【正文】 2P = C? *L P? = 2P 1P = C? *L W? *h s? *(Lh) SWsc PLh ???? ? ????? *)( （ ） 當(dāng) L 一定時 ,水位 h 時差壓和汽、水密度的函數(shù)。 為了避免高溫高壓節(jié)流元件因磨損帶來的誤差，美國 Leedsamp。 但是無論使用哪種方案，在給水系統(tǒng)全過程運行中，保證給水泵總是工作在安全工作區(qū)內(nèi)，始終是一個重要問題。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 3 單元制給水全程自動控制系統(tǒng) 目前，大型火電單元機組都采用機、爐聯(lián)合啟動的方式，鍋爐、汽輪機按照啟動曲線要求進(jìn)行滑參數(shù)啟動。要完成這樣的任務(wù)，必須采用更加復(fù)雜的全程控制系統(tǒng)。凝結(jié)水與補充水一起經(jīng)過凝結(jié)水泵先達(dá)到低壓加熱器，然后進(jìn)入除氧器，除氧后進(jìn)入給水泵，至此完成了汽水系統(tǒng)的一次循環(huán)。 鍋爐給水全程控 制的特點 鍋爐給水全程控制系統(tǒng)可以不需要運行人員參與而自動完成鍋爐啟、停和正常運行工況下對給水熱力系統(tǒng)中全部設(shè)備的自動控制，以保持汽包水位在設(shè)定的允許范圍以內(nèi)，其控制過程具有以下主要特點： 1) 鍋爐從啟動到正常運行的過程中，汽水參數(shù)和負(fù)荷在很大范圍內(nèi)變化，因此需要對水位、流量等測量信號自動進(jìn)行壓力和溫度的校正。如果耗汽量和給水量的測量不準(zhǔn)或者由于有鍋爐排污及管道泄漏等，蒸汽量與給水量之間并非總是確定的比值，那整個系統(tǒng)就無法達(dá)到汽水平衡，也就不能保持汽包的水位。只要參數(shù)整定合適，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)平衡狀態(tài)以后，給水流量必然等于蒸汽流量，水位 H 也就會維持在設(shè)定值?？梢愿鶕?jù)蒸汽流量 D 擾動時使汽包水位 H 不發(fā)生變化的原則確定蒸汽流量分流系數(shù) D? . 根據(jù)以上原則可得到： 因此可得蒸汽流量分流系數(shù) D? ： ? ?? ?00DWWDDWWsWs?????? 此時蒸汽流量分流系數(shù) D? 是一個復(fù)雜的動態(tài)環(huán)節(jié)，在工程中很難實現(xiàn)。 2) 給水流量信號靈敏度 W? 會影響主、副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。為了保證 給水系統(tǒng)的汽水平衡，應(yīng)有DWD KKn ? ,而其它的部分的整定則與一般串級系統(tǒng)完全相同。兩套控制系統(tǒng)的切換時根據(jù)鍋爐負(fù)荷（蒸汽流量）大小進(jìn)行的。 執(zhí)行機構(gòu)的手、自動切換 1) 旁路閥門的手、 自動切換：此時 T1 切換到 NO，單沖量調(diào)節(jié)器 PI4 通過 f4(x) 跟蹤小閥操作器 3AM 的輸出。其作用是保證給水泵有一定的工作流量以免發(fā)生汽蝕。采用大旁路使系統(tǒng)簡化，但高加任何一臺故障，三臺高加都必須同時切除。在其上點擊，可彈出一對話框，允許操作員鍵入控制器的設(shè)定值或設(shè)定值偏置； ? 自動按鈕 ：點擊該按鈕進(jìn)行控制器向自動方式的切換，當(dāng)控制器為自動方式時，該按鈕以亮色顯示。 CCS 將電泵最 小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥投自動。 如圖 ，給水控制 1 畫面。 隨后啟動一臺汽動給水泵運行，調(diào)整好電泵與汽泵并列運行的負(fù)荷分配，汽泵啟動時注意維持汽包水位。這是因為低負(fù)荷時用水量很少，水位波動較大，如此時用主給水管道給水，會降低調(diào)節(jié)精度，致使汽包水位不穩(wěn)定；高負(fù)荷時鍋爐用水量大，低負(fù)荷管路給水不能滿足蒸發(fā)量，必須用主給水管道給水。串級三沖量控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器 FWF_PID處于自動跟蹤狀態(tài) ,主調(diào)節(jié)器 LD_3L_PID的輸出應(yīng)保證加法器 ? 的輸出跟蹤給水流量信號。在高負(fù)荷階段（大于額定負(fù)荷 30%）時，由于鍋爐汽包水位虛假水位現(xiàn)象嚴(yán)重，為了取得較好的調(diào)節(jié)效果，采用三沖量串級控制系統(tǒng)。 當(dāng)兩臺汽泵均交給 CCS 調(diào)節(jié)后，逐漸均衡增加兩臺汽泵轉(zhuǎn)速，同時降低電泵轉(zhuǎn)速。 由于機組啟動階段不能得到穩(wěn)定的 汽 源，先用電動泵 通過控制轉(zhuǎn)速維持給水母管壓力 ，同時使用給水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)給水量 。沒有馬老師的指導(dǎo)，我的這篇論文就不可能順利完成。 感謝我的母校四年來對我的培養(yǎng)，給我提供了良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，感謝所有自動化系的 系領(lǐng)導(dǎo)及 任課老師對我的培養(yǎng)與教育。 雖然給水系統(tǒng)已能實現(xiàn)全程控制，但是還是存在很多問題。汽泵、電泵切換過程注意維持汽包水位，當(dāng)水位穩(wěn)定后，可投入汽包水位自動調(diào)節(jié)。三沖量主調(diào)節(jié)器LD_3L_PID 接受水位測量值 LD 和給定值 SET 的偏差 ,其輸出和蒸汽流量 D 的前饋信號求和作為副調(diào)節(jié)器 FWF_PID 的給定信號，同時 FWF_PID 還接受給水流量 W 的反饋信號。軟操作器指令可修改，用于調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速。 在機組負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷 25%時，低負(fù)荷調(diào)節(jié)門切換為主給水調(diào)節(jié)門工作，一臺給水泵作定速運行，在切換過程中通過流量偏差修正功能保證切換時給水流量不致產(chǎn)生大的擾動。當(dāng)兩臺汽泵均交給 CCS調(diào)節(jié)后，逐漸均衡增加兩臺汽泵轉(zhuǎn)速，同時降低電泵轉(zhuǎn)速。將鍋爐給水由啟動旁路切至主路 (打開主給水閥，關(guān)閉啟動旁路調(diào)節(jié)閥 )。查除氧器水位正常，水位調(diào)節(jié)正常。 ? 控制器輸出手動增減按鈕 :當(dāng)控制器在手動狀態(tài)下，單擊這兩個按鈕，可以一定的步距值增減控制器的輸出，當(dāng)閥位反饋為關(guān)到位時，減按鈕為亮色，開到位時增按鈕為亮色。小旁路在機組啟動初期給鍋爐上水和低負(fù)荷時用，此時給水量由旁路調(diào) 節(jié)閥開度和電泵轉(zhuǎn)速配合調(diào)節(jié)。每條再循環(huán)管路上裝設(shè)一套最小流量調(diào)節(jié)裝置，其調(diào)節(jié)信號取自前置泵和給水泵之間管路上的文丘里流量計。 3) 電動泵的手、自動切換： a) 當(dāng) D30％時電動泵處于手動狀態(tài)， T2 切至 NO，電動泵副調(diào)節(jié)器 PI3 的輸出跟蹤電動泵操作器 2AM 的輸出，同時 T1 的 NC 點接通，單沖量調(diào)節(jié)器 PI4 通過 f3(x)跟蹤 PI3 的輸出。 2) 三沖量控制系統(tǒng)到單沖量控制系統(tǒng)的切換：此時單沖量調(diào)節(jié)器 PI4 的輸出通過 T1跟蹤電動泵三沖量副調(diào)節(jié)器 PI3 的輸出。 控制中的跟蹤與切 換 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 給水全程控制系統(tǒng)原理圖 三沖量與單沖量之間的無擾切換 鍋爐在不同負(fù)荷和參數(shù)時，其給水被控對象的動態(tài)特性是不同的。 3) 蒸汽流量信號不一定與給水流量信號進(jìn)行嚴(yán)格的配合，可依據(jù)鍋爐的“虛假水位”情況而定，適當(dāng)調(diào)整蒸汽流量信號的作用強度。通常采用蒸汽流量信號 DI 與給水流量信號 WI 靜態(tài)配合的原則確定 D? ，即： D D W W? ? ? ?? （ ） 從而推導(dǎo)出： WWDWD??????? （ ） 汽包水位的串級控制系統(tǒng) 通過三沖量水位控制系統(tǒng)的整定可以看到，為了保證系統(tǒng)有良好的靜特性，各輸入信號之間有嚴(yán)格的靜態(tài)配合關(guān)系，并且動態(tài)整定過程也比較復(fù)雜，給系統(tǒng)的整定帶來了一定的困難。 但必須指出，引入蒸汽流量信號只是削弱了假水位期間調(diào)節(jié)機構(gòu)的誤動作，但并不能消除假水位現(xiàn)象，并且由于 水位 H 對負(fù)荷（蒸汽量）擾動 D 的響應(yīng)速度要比對基本擾動W 的響應(yīng)速度快得多，因此，在外部擾動下被調(diào)量的變化幅度還是比較大，必須對負(fù)荷變化的幅度加以限制。 如圖 所示為汽包水位三沖量控制的系統(tǒng)圖。 3) 由于鍋爐給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性與負(fù)荷有關(guān)，在低負(fù)荷時可以采用以汽包水位為反饋信號的單回路控制系統(tǒng)；在高負(fù)荷時為 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)荷變化時要保證兩種控制系統(tǒng)之間的雙向無擾切換。每臺電動泵容量為 50%MCR(最大額定流量 )，汽動泵容量為 100%MCR。在汽水系統(tǒng)中，鍋爐的給水由給水泵 打出，先經(jīng)過高壓加熱器，再經(jīng)過省煤器回收一部分煙氣中的余熱后進(jìn)入汽包。隨著機組容量的增大、參數(shù)的提高，在啟動和停機過程 中需要監(jiān)視和操作的項目增多，操作的頻率也增高，采用人工調(diào)節(jié)已不適應(yīng)生產(chǎn)要求，而在啟、停過程中也實現(xiàn)自動控制。 為了滿足上限特性要求，在鍋爐負(fù)荷很低的時候，須打開再循環(huán)門，以增加通過泵的流量，這樣在所需的相同泵出口壓力條件下，可使泵進(jìn)入上限特性右邊的安全區(qū)工作，如圖 中， 泵的工作點由 a1 點移到 b1 點。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 用 P1代替蒸汽量測量校正線路 給水流量測量信號的溫度校正 計算結(jié)果表明：當(dāng)給水溫度為 100℃ 不變，壓力在 ～ 范圍內(nèi)變化時，給水流量的測量誤差為 %；若給水壓力位 不變，給水溫度在 100～ 290℃范圍 內(nèi)變化時，給水流量的測量誤差為 13%。在鍋爐啟動過程中，水溫略有增加，但由于同時壓力也升高，兩種因素對 C? 的影響基本上可以抵消，即可近似地認(rèn)為 C? 是恒值。要求這些測量信號能夠自動的進(jìn)行壓力、溫度校正。“虛假水位” 現(xiàn)象主要是來自于蒸汽量的變化，顯然蒸汽量是一個不可調(diào)節(jié)的量（對調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言），但它是一個可測量，所以在系統(tǒng)中引入這些擾動信息來改善調(diào)節(jié)品質(zhì)是非常必要的 。 sV 對水位的影響可以用圖中的曲線 2 表示。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2) 結(jié)合仿真實習(xí)，熟悉給水系統(tǒng)構(gòu)成、啟動過程中給水系統(tǒng)的主要操作、控制系統(tǒng)基本原理和 實現(xiàn)方法。其作用是當(dāng)鍋爐啟動及低負(fù)荷工況時，維持給 水泵出口母管壓力在安全工作范圍 內(nèi) ，同時協(xié)助給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)穩(wěn)定汽包水位。 鍋爐全程給水控制系統(tǒng)通常采用以下兩種控制方案： 一 是兩段式全程給水控制 , 采用變速給水泵控制給水母管壓力 ,采用給水調(diào)節(jié)閥控制汽包水位 ,這一方案從熱力系統(tǒng)上將給水控制系統(tǒng)和汽包水位控制系統(tǒng)分段 ,一定程度上華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 克服了兩系統(tǒng)之間的相互影響 ,但不利于機組的經(jīng)濟(jì)運行和給水泵的安全運行 ,特別是不能適應(yīng)較大的負(fù)荷變化。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 國內(nèi)現(xiàn)狀綜述 目前，隨著單元機組容量的增大和參數(shù)的提高，機組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項目越來越多，因此，為了機組的安全和經(jīng)濟(jì)運行，必須實現(xiàn)鍋爐給水從機組的啟動到正常運行，又到停爐冷卻全部過程均能實現(xiàn) 。維持汽包水位在一定允許范圍內(nèi)，是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件。 本文 首先 介紹給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)被控對象 的 動態(tài)特性、熱工測量信號 及其自動校正原理 、調(diào)節(jié)機構(gòu)特性 等基本知識 ， 隨后分析了 單元制 機組 給水控制系統(tǒng) 中 三沖量、單沖量控制的結(jié)構(gòu)及工作原理， 以及其之間的自動轉(zhuǎn)換過程 。 關(guān)鍵詞 ： 鍋爐 ； 給水 全程 控制 ； 汽包水位 ； 自動調(diào)節(jié) 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II FEEDWATER CONTROL SYSTEM LOGIC ANALYSIS FOR A 300MW POWER GENERATING UNIT Abstract Drum water level is a very important variable to operate, and it is used to measure whether the steam and water circulation system has reached balance. Maintaining the drum water level within the allowed range is a necessary condition to ensure the safe operation of the boiler unit. Based on discussion of the dynamic characteristic, thermodynamic measuring signals, principle of automatic correction and the characteristic of regulating mechanism of the feed water control system, the structure