自動(dòng)化畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料—300mw機(jī)組汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-08 17:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的單元機(jī)組多采用汽動(dòng)變速泵做主給水泵，再設(shè)置多臺電動(dòng)變速泵做啟動(dòng)給水泵并作為系統(tǒng)的備用泵使用。無論哪種類型的變速泵，保證泵的安全工作區(qū)是首先要考慮的問題。 圖 變速給水泵的安全工作區(qū)可在泵的安全工作特性示意圖中看到，如圖 所示。變速泵的安全工作區(qū)由六條曲線構(gòu)成：泵的上、下 限特性、最高轉(zhuǎn)速 nmax和最低轉(zhuǎn)速 nmin，泵出口最高壓力 Pmax和最低壓力 Pmin。 若泵的工作點(diǎn)在上限特性之外，則給水流量太小，將使泵的冷卻水量不夠而引起泵的汽蝕，甚至震動(dòng)；若泵工作在下限特性之外，則泵的流量太大，將使泵的工作效率變低。此外，變速泵的運(yùn)行還必須滿足鍋爐安全運(yùn)行的要求，即泵出口壓力（給水壓力）不得高于鍋爐運(yùn)行的最高給水壓力 Pmax且不得低于最低給水壓力 Pmin。因此，采用變速泵的給水全程控制系統(tǒng)，在控制給水流量過程中，必須保證泵的工作點(diǎn)落在安全區(qū)域內(nèi)。 在鍋爐啟動(dòng)、停爐或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，泵 的工作點(diǎn)有可能落入上限特性之外。為防止出現(xiàn)這種情況，最有效的措施是增加低負(fù)荷時(shí)給水泵的流量。目前采用的方法是在泵出口至除氧器水箱之間安裝再循環(huán)管道，當(dāng)泵的流量低于某一設(shè)定的最小流量時(shí)，再循環(huán)門自動(dòng)開啟，增加泵體內(nèi)的流量，從而使低負(fù)荷階段給水泵的工作點(diǎn)也在上限特性曲線之內(nèi)。隨著機(jī)組負(fù)荷的逐漸增大，給水流量也會(huì)逐漸增大，當(dāng)流量高于某一值時(shí)，再循環(huán)門將自動(dòng)關(guān)閉。 變速泵下限特性決定了不同壓力下水泵的最大負(fù)荷能力。當(dāng)鍋爐 圖 給水泵出口壓力調(diào)整時(shí)的工況 負(fù)荷升到某一程度，即給水流量較大時(shí)，如果安全工作區(qū)較窄，則工作點(diǎn)可能會(huì)移到下限特性曲線之外，因此 ，需要采取措施加以防止。目前采用的方法是提高上水管道的阻力，即關(guān)小泵出口流量調(diào)節(jié)閥門，以提高泵的出口壓力，使工作點(diǎn)重新移入安全區(qū)內(nèi)。如圖 所示?；瑝哼\(yùn)行時(shí)，設(shè)給水泵工作點(diǎn)在 a 點(diǎn)外，甭轉(zhuǎn)速為 n1,甭出口壓力為 p1，給水流量為 W1。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增大，給水流量要求為 W2 時(shí)，如果水泵仍在 a1 轉(zhuǎn)速運(yùn)行下去，通過開大給水閥門來增大給水流量，則工作點(diǎn)將沿 n1 曲線由 a1 點(diǎn)移到 c 點(diǎn)，落到水泵安全工作區(qū)外，這是不允許的。解決問題的辦法是關(guān)小給水調(diào)節(jié)閥門，使泵的出口壓力升高，同時(shí)使水泵轉(zhuǎn)速由 n1 增至 n2，當(dāng)給水流量達(dá)到負(fù)荷要 求數(shù)值時(shí)，工作點(diǎn)將由 a 點(diǎn)移到 b 點(diǎn)，不會(huì)滑到安全工作區(qū)以外，保證了給水泵的安全運(yùn)行。 另外，給水泵有最低轉(zhuǎn)速 nmin 的要求，這樣在水泵已接近 nmin 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，這就需要改變上水道阻力（即設(shè)置給水調(diào)解閥）的方式，使泵工作在安全區(qū)內(nèi)。由于兼用改變轉(zhuǎn)速和上水通道阻力兩種方式調(diào)節(jié)給水涼，增加了全程給水自動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。 總之，采用變速泵構(gòu)成全程給水自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)包括以下三個(gè)子系統(tǒng)： （ 1） 給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。根據(jù)鍋爐負(fù)荷要求，控制給水泵轉(zhuǎn)速，改變給水流量。 （ 2） 給水泵最小流 量控制系統(tǒng)。低負(fù)荷時(shí)，通過增大水泵再循環(huán)流量的辦法來維持水泵流量不低于設(shè)計(jì)要求的最小流量值，以保證給水泵工作點(diǎn)不落在上限特性曲線的外面。 （ 3） 給水泵出口壓力控制系統(tǒng)。通過控制給水調(diào)節(jié)閥的開度來維持給水泵的出口壓力，保證給水泵工作點(diǎn)不落在最低壓力 Pmin 線下和下限特性工作曲線之外。 切換問題 給水流量的測量裝置的切換問題 在全程控制中給水流量測量信號的準(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)流量測量的精度。一般，大型單元機(jī)組的給水管路系統(tǒng)如圖 所示。 圖 單元 機(jī)組給水管路 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 ＃ ＃ ＃ 3 為截止閥， ＃ ＃ ＃ 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 l 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)流量信號運(yùn)算回路，如圖 所示。 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，因此測量旁路給水流量的變送器輸出信號要用乘法器乘以 系數(shù)，以使使旁路給水流量信號與主給水流量信號具有同樣的變化范圍。在比較器 中，主給水流量信號 W1 減去旁路給水流量信號 2， 圖 給水流量信號運(yùn)算回路 （ a）運(yùn)算回路；（ b）可變系數(shù) k的變化曲線 此差使信號在另一乘法器中乘可變系數(shù) k，乘法器的輸出為 k（ W W 2）， k 值由比例偏置器 調(diào)整。當(dāng)給水流量大于 25%時(shí)， k 值由 l 向零逐漸變小，如圖（ b）中曲線所示。當(dāng)流量達(dá)到 30%時(shí) k=0，這時(shí)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?？梢姳容^器 的輸出信號為 1 1 2( 0. 25 )W W k W W= 式中 W—— 總給水流量信號； W 1—— 主給水流量信號； W 2—— 旁路給水流量信號。 由上式可見，當(dāng) k=l 時(shí)， W = 2當(dāng) k=0 時(shí)， W =W1，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。 大小調(diào)節(jié)閥門的切換問題 在給水全程控制中，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 表示的是這種切換的線路原理。 從圖 中可以看出，在低負(fù)荷時(shí)，繼電器接點(diǎn) KJ 斷開，定值組件 GH 發(fā)出 l0V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 小b =l0V。小閥回路乘法器輸出 小u ＝ cab小 ＝ 1010a ＝ a 其中 （ c =10V）。 a 信號即為調(diào)節(jié)器的輸出信號，所以小閥回路中的控制信號即為調(diào)節(jié)器輸出信號，小閥處于工作狀態(tài)。 圖 大小調(diào)節(jié)閥無擾切換原理圖 與此同時(shí)，大閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。這是因?yàn)?KJ 斷開，限速組件 ≮ 的輸出信號 b 為 0，則大閥回路中的乘法器輸出 大U=cab小=010a =0 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) l0V的階躍信號，其輸出 b 變?yōu)樾逼滦盘?，?dāng)斜坡信號達(dá)到 l0 V時(shí)， 大U ＝ abc ＝ 1010a ＝ a 即大 閥門逐漸開大，最后變?yōu)檎{(diào)節(jié)器的輸出信號，大閥門參與工作。 與此同時(shí)，加法器的輸出信號，即小閥門回路中的 小b 信號如圖中所示，為一個(gè)由大到小的斜坡信號。當(dāng) 小b 信號降為零時(shí)，小閥門回路的乘法器輸出 大U ＝ cab小 ＝ 010a ＝ 0 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（如圖 所示），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 是由給水流量控制的組件，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應(yīng)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)的無擾切換問題 串級三沖量給水控制系統(tǒng) 由汽包鍋爐給水控制對象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)，可以確定給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些基本思想： （ 1） 由于對象的內(nèi)擾動(dòng)態(tài)特性存在一定的遲延和慣性 ，所以給水控制系統(tǒng)若采用以 圖 大小閥門開度變化曲線 水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則控制過程中水位將出現(xiàn)較大的動(dòng)態(tài)偏差，給水流量波動(dòng)較大。因此，對給水內(nèi)擾動(dòng)動(dòng)態(tài)特性遲延和慣性大的鍋爐應(yīng)考慮采用串級或其他控制方案。 （ 2） 由于對象在蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，有虛假水位現(xiàn)象，因此給水控制若采用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則在擾動(dòng)的初始階段，調(diào)解器將使給水流量向與負(fù)荷變化相反的方向變化，從而擴(kuò)大了鍋爐進(jìn)出流量的不平衡。 （ 3） 所以在設(shè)計(jì)給水控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮采用以蒸汽流量 D為前饋信號的前饋控制，以改善給水控制系統(tǒng)的品質(zhì)。 總之，由于給水控制系統(tǒng)被控對象的特點(diǎn)，決 定了采用單回路反饋控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)對控制品質(zhì)的要求，所以電站起爆鍋爐的給水自動(dòng)控制普遍采用三沖量給水自動(dòng)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理串級三沖量給水控制系統(tǒng)圖如圖 所示。
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