【正文】 5] 文群英 ，潘汪杰 . 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng) ［ M］ .中國電力出版社 .2021 [6] 張子棟 ，王懷彬 . 鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié) ［ M］ .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出 版 社 .1994 。但是，汽動(dòng)泵也有它的不足之處，因?yàn)轵?qū)動(dòng)小汽輪機(jī)的蒸汽是主汽輪機(jī)高壓缸的抽汽，而在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)高壓缸的抽汽汽壓太低，無法維持汽動(dòng)泵的運(yùn)行。 3. 由于鍋爐給水調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)荷有關(guān)，在低負(fù)荷時(shí)可以采用以汽包水位為反饋信號(hào)的單回路控制系統(tǒng)；在高負(fù)荷時(shí)為克服“虛假水位”需要采用三沖量控制系統(tǒng)，因此在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)要保證兩種控制系統(tǒng)之間的雙向無擾切換。而且，該系統(tǒng) 給水泵包括一臺(tái)電動(dòng)泵和一臺(tái)汽動(dòng)泵，電動(dòng)泵容量為 50%額定給水流量，汽動(dòng)泵容量為 100%額定給水流量。系統(tǒng)的總體方案是低負(fù)荷時(shí)控制閥門開度改變給水流量，同時(shí)保證泵的最低轉(zhuǎn)速，此時(shí)為兩段調(diào)節(jié)。 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 PI4通過 ??4fx跟蹤小閥操作器 3AM的輸出，保證切回自動(dòng)時(shí)是無擾動(dòng)的。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。 閥門和泵的運(yùn)行及切換 低負(fù)荷時(shí)采用旁路閥控制給水流量，高負(fù)荷時(shí)采用改變泵的轉(zhuǎn)速來控制，兩者的無擾切換時(shí)通過函數(shù)組件 ??1fx、切換開關(guān) T2 及 PI3 的跟蹤實(shí)現(xiàn)的。 控制過程中的跟蹤與切換 系統(tǒng)間的無擾切換 當(dāng)負(fù)荷低于 30%MCR時(shí)采用單沖量控制系統(tǒng)。 （ 3） 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)泵處于超馳全關(guān)狀態(tài)，直到滿負(fù)荷運(yùn)行。 （ 2） 30%～ A%負(fù)荷階段采用電動(dòng)泵控制給水量。給水旁路閥鎖定在全開位置不在關(guān)閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動(dòng)。此時(shí)三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路門已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足給水量的增加， T2 仍接 NC 點(diǎn)， 1f (x)的輸出值隨控制信號(hào)（ PI4 的輸出）變化。 控制 系統(tǒng)工作 過程分析 控制過程表 給水控制系統(tǒng) 單沖量 三沖量 單沖量 控制手段 啟動(dòng)給水旁路閥 電動(dòng)泵 電動(dòng)泵 電 /汽并列 汽動(dòng)泵 電汽并列 電動(dòng)泵 電動(dòng)泵 旁路閥 啟動(dòng)，沖轉(zhuǎn)及帶 25﹪負(fù)荷 此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制給水旁路閥門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 1AM 強(qiáng)迫為手動(dòng)狀態(tài)， T5切換至 NO使2??2? 2p熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 23 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 0～ 100%控制。 給水全程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 從除氧器出來的給水，由給水泵送入高壓加熱器，再經(jīng)省煤器進(jìn)入汽包。 主蒸汽流量信號(hào) 主蒸汽流量 D 的測(cè)量可采取兩種方法： p1，一級(jí)抽汽壓力 p2和一級(jí)抽汽溫度 ，采用下述公式求?。? 22122ppDab??? ? 式中 a、 b 為設(shè)定值，當(dāng)高壓加熱器關(guān)閉時(shí)， b 值要重新設(shè)定。同時(shí)在邏輯信號(hào)作用下 T切換至 NO，將故障前的 H作為本路測(cè)量值 Hi，暫時(shí)維持 H 變化不大，控制系統(tǒng)切手動(dòng)，待值班人員切除故障變送器后，系統(tǒng)再正常運(yùn)行。 T 247。 圖 32 水位壓力自動(dòng)校正線路 給水全程控制系統(tǒng) 熱工信號(hào)的測(cè)量 水位信號(hào) 圖 32為水位信號(hào)測(cè)量線路圖。正常工況下氣動(dòng)泵運(yùn)行，倆臺(tái)電動(dòng)泵的另一個(gè)功能是作為氣動(dòng)泵的備用。 圖 31 給水熱力系統(tǒng)示意圖 給水熱力系統(tǒng)簡介 圖 31為給水熱力系統(tǒng)示意圖。 為了防止泵的工作點(diǎn)落入上限特性之外，目前采取的辦法是在泵出口至除氧器之間安裝再循環(huán)管道，當(dāng)泵的流量低于設(shè)定的最小流量時(shí)，再循環(huán)門自動(dòng)開啟，增加泵體內(nèi)的流量，讓一部分水回到除氧器中，從而使低負(fù)荷階段的給水泵工作點(diǎn)也在上限特性曲線之內(nèi)，熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 18 隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，給水流量也增大，當(dāng)泵的流量高于設(shè)定的最大流量時(shí)，再循環(huán)門將自動(dòng)關(guān)閉。 由于給水泵有最低轉(zhuǎn)速 minn 的要求，這樣在給水泵已接近 maxn 時(shí)就不能以繼續(xù)降低轉(zhuǎn)速方式來調(diào)節(jié)給水量，這就需要用改變上水通道阻力（即設(shè)置給水調(diào)節(jié)閥）的方式，使泵工作在安全區(qū)內(nèi)。 而電動(dòng)給水熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 17 泵具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)迅速、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，所以大容量機(jī)組的給水系統(tǒng)泵組的設(shè)計(jì)是由電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵共同構(gòu)成，充分利用兩種泵的優(yōu)勢(shì)，使在正常工況下機(jī)組具有較高的經(jīng)濟(jì)性，又能在啟停和異常事故工況下使機(jī)組具備良好的適應(yīng)性和快速響應(yīng)功能。壓力為 不變 ,給水溫度在 100 290? ℃ 范圍內(nèi)變化時(shí) ,給水流量的測(cè)量誤差為 13﹪ .這就說明 ,對(duì)給水流量的測(cè)量只需采取溫度校正 ,其校正回路如圖 27所示。只有當(dāng) dP 不變時(shí) , H 才完全取決于 P? ；實(shí)現(xiàn)上式運(yùn)算原理的框圖如 25所示： 圖 25 水位的壓力自動(dòng)校正原理框圖 蒸汽流量的校正 大容量高參數(shù)鍋爐的過熱蒸汽流量通常采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行測(cè)量 ,被測(cè)流量與裝置輸出差壓間 的關(guān)系如式 : pppKgpKD ?????? ?? 式中： D 過熱蒸汽流量（ kg/h） p 過熱蒸汽壓力（ MPa） ? 過熱蒸汽溫度（℃） p? 節(jié)流件壓差（ MPa） ? 過熱蒸汽密度（ kg/ 3m ） 當(dāng)被測(cè)工質(zhì)的壓力 ,溫度偏離設(shè)計(jì)值時(shí) ,工質(zhì)的密度變化會(huì)造成流量測(cè)量誤差 ,所以需要進(jìn)行壓力 ,溫度校正。 從圖 24 中可以看出： 1 ()Gsp H L H??? ? ? 2 apL?? 21p p p? ? ? a G s sL H L H? ? ? ?? ? ? ? ( ) ( )a s G sLH? ? ? ?? ? ? ? )( )( sG sa PLH ?? ?? ? ???? 式中： P? 輸入差壓變送器的壓差（ 12 PPP ??? ） G? 飽和水的密度 s? 飽和蒸汽的密度 a? 汽包外平衡容器內(nèi)凝結(jié)水的密度 由上式可見 ,水位 H 是壓差和汽、水密度的函數(shù)。 [3] 圖 23 燃料量擾動(dòng) B 下的水位響應(yīng)曲線 測(cè)量信號(hào)的自動(dòng)校正 測(cè)量信號(hào)自動(dòng)校正的基本方法時(shí)先推導(dǎo)出被測(cè)參數(shù)隨溫度 ,壓力變化的模型 ,然后運(yùn)用功能組件進(jìn)行校正運(yùn)算 ,便可實(shí)現(xiàn)信號(hào)自動(dòng)校正。但是燃料量 B 的增大只能使 D 緩慢增大，而且 dp 還慢 慢上升，它將使汽泡體積減小。因此汽包水位 H 的實(shí)際響應(yīng)曲線（圖 22 中圖 3 所示）是曲線 1 與曲線 2 疊加的結(jié)果。 負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)水位的影響 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，屬外部擾動(dòng)。但是在實(shí)際情況中，當(dāng)給水流量突然增加的時(shí)候，因?yàn)榻o水溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，當(dāng)它進(jìn)入汽包后吸收了原有的飽和水中的一部分熱 量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量下降，水面以下的汽泡總體積 sV 也就相應(yīng)減小，導(dǎo)致水位下降。在調(diào)整 w? 值時(shí)，應(yīng)注意同時(shí)改變調(diào)節(jié)器的參數(shù) ? 值，使 w? /? 的比值不變，以保證內(nèi)回路能夠保持試驗(yàn)整定時(shí)所選定的穩(wěn)定裕量。但實(shí)際上各環(huán)節(jié)都有慣性甚至非線性，因此內(nèi)回路是會(huì)出現(xiàn)振蕩的，調(diào)節(jié)器的參數(shù)只能用試驗(yàn)方法確定。 解 ： （ 1） W? 的整定值 根據(jù)圖 16所示的主回路的等效方框圖可列出主回路的特征方程為 : 01 )( ?? soWWW H W??? 即 ： 0111 ????? ? ssWW ????? 代入具體數(shù)值后得： 2 ????Wss ? 設(shè) ? 為相應(yīng)的阻尼系數(shù) ,則 : ?? ?W 取整定指標(biāo) ?? 則 ?? )3 4 ( 2 ???W? （ 2）求調(diào)節(jié)器參數(shù) ? 、 iT 的整定值。 但是由于控制系統(tǒng)中已有了反饋控制，而且也容許汽包水位在一定范圍內(nèi)變化，因此蒸汽流量前饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以取比較簡單的近似形式，以便于實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)內(nèi)回路來說，增加 W? 就增加了內(nèi)回路的開環(huán)放大倍數(shù)，因而增加了內(nèi)回路振蕩的傾向，因此由于提高主回路的穩(wěn)定性而增加 W? 時(shí)，必須相應(yīng)地增加調(diào)節(jié)器的比例帶 ? 以保持內(nèi)回路的穩(wěn)定性。如果被控對(duì)象以給水流量變化 W作為輸入而以水位測(cè)量變送單元的輸出電壓 HV 作為對(duì)象的輸出，那么內(nèi)回路的傳遞函數(shù)1( )WW?? 就相當(dāng)于主回路調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)，所以主回路的等效調(diào)節(jié)器是一個(gè)具有比例特性的調(diào)節(jié)器。 主回路 的整定 在內(nèi)回路經(jīng)過正確整定后，其控制過程時(shí)非常快的。 如果把調(diào)節(jié)器以外的環(huán)節(jié)等效地看作被控對(duì)象，那么被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性近似為比例環(huán)節(jié)。 [4] 單級(jí)三沖量給水系統(tǒng)的分析和整定 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 13 所示，可以看出該系統(tǒng)由兩個(gè)閉合的反饋回路及前饋部分組成： （ 1）由調(diào)節(jié)器 ()TWs、執(zhí)行機(jī)構(gòu) zK 、調(diào)節(jié)閥 ?K 、給水流量變送器 w? 和給水流量反饋裝置 w? 組成的內(nèi)回路。如果在靜態(tài)時(shí) D? ≠ W? ，則汽包的水位穩(wěn)定值將不等于給定值，給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)將是有靜態(tài)偏差的。 當(dāng)汽包水位 H 增加時(shí)，為了維護(hù)水位，調(diào)節(jié)器的正確操作應(yīng)使給水流量減??；水位降低時(shí)應(yīng)增加給水流量，即調(diào)節(jié)器操作給水流量的方向應(yīng)與水位信號(hào)的變化方向相反，因此水位信號(hào) H? 應(yīng)規(guī)定為“ ”號(hào)。但當(dāng)調(diào)節(jié)器接受多個(gè)輸入信號(hào)時(shí)