【文章內(nèi)容簡介】 太小，測量誤差教大。同時，因汽包壓力低虛假水位也不嚴(yán)重，不宜采用三沖量控制。 單級三沖量給水控制系統(tǒng)單級三沖量控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。該系統(tǒng)采用一個調(diào)節(jié)器（一般為 PI調(diào)節(jié)器）其輸入為汽包水位信 Ih、汽包水位定 Ih0、蒸汽流量信號 Id 和給水流量信號Iw。調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號為 e=IhIh0+IdIw執(zhí) 行 器調(diào) 節(jié) 器變 送 器變 送 器變 送 器〔給 水 調(diào) 節(jié) 器uI tI d I hI w+ +—I h 0 給 定—W省 煤 器過 熱 器D圖 2 . 5 單級三沖量給水控制系統(tǒng)原理圖在平衡狀態(tài)下，汽包水位 h 等于水位給定值 h0、蒸汽流 D 等于給水流量 W，故 = hI， = ，調(diào)節(jié)器輸入偏差 e 等于零，輸出保持不變。蒸汽流量信號 的引入是為了0hIdwI dI克服虛假水位引起的調(diào)節(jié)器誤動作。例如，當(dāng)蒸汽流量 D 增加時，由于虛假水位的影響，使水位上升， 下降，這將使調(diào)節(jié)器的輸入偏差 e 變負(fù)， 下降，使給水流量減小。但h tI與此同時，加入調(diào)節(jié)器輸入端的前饋信號 也增加了。 的作用是要增加給水流量。顯dId然，如果 的大小整定得當(dāng)，就可抵消虛假水位的影響。給水流量 的引入可以克服給dI wI水流量內(nèi)擾，及時反映控制效果，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。例如，當(dāng)某種原因引起給水流量增加華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文）12時，由于內(nèi)擾通道的遲延，水位不能立即上升，但 增加了，這使調(diào)節(jié)器的輸入偏差 ewI變?yōu)樨?fù)值，調(diào)節(jié)器的輸出使閥門開度變小，及時減小了給水流量，這就大大降低了給水流量內(nèi)擾對水位的影響。這個克服給水流量內(nèi)擾的控制過程是在給水流量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥組成的閉合回路中進(jìn)行的，該回路稱為內(nèi)回路，或局部反饋回路。因為內(nèi)回路不包括有遲延的水位對象，所以動作很快，可以迅速消除內(nèi)擾。由汽包水位信號形成的閉合回路是給水控制系統(tǒng)的主回路，或稱外回路。這個回路包括水位變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥和汽包水位對象含（省煤器） 。無論外擾還是內(nèi)擾使汽包水位偏離給定值時，都會使調(diào)節(jié)器的輸入偏差發(fā)生變化，從而改變調(diào)節(jié)器的輸出，改變調(diào)節(jié)閥的開度，改變給水流量，使水位朝著減小和消除被調(diào)量偏差的方向變化。并最終使汽包水位等于給定值（假定穩(wěn)定時 等于 ） 。 [1518]dIw與單沖量控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了用于克服虛假水位的蒸汽流量信號 （前饋dI信號）和用于抑制給水內(nèi)擾的給水流量信號 （局部反饋信號） ，所以稱為三沖量系統(tǒng)。I當(dāng)蒸汽流量改變時，通過前饋控制作用，可及時改變給水流量，力圖維持進(jìn)出鍋爐內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于克服虛假水位現(xiàn)象；當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動時，通過局部反饋控制作用，可抑制這種擾動對給水流量以及汽包水位的影響。有利于減少汽包水位的波動。因此，三沖量給水控制系統(tǒng)在克服擾動維持汽包水位穩(wěn)定和提高給水控制質(zhì)量方面優(yōu)于單沖量給水控制系統(tǒng)。原則上，在負(fù)荷達(dá)到一定值以上、疏水和排污閥逐漸關(guān)閉、汽和水趨于平衡、流量逐漸增大、測量誤差逐漸減小時，可采用三沖量控制方式。但由 e= + 可以看hI0dwI出，單級三沖量控制系統(tǒng)要求蒸汽流量和給水流量的測量值在穩(wěn)態(tài)時必須相等，否則汽包水位將存在偏差，因為只有當(dāng) 等于 ，才能保證調(diào)節(jié)器偏差為零時被調(diào)量水位等于dIw給定值。事實上由于檢測、變送設(shè)備的誤差等等因素的影響，蒸汽流量和給水流量這兩個信號的檢測值在穩(wěn)態(tài)時難以作到完全相等，而且前饋信號 的大小還應(yīng)按盡可能克服dI虛假水位的影響來整定，單級三沖量控制系統(tǒng)采用一個調(diào)節(jié)器，參數(shù)整定時難以兼顧較多的因素，所以，在目前已較少采用單級三沖量給水控制系統(tǒng)。 [12] 串級三沖量給水控制系統(tǒng)串級三沖量給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。執(zhí) 行 器副 調(diào) 節(jié) 器主 調(diào) 節(jié) 器變 送 器變 送 器 變 送 器I wD省 煤 器I h +—I h 0I dI t 1++—I g—W過 熱 器I t 2圖 2 . 6 串級三沖量給水控制系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)由主副兩個調(diào)節(jié)器和三個沖量（汽包水位、蒸汽流量、給水流量）構(gòu)成。與單級三沖量相比，該系統(tǒng)多用了一個調(diào)節(jié)器，兩個調(diào)節(jié)器分工明確、串聯(lián)工作。主調(diào)節(jié)器為 PI 調(diào)節(jié)器，也稱水位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)水位偏差產(chǎn)生給水流量給定值。主調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定的必要條件是 = ，故系統(tǒng)能實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)副調(diào)節(jié)器為給水流量調(diào)節(jié)器，它根據(jù)0給水流量偏差控制給水流量，蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負(fù)荷變動時的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個前饋——反饋雙回路控制系統(tǒng)。內(nèi)回路是由給水流量變送器、副調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥組成的閉合回路，由于內(nèi)回路不包括遲延較大的水位對象，副華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文）13調(diào)節(jié)器的比例積分作用可以整定的很強(qiáng)。當(dāng)給水流量內(nèi)擾時，通過內(nèi)回路的作用可以迅速消除；當(dāng)蒸汽流量外擾時，通過內(nèi)回路的作用可以使給水流量迅速跟蹤蒸汽流量變化。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但各調(diào)節(jié)器的任務(wù)比較單純，系統(tǒng)參數(shù)整定相對單級三沖量系統(tǒng)要容易些，而且該系統(tǒng)不要求穩(wěn)態(tài)時給水流量和蒸汽流量信號嚴(yán)格相等，可保證穩(wěn)態(tài)時汽包水位無穩(wěn)態(tài)偏差，其控制品質(zhì)較高，是現(xiàn)場廣泛采用的給水控制系統(tǒng)。 300MW 機(jī)組全程給水自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與分析 信號測量（1）汽包水位。三個汽包水位檢測信號首先分別通過壓力補(bǔ)償，然后通過“選擇邏輯通道”，選擇恰當(dāng)?shù)闹底鳛樽罱K的汽包水位信號，其測量原理 SAMA 圖如圖 所示。（2）給水流量。由省煤器前給水流量最終測量值加上過熱器Ⅰ、Ⅱ級噴水減溫器的減溫水流量測量值后，減去鍋爐連續(xù)排污流量測量值，形成給水流量信號。其測量原理SAMA 圖如圖 所示。（3）主蒸汽流量。三個汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級壓力信號經(jīng)溫度修正和“三選一” 通道處理后，再經(jīng)函數(shù)器轉(zhuǎn)換，并加上旁路流量，形成主蒸汽流量信號。其測量原理 SAMA 圖如圖 所示。 給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）汽泵控制系統(tǒng) SAMA 圖如圖 所示。（2）電泵和旁路閥控制系統(tǒng) SAMA 圖如圖 所示。（3）各種邏輯形成 SAMA 圖如圖 、 所示。（4）運(yùn)行方式如圖 所示。 系統(tǒng)工作原理（1）啟動、沖轉(zhuǎn)及帶 25%負(fù)荷。此階段采用單沖量系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)給水旁路閥開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動給水泵維持在最低轉(zhuǎn)速，汽動給水泵手/自動操作器1AM 強(qiáng)迫為手動狀態(tài)，汽動泵超馳全關(guān)，主給水電動門也關(guān)閉，給水旁路閥從 0%—100%調(diào)節(jié)。單沖量調(diào)節(jié)器 4PI（IE）的輸入為水位測量值 H 和給定值 Ho 的偏差，其輸出經(jīng) 3AM手/自動操作器去控制給水旁路閥，同時可進(jìn)行閥位顯示。三沖量電動泵的副調(diào)節(jié)器（3PI）處于自動跟蹤狀態(tài)，通過切換開關(guān) T2 的 NC 點(diǎn)使 3PI 的輸出跟蹤函數(shù)發(fā)生器F1（X）的輸出，再通過 2AM 手/自動操作器使電動泵維持在最低轉(zhuǎn)速 運(yùn)行。min（2）升負(fù)荷 25%—30%。此階段采用單沖量系統(tǒng)調(diào)節(jié)電動給水泵轉(zhuǎn)速。此時三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路閥已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足給水量的增加，T2 仍接 NC， F1（X）的輸出值隨調(diào)節(jié)信號變化，通過 3PI 的自動跟蹤使調(diào)節(jié)信號控制電動泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)由閥門控制到電動泵轉(zhuǎn)速控制給水量的無擾過渡。由于單沖量調(diào)閥系統(tǒng)與單沖量調(diào)泵系統(tǒng)對象特性不同，且調(diào)節(jié)器整定參數(shù)不同，所華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文）14以 4PI 為變參數(shù)調(diào)節(jié)器。 （3）30% —100%階段。此階段采用三沖量系統(tǒng)調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速方案。這是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工況。給水旁路閥鎖定在全開位置不再關(guān)閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動。①負(fù)荷達(dá) W%，電動泵轉(zhuǎn)速為 時打開主給水電動門。此時泵的轉(zhuǎn)速已提高，當(dāng)主xn給水電動門打開以后，管道阻力突然減少，調(diào)節(jié)系統(tǒng)使泵轉(zhuǎn)速自動下降一些時，泵轉(zhuǎn)速已有可能下降。另外，在三沖量系統(tǒng)投運(yùn)情況下開主給水電動門，由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾能力比單沖量系統(tǒng)強(qiáng)得多，所以調(diào)節(jié)質(zhì)量能得到保證。②30%—A%負(fù)荷階段采用電動泵控制給水量。此時系統(tǒng)為三沖量電動泵調(diào)節(jié)，3PI（3E 電動副調(diào)節(jié)器）不再跟蹤 4PI（1E）的輸出，而是處于自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過 2AM手/自動操作器控制電動泵轉(zhuǎn)速。三沖量主調(diào)節(jié)器 1PI 在 0%—30%負(fù)荷階段或手操階段一直跟蹤（GD）信號（G 為給水流量） ，從而防止三沖量系統(tǒng)投放自動時副調(diào)節(jié)器積分飽和。 （相當(dāng)于副調(diào)節(jié)器的給定信號跟蹤給水流量 G）1PI 的輸出和蒸汽量前饋信號求和作為副調(diào)節(jié)器給定信號，同時副調(diào)節(jié)器還接受給水流量反饋信號 G。③D＞ A%負(fù)荷時，開始啟動汽動泵，完成汽動泵和電動泵的轉(zhuǎn)換之后，汽動泵取代電動泵運(yùn)行，電動泵通過 T 的切換和 2AM 的跟蹤處于超馳全關(guān)狀態(tài)，直到滿負(fù)荷運(yùn)行。此時，2PI（3E 汽動泵副調(diào)節(jié)器）處于自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過 1AM 手/自動操作器控制汽動轉(zhuǎn)速，同時可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障可發(fā)出邏輯信號使泵切手動。④在減負(fù)荷過程中控制順序與上述相反，同時各負(fù)荷的切換點(diǎn)考慮了 2%的不靈敏區(qū)，避免由于負(fù)荷波動系統(tǒng)在切換處來回切換。 [15] 控制過程中的跟蹤與切換（1）系統(tǒng)間的無擾切換。當(dāng)負(fù)荷低于 30%MCR 時采用單沖量控制系統(tǒng)。此時電動泵三沖量副調(diào)節(jié)器 3PI 的輸出通過函數(shù)組件 F1（X ）以及切換開關(guān) T2 一直跟蹤單沖量調(diào)節(jié)器 4PI 的輸出，當(dāng)蒸汽流量＞30%或電泵手動時 T2 切換，系統(tǒng)由單沖量切換到三沖量是無擾動的。D＞30% 時采用三沖量系統(tǒng)。單沖量調(diào)節(jié)器 4PI 通過 T1 的常閉點(diǎn) NC 跟蹤三沖量電動泵副調(diào)節(jié)器 3PI 的輸出，便于系統(tǒng)由三沖量切換到單沖量時 4PI 的輸出迅速跟蹤三沖量的前一時刻值，所以由三沖量切換到單沖量也是無擾的。 [10]（2）閥門和泵的運(yùn)行及切換。低負(fù)荷時采用旁路閥調(diào)節(jié)，高負(fù)荷時采用改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，兩者的無擾切換是通過函數(shù)組件 F1（X）切換開關(guān) T2 及 3PI 的跟蹤實現(xiàn)的。因為 F1（X）產(chǎn)生連續(xù)函數(shù)，而 3PI 通過 T2 的 NC 點(diǎn)跟蹤 F1（X）的輸出，但當(dāng)閥門開足時才開始調(diào)泵的轉(zhuǎn)速，所以由調(diào)閥到調(diào)泵的切換是無擾的。（3）電動泵與汽動泵的切換。以電動泵運(yùn)行，汽動泵取代電動泵為例。①正常倒換— —電動泵操作器處在自動位置，汽動泵操作處在手動位置。華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文）15把汽動泵的操作器調(diào)至最低轉(zhuǎn)速時啟動汽動泵，然后再慢慢升速。電動泵會由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用而自動降低，待兩泵出口流量相同時，把汽動泵操作器投自動，電動泵操作器切手動，并慢慢把電動泵降至最低轉(zhuǎn)速后停泵，這樣切換擾動量最小。②兩泵操作器均處于手動狀態(tài)進(jìn)行泵的切換時，兩泵轉(zhuǎn)速及水量由運(yùn)行人員控制。（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手、自動切換。旁路閥門手動時 T1 切至 NO，單沖量調(diào)節(jié)器 4PI 跟蹤旁路閥操作器 3AM 的輸出，保證切換回手動時無擾的。汽動泵手動時，汽動泵三沖量副調(diào)節(jié)器 2PI 的輸出跟蹤，汽動泵操作器 1AM 的輸出，所以汽動泵調(diào)節(jié)切回自動時是無擾的。電動泵手動時分兩種情況：①D30%時電動泵手動狀態(tài)，T2 切至 NO，電動泵副調(diào)節(jié)器 3PI 的輸出，跟蹤電動泵操作器 2AM 的輸出。同時 T1 的 NC 點(diǎn)通，單沖量調(diào)節(jié)器 4PI 也通過 f2（x）跟蹤 2AM的輸出，因而切回自動時 3PI 繼續(xù)通過 F1（x）和 T2 的 NC 點(diǎn)跟蹤 4PI 的輸出，是無擾動的。②D30%時，采用三沖量系統(tǒng)，電動泵手動時 T2 至 NO 點(diǎn)，電動泵副調(diào)節(jié)器 3PI 的輸出，跟蹤 2AM 的輸出，保證由于手動切換自動時是無擾的。 邏輯信號的形成（1）1PI 跟蹤信號：當(dāng)蒸汽量30% 或汽泵、電泵均手動。（2）2PI 跟蹤信號：當(dāng)蒸汽量30% 或汽泵手動時。（3）1AM 跟蹤信號：汽泵跳或 MEH 在遠(yuǎn)方控制。（4）無。（5）T3 切換：汽泵跳時超馳關(guān)。（6）T1 切換：旁路閥手動且未開到最大。（7）4PI 跟蹤信號：蒸汽量30% 或旁路閥手動但未開到最大或蒸汽量 30%且旁路閥開至最大、電泵手動條件成立。（8）T2 切換：蒸汽量30%或電泵手動。（9）3PI 跟蹤信號：蒸汽量30% 或電泵手動。（10）3AM 跟蹤：蒸汽量30%。（11）2AM 跟蹤：電泵跳。 給水 RB 分析 給水泵 RB 的定義機(jī)組在較高負(fù)荷下運(yùn)行時,兩臺運(yùn)行中的給水泵任一臺跳閘,備用給水泵不能快速投入時,應(yīng)啟動 RB 系統(tǒng)快減負(fù)荷 ,使機(jī)組度過最嚴(yán)峻的“ 變工況”而重新穩(wěn)定運(yùn)行,我們稱這一過程為給水泵的 RB。華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計（論文）16 給水泵 RB 過程給水泵 RB 過程中 ,變化最劇烈且最重要的參數(shù)是汽包水位、主汽流量(負(fù)荷)及給水流量,其變化過程如圖 所示。圖 　汽包水位、主汽流量及給水流量變化過程注: 圖中　ACMF—蒸汽流量線。ABEDCG—給水流量線。RPN—汽包水位線當(dāng)機(jī)組發(fā)生給水泵 RB 工況時，即運(yùn)行中的某臺給水泵突然跳閘，給水流量隨即快速下降。保證物質(zhì)平衡的方法可是：快速啟動備用的電動給水泵上水。對于采用 250%汽泵+150%電泵（備用）的配置的鍋爐，其中一臺汽動泵突然跳閘,電泵緊急自啟的切換在帶正常負(fù)荷時,電泵的自動回路時刻跟蹤運(yùn)行的汽動給水泵的出力,并使電泵勺管開度維持電泵在此出力下的勺管位置,作好電泵自啟準(zhǔn)備。自動系統(tǒng)只要接受到氣泵跳閘信號,激活電泵自啟功能,維持汽包水位穩(wěn)定運(yùn)行。另外,考慮到一臺汽泵跳閘后,電泵有可能因故障不能自起,因而在機(jī)組快速減負(fù)荷回路( RUNBACK 功能