【導(dǎo)讀】進行了畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。答辯委員會委員：，，，第二章給水控制系統(tǒng)的動態(tài)特性···································鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務(wù)·····································給水控制對象和各種擾動下水位變化的動態(tài)特性·······給水控制系統(tǒng)的基本要求····································給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及分析···························第四章給水控制系統(tǒng)的無擾切換····································測量信號的自動校正···············&#

　　

【正文】 頁 因為 111 rmW? ；222 rmW? ；1rmW? 所以 kWkWW ???? 21 )1( 例如，當(dāng)流量較小， GH 1m =，可得到 ???n ； ?? nk 21 WWW ?? 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。 大小給水調(diào)節(jié)閥門的切換 在給水控制中，低負荷時通常用旁路閥門（即小閥門）調(diào)節(jié)給水流量，高負荷時用主給水閥門（即大閥門）調(diào)節(jié)給水流量。在負荷變化時，大小閥門就需要進行無擾切換。圖410表示的是這種切換的線路原理。 從圖 410 可以看出，在低負荷時，繼電器接點 KJ 斷 開，定值組件 GH 發(fā)出 10V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 10?b V。小閥回路乘法器輸出aac baU ????? 1010小 （ ?c V）。 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)器的輸出信號，小閥處于工作狀態(tài)。 與此同時，大閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。這是因為 KJ 斷開，限速組件≦的輸出信號 b 為 0，則大閥 回路中乘法器輸出 010 0 ????? ac baU大。 當(dāng)機組負荷增加，給水流量增大到一定值時，絕對值報警組件 H/L 動作，使繼電組件KJ 激勵，接點 KJ 閉合。這時，限速組件輸入為一個 10V的階躍信號，其 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 圖 410 大小調(diào)節(jié)閥無擾切換原理圖 輸出 b 變?yōu)樾逼滦盘?，?dāng)斜坡信號達到 10V時， aac baU ????? 1010大，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，加法器的輸出信號，即小閥門回路中的 b 信號如圖中所示，為一個由大到小的斜坡信號。當(dāng) b 信號降為零時，小閥門回路的乘法器輸出 00 ????? cac baU小。即在大閥門開大時，小閥門相應(yīng)關(guān)小，直到全部關(guān)閉。 由于兩個閥門的流通量是不同的，所以兩個閥門的開關(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，切換點電壓應(yīng)具有一定的滯環(huán)值。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 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 鍋爐在不同的負荷和參數(shù)下，其給水被控對象的動態(tài)特性是不同的。低負荷時，由于蒸汽參數(shù)低，負荷變化小，虛假水位現(xiàn)象不太嚴重，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)。此時如果采用多種自動校正措施，則會使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整定困難，同時仍然存在誤差。于是出現(xiàn)了低負荷時采用單沖量，高負荷時采用三沖量給水控制系統(tǒng)，如圖 411 所示。 圖 411 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 是低負荷時的單沖量給水調(diào)節(jié)器，它只接受經(jīng) 過自動校正后的水位信號。高負荷時采用串級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。 PI3 為副調(diào)節(jié)器，除接受主調(diào)節(jié)器校正信號外，還接受蒸汽流量信號 D 及給水流量信號 W。兩套控制系統(tǒng)的切換是根據(jù)鍋爐負荷（蒸汽流量）的大小進行的。蒸汽流量信號送入偏差報警繼電器平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 28 頁 1KJ，控制繼電器接點 1C 和 3C。當(dāng)單沖量系統(tǒng)運行時， 1C 閉合， 3C 斷開。當(dāng)要求三沖量系統(tǒng)運行時， 3C 閉合， 1C 斷開。系統(tǒng)的切換在 25%負荷左右進行。為了防止因負荷波動造成系統(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%負荷下進行的，由三沖量系統(tǒng)切換為單沖量系統(tǒng)是在 20%負荷下進行的。 當(dāng)三沖量系統(tǒng)運行時，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)運行時，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。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 412 所示。 （ a） （ b） 圖 412 負端輸入跟蹤線路原理圖 （ a）原理電路圖；（ b）原理框圖 圖 412是由一個比較器和一個積分器組成的反饋線路，主動信號是 A，從動信號是 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）信號很小的情況下，有： ???? )( BAD dtBABD d t ?????? ? )( 0)( ????? BdtBA 所以： BA? 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 信號跟隨 A 信號變化，始終保持 B 與 A 相等。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 29 頁 圖 412 中閉環(huán)電路部分還應(yīng)符合負反饋原則。由于閉環(huán)反饋回路中信號 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)系則有一負號，所以整個閉環(huán)回路是負反饋形式。 如果主動信號 A 從比較器正相輸入端輸入，為滿足閉環(huán)回路應(yīng)是負反饋的要求，則應(yīng)加一反向器，如圖 413 所示。 圖 413 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 信號跟隨電路中客觀需要加入一些其他信號，例如圖 411中，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求副調(diào)節(jié)器給定信號跟隨給水流量信號 W，在 PI1 調(diào)節(jié)的積分器后又加入了蒸汽流量信號D，即中間加入了附加信號，仍能使從動信號跟隨主動信號。這是因為電路中有積分器和負反饋，并形成閉合回路，最后總能使比較器輸入信號代數(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 414所示，圖中陰影區(qū)由泵的上、下限特性、最高轉(zhuǎn)速 maxn平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁 和最低轉(zhuǎn)速 minn ，泵出口最高壓力 maxP 和最低壓力 minP 圍成。為了滿足上限特性要求，在鍋爐負荷很低時，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，可使泵進入上限特性右邊的安全工作區(qū)工作，如圖 314 中，泵工作點由 1a 移到1b 點。 圖 414 給水泵安全 特性示意圖 由于給水泵有最低轉(zhuǎn)速 minn 的要求，在給水泵已接近 minn 時就不能以繼續(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控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。在鍋爐負荷升高到一定程度，即泵流量較大時，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 414泵工作點由 2a 移至 2b 點。 第五章 串級三沖量給水控制系統(tǒng)的設(shè)計 現(xiàn)代大型鍋爐的水位動態(tài)特性復(fù)雜，汽包存在著嚴重的“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)、單級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、串級三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 低參數(shù)小容量的鍋爐，相對于負荷來說，其水容積大，“虛假水位”現(xiàn)象 不十分嚴重，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 51 所示的單沖量單回路調(diào)節(jié)系平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 31 頁 統(tǒng)，采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律，就能可靠地運行。 圖 51 單沖量單回路自動調(diào)節(jié) 這種系統(tǒng)的缺點是不能適應(yīng)較大的負荷擾動。在蒸汽流量突然減少時，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，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，這時調(diào)節(jié)器又接受水位高的信號去減小給水量。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后產(chǎn)生的誤動作造成的。另外，由于采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律有靜差存在，鍋爐在大負荷時，水位保持低值，而在小負荷時，水位則保持高值，這種特性對鍋爐設(shè)備的運行是不利的。 在給水量產(chǎn)生擾動時，由于存在滯后，調(diào)節(jié)器不會及時動作，當(dāng)水位偏差信號超過調(diào)節(jié)器的不靈敏區(qū)后調(diào)節(jié)器開始動作，改變給水調(diào)節(jié)閥門的開度，從閥門動作改變給水流量到水位發(fā)生變化又需要一定時間， 不能及時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，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，要等到汽包水位變化后，才有信號輸入控制器?？刂破鞑拍茌敵鲂盘柛淖兛刂崎y開度，以抵消給水流量的自發(fā)擾動?？刂破鞯倪@種控制作用是不及時的。 因此，當(dāng)調(diào)節(jié)對象的滯后時間和飛升速度較大時，調(diào)節(jié)過程將出現(xiàn)很大的動態(tài)偏差。 雙沖量控制系統(tǒng)能消除內(nèi)擾，有效補償外擾引起的水位變化，克服 “ 虛假水位 ” 的影響，改善了控制質(zhì)量，但由于給水流量對水位的影響，其延遲要比蒸發(fā)量對水位影響大，平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 32 頁 用水位作為反饋信號去控制不及時，使得動態(tài)偏差增大。所以這種系統(tǒng)尚不能迅速消除 給水流量的自發(fā)擾動，也不能及時 體現(xiàn) 控制效果。這種控制方案 多 用于中、小型鍋爐的給水控制系統(tǒng)。 總之， 通過對給水控制系統(tǒng)的對象的動態(tài)性能分析可以看出 ， 采用單回路控制系統(tǒng) 是不能滿足生產(chǎn)對控制品質(zhì)的要求，所以電站汽包鍋爐的給水控制普遍采用三沖量給水控制方案。三沖量給水系統(tǒng)又分為單級三沖量和串級三沖量給水系統(tǒng)。所謂單級三沖量給水系統(tǒng)，是指系統(tǒng)中用了一個調(diào)節(jié)器，而調(diào)節(jié)器的輸入有三個，因此得名。這種系統(tǒng)與雙沖量給水系統(tǒng)相比，多了一個流量反饋信號。給水量發(fā)生變化時，流量信號自然要比水位信號快得多，從而大大的改善了控制質(zhì)量。 但是，在系統(tǒng)參數(shù)整定時，內(nèi)外回路相互關(guān)聯(lián)相互影響，不容易確定參數(shù)，從而得不到希望的調(diào)節(jié)效果，且負荷變化時水位靜態(tài)值是根據(jù) “ 靜態(tài)對比 ” 來進行整定的。所以，又出現(xiàn)了串級三沖量給水系統(tǒng)，此系統(tǒng)更進一步完善了結(jié)構(gòu)，提高了控制質(zhì)量。 串級三沖量給水控制系統(tǒng)和單級三沖量給水控制系統(tǒng)相比，有如下特點： 1．兩個調(diào)節(jié)器任務(wù)不同，參數(shù)整定相對獨立。副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是當(dāng)給水?dāng)_動時，迅速動作使給水量不變；當(dāng)蒸汽流量擾動時，副調(diào)節(jié)器迅速改變給水量，保持給水量和蒸汽量平衡。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位，這比單級三沖量給水控制系統(tǒng)的工作更為 合理，故串級系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量比單級系統(tǒng)要好一些。 2．在負荷變化時，水位靜態(tài)值是靠主調(diào)節(jié)器 1PI 來維持的，并不要求進入副調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號的作用強度按所謂“靜態(tài)配合”來進行整定。恰巧相反，在這里可以根據(jù)對象在外擾下虛假水位的嚴重程度來適當(dāng)加強蒸汽流量信號的作用強度，以便在負荷變化時，使蒸汽流量信號能更好的補償虛假水位的影響，從而改變蒸汽負荷擾動下的水位控制質(zhì)量。對于虛假水位較嚴重的被控對象，這一點就顯得更有意義。 3．當(dāng)給水流量信號 WI 和蒸汽流量信號 DI 兩個信號中由于變送器故障而失去一個信號，或變送器特性發(fā)生變化， DI 和 WI 平衡關(guān)系失去時，主調(diào)節(jié)器由于積分作用可補償失去平衡的電流，使系統(tǒng)暫時維持工作；而單級系統(tǒng)當(dāng) DI 或 WI 因產(chǎn)生故障而失去時，則無法控制水位在額定值，因此，串級系統(tǒng)的安全性較好。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 33 頁 4．串級系統(tǒng)還可以接入其他沖 量信號（如燃料信號等）形成多參數(shù)的串級系統(tǒng)。 但是，串級三沖量給水控制系統(tǒng)在汽機甩負荷時，它的過渡過程和響應(yīng)速度不如單級系統(tǒng)快。 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安全運行的必要條件。汽包水位過高，會影響汽包內(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