由于鍋爐疏水和排污等因素的影響，使給水流量和蒸汽流量存在著嚴(yán)重的不平衡，且流量太小，測量誤差教大。同時(shí)，因汽包壓力低虛假水位也不嚴(yán)重，不宜采用三沖量控制。252單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖25所示。該系統(tǒng)采用一個(gè)調(diào)節(jié)器（一般為PI調(diào)節(jié)器）其輸入為汽包水位信IH、汽包水位定IH0、蒸汽流量信號(hào)ID和給水流量信號(hào)IW。調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)為EIHIH0IDIW執(zhí)行器調(diào)節(jié)器變送器變送器變送器給水調(diào)節(jié)器UITIDIHIWIH0給定W省煤器過熱器D圖25單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理圖在平衡狀態(tài)下，汽包水位H等于水位給定值H0、蒸汽流D等于給水流量W，故HI，調(diào)節(jié)器輸入偏差E等于零，輸出保持不變。蒸汽流量信號(hào)的引入是為了0HIDWIDI克服虛假水位引起的調(diào)節(jié)器誤動(dòng)作。例如，當(dāng)蒸汽流量D增加時(shí)，由于虛假水位的影響，使水位上升，下降，這將使調(diào)節(jié)器的輸入偏差E變負(fù)，下降，使給水流量減小。但HTI與此同時(shí)，加入調(diào)節(jié)器輸入端的前饋信號(hào)也增加了。的作用是要增加給水流量。顯DID然，如果的大小整定得當(dāng)，就可抵消虛假水位的影響。給水流量的引入可以克服給DIWI水流量內(nèi)擾，及時(shí)反映控制效果，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。例如，當(dāng)某種原因引起給水流量增加時(shí)，由于內(nèi)擾通道的遲延，水位不能立即上升，但增加了，這使調(diào)節(jié)器的輸入偏差EWI變?yōu)樨?fù)值，調(diào)節(jié)器的輸出使閥門開度變小，及時(shí)減小了給水流量，這就大大降低了給水流量內(nèi)擾對(duì)水位的影響。這個(gè)克服給水流量內(nèi)擾的控制過程是在給水流量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥組成的閉合回路中進(jìn)行的，該回路稱為內(nèi)回路，或局部反饋回路。因?yàn)閮?nèi)回路不包括有遲延的水位對(duì)象，所以動(dòng)作很快，可以迅速消除內(nèi)擾。由汽包水位信號(hào)形成的閉合回路是給水控制系統(tǒng)的主回路，或稱外回路。這個(gè)回路包括水位變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥和汽包水位對(duì)象含（省煤器）。無論外擾還是內(nèi)擾使汽包水位偏離給定值時(shí)，都會(huì)使調(diào)節(jié)器的輸入偏差發(fā)生變化，從而改變調(diào)節(jié)器的輸出，改變調(diào)節(jié)閥的開度，改變給水流量，使水位朝著減小和消除被調(diào)量偏差的方向變化。并最終使汽包水位等于給定值（假定穩(wěn)定時(shí)等于）。DIW與單沖量控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了用于克服虛假水位的蒸汽流量信號(hào)（前饋DI信號(hào)）和用于抑制給水內(nèi)擾的給水流量信號(hào)（局部反饋信號(hào)），所以稱為三沖量系統(tǒng)。I當(dāng)蒸汽流量改變時(shí)，通過前饋控制作用，可及時(shí)改變給水流量，力圖維持進(jìn)出鍋爐內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于克服虛假水位現(xiàn)象；當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動(dòng)時(shí)，通過局部反饋控制作用，可抑制這種擾動(dòng)對(duì)給水流量以及汽包水位的影響。有利于減少汽包水位的波動(dòng)。因此，三沖量給水控制系統(tǒng)在克服擾動(dòng)維持汽包水位穩(wěn)定和提高給水控制質(zhì)量方面優(yōu)于單沖量給水控制系統(tǒng)。原則上，在負(fù)荷達(dá)到一定值以上、疏水和排污閥逐漸關(guān)閉、汽和水趨于平衡、流量逐漸增大、測量誤差逐漸減小時(shí)，可采用三沖量控制方式。但由E可以看HI0DWI出，單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)要求蒸汽流量和給水流量的測量值在穩(wěn)態(tài)時(shí)必須相等，否則汽包水位將存在偏差，因?yàn)橹挥挟?dāng)?shù)扔?，才能保證調(diào)節(jié)器偏差為零時(shí)被調(diào)量水位等于DIW給定值。事實(shí)上由于檢測、變送設(shè)備的誤差等等因素的影響，蒸汽流量和給水流量這兩個(gè)信號(hào)的檢測值在穩(wěn)態(tài)時(shí)難以作到完全相等，而且前饋信號(hào)的大小還應(yīng)按盡可能克服DI虛假水位的影響來整定，單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)采用一個(gè)調(diào)節(jié)器，參數(shù)整定時(shí)難以兼顧較多的因素，所以，在目前已較少采用單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。12253串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖26所示。執(zhí)行器副調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器變送器變送器變送器IWD省煤器IHIH0IDIT1IGW過熱器IT2圖26串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)由主副兩個(gè)調(diào)節(jié)器和三個(gè)沖量（汽包水位、蒸汽流量、給水流量）構(gòu)成。與單級(jí)三沖量相比，該系統(tǒng)多用了一個(gè)調(diào)節(jié)器，兩個(gè)調(diào)節(jié)器分工明確、串聯(lián)工作。主調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器，也稱水位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)水位偏差產(chǎn)生給水流量給定值。主調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定的必要條件是，故系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)副調(diào)節(jié)器為給水流量調(diào)節(jié)器，它根據(jù)HI0給水流量偏差控制給水流量，蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)用來維持負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個(gè)前饋反饋雙回路控制系統(tǒng)。內(nèi)回路是由給水流量變送器、副調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥組成的閉合回路，由于內(nèi)回路不包括遲延較大的水位對(duì)象，副調(diào)節(jié)器的比例積分作用可以整定的很強(qiáng)。當(dāng)給水流量內(nèi)擾時(shí)，通過內(nèi)回路的作用可以迅速消除；當(dāng)蒸汽流量外擾時(shí)，通過內(nèi)回路的作用可以使給水流量迅速跟蹤蒸汽流量變化。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但各調(diào)節(jié)器的任務(wù)比較單純，系統(tǒng)參數(shù)整定相對(duì)單級(jí)三沖量系統(tǒng)要容易些，而且該系統(tǒng)不要求穩(wěn)態(tài)時(shí)給水流量和蒸汽流量信號(hào)嚴(yán)格相等，可保證穩(wěn)態(tài)時(shí)汽包水位無穩(wěn)態(tài)偏差，其控制品質(zhì)較高，是現(xiàn)場廣泛采用的給水控制系統(tǒng)。26300MW機(jī)組全程給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析15261信號(hào)測量（1）汽包水位。三個(gè)汽包水位檢測信號(hào)首先分別通過壓力補(bǔ)償，然后通過“選擇邏輯通道”，選擇恰當(dāng)?shù)闹底鳛樽罱K的汽包水位信號(hào)，其測量原理SAMA圖如圖27所示。（2）給水流量。由省煤器前給水流量最終測量值加上過熱器、級(jí)噴水減溫器的減溫水流量測量值后，減去鍋爐連續(xù)排污流量測量值，形成給水流量信號(hào)。其測量原理SAMA圖如圖28所示。（3）主蒸汽流量。三個(gè)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力信號(hào)經(jīng)溫度修正和“三選一”通道處理后，再經(jīng)函數(shù)器轉(zhuǎn)換，并加上旁路流量，形成主蒸汽流量信號(hào)。其測量原理SAMA圖如圖29所示。62給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）汽泵控制系統(tǒng)SAMA圖如圖210所示。（2）電泵和旁路閥控制系統(tǒng)SAMA圖如圖211所示。（3）各種邏輯形成SAMA圖如圖212、213所示。（4）運(yùn)行方式如圖214所示。263系統(tǒng)工作原理（1）啟動(dòng)、沖轉(zhuǎn)及帶25負(fù)荷。此階段采用單沖量系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)給水旁路閥開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動(dòng)給水泵維持在最低轉(zhuǎn)速，汽動(dòng)給水泵手/自動(dòng)操作器1AM強(qiáng)迫為手動(dòng)狀態(tài)，汽動(dòng)泵超馳全關(guān)，主給水電動(dòng)門也關(guān)閉，給水旁路閥從0100調(diào)節(jié)。單沖量調(diào)節(jié)器4PI（IE）的輸入為水位測量值H和給定值HO的偏差，其輸出經(jīng)3AM手/自動(dòng)操作器去控制給水旁路閥，同時(shí)可進(jìn)行閥位顯示。三沖量電動(dòng)泵的副調(diào)節(jié)器（3PI）處于自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，通過切換開關(guān)T2的NC點(diǎn)使3PI的輸出跟蹤函數(shù)發(fā)生器F1（X）的輸出，再通過2AM手/自動(dòng)操作器使電動(dòng)泵維持在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。MIN（2）升負(fù)荷2530。此階段采用單沖量系統(tǒng)調(diào)節(jié)電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速。此時(shí)三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路閥已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足給水量的增加，T2仍接NC，F(xiàn)1（X）的輸出值隨調(diào)節(jié)信號(hào)變化，通過3PI的自動(dòng)跟蹤使調(diào)節(jié)信號(hào)控制電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)由閥門控制到電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速控制給水量的無擾過渡。由于單沖量調(diào)閥系統(tǒng)與單沖量調(diào)泵系統(tǒng)對(duì)象特性不同，且調(diào)節(jié)器整定參數(shù)不同，所以4PI為變參數(shù)調(diào)節(jié)器。（3）30100階段。此階段采用三沖量系統(tǒng)調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速方案。這是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工況。給水旁路閥鎖定在全開位置不再關(guān)閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動(dòng)。負(fù)荷達(dá)W，電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為時(shí)打開主給水電動(dòng)門。此時(shí)泵的轉(zhuǎn)速已提高，當(dāng)主XN給水電動(dòng)門打開以后，管道阻力突然減少，調(diào)節(jié)系統(tǒng)使泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降一些時(shí)，泵轉(zhuǎn)速已有可能下降。另外，在三沖量系統(tǒng)投運(yùn)情況下開主給水電動(dòng)門，由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾能力比單沖量系統(tǒng)強(qiáng)得多，所以調(diào)節(jié)質(zhì)量能得到保證。30A負(fù)荷階段采用電動(dòng)泵控制給水量。此時(shí)系統(tǒng)為三沖量電動(dòng)泵調(diào)節(jié)，3PI（3E電動(dòng)副調(diào)節(jié)器）不再跟蹤4PI（1E）的輸出，而是處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過2AM手/自動(dòng)操作器控制電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速。三沖量主調(diào)節(jié)器1PI在030負(fù)荷階段或手操階段一直跟蹤（GD）信號(hào)（G為給水流量），從而防止三沖量系統(tǒng)投放自動(dòng)時(shí)副調(diào)節(jié)器積分飽和。（相當(dāng)于副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)跟蹤給水流量G）1PI的輸出和蒸汽量前饋信號(hào)求和作為副調(diào)節(jié)器給定信號(hào)，同時(shí)副調(diào)節(jié)器還接受給水流量反饋信號(hào)G。DA負(fù)荷時(shí)，開始啟動(dòng)汽動(dòng)泵，完成汽動(dòng)泵和電動(dòng)泵的轉(zhuǎn)換之后，汽動(dòng)泵取代電動(dòng)泵運(yùn)行，電動(dòng)泵通過T的切換和2AM的跟蹤處于超馳全關(guān)狀態(tài)，直到滿負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)，2PI（3E汽動(dòng)泵副調(diào)節(jié)器）處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過1AM手/自動(dòng)操作器控制汽動(dòng)轉(zhuǎn)速，同時(shí)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障可發(fā)出邏輯信號(hào)使泵切手動(dòng)。在減負(fù)荷過程中控制順序與上述相反，同時(shí)各負(fù)荷的切換點(diǎn)考慮了2的不靈敏區(qū)，避免由于負(fù)荷波動(dòng)系統(tǒng)在切換處來回切換。264控制過程中的跟蹤與切換（1）系統(tǒng)間的無擾切換。當(dāng)負(fù)荷低于30MCR時(shí)采用單沖量控制系統(tǒng)。此時(shí)電動(dòng)泵三沖量副調(diào)節(jié)器3PI的輸出通過函數(shù)組件F1（X）以及切換開關(guān)T2一直跟蹤單沖量調(diào)節(jié)器4PI的輸出，當(dāng)蒸汽流量30或電泵手動(dòng)時(shí)T2切換，系統(tǒng)由單沖量切換到三沖量是無擾動(dòng)的。D30時(shí)采用三沖量系統(tǒng)。單沖量調(diào)節(jié)器4PI通過T1的常閉點(diǎn)NC跟蹤三沖量電動(dòng)泵副調(diào)節(jié)器3PI的輸出，便于系統(tǒng)由三沖量切換到單沖量時(shí)4PI的輸出迅速跟蹤三沖量的前一時(shí)刻值，所以由三沖量切換到單沖量也是無擾的。10（2）閥門和泵的運(yùn)行及切換。低負(fù)荷時(shí)采用旁路閥調(diào)節(jié)，高負(fù)荷時(shí)采用改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，兩者的無擾切換是通過函數(shù)組件F1（X）切換開關(guān)T2及3PI的跟蹤實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)镕1（X）產(chǎn)生連續(xù)函數(shù)，而3PI通過T2的NC點(diǎn)跟蹤F1（X）的輸出，但當(dāng)閥門開足時(shí)才開始調(diào)泵的轉(zhuǎn)速，所以由調(diào)閥到調(diào)泵的切換是無擾的。（3）電動(dòng)泵與汽動(dòng)泵的切換。以電動(dòng)泵運(yùn)行，汽動(dòng)泵取代電動(dòng)泵為例。正常倒換電動(dòng)泵操作器處在自動(dòng)位置，汽動(dòng)泵操作處在手動(dòng)位置。把汽動(dòng)泵的操作器調(diào)至最低轉(zhuǎn)速時(shí)啟動(dòng)汽動(dòng)泵，然后再慢慢升速。電動(dòng)泵會(huì)由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用而自動(dòng)降低，待兩泵出口流量相同時(shí)，把汽動(dòng)泵操作器投自動(dòng)，電動(dòng)泵操作器切手動(dòng)，并慢慢把電動(dòng)泵降至最低轉(zhuǎn)速后停泵，這樣切換擾動(dòng)量最小。兩泵操作器均處于手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行泵的切換時(shí)，兩泵轉(zhuǎn)速及水量由運(yùn)行人員控制。（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手、自動(dòng)切換。旁路閥門手動(dòng)時(shí)T1切至NO，單沖量調(diào)節(jié)器4PI跟蹤旁路閥操作器3AM的輸出，保證切換回手動(dòng)時(shí)無擾的。汽動(dòng)泵手動(dòng)時(shí)，汽動(dòng)泵三沖量副調(diào)節(jié)器2PI的輸出跟蹤，汽動(dòng)泵操作器1AM的輸出，所以汽動(dòng)泵調(diào)節(jié)切回自動(dòng)時(shí)是無擾的。電動(dòng)泵手動(dòng)時(shí)分兩種情況D30時(shí)，采用三沖量系統(tǒng)，電動(dòng)泵手動(dòng)時(shí)T2至NO點(diǎn)，電動(dòng)泵副調(diào)節(jié)器3PI的輸出，跟蹤2AM的輸出，保證由于手動(dòng)切換自動(dòng)時(shí)是無擾的。265邏輯信號(hào)的形成（1）1PI跟蹤信號(hào)當(dāng)蒸汽量30或旁路閥手動(dòng)但未開到最大或蒸汽量30或電泵手動(dòng)。（9）3PI跟蹤信號(hào)蒸汽量30。（11）2AM跟蹤電泵跳。27給水RB分析271給水泵RB的定義機(jī)組在較高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),兩臺(tái)運(yùn)行中的給水泵任一臺(tái)跳閘,備用給水泵不能快速投入時(shí),應(yīng)啟動(dòng)RB系統(tǒng)快減負(fù)荷,使機(jī)組度過最嚴(yán)峻的“變工況”而重新穩(wěn)定運(yùn)行,我們稱這一過程為給水泵的RB。272給水泵RB過程給水泵RB過程中,變化最劇烈且最重要的參數(shù)是汽包水位、主汽流量負(fù)荷及給水流量,其變化過程如圖215所示。圖215汽包水位、主汽流量及給水流量變化過程注圖中ACMF蒸汽流量線ABEDCG給水流量線RPN汽包水位線當(dāng)機(jī)組發(fā)生給水泵RB工況時(shí)，即運(yùn)行中的某臺(tái)給水泵突然跳閘，給水流量隨即快速下降。保證物質(zhì)平衡的方法可是快速啟動(dòng)備用的電動(dòng)給水泵上水。對(duì)于采用250汽泵150電泵（備用）的配置的鍋爐，其中一臺(tái)汽動(dòng)泵突然跳閘,電泵緊急自啟的切換在帶正常負(fù)荷時(shí),電泵的自動(dòng)回路時(shí)刻跟蹤運(yùn)行的汽動(dòng)給水泵的出力,并使電泵勺管開度維持電泵在此出力下的勺管位置,作好電泵自啟準(zhǔn)備。自動(dòng)系統(tǒng)只要接受到氣泵跳閘信號(hào),激活電泵自啟功能,維持汽包水位穩(wěn)定運(yùn)行。另外,考慮到一臺(tái)汽泵跳閘后,電泵有可能因故障不能自起,因而在機(jī)組快速減負(fù)荷回路RUNBACK功能中,只要接受到一臺(tái)汽泵跳閘,而電泵又不能自起,激活RUNBACK功能使機(jī)組負(fù)荷指令快速降到一臺(tái)汽泵的出力,通過保證給水的可靠性,來達(dá)到提高整個(gè)機(jī)組的安全性。一般地，電動(dòng)給水泵能在40S