【文章內(nèi)容簡介】 圍內(nèi)變化時(shí)，給水量測量誤差為13%。所以，對給水流量測量信號(hào)可以只采用溫度校正，其校正回路如圖36所示。若給水溫度變化不大，則不必對給水流量測量信號(hào)進(jìn)行校正。 給水流量測量裝置切換系統(tǒng)圖36 給水流量信號(hào)溫度校正線路給水流量測量信號(hào)的準(zhǔn)確性與壓力、溫度的校正精度有關(guān)，但主要取決于高、低負(fù)荷時(shí)流量的測量精度。一般，大型單元機(jī)組的給水管路系統(tǒng)如圖37所示。上面的一路為主給水，在高負(fù)荷時(shí)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(yùn)行時(shí)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(shí)使用。圖中1，2，3為截止閥，4，5，6為調(diào)節(jié)閥，7為總截止閥。旁路給水管路中的最大流量只有主給水管路流量的30%左右，如果采用一個(gè)孔板測量給水流量，在低負(fù)荷時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差。為此，給水泵系統(tǒng)中安裝了2兩個(gè)孔板。在鍋爐啟停及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，用旁路孔板2測量給水量，高負(fù)荷時(shí)用主管路孔板1測量給水量。對于這種采用兩個(gè)測量元件的給水流量測量系統(tǒng)，需要用一個(gè)流量信號(hào)運(yùn)算回路，如圖38所示。圖37 給水管路系統(tǒng)示意圖圖38 給水流量信號(hào)運(yùn)算回路由于旁路給水管路中的實(shí)際流量為主給水管路的1/4左右，以便使旁路給水流量信號(hào)與主給水流量信號(hào)具有同樣的變化范圍。在比較器中，主給水流量信號(hào)減去旁路給水流量信號(hào)，此差值信號(hào)在另一乘法器中乘可變系數(shù)，乘法器的輸出為，值由比例偏置器調(diào)整。當(dāng)給水流量大于25%時(shí)，值由1向零逐漸變小，當(dāng)流量達(dá)到30%時(shí)，這時(shí)旁路給水流量信號(hào)消失，轉(zhuǎn)入主給水管路的給水流量測量?？梢姳容^器的輸出信號(hào)為 其中 總給水流量信號(hào)； 主給水流量信號(hào)； 旁路給水流量信號(hào)。由上式可以看出，當(dāng)時(shí)，=；當(dāng)時(shí)，=，這樣就實(shí)現(xiàn)了在低負(fù)荷時(shí)用旁路管路上的孔板2測量給水流量，高負(fù)荷時(shí)用主給水管路上的孔板1測量給水量的要求，從而提高了測量精度。圖39中表示的也是一個(gè)大小孔板測量切換的線路，大負(fù)荷時(shí)用大孔板，小負(fù)荷時(shí)用小孔板，高低負(fù)荷切換時(shí)，測得的流量信號(hào)也進(jìn)行無擾切換。圖39 給水流量測量信號(hào)系統(tǒng)在圖39中，經(jīng)過大孔板的給水流量；經(jīng)過小孔板的給水流量； 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)； 小孔板等測量系統(tǒng)總的系數(shù)；最后測得的給水流量信號(hào)，它如用指示表表示出來，系數(shù)值用（即按大孔板測量范圍作為指示儀表的測量范圍）； 0～1變化的系數(shù)。其他符號(hào)意義可從圖中看出。如果把圖39中各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)配合恰當(dāng)，則可以得到以下結(jié)果： （35）圖39中用虛線框表示的部分，是一個(gè)比例限幅電路，通過恒流給定器GH輸出與大孔板測量信號(hào)比較，經(jīng)比例放大后，再限制其最大輸出值（n=0～10），使=0～1變化。的變化應(yīng)滿足以下的要求：當(dāng)截門還未打開，給水流量較小時(shí)，應(yīng)使=1，測量值以小孔板測量為準(zhǔn)，有；當(dāng)截門全開，給水流量很大時(shí)，應(yīng)使，測量值應(yīng)以大孔板測量值為準(zhǔn)，有；當(dāng)截門剛開啟一部分，但流量較小時(shí)，大孔板測量值誤差較大，小孔板又只測得部分流量，此時(shí)應(yīng)使0＜＜1，按式（35）可得到較精確的測量值?，F(xiàn)把實(shí)現(xiàn)式（15）的線路原理說明如下：當(dāng)≥GH值時(shí)，比例組件輸入為負(fù)值，反向截止使輸出N=0，由乘法器中，得到。當(dāng)值時(shí)，比例組件輸入為正值。由于選擇比例組件的放大倍數(shù)較大，比如為20，此時(shí)，輸出將大于10，經(jīng)限幅后，使=10V。當(dāng)＜GH，并數(shù)值范圍在GM＜，輸出在0至10V范圍內(nèi)變化，使0＜＜1。兩個(gè)乘法器的輸入輸出關(guān)系為加法器的輸出為 =因?yàn)? ；；所以 例如，當(dāng)流量較小，GH=，可得到；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(hào)。 大小給水調(diào)節(jié)閥門的切換在給水控制中，低負(fù)荷時(shí)通常用旁路閥門（即小閥門）調(diào)節(jié)給水流量，高負(fù)荷時(shí)用主給水閥門（即大閥門）調(diào)節(jié)給水流量。在負(fù)荷變化時(shí)，大小閥門就需要進(jìn)行無擾切換。圖310表示的是這種切換的線路原理。從圖310可以看出，在低負(fù)荷時(shí)，繼電器接點(diǎn)KJ斷開，定值組件GH發(fā)出10V的階躍信號(hào)，經(jīng)過加法器，直接送到小閥回路中的乘法器，即V。小閥回路乘法器輸出（V）。信號(hào)即為調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，所以小閥回路中的控制信號(hào)即為調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，小閥處于工作狀態(tài)。與此同時(shí)，大閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。這是因?yàn)镵J斷開，限速組件≮的輸出信號(hào)為0，則大閥回路中乘法器輸出。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加，給水流量增大到一定值時(shí)，絕對值報(bào)警組件H/L動(dòng)作，使繼電組件KJ激勵(lì)，接點(diǎn)KJ閉合。這時(shí)，限速組件輸入為一個(gè)10V的階躍信號(hào)，其圖310 大小調(diào)節(jié)閥無擾切換原理圖輸出變?yōu)樾逼滦盘?hào)，當(dāng)斜坡信號(hào)達(dá)到10V時(shí)，即大閥門逐漸開大，最后變?yōu)檎{(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，大閥門參與工作。與此同時(shí)，加法器的輸出信號(hào)，即小閥門回路中的信號(hào)如圖中所示，為一個(gè)由大到小的斜坡信號(hào)。當(dāng)信號(hào)降為零時(shí)，小閥門回路的乘法器輸出。即在大閥門開大時(shí)，小閥門相應(yīng)關(guān)小，直到全部關(guān)閉。由于兩個(gè)閥門的流通量是不同的，所以兩個(gè)閥門的開關(guān)速度應(yīng)該是不同的，而流量應(yīng)該保持相等，這可以通過比例系數(shù)和偏置值進(jìn)行調(diào)整。繼電組件KJ是由給水量控制的組件，為了防止啟停過程中造成閥門的多次反復(fù)切換，切換點(diǎn)電壓應(yīng)具有一定的滯環(huán)值。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。 系統(tǒng)的無擾切換鍋爐在不同的負(fù)荷和參數(shù)下，其給水被控對象的動(dòng)態(tài)特性是不同的。低負(fù)荷時(shí)，由于蒸汽參數(shù)低，負(fù)荷變化小，虛假水位現(xiàn)象不太嚴(yán)重，對維持水位恒定的要求又不高，所以允許采用單沖量給水控制系統(tǒng)。此時(shí)如果采用多種自動(dòng)校正措施，則會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整定困難，同時(shí)仍然存在誤差。于是出現(xiàn)了低負(fù)荷時(shí)采用單沖量，高負(fù)荷時(shí)采用三沖量給水控制系統(tǒng)，如圖311所示。圖311 單沖量系統(tǒng)與三沖量系統(tǒng)相互切換和跟蹤線路圖中PI1是低負(fù)荷時(shí)的單沖量給水調(diào)節(jié)器，它只接受經(jīng)過自動(dòng)校正后的水位信號(hào)。高負(fù)荷時(shí)采用串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)，其中PI2為主調(diào)節(jié)器，接受水位信號(hào)。PI3為副調(diào)節(jié)器，除接受主調(diào)節(jié)器校正信號(hào)外，還接受蒸汽流量信號(hào)D及給水流量信號(hào)W。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。蒸汽流量信號(hào)送入偏差報(bào)警繼電器1KJ，控制繼電器接點(diǎn)1C和3C。當(dāng)單沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，1C閉合，3C斷開。當(dāng)要求三沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，3C閉合，1C斷開。系統(tǒng)的切換在25%負(fù)荷左右進(jìn)行。為了防止因負(fù)荷波動(dòng)造成系統(tǒng)反復(fù)切換，切換值應(yīng)有10%的滯環(huán)值，就是說由單沖量系統(tǒng)切換為三沖量系統(tǒng)是在30%負(fù)荷下進(jìn)行的，由三沖量系統(tǒng)切換為單沖量系統(tǒng)是在20%負(fù)荷下進(jìn)行的。當(dāng)三沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要求PI1調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤PI3調(diào)節(jié)器的輸出；單沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要求PI3調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤PI1調(diào)節(jié)器的輸出；主調(diào)節(jié)器PI2的輸出應(yīng)保證加法器的輸出跟蹤給水流量信號(hào)。所謂比較線路是由比較器和積分器組成得線路。最簡單的原理圖如圖312所示。 （a） （b）圖312 負(fù)端輸入跟蹤線路原理圖（a）原理電路圖；（b）原理框圖圖312是由一個(gè)比較器和一個(gè)積分器組成的反饋線路，主動(dòng)信號(hào)是A，從動(dòng)信號(hào)是B。通過該線路可使B跟隨A變化，使B總與A相等。圖中比較器E可看成是放大倍數(shù)為的放大器，故在（A—B）信號(hào)很小的情況下，有： 所以： 由于積分作用存在，B最終一定要等于A。若A是變化量，則B信號(hào)跟隨A信號(hào)變化，始終保持B與A相等。圖312中閉環(huán)電路部分還應(yīng)符合負(fù)反饋原則。由于閉環(huán)反饋回路中信號(hào)B是從比較器正端輸入的，所以在比較器環(huán)節(jié)中輸入輸出關(guān)系不變，而在積分環(huán)節(jié)中輸入輸出關(guān)系則有一負(fù)號(hào)，所以整個(gè)閉環(huán)回路是負(fù)反饋形式。如果主動(dòng)信號(hào)A從比較器正相輸入端輸入，為滿足閉環(huán)回路應(yīng)是負(fù)反饋的要求，則應(yīng)加一反向器，如圖313所示。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(hào)跟隨電路中客觀需要加入一些其他信號(hào)，例如圖311中，串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求副調(diào)節(jié)器給定信號(hào)跟隨給水流量信號(hào)W，在PI1調(diào)節(jié)的積分器后又加入了蒸汽流量信號(hào)D，即中間加入了附加信號(hào)，仍能使從動(dòng)信號(hào)跟隨主動(dòng)信號(hào)。這是因?yàn)殡娐分杏蟹e分器和負(fù)反饋，并形成閉合回路，最后總能使比較器輸入信號(hào)代數(shù)和為零，始終使加法器輸出（即副調(diào)的給定值）跟蹤給水流量W值，保證副調(diào)節(jié)器入口偏差為零，從而保證無擾切換。 給水泵安全特性要求給水泵的安全工作區(qū)如圖314所示，圖中陰影區(qū)由泵的上、下限特性、最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速，泵出口最高壓力和最低壓力圍成。為了滿足上限特性要求，在鍋爐負(fù)荷很低時(shí)，必須打開再循環(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中，泵工作點(diǎn)由移到點(diǎn)。圖314 給水泵安全特性示意圖由于給水泵有最低轉(zhuǎn)速的要求，在給水泵已接近時(shí)就不能以繼續(xù)降低轉(zhuǎn)速的方式來調(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)。由于兼用改變泵轉(zhuǎn)速和上水通道阻力兩種方式調(diào)節(jié)給水量，增加了全程給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。在鍋爐負(fù)荷升高到一定程度，即泵流量較大時(shí)，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。如圖314泵工作點(diǎn)由移至點(diǎn)。第四章 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)代大型鍋爐的水位動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，汽包存在著嚴(yán)重的“虛假水位”現(xiàn)象，為了保證給水系統(tǒng)的安全可靠，設(shè)計(jì)了許多不同類型的控制系統(tǒng)，但是無論采用何種調(diào)節(jié)手段，汽包鍋爐的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)不外乎采用以下三種基本結(jié)構(gòu)：單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單級(jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、串級(jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。低參數(shù)小容量的鍋爐，相對于負(fù)荷來說，其水容積大，“虛假水位”現(xiàn)象不十分嚴(yán)重，對象的飛升速度比較小，對調(diào)節(jié)質(zhì)量要求不高，可采用圖41所示的單沖量單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律，就能可靠地運(yùn)行。圖41 單沖量單回路自動(dòng)調(diào)節(jié)這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是不能適應(yīng)較大的負(fù)荷擾動(dòng)。在蒸汽流量突然減少時(shí)，調(diào)節(jié)器本應(yīng)減小給水量以保持物質(zhì)的平衡，但由于“虛假水位”的存在使得水位H下降，調(diào)節(jié)器根據(jù)這一信號(hào)，使給水量增加，甚至可能把調(diào)節(jié)閥門開到最大。經(jīng)過一段時(shí)間，蒸發(fā)量和給水量的不平衡逐漸使水位回升并超過正常值，這時(shí)調(diào)節(jié)器又接受水位高的信號(hào)去減小給水量。由于水位回升很快，往往使水位的升高值比第一次“虛假水位”下降值大。水位的第二次升高值是調(diào)節(jié)器接受虛假水位信號(hào)后產(chǎn)生的誤動(dòng)作造成的。另外，由于采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律有靜差存在，鍋爐在大負(fù)荷時(shí)，水位保持低值，而在小負(fù)荷時(shí)，水位則保持高值，這種特性對鍋爐設(shè)備的運(yùn)行是不利的。在給水量產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí)，由于存在滯后，調(diào)節(jié)器不會(huì)及時(shí)動(dòng)作，當(dāng)水位偏差信號(hào)超過調(diào)節(jié)器的不靈敏區(qū)后調(diào)節(jié)器開始動(dòng)作，改變給水調(diào)節(jié)閥門的開度，從閥門動(dòng)作改變給水流量到水位發(fā)生變化又需要一定時(shí)間，不能及時(shí)克服給水流量變化帶來的影響。當(dāng)給水控制閥開度不變時(shí)，若給水泵出口壓力、管道阻力或汽包壓力變化，將引起控制閥前后的差壓變化，從而引起給水流量變化。當(dāng)給水流量自發(fā)變化時(shí)，要等到汽包水位變化后，