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給水自動控制系統(tǒng)4.1概述一、給水控制的任務(wù)使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。二、給水控制對象的動態(tài)特性指汽包水位的變化與引起水位變化的各種因素之間的動態(tài)關(guān)系。1、給水流量擾動下水位的動態(tài)特性特點(diǎn)：有慣性、無自平衡能力。2、蒸汽流量擾動下的水位的動態(tài)特性特點(diǎn)：無自平衡能力，“虛假水位”。3、爐膛熱負(fù)荷擾動下水位控制對象的動態(tài)特性特點(diǎn)：有慣性、有時滯、無自平衡能力燃料量擾動也會導(dǎo)致“虛假水位”現(xiàn)象，只是由于汽壓同時增加使

汽泡容積增加比蒸汽流量擾動下

要小，因而虛假水位變化的幅度

和速度相對較小。三、給水流量控制方式優(yōu)點(diǎn)：控制方法簡單、可靠。缺點(diǎn)：節(jié)流損失大，增加了泵的消耗功率，并且調(diào)節(jié)閥門處在很高的壓力下工作，容易造成閥門的磨損和損壞，使用制造質(zhì)量不高的調(diào)節(jié)閥時就難于保證良好的控制特性。1、節(jié)流控制2、變速控制電廠鍋爐中使用的調(diào)速水泵有兩種類型：電動調(diào)速泵。原動機(jī)是定速電動機(jī)，電動機(jī)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(zhuǎn)速的改變。汽動調(diào)速泵。動力是小汽輪機(jī)，改變小汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量實現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的改變。小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由獨(dú)立的MEH控制。3、組合方式300MW及以上機(jī)組，采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式和給水泵調(diào)速方式相組合的方式調(diào)節(jié)給水量，即由汽動給水泵、電動調(diào)速給水泵及調(diào)節(jié)閥三者相結(jié)合的方法來調(diào)節(jié)給水量。在低負(fù)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(diào)節(jié)閥（或給水旁路調(diào)節(jié)閥）來調(diào)節(jié)給水流量，進(jìn)而控制汽包水位；在負(fù)荷超過某一值（對應(yīng)的給水流量需求接近調(diào)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(diào)速給水泵來調(diào)節(jié)給水流量，進(jìn)而控制汽包水位；在汽動給水泵啟動后，逐步由電動調(diào)速給水泵過渡到汽動給水泵來調(diào)節(jié)給水流量。電動給水泵只在機(jī)組啟動階段或汽動給水泵故障時使用。一、單沖量給水控制系統(tǒng)該系統(tǒng)符合單回路反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式。被控量為汽包水位，控制手段為調(diào)整給水（旁路）閥開度。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，適用于水容量大、飛升速度小、帶基本負(fù)荷的小容量機(jī)組。缺點(diǎn)：抗內(nèi)擾（給水側(cè)）和外擾（蒸汽側(cè)）的能力較差，對虛假水位無識別能力，系統(tǒng)的動態(tài)控制品質(zhì)較低。4.2給水控制基本方案二、串級三沖量給水控制系統(tǒng)三沖量：水位、給水流量和主蒸汽流量。串級：主副控制器相互串聯(lián)構(gòu)成內(nèi)外兩個回路。給水反饋內(nèi)回路的設(shè)計提高了系統(tǒng)抗內(nèi)擾能力。主蒸汽流量前饋信號的設(shè)計，一是提高系統(tǒng)抗外擾的能力，二是克服虛假水位可能造成的反向控制現(xiàn)象，明顯提高了控制系統(tǒng)的動態(tài)控制品質(zhì)。特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但各控制器的任務(wù)比較單純，且該系統(tǒng)不要求穩(wěn)態(tài)時給水流量與蒸汽流量測量信號嚴(yán)格相等，并可保證穩(wěn)態(tài)時汽包水位無靜態(tài)偏差。4.3給水全程控制系統(tǒng)一、全程控制的概念全程控制系統(tǒng)是指機(jī)組在啟停過程和正常運(yùn)行時均能實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。全程控制包括啟?？刂坪驼＿\(yùn)行工況下控制兩方面的內(nèi)容。單元機(jī)組全程控制系統(tǒng)由機(jī)爐全程控制子系統(tǒng)組成。主要包括鍋爐給水全程控制系統(tǒng)，主蒸汽溫度全程控制系統(tǒng)，機(jī)爐全程協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等。其中，給水全程控制系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛。給水全程控制系統(tǒng)指的是在鍋爐給水全過程均能實現(xiàn)自動控制的給水控制系統(tǒng)。實現(xiàn)全程控制的難點(diǎn)：常規(guī)系統(tǒng)的設(shè)計與綜合是依據(jù)額定工況下受控對象特性進(jìn)行的。在設(shè)備啟動、停止以及不同的運(yùn)行工況下，受控對象特性有著很大的差異，因而本質(zhì)是非線性和時變的。常規(guī)控制系統(tǒng)針對額定工況，近似地作為線性系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計綜合。當(dāng)系統(tǒng)工況嚴(yán)重偏離額定點(diǎn)時，這樣的控制系統(tǒng)就難以運(yùn)行。許多系統(tǒng)在啟停過程或不同運(yùn)行方式下，對控制指標(biāo)要求也有很大差異。變結(jié)構(gòu)控制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝流程或運(yùn)行工況的改變而改變，以適應(yīng)不同工況條件下對控制的要求，構(gòu)成全程自動控制。變參數(shù)控制當(dāng)受控對象特性一定范圍內(nèi)變化時，利用自整定技術(shù)對控制器參數(shù)在線自整定，使控制品質(zhì)在一定意義上保持最佳?；蚴孪仍O(shè)置好若干組控制器參數(shù)，根據(jù)運(yùn)行工況的變化，對不同的控制器參數(shù)進(jìn)行切換。自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制器能夠依據(jù)受控過程動態(tài)特性的變化以及擾動特性的變化，修正控制器本身的特性。因而，對于解決具有時變和非線性特性受控過程的控制問題十分有效。先進(jìn)的新控制策略智能控制、模糊控制等實現(xiàn)全程控制的策略包括：二、對給水全程控制系統(tǒng)的要求測量信號能自動地進(jìn)行壓力、溫度校正。滿足給水量控制的同時，還要保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。低負(fù)荷時，采用單沖量控制系統(tǒng)；高負(fù)荷時采用三沖量控制系統(tǒng)。因此，隨負(fù)荷的變化必須保證這種切換應(yīng)是雙向無擾的。低負(fù)荷時采用改變閥門開度來保持泵的出口壓力，高負(fù)荷時用改變調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速保持水位，這又產(chǎn)生了閥門與調(diào)速泵間的過渡切換問題。適應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行工況。三、測量信號的自動校正1．汽包水位的校正測量方案：汽包水位測量大多采用三個獨(dú)立檢測回路取中值的方案，在每個測量回路中，對水位變送器的輸出都用汽包壓力對其進(jìn)行參數(shù)修正。校正公式：2、主蒸汽流量的校正測量方案：通常用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，即用差壓法測量。校正公式：中、小機(jī)組主蒸汽流量測量大型機(jī)組蒸汽流量測量為了避免高溫高壓節(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)速級壓力P1代替蒸汽流量信號。測量方案：常以汽輪機(jī)第一級壓力經(jīng)過

主蒸汽溫度補(bǔ)償后作為主蒸汽流量信號。忽略背壓影響3、給水流量測量的校正測量方案：用節(jié)流式差壓裝置測量主給水流量，并經(jīng)開方運(yùn)算及給水溫度補(bǔ)償。給水流量差壓測量通常采用三個獨(dú)立檢測回路（三個差壓變送器）三取中方案。給水溫度測量通常采用二個獨(dú)立檢測回路二取均值方案。校正公式：實際鍋爐給水流量信號=省煤器前給水流量信號+各級過熱減溫水流量信號+再熱事故噴水流量信號-鍋爐連續(xù)排污流量信號四、變速給水泵的安全工作區(qū)采用變速泵構(gòu)成給水全程控制系統(tǒng)時，應(yīng)包括以下三個子系統(tǒng)：給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。根據(jù)鍋爐負(fù)荷要求，控制給水泵轉(zhuǎn)速，改變給水流量。給水泵最小流量控制系統(tǒng)。通過增大水泵再循環(huán)流

量的辦法來維持水泵流量不低于設(shè)計要求的最小流量值，以保證給水泵工作點(diǎn)不落在上限特性曲線的外邊。給水泵出口壓力控制系統(tǒng)。通過控制給水調(diào)節(jié)閥，維持給水泵出口壓力，保證給水泵工作點(diǎn)不落在最低壓力Pmin線下和下限工作特性曲線之外。一、給水熱力系統(tǒng)簡介4.4給水全程控制系統(tǒng)實例二、給水全程控制系統(tǒng)原理水位信號的校正給水流量信號的測量主蒸汽流量信號的測量給水全程控制原理圖三、控制系統(tǒng)工作過程負(fù)荷（%MCR）0~14%14

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~25%25

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~35%35

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~50%50

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~100%控制系統(tǒng)單沖量串級三沖量控制手段旁路閥電動泵電/汽動泵并列汽動泵