1、4 汽包鍋爐給水控制給水控制系統(tǒng)義務(wù)給水控制對象的動態(tài)特性給水控制根本方案鍋爐給水全程控制系統(tǒng)實(shí)例. 鍋爐給水控制系統(tǒng)的義務(wù) 義務(wù): 使給水量順應(yīng)鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包的水位 堅(jiān)持在一定范圍內(nèi)，即：1維持汽包水位在一定的范圍內(nèi)。 2堅(jiān)持穩(wěn)定的給水量。汽包水位是汽包鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)中的一個重要的監(jiān)控參數(shù)，它反映鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系。維持汽包水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐和汽輪機(jī)平安運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。汽包水位過高會影響汽包內(nèi)汽水分別安裝的任務(wù)，呵斥出口蒸汽水分過多，使過熱器結(jié)垢而燒壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水；汽包水位過低，會破壞鍋爐的水循環(huán)，甚至引起爆管。.如今機(jī)組都是給水全程控制系統(tǒng)。所謂給水全程

2、控制系統(tǒng)，是指在機(jī)組啟停過程和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時均能實(shí)現(xiàn)自動操作的控制系統(tǒng)。由于隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大和參數(shù)的不斷提高，機(jī)組的控制與運(yùn)轉(zhuǎn)管理變得越來越復(fù)雜和困難。尤其是當(dāng)機(jī)組承當(dāng)變動負(fù)荷時，不僅用電負(fù)荷猛烈變化，而且機(jī)組的啟停次數(shù)也添加了。機(jī)組在啟停過程中，需求監(jiān)視的參數(shù)多，而且操作控制的工程也大大添加。這時，運(yùn)轉(zhuǎn)人員更需求各個自動化系統(tǒng)能發(fā)揚(yáng)作用，用以減輕運(yùn)轉(zhuǎn)人員的勞動強(qiáng)度，保證機(jī)組的平安運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，現(xiàn)代大容量單元機(jī)組迫切需求在不同負(fù)荷和工況下都能起良好控制造用的自動控制系統(tǒng)，這就產(chǎn)生了全程控制系統(tǒng)。.給水控制對象的動態(tài)特性一、對象構(gòu)造:.二、影響要素： 影響水位的要素主要有: 鍋爐蒸發(fā)量負(fù)荷D 給

3、水量W 爐膛熱負(fù)荷熄滅率M 汽包壓力Pb需求研討給水量擾動下水位變化的動態(tài)特性蒸汽流量擾動下水位的動態(tài)特性爐膛熱負(fù)荷擾動下水位變化的動態(tài)特性. 給水量擾動下水位變化的動態(tài)特性非沸騰式沸騰式.由于給水溫度遠(yuǎn)低于省煤器的溫度，即給水有一定的冷卻度，水進(jìn)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(nèi)的沸騰度，省煤器內(nèi)的汽泡總?cè)莘e減少，因此，進(jìn)入省煤器內(nèi)的水首先用來填補(bǔ)省煤器中汽泡破滅容積減少而降低的水位，經(jīng)過一段延遲甚至水位下降后，才干因給水量不斷從省煤器進(jìn)入汽包而使水位上升。在此過程中，負(fù)荷還未發(fā)生變化，汽包中水依然在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢。沸騰式省煤器的延遲時間為10

4、0200s。非沸騰式省煤器的延遲時間為30100s。 . 蒸汽流量擾動下水位的動態(tài)特性.留意：“虛偽水位景象緣由是由于負(fù)荷添加時，在汽水循環(huán)回路中的蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例添加，水面下汽泡的容積添加得也很快，此時熄滅率M還來不及添加，汽包中水的體積增大而水位上升，如圖中曲線H2(t)所示。在開場的一段時間H2(t)的作用大于H1(t)。當(dāng)過了一段時間后，即汽泡容積和負(fù)荷相順應(yīng)而到達(dá)穩(wěn)定后，水位就要反映出物質(zhì)平衡關(guān)系而下降。 . 爐膛熱負(fù)荷擾動下水位變化的動態(tài)特性.熄滅率添加時，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發(fā)強(qiáng)度增大，假設(shè)不調(diào)理蒸汽閥門，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，水位應(yīng)下

5、降。但由于在熱負(fù)荷添加時蒸發(fā)強(qiáng)度的提高，使汽水混合物中的汽泡容積添加，而且這種景象必然先于蒸發(fā)量添加之前發(fā)生，從而使汽包水位先上升，從而引起“虛偽水位景象。當(dāng)蒸發(fā)量與熄滅量相順應(yīng)時，水位便會迅速下降，這種“虛偽水位景象比蒸汽量擾動要小一些，但其繼續(xù)時間長。 . 給水控制根本方案單沖量反響： 小容量/大型超高壓接近臨界壓力鍋爐雙沖量比值： 1物質(zhì)平衡給水量耗汽量)：水位開環(huán)控制，故不單獨(dú) 運(yùn)用 2前饋+反響：未思索給水量對水位的影響，在中、小鍋 爐用三沖量 反響+比值 前饋-反響、反響.單沖量給水控制系統(tǒng)-IhIh0.單沖量調(diào)理時:汽包水位丈量值與汽包水位設(shè)定值的偏向定值減丈量值，以構(gòu)成調(diào)理器輸

6、出的反作用進(jìn)入單沖量PID調(diào)理器，PID輸出控制單臺運(yùn)轉(zhuǎn)泵的勺管開度；.但是，內(nèi)擾遲延大和外擾時“虛偽水位明顯的水位對象，該系統(tǒng)存在嚴(yán)重的缺乏，簡述如下：假設(shè)某時辰發(fā)生了負(fù)荷擾動，蒸汽流量添加，蒸汽流量大于給水流量，正確的控制造用應(yīng)及時添加給水量。但是由于虛偽水位的存在使水位不是下降，而是上升！調(diào)理器輸入偏向小于0，閥門開度減小，使本來已有的流量不平衡進(jìn)一步擴(kuò)展了。不難想象，虛偽水位后緊接著的是水位急劇下降，這就擴(kuò)展了動態(tài)偏向，延伸了調(diào)理過程時間。另一方面，當(dāng)水位下降后，在控制造用下添加給水流量時.由于給水內(nèi)擾通道有較大的遲延，調(diào)理效果不能及時反映出來。這就是說，即使給水流量添加大于蒸發(fā)量，被

7、調(diào)量水位并不能馬上上升，調(diào)理器輸入偏向繼續(xù)大于0。這能夠使給水流量反過來遠(yuǎn)大于蒸汽流量，加劇了系統(tǒng)的振蕩，延伸了調(diào)理過程時間，甚至不能滿足消費(fèi)過程的要求。所以，對大、中型鍋爐，不宜采用單沖量控制系統(tǒng)。.單沖量控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單，可用于內(nèi)擾遲延小，外擾時虛偽水位不嚴(yán)重的小鍋爐，也可用于大型機(jī)組的低負(fù)荷階段的給水控制中。這是由于在低負(fù)荷階段由于鍋爐的疏水和排污等要素的影響，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，丈量誤差較大。同時，因汽包壓力低虛偽水位也不嚴(yán)重，不宜采用三沖量控制。.單級三沖量給水控制系統(tǒng)-蒸汽流量汽包水位給水流量.+-+-+ PID控制器接受三個信號：H,D,W.1任務(wù)

8、原理: PID控制器接受三個信號：H , D,W D信號主要作用：前饋信號，直接抑制虛偽水位的影響。 W 信號主要作用：是反響信號 抑制因給水閥自發(fā)擾動對 H(t)的影響，并堅(jiān)持W穩(wěn)定 可以加強(qiáng)調(diào)理過程的穩(wěn)定性使閥門動作不過調(diào) H 信號的主要作用：反響信號, 起校正作用，使汽包水位 為給定值.從圖中可以看出，調(diào)理器接受三個信號H、W、D，其輸出經(jīng)過執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制給水量W，其中水位H是主要控制信號，水位高時應(yīng)減少給水流量，水位低時應(yīng)添加給水流量。蒸汽流量D和給水流量W的變化是引起水位變化的主要緣由擾動信號，它們分別作為水位控制的前饋信號和反響信號。當(dāng)D改動時，調(diào)理器PI動作。適當(dāng)?shù)馗膭咏o水量W，

9、保證D和W比值不變；而當(dāng)W自發(fā)地改動時，PI也立刻動作使W恢復(fù)原來數(shù)值，有效地控制水位的變化。.蒸汽流量D是為了抑制虛偽水位引起的調(diào)理器誤動作。例如，當(dāng)蒸汽流量D添加時，由于虛偽水位的影響，使水位上升，Ih下降，這就是調(diào)理器輸入偏向變負(fù)，使給水量減少。但與此同時，參與調(diào)理器輸入端的前饋信號ID也添加了。ID的作用是要添加給水流量。顯然，假設(shè)ID整定的得當(dāng)，就可抵消虛偽水位的影響。.給水流量信號IW是為了抑制給水流量的內(nèi)擾，及時反映控制效果，改善調(diào)理質(zhì)量。例如，當(dāng)某種緣由引起給水流量添加時，由于內(nèi)擾通道的遲延，水位不能立刻上升，但I(xiàn)W添加了，這就使調(diào)理器的輸入偏向變?yōu)樨?fù)值，調(diào)理器的輸出使閥門開度

10、減小，及時減少了給水流量，這就大大降低了給水流量內(nèi)擾對水位的影響。這個抑制給水流量內(nèi)擾的控制過程是在給水流量內(nèi)回路中進(jìn)展。內(nèi)回路動作快，可以迅速消除內(nèi)擾。.由于汽包水位信號構(gòu)成的閉合回路是給水控制系統(tǒng)的主回路。無論內(nèi)擾還是外擾使汽包水位偏離給定值時，改動給水流量，使水位朝著減小和消除被調(diào)量偏向的方向變化，并最終使汽包水位等于給定值.與單沖量控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了用于抑制虛偽水位的蒸汽流量信號ID前饋信號和用于抑制給水內(nèi)擾的給水流量信號IW部分反響信號，所以稱為三沖量系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量改動時，經(jīng)過前饋控制造用，可及時改動給水流量，力圖維持進(jìn)出鍋爐內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于抑制虛偽水位景象；當(dāng)給水流

11、量發(fā)生自發(fā)性擾動時，經(jīng)過部分反響控制造用，可抑制這種擾動對給水流量以及汽包水位的影響，有利于減少汽包水位的動搖。因此，三沖量給水控制系統(tǒng)在抑制擾動、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)。.串級三沖量給水控制系統(tǒng)-主調(diào)理器副調(diào)理器.串級三沖量給水控制系統(tǒng)由主、副兩個調(diào)理器和三個沖量汽包水位、蒸汽流量、給水流量構(gòu)成。與單級三沖量相比，該系統(tǒng)多采用了一個調(diào)理器，兩個調(diào)理器分工明確、串聯(lián)任務(wù)。主調(diào)理器為水位調(diào)理器，它根據(jù)水位偏向產(chǎn)生給水流量給定值。副調(diào)理器為給水流量調(diào)理器，它根據(jù)給水流量偏向來控制給水流量，蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負(fù)荷變動時的物質(zhì)平衡。由此構(gòu)成一個前饋-

12、反響控制系統(tǒng)。.與單沖量控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了用于抑制虛偽水位的蒸汽流量信號前饋信號和用于抑制給水內(nèi)擾的給水流量信號部分反響信號，所以稱為三沖量系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量改動時，經(jīng)過前饋控制造用，可及時改動給水流量，力圖維持進(jìn)出鍋爐內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于抑制虛偽水位景象；當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動時，經(jīng)過部分反響控制造用，可抑制這種擾動對給水流量以及汽包水位的影響，有利于減少汽包水位的動搖。因此，三沖量給水控制系統(tǒng)在抑制擾動、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)。.與單沖量控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了用于抑制虛偽水位的蒸汽流量信號前饋信號和用于抑制給水內(nèi)擾的給水流量信號部分反響信

13、號，所以稱為三沖量系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量改動時，經(jīng)過前饋控制造用，可及時改動給水流量，力圖維持進(jìn)出鍋爐內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于抑制虛偽水位景象；例如，當(dāng)蒸汽流量D添加時，由于虛偽水位的影響，使水位上升，這就是調(diào)理器輸入偏向變負(fù)，使給水量減少。但與此同時，參與調(diào)理器輸入端的前饋信號也添加了, 添加給水流量。顯然，假設(shè)整定的得當(dāng)，就可抵消虛偽水位的影響。.內(nèi)回路是由給水流量變送器、副調(diào)理器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的閉合回路，由于內(nèi)回路不包括遲延較大的水位對象，副調(diào)理器的比例積分作用可整定的很強(qiáng)。例如，當(dāng)某種緣由引起給水流量添加時，由于內(nèi)擾通道的遲延，水位不能立刻上升，但調(diào)理器的輸入偏向變?yōu)樨?fù)值，調(diào)理器的輸出使閥門開

14、度減小，及時減少了給水流量，這就大大降低了給水流量內(nèi)擾對水位的影響。這個抑制給水流量內(nèi)擾的控制過程是在給水流量內(nèi)回路中進(jìn)展。內(nèi)回路動作快，可以迅速消除內(nèi)擾。.三沖量調(diào)理時：汽包水位丈量值與汽包水位設(shè)定值的偏向定值減丈量值，構(gòu)成主調(diào)的反作用進(jìn)入三沖量主調(diào)理器，其輸出疊加上由調(diào)理級壓力經(jīng)函數(shù)校正后得到的修正后的蒸汽流量，構(gòu)成副調(diào)理器的設(shè)定值。副調(diào)的設(shè)定值與給水流量的偏向定值減丈量值，構(gòu)成副調(diào)的反作用進(jìn)入副調(diào)理器，輸出直接控制單臺運(yùn)轉(zhuǎn)泵的勺管開度。即在主調(diào)輸出提早參與蒸汽流量的變化，提高伐節(jié)的快速性。. 鍋爐給水全程控制系統(tǒng)實(shí)例給水全程自動控制在鍋爐給水全過程中都實(shí)現(xiàn)自動控制，即能在控制設(shè)備正常的條

15、件下，不需求操作人員的干涉，就能堅(jiān)持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。 給水控制有哪些特殊問題 ？.給水控制的特殊問題 1兩段調(diào)理。2系統(tǒng)的切換問題。3給水流量丈量安裝的切換問題；4多種調(diào)理機(jī)構(gòu)的無擾切換問題。調(diào)理閥門的切換問題；調(diào)理閥門的切換伴隨著有關(guān)截止門的切換；閥門與調(diào)速泵間的過渡切換問題。5保證給水泵任務(wù)在平安區(qū)內(nèi)。 6給水全程控制必需順應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)轉(zhuǎn)和滑壓運(yùn)轉(zhuǎn) 工況，必需順應(yīng)冷態(tài)起動和熱態(tài)起動情況。 .水位調(diào)理系統(tǒng)采用全程給水控制，即傳統(tǒng)的三沖量調(diào)理方式調(diào)理系統(tǒng)采用了汽包水位、蒸汽流量、給水流量三個信號和單沖量調(diào)理方式調(diào)理系統(tǒng)只接納汽包水位信號。調(diào)理系統(tǒng)改動給水泵勺管執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開度。單沖量調(diào)理時:汽包