【正文】 [6] 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 27 參考文獻(xiàn) [1] 王建國，孫靈芳，張利輝 . 電廠熱工過程自動(dòng)控制 ［ M］ . 中國電力出版社 .2021 [2] 羅萬金 .電廠熱工過程自動(dòng)調(diào)節(jié) ［ M］ .中國電力出版社 .1991 [3] 王志祥， 朱祖淘 . 熱工控制設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) ［ M］ .水利電力出版社 .1995 [4] 邊立秀 ， 周俊霞 . 熱工控制系統(tǒng) ［ M］ .中國電力出版社 .2021 [5] 文群英 ，潘汪杰 . 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng) ［ M］ .中國電力出版社 .2021 [6] 張子棟 ，王懷彬 . 鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié) ［ M］ .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出 版 社 .1994 。但是，汽動(dòng)泵也有它的不足之處，因?yàn)轵?qū)動(dòng)小汽輪機(jī)的蒸汽是主汽輪機(jī)高壓缸的抽汽，而在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)高壓缸的抽汽汽壓太低，無法維持汽動(dòng)泵的運(yùn)行。 5. 給水全程控制系統(tǒng)要適應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行工況，以及機(jī)組的冷態(tài)啟動(dòng)和熱態(tài)啟動(dòng)工況。 3. 由于鍋爐給水調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性與負(fù)荷有關(guān)，在低負(fù)荷時(shí)可以采用以汽包水位為反饋信號(hào)的單回路控制系統(tǒng)；在高負(fù)荷時(shí)為克服“虛假水位”需要采用三沖量控制系統(tǒng)，因此在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)要保證兩種控制系統(tǒng)之間的雙向無擾切換。 因此， 其控制過程具有以下主要特點(diǎn)： 1. 鍋爐從啟動(dòng)到正常運(yùn)行的過程中，汽水參數(shù)和負(fù)荷在很大范圍內(nèi)變化，因此需要對(duì)水位、流量等測(cè)量信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行壓力和溫度的校正。而且，該系統(tǒng) 給水泵包括一臺(tái)電動(dòng)泵和一臺(tái)汽動(dòng)泵，電動(dòng)泵容量為 50%額定給水流量，汽動(dòng)泵容量為 100%額定給水流量。同時(shí)該系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)補(bǔ)償，系統(tǒng)無擾切換及邏輯報(bào)警線路設(shè)計(jì)合理全面，并用 N90網(wǎng) 絡(luò)實(shí)現(xiàn)，具有較高的可靠性。系統(tǒng)的總體方案是低負(fù)荷時(shí)控制閥門開度改變給水流量，同時(shí)保證泵的最低轉(zhuǎn)速，此時(shí)為兩段調(diào)節(jié)。如果此時(shí)電動(dòng)泵也手動(dòng)，則三沖量主調(diào) PI1的輸出跟蹤（ DW）信號(hào)，所以汽動(dòng)泵控制切回自動(dòng)時(shí)是無擾動(dòng)的。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手、自動(dòng)切換 旁路閥門手動(dòng)時(shí) T1切至 NO，單沖量調(diào)節(jié)器 PI4通過 ??4fx跟蹤小閥操作器 3AM的輸出，保證切回自動(dòng)時(shí)是無擾動(dòng)的。這樣切換擾動(dòng)量最小。把汽動(dòng)泵 的操作器調(diào)至最低轉(zhuǎn)速時(shí)啟動(dòng)汽動(dòng)泵，然后再慢慢升速。 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 25 電動(dòng)泵與汽動(dòng)泵的切換 以電動(dòng)泵運(yùn)行，汽動(dòng)泵取代電動(dòng)泵為例。 閥門和泵的運(yùn)行及切換 低負(fù)荷時(shí)采用旁路閥控制給水流量，高負(fù)荷時(shí)采用改變泵的轉(zhuǎn)速來控制，兩者的無擾切換時(shí)通過函數(shù)組件 ??1fx、切換開關(guān) T2 及 PI3 的跟蹤實(shí)現(xiàn)的。 D＞ 30%時(shí)采用三沖量系統(tǒng)。 控制過程中的跟蹤與切換 系統(tǒng)間的無擾切換 當(dāng)負(fù)荷低于 30%MCR時(shí)采用單沖量控制系統(tǒng)。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障可發(fā)出邏輯信號(hào)使泵切手動(dòng)。 （ 3） DA%負(fù)荷時(shí)，開始啟動(dòng)汽動(dòng)泵，完成汽動(dòng)泵和電動(dòng)泵的轉(zhuǎn)換之后，汽動(dòng)泵取代電動(dòng)泵運(yùn)行，電動(dòng)泵處于超馳全關(guān)狀態(tài)，直到滿負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)系統(tǒng)為三沖量電動(dòng)泵控制， PI3（電動(dòng)泵副調(diào)節(jié)器）不再跟蹤 PI4 的輸出，而是處于自動(dòng)控制狀態(tài)，通過 2AM 手 /自動(dòng)操作器控制電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速。 （ 2） 30%～ A%負(fù)荷階段采用電動(dòng)泵控制給水量。此時(shí)泵的轉(zhuǎn)速已提高，當(dāng)主給水電動(dòng)門打開以后，管道阻力突然減少，控制系統(tǒng)使泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降一些時(shí)，泵轉(zhuǎn)速已有可能下降。給水旁路閥鎖定在全開位置不在關(guān)閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動(dòng)。由于單沖量調(diào)閥系統(tǒng)對(duì)象特性不同，且調(diào)節(jié)器整定參數(shù)不同，所以 PI4 為變參數(shù)調(diào)節(jié)器。此時(shí)三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路門已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足給水量的增加， T2 仍接 NC 點(diǎn)， 1f (x)的輸出值隨控制信號(hào)（ PI4 的輸出）變化。三沖量電動(dòng)泵的副調(diào)節(jié)器（ PI3）也處于自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，通過切換開關(guān) T2 的 NC 點(diǎn)使 PI3 的輸出跟蹤函數(shù)發(fā)生器 （ x）的輸出，再通過 2AM 手 /自動(dòng)操作器使電動(dòng)泵維持在最低轉(zhuǎn)速 運(yùn)行。 控制 系統(tǒng)工作 過程分析 控制過程表 給水控制系統(tǒng) 單沖量 三沖量 單沖量 控制手段 啟動(dòng)給水旁路閥 電動(dòng)泵 電動(dòng)泵 電 /汽并列 汽動(dòng)泵 電汽并列 電動(dòng)泵 電動(dòng)泵 旁路閥 啟動(dòng)，沖轉(zhuǎn)及帶 25﹪負(fù)荷 此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制給水旁路閥門開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動(dòng)給水泵維持在最低轉(zhuǎn)速，汽動(dòng)給水泵手 /自動(dòng)操作 1AM 強(qiáng)迫為手動(dòng)狀態(tài)， T5切換至 NO使2??2? 2p熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 23 汽動(dòng)泵超馳全關(guān)，主給水電動(dòng)門也關(guān)閉，給水旁路閥從 0～ 100%控制。在啟動(dòng)和低負(fù)荷工況下電動(dòng)泵運(yùn)行，正常工況下汽動(dòng)泵運(yùn)行。 給水全程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 從除氧器出來的給水，由給水泵送入高壓加熱器，再經(jīng)省煤器進(jìn)入汽包。當(dāng)高壓旁路閥開啟時(shí)所測(cè)得 D 還要加上旁路蒸汽流量。 主蒸汽流量信號(hào) 主蒸汽流量 D 的測(cè)量可采取兩種方法： p1，一級(jí)抽汽壓力 p2和一級(jí)抽汽溫度 ，采用下述公式求取： 22122ppDab??? ? 式中 a、 b 為設(shè)定值，當(dāng)高壓加熱器關(guān)閉時(shí)， b 值要重新設(shè)定。當(dāng)任一變送器故障時(shí)，通過邏輯線路使 T切向 NO，將該路變送器輸出置零，同時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警，系統(tǒng)切手動(dòng)，待切除故障變送器后系統(tǒng)才正常運(yùn)行。同時(shí)在邏輯信號(hào)作用下 T切換至 NO，將故障前的 H作為本路測(cè)量值 Hi，暫時(shí)維持 H 變化不大，控制系統(tǒng)切手動(dòng)，待值班人員切除故障變送器后，系統(tǒng)再正常運(yùn)行。 T T f(x) f(x) A Nc No Nc No Nc No H 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 21 信號(hào)（ Hi,i=1,2,3）求平均值作為汽包水位的測(cè)量信號(hào) H。 T 247。 汽包水位測(cè)取了左、中、右三個(gè)測(cè)點(diǎn)。 圖 32 水位壓力自動(dòng)校正線路 給水全程控制系統(tǒng) 熱工信號(hào)的測(cè)量 水位信號(hào) 圖 32為水位信號(hào)測(cè)量線路圖。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)旁路閥工作，調(diào)節(jié)鍋爐給水量，控制水位，同時(shí)電動(dòng)泵維持在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，保證泵的安全特性，此時(shí)為兩段調(diào)節(jié)。正常工況下氣動(dòng)泵運(yùn)行，倆臺(tái)電動(dòng)泵的另一個(gè)功能是作為氣動(dòng)泵的備用。給水泵包括一臺(tái)電動(dòng)泵和一臺(tái)汽動(dòng)泵，電動(dòng)泵容量為 50%額定給水流量，汽動(dòng)泵容量為 100%額定給水流量。 圖 31 給水熱力系統(tǒng)示意圖 給水熱力系統(tǒng)簡介 圖 31為給水熱力系統(tǒng)示意圖。全程控制包括啟停控制和正常運(yùn)行工況下控制兩方面的內(nèi)容。 為了防止泵的工作點(diǎn)落入上限特性之外，目前采取的辦法是在泵出口至除氧器之間安裝再循環(huán)管道，當(dāng)泵的流量低于設(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，讓一部分水回到除氧器中，從而使低負(fù)荷階段的給水泵工作點(diǎn)也在上限特性曲線之內(nèi)，熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 18 隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，給水流量也增大，當(dāng)泵的流量高于設(shè)定的最大流量時(shí)，再循環(huán)門將自動(dòng)關(guān)閉。 在鍋爐負(fù)荷開到一定程度的時(shí)候，即泵流量較大時(shí)，為了不使在下限特性右邊區(qū)域工作，也須適當(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)門又起到保證泵在下限特性左邊安全工作的作用。 由于給水泵有最低轉(zhuǎn)速 minn 的要求，這樣在給水泵已接近 maxn 時(shí)就不能以繼續(xù)降低轉(zhuǎn)速方式來調(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)。 給水泵的安全工作區(qū)如圖 28 所示，圖中陰影區(qū)由泵的上、下限特性 ( minQ 、 maxQ )、最高轉(zhuǎn)速 maxn 和最低轉(zhuǎn)速 minn 、最高壓力（泵出口） maxP 和最低壓力 minP 所圍成，給水泵不允許在安全工作區(qū)以外工作。 而電動(dòng)給水熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 17 泵具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)迅速、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，所以大容量機(jī)組的給水系統(tǒng)泵組的設(shè)計(jì)是由電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵共同構(gòu)成，充分利用兩種泵的優(yōu)勢(shì)，使在正常工況下機(jī)組具有較高的經(jīng)濟(jì)性，又能在啟停和異常事故工況下使機(jī)組具備良好的適應(yīng)性和快速響應(yīng)功能。 給水泵安全運(yùn)行特性要求 為了提高大型火電廠機(jī)組的熱效率，節(jié)約廠用電及提高經(jīng)濟(jì)效益，采用小型汽輪機(jī)代替電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鍋爐給水泵是有效的措施之一。壓力為 不變 ,給水溫度在 100 290? ℃ 范圍內(nèi)變化時(shí) ,給水流量的測(cè)量誤差為 13﹪ .這就說明 ,對(duì)給水流量的測(cè)量只需采取溫度校正 ,其校正回路如圖 27所示。HffK 2K 1熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 16 θ △√∑247。只有當(dāng) dP 不變時(shí) , H 才完全取決于 P? ；實(shí)現(xiàn)上式運(yùn)算原理的框圖如 25所示： 圖 25 水位的壓力自動(dòng)校正原理框圖 蒸汽流量的校正 大容量高參數(shù)鍋爐的過熱蒸汽流量通常采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行測(cè)量 ,被測(cè)流量與裝置輸出差壓間 的關(guān)系如式 : pppKgpKD ?????? ?? 式中： D 過熱蒸汽流量（ kg/h） p 過熱蒸汽壓力（ MPa） ? 過熱蒸汽溫度（℃） p? 節(jié)流件壓差（ MPa） ? 過熱蒸汽密度（ kg/ 3m ） 當(dāng)被測(cè)工質(zhì)的壓力 ,溫度偏離設(shè)計(jì)值時(shí) ,工質(zhì)的密度變化會(huì)造成流量測(cè)量誤差 ,所以需要進(jìn)行壓力 ,溫度校正。飽和水和飽和蒸汽的密度 sG??, 均為汽包壓力 dP 的函數(shù)即： as??? = ()abfp Gs??? = ()b