【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的偏差也大；在負(fù)荷變化時(shí)，由于“虛假水位”現(xiàn)象，水位將迅速變化，這種變化幅度不可能用調(diào)節(jié)給水量來減小。為維持水位在允許的范圍內(nèi)，必須限制負(fù)荷的一次改變量和負(fù)荷變化速度；在負(fù)荷變化后的開山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 始階段，給水流量和負(fù)荷的變化方向相反，如果忽視“虛假水位”現(xiàn)象的存在，盲目根據(jù)“水位”來調(diào)節(jié)給水量，將會(huì)擴(kuò)大鍋爐進(jìn)出流量的不平衡，使水位波動(dòng)加劇，實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)防止和避免。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 第三章 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鍋爐給水設(shè)備及管路連接 典型的鍋爐給水母管連接如圖 31 所示。 圖 31 母管制鍋爐給水系統(tǒng) 示意圖 在圖 31 中， 1 門是主給水調(diào)節(jié)閥， 2 門是備用主給水調(diào)節(jié)閥，這兩個(gè)閥門允許通過 100%負(fù)荷的給水量； 3 門是旁路給水調(diào)節(jié)閥，允許通過 25%~30%左右負(fù)荷的給水量。為了防止調(diào)節(jié)閥全閉時(shí)漏流，各條管路上都安裝了電動(dòng)截止門 4， 5 和 6。為了檢修方便，在主給水管路上又安裝了總的電動(dòng)截門 7。此外還裝有鍋爐點(diǎn)火時(shí)省煤器用再循環(huán)門和事故放水電動(dòng)截止門 8 和 9。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng) 給水控制系統(tǒng)概況 鍋爐的汽包水位能夠間接反映鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常 是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。汽包水位過高，會(huì)山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口的蒸汽水分含量過多，導(dǎo)致過熱器管壁結(jié)垢而被燒壞，也使過熱蒸汽溫度急劇變化，直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。汽包水位過低，可能破壞鍋爐水循環(huán)，導(dǎo)致水冷壁管被燒壞。 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)地作用是使鍋爐的給水量自動(dòng)適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)波動(dòng)。 汽包水位 H 是汽包中儲(chǔ)水量和水面下汽包容積的綜合體現(xiàn)，不僅受汽包儲(chǔ)水量變化的影響，還受汽水混合物中汽包容積變化的影響。其中主要的擾動(dòng)為給水流量 W、鍋爐蒸發(fā)量 D、汽包壓 力、爐膛熱負(fù)荷等，其對(duì)水位的影響各不相同。其中給水流量和蒸汽流量是影響汽包水位的 2 種主要擾動(dòng)，前者來自調(diào)節(jié)側(cè)，稱為內(nèi)擾，后者來自負(fù)荷側(cè)，稱為外擾。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的工作原理 國(guó)產(chǎn) 300MW 火力發(fā)電機(jī)組大型汽包鍋爐的控制對(duì)象具有給水內(nèi)擾動(dòng)態(tài)特性延遲和慣性大的特點(diǎn)，且無自平衡能力，給水流量波動(dòng)較大，因此，應(yīng)采用三沖量給水控制系統(tǒng)方案。 另外，控制對(duì)象在蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)（外擾）時(shí)，存在“虛假水位”現(xiàn)象，應(yīng)此在擾動(dòng)的初始階段，調(diào)節(jié)器將使給水流量向與負(fù)荷變化相反的方向變化，加劇了鍋爐的進(jìn)、出流量的不 平衡。因此應(yīng)采用以蒸汽流量 D 為前饋信號(hào)的前饋控制，從而能夠根據(jù)對(duì)象在外擾下虛假水位的嚴(yán)重程度來適當(dāng)加強(qiáng)蒸汽流量信號(hào)的作用強(qiáng)度，以改善蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的水位控制品質(zhì)。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理圖如圖 32 和所示。 圖 32 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)原理方框圖 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 這個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)回路，Ⅰ為副回路，包括給水量 W、副調(diào)節(jié)器 )(2 sWT 、執(zhí)行器放大系數(shù) ZK 、 閥門系數(shù) fK 、給水 流量變送器斜率 G? 和給水流量分壓系數(shù) Gn ；Ⅱ?yàn)橹骰芈?，包括水位被控?duì)象 )(1 sWD 、水位變送器斜率 H? 、主調(diào)節(jié)器 )(1 sWT 和副回路；Ⅲ位前饋通路，包括蒸汽流量變送器斜率 D? 和蒸汽流量分壓系數(shù) Dn 、副回路和被控對(duì)象 )(2 sWD 。 這個(gè)系統(tǒng)中使用了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。為保證被調(diào)量無靜差，主調(diào)節(jié)器采用 PI 控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器采用 PI 或 P 控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器接受三個(gè)輸入信號(hào)，信號(hào)之間有靜態(tài)配合問題，但系統(tǒng)的靜態(tài)特性由主調(diào)節(jié)器決定，因此蒸汽流量信號(hào)并不要求與給水流量信號(hào)相等。 副回路的作用主要為快速消除內(nèi)擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通路則用于補(bǔ)償外擾，主要用于克服虛假水位現(xiàn)象。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的 SAMA 圖 下圖為串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的 SAMA 圖： 圖 43 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的 SAMA 圖 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 調(diào)節(jié)器的選擇 調(diào)節(jié)規(guī)律是指調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)與其輸入信號(hào)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，從理論上說可有各種形式的函數(shù)關(guān)系，也就是比例調(diào)節(jié)規(guī)律、積分調(diào)節(jié)規(guī)律、微分調(diào)節(jié)規(guī)律。 比例調(diào)節(jié)規(guī)律的特點(diǎn)是控制及時(shí)，控制作用貫穿整個(gè)調(diào)節(jié)過程，因此它是基本的調(diào)節(jié)作用。然而比例調(diào)節(jié)不能保證系統(tǒng)無差。積分作用可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，只要偏差存在，積分控制作用一直增加；換言之，只有偏差為零時(shí)，積分作用才停止變化，這表明系統(tǒng)達(dá)到再次穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，被調(diào)量的偏差必然為零 .微分調(diào)節(jié)規(guī)律是調(diào)節(jié)器輸出的控制作用與其偏差輸入信號(hào)的變化速度成正比。微分 調(diào)節(jié)作用的大小僅與偏差信號(hào)的變化速度有關(guān)，而與偏差值大小無關(guān)。 比例調(diào)節(jié)作用是最基本的調(diào)節(jié)作用，而積分和微分作用為輔助調(diào)節(jié)作用。比例作用貫徹于整個(gè)調(diào)節(jié)過程之中，積分作用則體現(xiàn)在調(diào)節(jié)過程的后期，用于消除靜態(tài)偏差，微分調(diào)節(jié)作用則體現(xiàn)在調(diào)節(jié)過程的初期。 主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則： （ 1）主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時(shí)在對(duì)副參數(shù)的要求也不高的情況下，為使兩者兼顧而采用串級(jí)控制方式時(shí)，主、副調(diào)節(jié)器均可采用比例控制。 （ 2）要求主參數(shù)波動(dòng)范圍很小，且不允許有余差（穩(wěn)態(tài)誤差），此時(shí)副調(diào)節(jié)器可采用比例控制，主 調(diào)節(jié)器采用比例積分控制。 （ 3）主參數(shù)要求高，副參數(shù)亦有一定的要求，這時(shí)主、副調(diào)節(jié)器均采用比例積分形式。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定 在串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)中，副回路是一個(gè) PI 調(diào)節(jié)器 2()TWs，一般用試探法整定副回路的 2/ Gn? 和 2iT 。主回路參數(shù)整定是把副回路等效 成一個(gè)比例環(huán)節(jié)，然后用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行整定；前饋通路的 Dn 選擇是基于“虛假水位”而定的。它主要是為了補(bǔ)償“虛假水位”現(xiàn)象。下面分別對(duì)它們進(jìn)行參數(shù)整定。 副回路可看作一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，如圖 34所示。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖 34 副回路等效圖 把調(diào)節(jié)閥和普通管道系統(tǒng)作為被調(diào)對(duì)象，則作為 fK 以外的環(huán)節(jié)都作為等效調(diào)節(jié)器。 )()( )()( 22 sWKnsG ssW TZGGT ?? ??? 若 )(2 sWT 采用型如 )11(122 sTi??的調(diào)節(jié)規(guī)律，則 )11()( )()( 222 sTKnsG ssW iZGGT ???? ??? （ 31） 式中 2? 副調(diào)節(jié)器比例帶； 2iT 副調(diào)節(jié)器積分時(shí)間。 調(diào)節(jié)器的比例帶 2? 和積分時(shí)間 2iT 都應(yīng)該取得很小，給水流量信號(hào)和蒸汽流量信號(hào)的分壓系數(shù) Gn 、 Dn 一般均取為 1。當(dāng)給水被控對(duì)象“虛假水位”嚴(yán)重時(shí)，需加大蒸汽流量信號(hào)的作用強(qiáng)度，以改善控制過程品質(zhì)，此時(shí)可取 1?Dn ，并通過試驗(yàn)來減小Gn， Dn / Gn 最好為整數(shù)（一般為 2，即 Gn =）。由于內(nèi)回路快速隨動(dòng)，故副調(diào)節(jié) 器也可用純比例型調(diào)節(jié)器。 式（ 31）表明，副回路的等效調(diào)節(jié)器也可看作一個(gè) PI 規(guī)律的調(diào)節(jié)器。 2222iiZGGTTKn??????? （ 32） 副回路的對(duì)象為 fK ，可近似為比例環(huán)節(jié)，所以調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時(shí)間都可以整定得很小，實(shí)際應(yīng)用中， ZK 、 G? 可通過試驗(yàn)獲得；因此副回路也是整山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 定 Gn