【正文】 這種變化幅度不可能用調(diào)節(jié)給水量來減小。為了檢修方便，在主給水管路上又安裝了總的電動截門 7。為了保證泵在低負(fù)荷內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 時出口有足夠的流量，防止給水泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，安裝了再循環(huán)管路。通?？梢圆捎靡韵路椒ㄟM(jìn)行壓力校正。計算和試驗表明，密度與汽包之間的函數(shù)曲線可以看出 sa ?? ? 與 bp 的關(guān)系在較大范圍內(nèi)可以近似地認(rèn)為是線性關(guān)系，即 39。當(dāng)被測過熱蒸汽的壓力和溫度偏離設(shè)計值時，蒸汽的密度變化很大，這就會給流量測量造成誤差，所以要進(jìn)行壓力和溫度的校正。上面的一路為主給水，在高負(fù)荷時使用；下面一路為流量較小的旁路給水，鍋爐啟停過程中及低負(fù)荷運行時用它供水；中間一路為輔助給水，當(dāng)主給水管路發(fā)生故障或因水壓過低而主給水供不應(yīng)求時使用。當(dāng)給水流量大于 25%時， k 值由 1 向零逐漸變小，當(dāng)流量達(dá)到 30%時 0?k ，這時旁路給水流量信號消失，轉(zhuǎn)入主給水管路的給水流量測量。 現(xiàn)把實現(xiàn)式（ 15）的線路原理說明如下： 當(dāng) 1m ≥ GH 值時，比例組件輸入為負(fù)值，反向截止使輸出 N=0，由乘法器中 10nk? ，得到 0?k 。 從圖 310 可以看出，在低負(fù)荷時 ，繼電器接點 KJ 斷開，定值組件 GH 發(fā)出 10V的階躍信號，經(jīng)過加法器，直接送到小閥回路中的乘法器，即 10?b V。 當(dāng) b 信 號 降 為 零 時 ， 小 閥 門 回 路 的 乘 法 器 輸 出00 ????? cac baU 小 。于是出現(xiàn)了低負(fù)荷時采用單沖量，高負(fù)荷時采用三沖量給水 控制系統(tǒng)，如圖 311所示。系統(tǒng)的切換在 25%內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 負(fù)荷左右進(jìn)行。若 A 是變化量，則 B 信號跟隨 A 信號變化，始終保持 B 與 A 相等。這樣在所需的相同的泵出口壓力條件下，可使泵進(jìn)入上限特性右邊的安全工作區(qū)工作，如圖 314內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 28 中，泵工作點由 1a 移到 1b 點。 圖 41 單沖量單回路自動調(diào)節(jié) 這種系統(tǒng)的缺點是不能適應(yīng)較大的負(fù)荷擾動。當(dāng)給水流量自發(fā)變化時，要等到汽包水位變化后，才有信號輸入控制器。三沖量給水系統(tǒng)又分為單級三沖量和串級三沖量給水系統(tǒng)。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位，這比單級三沖量給水控制系統(tǒng)的工作更為合理，故串級系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量比單級系統(tǒng)要好一些。汽包水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口的蒸汽水分 含量 過多，導(dǎo)致過熱器管壁結(jié)垢而被燒壞，也使過熱蒸汽溫度急劇變化，直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運行。因此應(yīng)采用以蒸汽流量 D為前饋信號的前饋控制，從而能 夠根據(jù)對象在外擾 下虛假水位的嚴(yán)重程度來適當(dāng)加強(qiáng)蒸汽流量信號的作用強(qiáng)度，以改善蒸汽負(fù)荷擾動下的水位控制品質(zhì)。這三種基本調(diào)節(jié)規(guī)律就是比例調(diào)節(jié)規(guī)律、積分調(diào)節(jié)規(guī)律、微分調(diào)節(jié)規(guī)律。比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律要比純積分調(diào)節(jié)規(guī)律優(yōu)越得內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 34 多。就是說純 微 分 作用的調(diào)節(jié)器是不能單獨使 用的，微分作用要與比例作用或比例積分作用相結(jié)合，形成比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律或比例微分積分調(diào)節(jié)規(guī)律。主回路參數(shù)整定是把副回路等效成一個比例環(huán)節(jié)，然后用經(jīng)驗公式進(jìn)行整定；前饋通路的 Dn 選擇是基于“虛假水位”而定的。由于 內(nèi)回路快速隨動，故副調(diào)節(jié)器也可用純比例 型調(diào)節(jié)器。 一般取 Gn =1，則只需整定 1? 、 2? 、 1iT 和 2iT 。尤其是自動化儀表發(fā)展如此之快，使這些仿真控制系統(tǒng)不得不進(jìn)行設(shè)備的更新改造，其經(jīng)濟(jì)損失是顯而易見的。 閥門系數(shù) fK =2 t/h/%，給水量及蒸汽流量變送器斜率 DG ?? ? = ， 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 40 水位變送器 ：在最大的水位波動范圍 ? 150mm 內(nèi)，變送器輸出電壓是 0～ 10V，所以， 水位變送器斜率 H? =30010 =（ V/mm） 副回路的仿真 由 第四章的分析結(jié)果 可知 ， 可以把副 回路作為一般的回路來分析 ， 由于執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥和 Gn 都可以認(rèn)為是一個比例環(huán)節(jié)，將 第四章 圖 44 中的 KZ、 Gn 、 G? 看作被控對象 K ，這樣副回路由調(diào)節(jié)器 )(2 SWT 和廣義被控對象 K=KZ fK Gn G? 組成 ， 所以可進(jìn)一步等效為圖 51： 圖 51 等效方框圖 由圖我們可以算得： K = fZKK GGn? =10 2 1 = 根據(jù)經(jīng)驗法，將 2? 、 2iT 取的很小 ，一般 情況下積分時間 2iT ≤ s10 ，試探過程中，可以任意設(shè)置 Gn 值，就可以得到一個滿意的比例帶 2? 值 : )11(1)( 222 sTsW iT ?? ? = sss )(10)211( ??? 副回路 SINMULINK 結(jié)構(gòu)圖及仿真圖 見圖 52和圖 53。 動態(tài)性能分析： 穩(wěn)態(tài) 是 控制系統(tǒng)能夠運行的首要條件，因此只有當(dāng)動態(tài)過程收斂時，研究系統(tǒng)的動態(tài)性能才有意義。 圖 54 主回路等效圖 根據(jù)第四章的參數(shù)整定過程 ， 帶入數(shù)據(jù)可以求得 ： 3 0 8 0 3 3 11?????????????? ??iGHT sssTW iT )66/1(3 0 )6611(3 0 1)11(1 111 ?????? ? 主 回路 SINMULINK 結(jié)構(gòu)圖及仿真圖 見圖 55和圖 56。為此，利用 MATLAB仿真工具和 VB開發(fā)界面，建立 DEH仿真平臺，在不干擾生產(chǎn)的情況下，對 DEH系統(tǒng)動態(tài)過程進(jìn)行分析研究， 從而避免了對系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整的盲目性，使 DEH系統(tǒng)各部分的動態(tài)過程完整地呈現(xiàn)出來。 由式（ 44）可得量的關(guān)系 GGDD nKn ?? ? 在負(fù)荷開始變化時，為使蒸汽流量信號更好 地 補償虛假水位現(xiàn)象，改善 負(fù)荷擾動時調(diào)節(jié)過程的 質(zhì)量，一般使蒸汽流量信號大大高于給水流量信號，即令 1?K 。它的示意圖如圖 45 所示，其中 )/(1 GGn? 為等效副回路。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 35 圖 44 副回路等效圖 把調(diào)節(jié)閥和普通管道系統(tǒng)作為被調(diào)對象，則作為 fK 以外的環(huán)節(jié)都作為等效調(diào)節(jié)器。 主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則： （ 1）主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時在對副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級控制方式時 ，主、副調(diào)節(jié)器均可采用比例控制。 微分調(diào)節(jié)規(guī)律是調(diào)節(jié)器輸出的控制作用與其偏差輸入信號的變化速度成正比。然而比例調(diào)節(jié)不能保證系統(tǒng)無差。 這個系統(tǒng)中使用了兩個調(diào)節(jié)器，構(gòu)成串級控制系統(tǒng)。其中主要的擾動為給水流量 W、鍋爐蒸發(fā)量 D、汽包壓力、爐膛熱負(fù)荷等，其對水位的影響各不相同。 3． 當(dāng)給水流量信號 WI 和蒸汽流量信號 DI 兩個信號中由于變送器故障而失去一個信號，或變送器特性發(fā)生變化， DI 和 WI 平衡關(guān)系失去時，主調(diào)節(jié)器由于積分作用可內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 31 補償失去平衡的電流，使系統(tǒng)暫時維持工作；而單級系統(tǒng)當(dāng) DI 或 WI 因產(chǎn)生故障而失去時，則無法控制水位在額定值，因此，串級系統(tǒng)的安全性較好。但是，在系統(tǒng)參數(shù)整定時，內(nèi)外回路相互關(guān)聯(lián)相互影響，不容易確定參數(shù)，從而得不到希望的調(diào)節(jié)效果，且負(fù)荷變化時水位靜態(tài)值是根據(jù) “ 靜態(tài)對比 ” 來進(jìn)行整定的。 雙沖量控制系統(tǒng)能消除內(nèi)擾，有效補償外擾引起的水位變化，克服 “ 虛假水位 ”的影響，改善了控制質(zhì)量，但由于給水流量對水位的影 響，其延遲要比蒸發(fā)量對水位影響大，用水位作為反饋信號去控制不及時，使得動態(tài)偏差增 大。水位的第二次升高值是調(diào)節(jié)器接受虛假水位信號后產(chǎn)生的誤動作造成的。在鍋爐負(fù)荷升高到一定程度，即泵流量較大時，為了不使泵在下限特性右邊區(qū)域工作 ，也需適當(dāng)提高上水通道阻力，以使泵出口壓力提高，這樣給水調(diào)節(jié)門又保證了泵在下限特性左邊安全區(qū)工作。 圖 313 正端輸入跟蹤線路原理圖 （ a）原理電路圖；（ b）原理框圖 如果在信號跟隨電路中客觀需要加入一些其他信號，例如圖 311 中，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求副調(diào)節(jié)器給定信號跟隨給水流量信號 W，在 PI1 調(diào)節(jié)的積分器后又加入了蒸汽流量信號 D，即中間加入了附加信號，仍能使從動信號跟隨主動信號。 最簡單的 原理圖如圖 312 所示。兩套控制系統(tǒng)的切換是根據(jù)鍋爐負(fù)荷（蒸汽流量）的大小進(jìn)行的。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 25 調(diào)節(jié)閥的切 換與截門的切換密切配合，截門應(yīng)在調(diào)節(jié)閥投入工作之前打開。這是因為 KJ 斷開，限速組件≦的輸出信號 b為 0，則大閥回路中乘法器輸出 010 0 ????? ac baU大。 兩個乘法器的輸入輸出關(guān)系為 kmnmU ???? 110101 krrmnrrmU ?????? 21221202 10)( 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 23 加法器 ? 的輸出為 krrmkmmUUmm2121102020 ??????? = krrmkm ??? 2121 )1( krmkrmrm ???? 22111 )1( 因為 111 rmW? ；222 rmW? ；1rmW? 所以 kWkWW ???? 21 )1( 例如，當(dāng)流量較小， GH 1m =，可得到 ???n ； ?? nk 21 WWW ?? 即從大孔板測量值取 60%，從小孔板測量 值 取 40%，構(gòu)成給水流量測量信號。 圖 39 給水流量測量信號系統(tǒng) 在圖 39中， 1W 經(jīng)過大孔板的給水流量； 2W 經(jīng)過小孔板的給 水流量； ?內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 22 1r 大孔板、流量變送器、 I/U 轉(zhuǎn)換及開方器合在一起的測量系統(tǒng)總的系數(shù)； 2r ?小孔板等測量系統(tǒng)總的系數(shù)； W 最后測得的給水流量信號，它如用指示表表示出來，系數(shù)值用 1r （即按大孔板測量范圍作為指示儀表的測量范圍）； k 0～ 1變化的系數(shù)。在鍋爐啟停及低負(fù)荷運行時，用旁路孔板 2測量給水量，高負(fù)荷時用主管路孔板 1 測量給水量。所以，對給水流量測量信號可以只采 用溫度校正，其校正回路如圖 36所示。1 bsa pkkHH ??? ?? bsa pkkH 21)( ??? ?? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 則式（ 31）可以改寫為 )(21 bb bpf ppkkh ???? （ 33） 按式（ 33）可設(shè)計出較為簡便的水位自動校正線路，如圖 34 所示。密度 a? 與環(huán)境溫度有關(guān)，一般可取 50℃時水的密度。為了實現(xiàn)全程自動控制，要求這些信號能夠自動地進(jìn)行壓力、溫度校正。 汽動泵電動泵混合型給水系統(tǒng)共有三臺主給水泵，其中兩臺是可變速的汽動泵，它們在高負(fù)荷時使用 。全廠所有的給水泵都連在給 水母管上；而每臺鍋爐的給水調(diào)節(jié)則用各自連接在給水母管上的給水調(diào)節(jié)門進(jìn)行。隨著汽包壓力的升高，汽水混合物中汽泡的比例將減小，又使得汽水總?cè)莘e下降；其次，在汽壓升高時，汽的比容變小，水的比容變大，總的效果是汽水混合物的比容變化不大。水位實際變化曲線是 H1和 H2 之和。 事實上也就是因為給水溫度遠(yuǎn)低于省煤器的溫度，即給水有一定的過冷度，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)汽泡總 容積 減少，因此，進(jìn)入省煤器內(nèi)的水首先用來填補省煤器中因汽泡破滅容積減少而降低的水位，經(jīng)過一段遲延甚 至水位下降后，才能因給水不斷從省煤器進(jìn)入汽包而使水位上升。因此，我們主要考慮給水量和蒸汽流量對水位的影響。所以，水位不僅受汽包儲水量變化的影響，而且還受到汽水混合物中汽泡容積變化的影響。所以，正常運行時 汽包水位應(yīng)在給定值的 ? 15mm上下范圍波動。泵的下限特性曲線，亦稱為最大流量曲線，它表示給水泵在不同轉(zhuǎn)速下允許的最大流量，大于這個流量，泵的工作效率降低，而且可能使泵內(nèi)靜壓最低值低于給 水溫度下的飽和壓力，在流道靜壓最低值部分給水將發(fā)生汽化，導(dǎo)致汽蝕。此外，汽包內(nèi)還裝有給水管和 連續(xù)排污管。故鍋爐汽包給水控制系統(tǒng)的任務(wù)是保 證汽包水位在允許的范圍內(nèi)，并兼顧鍋爐的穩(wěn)定 運行。國外的鍋爐控制工業(yè) 50～ 60 年代發(fā)展最快， 70 年代達(dá)到高峰。電力工業(yè)中電廠熱工生產(chǎn)過程自動化技術(shù)相對于其它 民用工業(yè)部門有較長的歷史和較高的自動化水平，電廠熱工自動 化水平的高低是衡量電廠生