【文章內容簡介】 所示，圖中陰影區(qū)由泵的上、下限特性( 、 )、minQax最高轉速 和最低轉速 、最高壓力（泵出口） 和最低壓力 所圍成，給水泵maxnmin maxPiP不允許在安全工作區(qū)以外工作。為了滿足上限特性要求，在鍋爐負荷很低的時候，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。由于給水泵有最低轉速 的要求，這樣在給水泵已接近 時就不能以繼續(xù)降低轉min maxn14速方式來調節(jié)給水量，這就需要用改變上水通道阻力（即設置給水調節(jié)閥）的方式，使泵工作在安全區(qū)內。由于兼用改變泵轉速和上水通道阻力兩種方式調節(jié)給水量，增加了全程給水自動控制系統(tǒng)的復雜性。在鍋爐負荷開到一定程度的時候，即泵流量較大時，為了不使在下限特性右邊區(qū)域工作，也須適當提高上水通道阻力，以使泵出口壓力提高，這樣給水調節(jié)門又起到保證泵在下限特性左邊安全工作的作用。如圖中泵工作點由 a2 移至 b2 點。圖 給水泵安全工作示意圖為了防止泵的工作點落入上限特性之外，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，當泵的流量低于設定的最小流量時，再循環(huán)門自動開啟，增加泵體內的流量，讓一部分水回到除氧器中，從而使低負荷階段的給水泵工作點也在上限特性曲線之內，隨著機組負荷的增加，給水流量也增大，當泵的流量高于設定的最大流量時，再循環(huán)門將自動關閉。153 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行滑參數(shù)啟動。具有中間再熱的單元機組多采用定壓法進行滑參數(shù)啟動。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，采用人工調節(jié)已不適應生產(chǎn)要求，而在啟、停過程中也實現(xiàn)自動控制。常規(guī)的串級三沖量給水控制系統(tǒng)往往只是在機組負荷達到 30%以上才能投入運行，而機組的頻繁的操作項目又幾乎都集中在機組啟動，停機，停爐過程中，特別是隨著機組容量的不斷增大，運行參數(shù)的不斷提高，運行人員在啟動停止過程中的操作量越來越繁重，為了保證機組安全經(jīng)濟運行，要求有更合理、更先進、調節(jié)范圍更寬的控制系統(tǒng)，也就是所謂的全程控制系統(tǒng)。所謂給水全程控制系統(tǒng)是指鍋爐在啟停過程和正常運行時均能實現(xiàn)自動操作的控制系統(tǒng),也是單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)中的主要子系統(tǒng)之一,是由單沖量和三沖量控制系統(tǒng)有機結合所構成的給水控制系統(tǒng)。給水全程自動控制的任務是：在上述過程中，控制鍋爐的進水量，以保持汽包水位在允許范圍內變化。同時對鍋爐的水循環(huán)和省煤器要有保護作用。一個常規(guī)三沖量給水調節(jié)系統(tǒng)只適合于鍋爐正常運行狀態(tài)，遠不能完成全程控制的任務。要完成這樣的任務，必須采用更加復雜的全程控制系統(tǒng)。 單元制機組給水系統(tǒng)介紹 汽水循環(huán)過程概述根據(jù)生產(chǎn)流程，可以把鍋爐分成燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)。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入汽包。汽包中的水在水冷壁中進行自然或強制循環(huán)，不斷吸收爐膛輻射熱量，由此產(chǎn)生的飽和蒸汽由汽包頂部流出，再經(jīng)過多級過熱器進一步加熱成過熱蒸汽。這個具有一定壓力和溫度的過熱蒸汽就是鍋爐的產(chǎn)品。蒸汽的高溫和高壓是為了提高單元機組的熱效率。高壓汽輪機接受從鍋爐供給的過熱蒸汽，其轉子被蒸汽推動，帶動發(fā)電機轉動而產(chǎn)生電能。從高壓汽輪機排出的蒸汽，其溫度、壓力都降低了，為了提高熱效率，需要把這部分蒸汽送回鍋爐，在再熱器中再次加熱，然后再進入中、低壓汽輪機做工，最后成為乏汽從低壓汽輪機尾部排入冷凝器冷凝為凝結水。凝結水與補充水一起經(jīng)過凝結水泵先達到低壓加熱器，然后進入除氧器，除氧后進入給水泵，至此完成了汽水系統(tǒng)的一次循環(huán)。 主給水系統(tǒng)流程16圖 給水系統(tǒng)圖 由 圖可知，給水泵包括兩臺電動泵，一臺汽泵。每臺電動泵容量為 50%MCR(最大額定流量)，汽動泵容量為 100%MCR。 經(jīng)除氧器后的給水，先到一臺汽動泵和兩臺電動泵，在啟動和低負荷工況下電動泵運行，正常工況下汽動泵運行，兩臺電動泵的另一個功能是作為汽動泵的備用。每臺泵都有再循環(huán)管路，當系統(tǒng)工作在低負荷時再循環(huán)管路的閥門能自動打開，保證泵出口有足夠流量，防止汽蝕。給水泵排出的水，經(jīng)高壓加熱器換熱后到給水站。小負荷運行時旁路閥工作，調節(jié)鍋爐給水量，控制水位，同時電動泵維持在最低轉速運行，保證泵的安全特性 此時為兩段調節(jié)；高負荷時，閥門開到最大，為減小阻力主給水電動門也打開，通過調節(jié)給水轉速直接控制給水流量，為一段調節(jié)。給水站出來的水經(jīng)省煤器送入人汽包。 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)中全部設備的自動控制，以保持汽包水位在設定的允許范圍以內，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)和負荷在很大范圍內變化，因此需要對水位、流量等測量信號自動進行壓力和溫度的校正。2) 在給水全程控制系統(tǒng)中不僅要滿足給水量控制的要求，同時還要保證變速給水泵工作在安全工作區(qū)內。3) 由于鍋爐給水調節(jié)對象的動態(tài)特性與負荷有關，在低負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)，因此在鍋爐負荷變化時要保證兩種控制系統(tǒng)之間的雙向無擾切換。4) 在低負荷時采用改變閥門開度來保持水位，高負荷時用改變給水泵的轉速保持水位，因此產(chǎn)生了閥門與給水泵間的過渡切換問題。175) 給水全程控制系統(tǒng)要適應機組定壓運行和滑壓運行工況，以及機組的冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動工況。 汽包水位三沖量給水控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng)結構原理如果從物質平衡的觀點出發(fā)，理論上只要保證給水量永遠等于蒸發(fā)量，就可以保證汽包水位大致不變。因此采用比值控制系統(tǒng)，如圖 所示，其中流量調節(jié)器是 PI 調節(jié)器，并用汽機的耗汽量 D 作為調節(jié)系統(tǒng)的設定值，使給水量 W 跟蹤蒸汽量 D。變送器蒸汽量流量調節(jié)器 調節(jié)機構變送器給水量圖 比值控制系統(tǒng)方框圖從圖中可看到，比值控制系統(tǒng)對于汽包水位來說只是開環(huán)控制。如果耗汽量和給水量的測量不準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)就無法達到汽水平衡，也就不能不能保持汽包的水位。從而引入汽包水位的三沖量控制。如圖 所示為汽包水位三沖量控制的系統(tǒng)圖。WT( s ) KZKμW0 W( s )W0 D( s )γDαDγHγWαWIHI0IDIW+WW1W2DH前饋通道主回路內回路擾動通道Δ IP I 調節(jié)器H1H2圖 三沖量給水控制系統(tǒng)圖 所謂三沖量，指的是引入了三個測量信號：汽包水位、給水流量、蒸汽流量。這個系統(tǒng)對上述兩種方案取長補短，極大地提高了水位控制質量。例如，當耗汽量 D 突然階躍增大時，一方面由于假水位現(xiàn)象水位會暫時升高，它使調節(jié)器錯誤地指揮調節(jié)機構減小給水量；另一方面，D 的增大又通過比值控制作用指揮調節(jié)機構增加給水量。實際給水量是增大還是減小，取決于系統(tǒng)參數(shù)的整定。當假水位現(xiàn)象消失后，水位和蒸汽信號都18能正確地指揮調節(jié)機構動作。只要參數(shù)整定合適，當系統(tǒng)恢復平衡狀態(tài)以后，給水流量必然等于蒸汽流量，水位 H 也就會維持在設定值。給水控制是串級調節(jié)系統(tǒng)，主調節(jié)器接受水位信號，對水位起校正作用，是細調；其輸出作為副調節(jié)器的給定值，副調節(jié)器的被調量是給水流量，目的是快速消除來自水側的擾動。 但必須指出，引入蒸汽流量信號只是削弱了假水位期間調節(jié)機構的誤動作，但并不能消除假水位現(xiàn)象，并且由于水位 H 對負荷（蒸汽量）擾動 D 的響應速度要比對基本擾動 W 的響應速度快得多，因此，在外部擾動下被調量的變化幅度還是比較大，必須對負荷變化的幅度加以限制。 三沖量控制系統(tǒng)的工程整定兩個調節(jié)器任務不同，主調節(jié)器的任務是校正水位。副調節(jié)器的任務是當給水流量擾動時，迅速動作使給水量保持不變；當蒸汽流量擾動時，迅速改變給水量，保持給水和蒸汽量的平衡。兩個調節(jié)器參數(shù)整定可以相對獨立，內環(huán)的調節(jié)速度要快。可考慮副調節(jié)器為純比例調節(jié)，比例系數(shù) K2 應取得較大些。給水流量信號靈敏度 會影響主、副調節(jié)器的比例系數(shù)。比如當保證內回路不發(fā)生W?振蕩而使 減小時，應相應地減少主調節(jié)器的比例系數(shù) K1，以保證主回路的穩(wěn)定性。蒸汽流量信號不一定與給水流量信號進行嚴格的配合，可依據(jù)鍋爐的“虛假水位”情況而定，適當調整蒸汽流量信號的作用強度。比如蒸汽流量信號 取 1，給水D?流量信號 可視情況取 ～1。W?1) 內回路的整定在內回路中，圖 所示的內回路原理方框圖中，可以把調節(jié)器以外的執(zhí)行機構、調節(jié)閥、變送器和分流器作為廣義調節(jié)對象處理，則其動態(tài)特性近似為比例環(huán)節(jié)，因此 PI調節(jié)器的比例帶 δ 和積分時間 Ti 可以取較小值，通過試驗法進行整定。當給水流量分流系數(shù) 改變后，只需相應改變 PI 調節(jié)器的比例帶 δ 使 保持不變，以保證內回路開W? ?w?環(huán)放大倍數(shù)不變。19圖 內回路原理方框圖2) 主回路的整定在主回路中可以把內回路看作快速隨動系統(tǒng)處理，即輸入信號 ΔI 改變時調節(jié)器可以迅速改變給水流量 W，使輸入信號 ΔI 與反饋信號 保持平衡，即：wI= = W 從而推導出 =I?w??I?W??1因此內回路可以簡化為： 1W??Δ I W在此基礎上可得主回路簡化方框圖： 1W??Δ IWI0ID+W0 W( s )HγHIHH2H1根據(jù)主回路簡化方框圖，主回路的等效調節(jié)器可以看作比例調節(jié)器，其等效比例帶為： =*w??? 整定主回路時，以給水流量 W 作為輸入信號，汽包水位反饋信號 作為輸出信號，HI做階躍擾動試驗，在階躍響應曲線上求得調節(jié)對象 (s)的遲延時間 τ 和反應速度 ε ow，建議采用以下公式計算主回路參數(shù)： W WWWW???????????? ??????20增大給水流量分流系數(shù) ，相當于增加主回路等效比例調節(jié)器的比例帶，使調節(jié)動w?作減慢，