【正文】 組從鍋爐啟動(dòng)上水到滿負(fù)荷狀態(tài)的安全運(yùn)行。 本課題的目的在于對所設(shè)計(jì)的各個(gè)給水控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與仿真來改善火力發(fā)電廠給水控制系統(tǒng)的不足，實(shí)現(xiàn)機(jī)組在不同負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的全程控制，并始終保持鍋爐汽包水位維持在正常工作范圍內(nèi)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單沖量到三沖量無擾切換，且保證泵在安全范圍內(nèi)工作，較之優(yōu)化前可以更好的完善給水控制系統(tǒng)，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 關(guān)鍵字： 300MW 機(jī)組；給水控制系統(tǒng)；三沖量；設(shè)計(jì)；仿真 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） The Design and Simulation Analysis of Feed Water Control System for 300 MW Unit Based on the MATLAB Abstract With the gradual expansion of domestic electricity demand, and taking into account the requirements of energy and environmental protection, largecapacity, highparameter large units gradually replace the small capacity, lowparameter units to bee mainstream units. Which also makes the thermal power plant water supply control system bees more plicated, which unit load, drum pressure, temperature, water supply and other parameters on the drum water level can cause more or less the impact。 and in different load operation, The need for water supply equipment is not the same, so the control mode is also different. So it is necessary to simulate the change of the water level of the drum under different load conditions, so as to obtain the optimal setting parameters of each regulator, and realize the automatic control of the whole water supply of the unit. The main task of this design is to design and simulate the water supply control system of the 300 MW unit to obtain the best regulator parameters and optimize the control scheme to achieve better control of the water supply control system. The ultimate goal is to improve the unit Of the economy and security. Based on the design and simulation of water supply control system, this design is based on the design of water supply control system of 300MW unit. At the same time, the low load stage and high load stage of the water supply control system are simulated and optimized under different load water supply control system Of the control program and set the best parameters of the regulator, from the real sense of the unit under different loads can be accurate on the drum water level, control valve pressure to control, to ensure that the unit from the boiler to start the full load state of safety run. The purpose of this project is to analyze and simulate the design of the water 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） supply control system to improve the lack of water supply control system of the thermal power plant, to realize the whole control of the operation of the unit under different load conditions, and to keep the boiler water level in normal Within the scope of work. The system can achieve single impulse to three impulse boring switch, and to ensure that the pump in the safe range of work, pared with the optimization can be better before the improvement of water supply control system to improve the unit39。s economy and security. Key words: 300MW unit。 water supply control system。 three impulse。 design。 simulation 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 課題研究背景 隨著 國內(nèi) 電力需求的 逐漸擴(kuò)大 ,并且考慮到 能源和環(huán)保的要求 ,大容量、高參數(shù)的大型機(jī)組 逐漸代替小容量、低參數(shù)機(jī)組成為主流機(jī)組 。 隨之而來的 ,火電機(jī)組越 龐 大 ,其設(shè)備結(jié)構(gòu) 也 就越復(fù)雜 ,使得火電廠運(yùn)行和管理變得而更加困難。因此，為適應(yīng)大容量、高參數(shù)機(jī)組的快速發(fā)展，電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)也在不斷的改進(jìn)和提高技術(shù)。 我國最近幾年新建的 300MW 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） ,對全廠各個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和控制 [1]。 汽包水位受到給水流量和鍋爐蒸發(fā)量的共同影響，而鍋爐負(fù)荷決定鍋爐蒸發(fā)量，因此控制汽包水位就要調(diào)節(jié)好鍋爐負(fù)荷、鍋爐蒸發(fā)量、給水流量三者之間的關(guān)系。汽包水位的高低決定了鍋爐和汽輪機(jī)能否安全正常的工作。汽包水位過低時(shí)，水循環(huán)不能完成，嚴(yán)重時(shí)造成水冷壁管道破損；汽包水位過高時(shí)，容易造成汽水分離器分離不徹底，蒸汽品質(zhì)變差，分離器出口蒸汽攜帶水分，水中含有的溶解性鹽類在經(jīng)過過熱器時(shí)造成過熱器管壁以及汽輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)。嚴(yán)重時(shí)，出口蒸汽攜帶大量水分，使得過熱氣溫急劇變化，影響機(jī)組安全性。因此，汽包水位控制一直很受重視。 [2] 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前 ,由于鍋爐 容量的 不斷 增大和 蒸汽 參數(shù)的 不斷 提高 ,導(dǎo)致在鍋爐運(yùn)行 過程中需要監(jiān) 測 和控制的 參數(shù) 越來越多 。 因此 ,為了 保證 機(jī)組的安全 性 和經(jīng)濟(jì) 性需要滿足機(jī)組從鍋爐啟動(dòng)上水到滿負(fù)荷狀態(tài)以及在減負(fù)荷的過程中都能實(shí)現(xiàn)全程給水自動(dòng)控制。 在 不同 的 負(fù)荷 階段和參數(shù)時(shí) ,汽包水位 的動(dòng)態(tài)特性 可能完全 不同 。在啟動(dòng)和低負(fù)荷 階段， 蒸汽參數(shù) 較 低 ,負(fù)荷 波動(dòng)不大 ,虛假水位現(xiàn)象不 明顯 ,所以汽包水位比較容易維持在正常工作范圍內(nèi)。 因此 ，這個(gè)階段通常 采用單沖量給水控制 ，該控制系統(tǒng)通過 給水 旁路 調(diào)節(jié)閥 來控制 汽包水位 。 高負(fù)荷時(shí)大多采用串級 三沖量控制華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng) ，因?yàn)檫@個(gè)階段汽包 水位動(dòng)態(tài)特性 比較 復(fù)雜 ,“虛假水位 ”現(xiàn)象 非常嚴(yán)重 ,而采用三沖量控制方式可以有效抑制虛假水位。 目前，國內(nèi)大型機(jī)組基本上全部采用分散控制系統(tǒng)（ DCS） ,并且在對 DCS系統(tǒng)進(jìn)行改造之后機(jī)組的自動(dòng)化水平得到了更大的提升。 DCS 系統(tǒng)擁有靈活的態(tài)，再加上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有其自身的優(yōu)越性，將其二者結(jié)合后的控制系統(tǒng)可以完成傳統(tǒng)儀表無法實(shí)現(xiàn)的控制，從而為各個(gè)控制系統(tǒng)的全程調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。 本設(shè)計(jì)的主要意義 本設(shè)計(jì)的意義主要有以下兩個(gè)方面： （ 1）汽包水位受到給水流量和鍋爐蒸發(fā)量的共同作用，而鍋爐負(fù)荷決定鍋爐蒸發(fā)量。因此控制汽包水位就要調(diào)節(jié)好鍋爐負(fù)荷、鍋爐蒸發(fā)量、給水流量三者之間的關(guān)系。汽包水位的高低決定了鍋爐和汽輪機(jī)能否安全正常的工作。汽包水位過低時(shí)，水循環(huán)不能完成，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水冷壁管道破損；汽包水位過高時(shí)，容易造成汽水分離器分離不徹底，蒸汽品質(zhì)變差，出口蒸汽攜帶水分，水中含有的溶解性鹽類在經(jīng)過過熱器時(shí)造成過熱器管壁以及汽輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)。嚴(yán)重時(shí)，分離器出口蒸汽攜帶大量水分，使得過熱氣溫變化太快，危及機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）由于機(jī)組容量提高和蒸汽參數(shù)不斷擴(kuò)大，使得鍋爐蒸發(fā)受熱面積的熱負(fù)荷也隨之增大。然而汽包容積卻相對減少。因此必然導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí)，汽包水位快速變化，使得人工調(diào)節(jié)變得非常困難，給火電廠運(yùn)行和管理帶來困難。因此，火電廠給水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制非常有必要。本設(shè)計(jì)的意義就在于，通過對不同負(fù)荷下控制方案進(jìn)行模擬仿真，改進(jìn)優(yōu)化方案和獲取調(diào)節(jié)器最佳整定參數(shù)，最終提高機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性。 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)圍繞給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真這一主題，立足于 300MW 機(jī)組給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 同時(shí)對其給水控制系統(tǒng)進(jìn)行低負(fù)荷階段和高負(fù)荷階段進(jìn)行仿真，研究不同負(fù)荷下給水控制系統(tǒng)的控制方案并整定出調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)，從真正意義上實(shí)現(xiàn)機(jī)組在不同負(fù)荷下均能精準(zhǔn)對汽包水位、調(diào)節(jié)閥壓差進(jìn)行控制，保證機(jī)組從鍋爐啟動(dòng)上水到滿負(fù)荷狀態(tài)的安全運(yùn)行。 本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)安排如下： 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 為給水控制系統(tǒng)的概述，首先介紹了給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念，然后闡述了給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)，最后對給水控制系統(tǒng)提出了一些要求。 第三章對給水 調(diào)節(jié) 對象的動(dòng)態(tài)特性 進(jìn)行了 深入的探討 ,分析了影響汽包水位各種擾動(dòng)因素和產(chǎn)生擾動(dòng)的機(jī)理 ， 同時(shí) 用 Simulink 軟件 對產(chǎn)生各種干擾后汽包水位變化進(jìn)行了初步的仿真； 第四章 對 300MW單元機(jī)組給水全程控制系統(tǒng)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括啟動(dòng)、沖轉(zhuǎn)及帶 25%負(fù)荷運(yùn)行、 25%30%負(fù)荷、 30%100%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)及其閥門切換和給水泵之間的切換。 第五章對所設(shè)計(jì)的給水控制系統(tǒng)進(jìn)行低負(fù)荷階段和高負(fù)荷階段進(jìn)行仿真， 研究不同負(fù)荷下給水控制系統(tǒng)的控制方案并整定出調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組在不同負(fù)荷下均能精準(zhǔn)對汽包水位、調(diào)節(jié)閥壓差進(jìn)行控制，保證機(jī)組從鍋爐啟動(dòng)上水到滿負(fù)荷狀態(tài)的安全運(yùn)行。 第六章總結(jié)全文。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述 鍋爐給水自動(dòng)控制的概念 所謂 的鍋爐給水自動(dòng) 控制系統(tǒng)是指機(jī)組在啟 動(dòng)和停止 過程 、 正常運(yùn)行 階段、變負(fù)荷過程中都可以 實(shí)現(xiàn) 鍋爐給水 自動(dòng)控制的系統(tǒng)。 大型機(jī)組一般采用全程給水控制系統(tǒng) 。給水全程控制 包括以下幾個(gè) 過程 ： [3] （ 1）鍋爐的點(diǎn)火、升溫升壓過程； （ 2）啟動(dòng)帶負(fù)荷過程； （ 3）帶小負(fù)荷過程； （ 4）由小負(fù)荷到大負(fù)荷過程； （ 5）由大負(fù)荷又降到小負(fù)荷過程； （ 6）鍋爐滅火后冷卻降溫降壓過程。 給水控制系統(tǒng)的主要任務(wù) 鍋爐 給水控制系統(tǒng)的任務(wù) 有兩個(gè)：（ 1）保證 汽包水位在 正常工作 范圍內(nèi) 變化；（ 2）保證 給水 流 量與鍋爐蒸發(fā)量 相 平衡。汽包水位 的高低 同時(shí)受 到 鍋爐 負(fù)荷 和汽 輪機(jī)用氣量 的 共同作用 ， 所以 當(dāng)鍋爐負(fù)荷 產(chǎn)生擾動(dòng) 或汽 輪 機(jī)用汽量發(fā)生變化時(shí)， 必須保證 給水控制系統(tǒng)能 夠維持 汽包水位 在正常工作 范圍內(nèi)變化。 鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù)主要有以下幾個(gè)方面（在鍋爐運(yùn)行過程中）： （ 1） 保證汽包水位始終處于正常工作范圍之內(nèi)； （ 2） 保證變速給水泵在正安全工作范圍內(nèi)； （ 3） 設(shè)計(jì)鍋爐水循環(huán)管路和省煤器保護(hù)措施，保證二者在給水過程中能安 全工