【正文】 此外還要感謝十舍 124 的姐妹們在學(xué)習(xí)和生活方面給予我的熱情幫助。 感謝我的母校四年來對我的培養(yǎng)，給我提供了良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，感謝所有自動(dòng)化系的 系領(lǐng)導(dǎo)及 任課老師對我的培養(yǎng)與教育。沒有馬老師的指導(dǎo)，我的這篇論文就不可能順利完成。從論文選題到最終定稿，自始至終都得到了馬良玉老師的悉心指導(dǎo)。給水調(diào)節(jié)閥的切換現(xiàn)在大多還由手動(dòng)操作完成，其操作效果直接來源于人的操作水平，這 也 是全程給水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的一個(gè)盲點(diǎn)。 雖然給水系統(tǒng)已能實(shí)現(xiàn)全程控制，但是還是存在很多問題。 由于機(jī)組啟動(dòng)階段不能得到穩(wěn)定的 汽 源，先用電動(dòng)泵 通過控制轉(zhuǎn)速維持給水母管壓力 ，同時(shí)使用給水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)給水量 。豐城電廠 300MW 機(jī)組給水控制是典型的汽動(dòng)泵電動(dòng)泵混合型給水系統(tǒng)。由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾的能力比單沖量系統(tǒng)強(qiáng)得多，故控制質(zhì)量能得到保證 。汽泵、電泵切換過程注意維持汽包水位，當(dāng)水位穩(wěn)定后，可投入汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)。 當(dāng)兩臺汽泵均交給 CCS 調(diào)節(jié)后，逐漸均衡增加兩臺汽泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)降低電泵轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)第二臺泵后，逐漸開大相應(yīng)勺管，通過分配塊 F(1/n)的處理，第一臺泵的勺管將自動(dòng)逐漸關(guān)小，給水泵轉(zhuǎn)速 將自動(dòng)減小。根據(jù)泵的特性及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在負(fù)荷增大到 180MW 時(shí)，啟動(dòng)第二臺泵， 啟動(dòng)步驟同第一臺， 分擔(dān)前一臺泵的一半負(fù)荷，使泵工作在安全特性區(qū)內(nèi)。三沖量主調(diào)節(jié)器LD_3L_PID 接受水位測量值 LD 和給定值 SET 的偏差 ,其輸出和蒸汽流量 D 的前饋信號求和作為副調(diào)節(jié)器 FWF_PID 的給定信號，同時(shí) FWF_PID 還接受給水流量 W 的反饋信號。在高負(fù)荷階段（大于額定負(fù)荷 30%）時(shí)，由于鍋爐汽包水位虛假水位現(xiàn)象嚴(yán)重，為了取得較好的調(diào)節(jié)效果，采用三沖量串級控制系統(tǒng)。切換過程中因?yàn)閮煞N閥門流通量不同，通過流量偏差修正處理，保持系統(tǒng)給水流量基本穩(wěn)定，不至于對水位產(chǎn)生大的擾動(dòng)。在負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷 25%時(shí)，低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥無擾切換至主給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。軟操作器指令可修改，用于調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速。串級三沖量控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器 FWF_PID處于自動(dòng)跟蹤狀態(tài) ,主調(diào)節(jié)器 LD_3L_PID的輸出應(yīng)保證加法器 ? 的輸出跟蹤給水流量信號。因此，低負(fù)荷時(shí)采用單沖量控制系統(tǒng)。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 給水控制系統(tǒng)邏輯簡 給水控制 系統(tǒng)邏輯 分析 1) 啟動(dòng)、沖轉(zhuǎn)、鍋爐點(diǎn)火 此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，一臺電動(dòng)給水泵運(yùn)行 ,對應(yīng)其操作器工作在手動(dòng)狀態(tài)， 開啟給水旁路調(diào)節(jié)閥前后截止閥。 在機(jī)組負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷 25%時(shí)，低負(fù)荷調(diào)節(jié)門切換為主給水調(diào)節(jié)門工作，一臺給水泵作定速運(yùn)行，在切換過程中通過流量偏差修正功能保證切換時(shí)給水流量不致產(chǎn)生大的擾動(dòng)。這是因?yàn)榈拓?fù)荷時(shí)用水量很少，水位波動(dòng)較大，如此時(shí)用主給水管道給水，會降低調(diào)節(jié)精度，致使汽包水位不穩(wěn)定；高負(fù)荷時(shí)鍋爐用水量大，低負(fù)荷管路給水不能滿足蒸發(fā)量，必須用主給水管道給水。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路為：當(dāng)鍋爐啟動(dòng)或低負(fù)荷時(shí)，由一臺給水泵供水；高負(fù)荷時(shí)由兩臺給水泵供水，另外一臺備用。汽泵、電泵切換過程注意維持汽包水位，當(dāng)水位穩(wěn)定后，可投入汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)兩臺汽泵均交給 CCS調(diào)節(jié)后，逐漸均衡增加兩臺汽泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)降低電泵轉(zhuǎn)速。 隨后啟動(dòng)一臺汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，調(diào)整好電泵與汽泵并列運(yùn)行的負(fù)荷分配，汽泵啟動(dòng)時(shí)注意維持汽包水位。給水流量 ＞ 25%時(shí) ， 給水控制自動(dòng)由單沖量切至三沖量 ，此時(shí)應(yīng)注意維持汽包水位 ， 可在 CCS 菜單的給水 2 畫面中將電泵轉(zhuǎn)速投自動(dòng)。由于主給水閥容量較大，為此切換前應(yīng)適當(dāng)降低電泵轉(zhuǎn)速。將鍋爐給水由啟動(dòng)旁路切至主路 (打開主給水閥，關(guān)閉啟動(dòng)旁路調(diào)節(jié)閥 )。 如圖 ，給水控制 1 畫面。 CCS 將最小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)門投自動(dòng)。 2) 鍋爐點(diǎn)火沖轉(zhuǎn)后，升負(fù)荷 負(fù)荷升至 60MW 時(shí)開啟四抽電動(dòng)總門及逆止門，做汽泵 A、 B 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備。查除氧器水位正常，水位調(diào)節(jié)正常。 CCS 將電泵最 小流量再循環(huán)調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)。打開電泵中間抽頭閥。 每個(gè) CCS 畫面中都有一組切換畫面區(qū)域，使操作員切換到任一 CCS 畫面 。 ? 控制器輸出手動(dòng)增減按鈕 :當(dāng)控制器在手動(dòng)狀態(tài)下，單擊這兩個(gè)按鈕，可以一定的步距值增減控制器的輸出，當(dāng)閥位反饋為關(guān)到位時(shí)，減按鈕為亮色，開到位時(shí)增按鈕為亮色。在其上點(diǎn)擊，可彈出一對話框，允許操作員鍵入控制器的設(shè)定值或設(shè)定值偏置； ? 自動(dòng)按鈕 ：點(diǎn)擊該按鈕進(jìn)行控制器向自動(dòng)方式的切換，當(dāng)控制器為自動(dòng)方式時(shí)，該按鈕以亮色顯示。 MAX1000 中 CCS 畫面 基本 功能介紹 在主菜單上部或任一畫面的底部點(diǎn)擊 CCS 菜單按鈕，可進(jìn)入 CCS 系統(tǒng)主菜單，單擊其中任一菜單按鈕，即可進(jìn)入相應(yīng) CCS 閉環(huán)控制畫面。 MAX1000 給 水控制 畫面分析 豐城電廠 300MW 機(jī)組分散控制系統(tǒng)（ DCS）采用的是美國 MCS 公司的 MAX1000 產(chǎn)品 ,圖 所示為給水全程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的 SAMA 圖，結(jié)合該 SAMA 圖，利用 MAX1000系統(tǒng)應(yīng)用處理器提供的系統(tǒng)軟件工具，可完成符合控制策略的組態(tài)工作。小旁路在機(jī)組啟動(dòng)初期給鍋爐上水和低負(fù)荷時(shí)用，此時(shí)給水量由旁路調(diào) 節(jié)閥開度和電泵轉(zhuǎn)速配合調(diào)節(jié)。采用大旁路使系統(tǒng)簡化，但高加任何一臺故障，三臺高加都必須同時(shí)切除。 三臺高加采用帶三通閥和快速關(guān)斷閥的大旁路系統(tǒng)。三臺給水泵的出口管均為Φ 36，在電動(dòng)閘閥后合并成一根Φ 55 的給水總管接往高加。每條再循環(huán)管路上裝設(shè)一套最小流量調(diào)節(jié)裝置，其調(diào)節(jié)信號取自前置泵和給水泵之間管路上的文丘里流量計(jì)。其作用是保證給水泵有一定的工作流量以免發(fā)生汽蝕。兩臺汽動(dòng)泵為正常運(yùn)行，電動(dòng)泵用于機(jī)組啟動(dòng)初期給水和正常運(yùn)行事故備用。 b) 當(dāng) D30％時(shí) ,采用三沖量系統(tǒng)， T2 切至 NO，電動(dòng)泵副調(diào)節(jié)器 PI3 的輸出跟蹤電動(dòng)泵操作器 2AM 的輸出，如果此時(shí)汽泵也處于手動(dòng)，則 PI1 跟蹤（ DW ）信號。 3) 電動(dòng)泵的手、自動(dòng)切換： a) 當(dāng) D30％時(shí)電動(dòng)泵處于手動(dòng)狀態(tài)， T2 切至 NO，電動(dòng)泵副調(diào)節(jié)器 PI3 的輸出跟蹤電動(dòng)泵操作器 2AM 的輸出，同時(shí) T1 的 NC 點(diǎn)接通，單沖量調(diào)節(jié)器 PI4 通過 f3(x)跟蹤 PI3 的輸出。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手、自動(dòng)切換 1) 旁路閥門的手、 自動(dòng)切換：此時(shí) T1 切換到 NO，單沖量調(diào)節(jié)器 PI4 通過 f4(x) 跟蹤小閥操作器 3AM 的輸出。電動(dòng)泵在控制系統(tǒng)的控制下自動(dòng)降速，當(dāng)兩泵出口流量相同時(shí)，汽動(dòng)泵投自動(dòng)，電動(dòng)泵切手動(dòng)，并逐漸把電動(dòng)泵降至最低轉(zhuǎn)速后停泵。兩者間的無擾切換通過 f1(x)、 T2 和電動(dòng)泵三沖量副調(diào)節(jié)器 PI3 的跟蹤而實(shí)現(xiàn)。 2) 三沖量控制系統(tǒng)到單沖量控制系統(tǒng)的切換：此時(shí)單沖量調(diào)節(jié)器 PI4 的輸出通過 T1跟蹤電動(dòng)泵三沖量副調(diào)節(jié)器 PI3 的輸出。兩套控制系統(tǒng)的切換時(shí)根據(jù)鍋爐負(fù)荷（蒸汽流量）大小進(jìn)行的。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。在低負(fù)荷時(shí)如果采用各種自動(dòng)校正措施，則會使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整定困難，同時(shí)仍然存在誤差。 控制中的跟蹤與切 換 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 給水全程控制系統(tǒng)原理圖 三沖量與單沖量之間的無擾切換 鍋爐在不同負(fù)荷和參數(shù)時(shí)，其給水被控對象的動(dòng)態(tài)特性是不同的。為了保證 給水系統(tǒng)的汽水平衡，應(yīng)有DWD KKn ? ,而其它的部分的整定則與一般串級系統(tǒng)完全相同。副回路是流量系統(tǒng)，副調(diào)節(jié)器可以用比例或比例積分動(dòng)作。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 。 3) 蒸汽流量信號不一定與給水流量信號進(jìn)行嚴(yán)格的配合，可依據(jù)鍋爐的“虛假水位”情況而定，適當(dāng)調(diào)整蒸汽流量信號的作用強(qiáng)度。 2) 給水流量信號靈敏度 W? 會影響主、副調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。兩個(gè)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定可以相對獨(dú)立，內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)速度要快。 1) 兩個(gè)調(diào)節(jié)器任務(wù)不同，主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位。通常采用蒸汽流量信號 DI 與給水流量信號 WI 靜態(tài)配合的原則確定 D? ，即： D D W W? ? ? ?? （ ） 從而推導(dǎo)出： WWDWD??????? （ ） 汽包水位的串級控制系統(tǒng) 通過三沖量水位控制系統(tǒng)的整定可以看到，為了保證系統(tǒng)有良好的靜特性，各輸入信號之間有嚴(yán)格的靜態(tài)配合關(guān)系，并且動(dòng)態(tài)整定過程也比較復(fù)雜，給系統(tǒng)的整定帶來了一定的困難?？梢愿鶕?jù)蒸汽流量 D 擾動(dòng)時(shí)使汽包水位 H 不發(fā)生變化的原則確定蒸汽流量分流系數(shù) D? . 根據(jù)以上原則可得到： 因此可得蒸汽流量分流系數(shù) D? ： ? ?? ?00DWWDDWWsWs?????? 此時(shí)蒸汽流量分流系數(shù) D? 是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，在工程中很難實(shí)現(xiàn)。因此當(dāng) 增大給水流量分流系數(shù) w? 以提高主回路穩(wěn)定性時(shí)，必須相應(yīng)增加內(nèi)回路 PI調(diào)節(jié)器的比例帶，以保持內(nèi)回路的穩(wěn)定。當(dāng)給水流量分流系數(shù) W? 改變后，只需相應(yīng)改變 PI 調(diào)節(jié)器的比例帶δ使 ?w? 保持不變，以保證內(nèi)回路開環(huán)放大倍數(shù)不變。 但必須指出，引入蒸汽流量信號只是削弱了假水位期間調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)作，但并不能消除假水位現(xiàn)象，并且由于 水位 H 對負(fù)荷（蒸汽量）擾動(dòng) D 的響應(yīng)速度要比對基本擾動(dòng)W 的響應(yīng)速度快得多，因此，在外部擾動(dòng)下被調(diào)量的變化幅度還是比較大，必須對負(fù)荷變化的幅度加以限制。只要參數(shù)整定合適，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)平衡狀態(tài)以后，給水流量必然等于蒸汽流量，水位 H 也就會維持在設(shè)定值。實(shí)際給水量是增大還是減小，取決于系統(tǒng)參數(shù)的整定 。 這個(gè)系統(tǒng)對上述兩種方案取長補(bǔ)短，極大地提高了水位控制質(zhì)量。 如圖 所示為汽包水位三沖量控制的系統(tǒng)圖。如果耗汽量和給水量的測量不準(zhǔn)或者由于有鍋爐排污及管道泄漏等，蒸汽量與給水量之間并非總是確定的比值，那整個(gè)系統(tǒng)就無法達(dá)到汽水平衡，也就不能保持汽包的水位。因此采用比值控制系統(tǒng)，如圖 所示，其中流量調(diào) 節(jié)器是 PI 調(diào)節(jié)器，并用汽機(jī)的耗汽量 D 作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定值，使給水量 W 跟蹤蒸汽量 D。 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)和熱華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 態(tài)啟動(dòng)工況。 3) 由于鍋爐給水調(diào)節(jié)對象的動(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。 鍋爐給水全程控 制的特點(diǎn) 鍋爐給水全程控制系統(tǒng)可以不需要運(yùn)行人員參與而自動(dòng)完成鍋爐啟、停和正常運(yùn)行工況下對給水熱力系統(tǒng)中全部設(shè)備的自動(dòng)控制，以保持汽包水位在設(shè)定的允許范圍以內(nèi)，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，因此需要對水位、流量等測量信號自動(dòng)進(jìn)行壓力和溫度的校正。小負(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) ； 高負(fù)荷時(shí)，閥門開到最大，為減小阻力主給水電動(dòng)門也打開，通過調(diào)節(jié)給水轉(zhuǎn)速直接控制給水流量， 為一段調(diào)節(jié)。每臺泵都有再循環(huán)管路，當(dāng)系統(tǒng)工作在低負(fù)荷時(shí)再循環(huán)管路的閥門能自動(dòng)打開，保證泵出口有足夠流量，防止汽蝕。每臺電動(dòng)泵容量為 50%MCR(最大額定流量 )，汽動(dòng)泵容量為 100%MCR。凝結(jié)水與補(bǔ)充水一起經(jīng)過凝結(jié)水泵先達(dá)到低壓加熱器，然后進(jìn)入除氧器，除氧后進(jìn)入給水泵，至此完成了汽水系統(tǒng)的一次循環(huán)。 高壓汽輪機(jī)接受從鍋爐供給的過熱蒸汽，其轉(zhuǎn)子被蒸汽推動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電能。這個(gè)具有一定壓力和溫度的過熱蒸汽就是鍋爐的產(chǎn)品。在汽水系統(tǒng)中，鍋爐的給水由給水泵 打出，先經(jīng)過