【正文】 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)管路的閥門能自動打開，保證泵出口有足夠流量，防止汽蝕。每臺電動泵容量為 50%MCR(最大額定流量)，汽動泵容量為 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，帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動而產(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)過高壓加熱器，再經(jīng)過省煤器回收一部分煙氣中的余熱后進(jìn)入汽包。要完成這樣的任務(wù)，必須采用更加復(fù)雜的全程控制系統(tǒng)。同時(shí)對鍋爐的水循環(huán)和省煤器要有保護(hù)作用。所謂給水全程控制系統(tǒng)是指鍋爐在啟停過程和正常運(yùn)行時(shí)均能實(shí)現(xiàn)自動操作的控制系統(tǒng),也是單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的主要子系統(tǒng)之一,是由單沖量和三沖量控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合所構(gòu)成的給水控制系統(tǒng)。隨著機(jī)組容量的增大、參數(shù)的提高，在啟動和停機(jī)過程中需要監(jiān)視和操作的項(xiàng)目增多，操作的頻率也增高，采用人工調(diào)節(jié)已不適應(yīng)生產(chǎn)要求，而在啟、停過程中也實(shí)現(xiàn)自動控制。153 單元制給水全程自動控制系統(tǒng)目前，大型火電單元機(jī)組都采用機(jī)、爐聯(lián)合啟動的方式，鍋爐、汽輪機(jī)按照啟動曲線要求進(jìn)行滑參數(shù)啟動。如圖中泵工作點(diǎn)由 a2 移至 b2 點(diǎn)。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。為了滿足上限特性要求，在鍋爐負(fù)荷很低的時(shí)候，須打開再循環(huán)門，以增加通過泵的流量，這樣在所需的相同泵出口壓力條件下，可使泵進(jìn)入上限特性右邊的安全區(qū)工作，如圖 中，泵的工作點(diǎn)由 a1 點(diǎn)移到 b1 點(diǎn)。但是無論使用哪種方案，在給水系統(tǒng)全過程運(yùn)行中，保證給水泵總是工作在安全工作區(qū)內(nèi)，始終是一個(gè)重要問題。汽動給水泵具有較高的經(jīng)濟(jì)性。若給水溫度變化不大，則不必對給水流量測量信號進(jìn)行校正。12TBWE1)(xf E1TBWTBY)(xf蒸汽流量主蒸汽溫度t 汽機(jī)調(diào)速級壓力 P圖 用 P1 代替蒸汽量測量校正線路 給水流量測量信號的溫度校正計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)給水溫度為 100℃不變，壓力在 ～ 范圍內(nèi)變化時(shí)，給水流量的測量誤差為 %；若給水壓力位 不變，給水溫度在 100～290℃范圍內(nèi)變化時(shí)，給水流量的測量誤差為 13%。p??3mN為了避免高溫高壓節(jié)流元件因磨損帶來的誤差，美國 Leedsamp。但在全程控制時(shí)，運(yùn)行工況不能基本固定，當(dāng)被測蒸汽壓力和溫度偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，蒸汽度的密度變化很大，這就會給測量造成誤差，所以要進(jìn)行壓力和溫度的校正。 C?變送器LW?bPsP 1P 2+h圖 汽包水位單容平衡容器的測量系統(tǒng) 過熱蒸汽流量信號壓力、溫度校正大容量高參數(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)行測量。在鍋爐啟動過程中，水溫略有增加，但由于同時(shí)壓力也升高，兩種因素對 的影響基本上可以抵消，即可近似地認(rèn)為 是恒值。設(shè)：—汽包壓力（ ）bPaPL—汽水連通管之間的垂直距離，即最大的變化范圍（M）h—汽包水位高度加在差壓變送器兩側(cè)的壓力（ ）?21, aP飽和蒸汽的重度（ ）s?3mN飽和水的重度（ ）W汽包外平衡容器內(nèi)水柱的重度（ ）?C 3從圖 中可看出： = *h+ *(Lh)1PW?s = *L2C = ?1 = *L *h *(Lh)C?Ws （）SWscPLh?????*)(當(dāng) L 一定時(shí),水位 h 時(shí)差壓和汽、水密度的函數(shù)。根據(jù)很多大型機(jī)組運(yùn)行的情況反映，大容量機(jī)組汽包水位的測量不宜采用帶中間抽頭式（即雙室平衡容器）的測量筒，而要采用單室平衡容器取樣裝置。而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，這些補(bǔ)償公式中一些參數(shù)的確定要依據(jù)理論計(jì)算及現(xiàn)場調(diào)試綜合求取，通過動態(tài)補(bǔ)償回路確保上述信號在負(fù)荷變化時(shí)的精度。要求這些測量信號能夠自動的進(jìn)行壓力、溫度校正。 B B?t 圖 燃料量擾動 B 下的水位響應(yīng)曲線 測量信號的自動校正鍋爐從啟動到正常運(yùn)行或是從正常運(yùn)行到停爐的過程中，蒸汽參數(shù)和負(fù)荷在很大的范圍內(nèi)變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量的準(zhǔn)確性受到影響。由以上分析可知，給水量擾動下水位響應(yīng)過程具有純延遲；負(fù)荷擾動下水位響應(yīng)過程具有假水位現(xiàn)象；燃料量擾動也會出現(xiàn)假水位現(xiàn)象。但是燃料量 B 的增大只能使 D 緩慢增大，而且 還慢慢上升，它將使汽泡體積減小。 “虛假水位” 現(xiàn)象主要是來自于蒸汽量的變化，顯然蒸汽量是一個(gè)不可調(diào)節(jié)的量（對調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言） ，但它是一個(gè)可測量，所以在系統(tǒng)中引入這些擾動信息來改善調(diào)節(jié)品質(zhì)是非常必要的。因此汽包水位 H 的實(shí)際響應(yīng)曲線（圖 中圖 3 所示）是曲線 1 與曲線 2 疊加的結(jié)果。當(dāng)汽機(jī)耗汽量 D 突然階躍增加時(shí)，8如果只從物質(zhì)平衡的角度來講，一方面改變了汽包內(nèi)的物質(zhì)平衡狀態(tài)，使得水位下降，如圖 中的曲線 1。這種分析方法是分別從兩個(gè)角度進(jìn)行分析的：； 圖 給水?dāng)_動下的水位響應(yīng)曲線 負(fù)荷擾動對水位的影響蒸汽流量擾動主要來自汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷變化，屬外部擾動。 對水位的影響可以用圖中的sVsV曲線 2 表示。若把汽包及水循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)做單容水槽，水位的響應(yīng)曲線應(yīng)該如圖中的直線1。72 給水全程控制系統(tǒng) 給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性 給水?dāng)_動對水位的影響給水量的擾動是給水自動控制系統(tǒng)中影響汽包水位的主要擾動之一，因?yàn)樗莵碜钥刂苽?cè)的擾動，又稱內(nèi)擾。4) 通過整個(gè)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握從事工程技術(shù)工作時(shí)分析問題、解決問題的一般思路和基本方法。2) 結(jié)合仿真實(shí)習(xí)，熟悉給水系統(tǒng)構(gòu)成、啟動過程中給水系統(tǒng)的主要操作、控制系統(tǒng)基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。 論文的主要工作 本文圍繞單元機(jī)組給水全程控制系統(tǒng)這一主題，對火電廠給水系統(tǒng)構(gòu)成、給水控制系統(tǒng)的作用、現(xiàn)狀和發(fā)展有一個(gè)基本的認(rèn)識和了解后，針對豐城電廠 300MW 機(jī)組，結(jié)合仿真實(shí)習(xí)，對給水控制系統(tǒng)邏輯進(jìn)行深入分析。總體來說，國外關(guān)于全程給水控制方案的設(shè)計(jì)及全程給水控制系統(tǒng)的投運(yùn)在熱工自動控制領(lǐng)域內(nèi)已比較成熟。運(yùn)行過程中，蒸汽流量變動(即機(jī)組負(fù)荷調(diào)整)和爐膛熱負(fù)荷干擾都會引起汽包壓力的變化。其作用是當(dāng)鍋爐啟動及低負(fù)荷工況時(shí)，維持給水泵出口母管壓力在安全工作范圍內(nèi)，同時(shí)協(xié)助給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)穩(wěn)定汽包水位。給水啟動調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)實(shí)際上就是給水壓力控制系統(tǒng)。由于不同容量的機(jī)組其給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不一樣，其控制方式及控制設(shè)備也有區(qū)別，因而實(shí)現(xiàn)給水全程自動系統(tǒng)的方案也有不同，這就要求在考慮方案時(shí)，要結(jié)合具體的控制對象進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)參考其它同類型機(jī)組一些成功的設(shè)計(jì)、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，重新完善原汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及組態(tài)，最終選定一種合理且切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，來實(shí)現(xiàn)鍋爐給水自動系統(tǒng)的全程控制?？偟膩碚f，國內(nèi)機(jī)組實(shí)現(xiàn)全程給水控制考慮的方案一般是在低負(fù)荷時(shí)，用啟動調(diào)節(jié)閥控制汽包水位，調(diào)速給水泵維持給水母管壓力，采用單沖量的控制方式；高負(fù)荷時(shí)，使用調(diào)速給水泵控制汽包水位，大旁路調(diào)節(jié)閥維持給水壓力，采用三沖量的控制方式。鍋爐全程給水控制系統(tǒng)通常采用以下兩種控制方案：一是兩段式全程給水控制, 采用變速給水泵控制給水母管壓力,采用給水調(diào)節(jié)閥控制汽包水位,這一方案從熱力系統(tǒng)上將給水控制系統(tǒng)和汽包水位控制系統(tǒng)分段,一定程度上克服了兩系統(tǒng)之間的相互影響,但不利于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和給水泵的安全運(yùn)行,特別是不5能適應(yīng)較大的負(fù)荷變化。但其控制系統(tǒng)的魯棒性較差，適應(yīng)異常工況的能力和出現(xiàn)設(shè)備故障的情況時(shí)的自調(diào)整能力也較差。但是，實(shí)際上由于給水系統(tǒng)和機(jī)組運(yùn)行的復(fù)雜性，機(jī)組在啟動和低負(fù)荷時(shí)往往投不上自動。不同的控制公司在給水控制策略的設(shè)計(jì)上雖然各有特點(diǎn)差異，但基本上還是遵循了單沖量和三沖量控制相結(jié)合的控制模式，采用的也基本上是調(diào)閥和調(diào)泵相結(jié)合的控制方法。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 國內(nèi)現(xiàn)狀綜述目前，隨著單元機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，機(jī)組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項(xiàng)目越來越多，因此，為了機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須實(shí)現(xiàn)鍋爐給水從機(jī)組的啟動到正常運(yùn)行，又到停爐冷卻全部過程均能實(shí)現(xiàn)。但是，由于給水系統(tǒng)的復(fù)雜性，真正能實(shí)現(xiàn)全程給水控制的火電機(jī)組還很少。另一方面，隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的增大，汽包的相對容積減少，負(fù)荷變化和其他擾動對水位的影響將相對增大。嚴(yán)重時(shí)，會導(dǎo)致蒸汽帶水，造成汽輪機(jī)水沖擊而損壞設(shè)備。維持汽包水位在一定允許范圍內(nèi)，是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。我國最近幾年新建的 3OOMW、600MW 火電機(jī)組基本上都采用國內(nèi)外最先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)(DCS)，對全廠各個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。但是，火電機(jī)組越大，其設(shè)備結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，自動化程度要求也越高。文章在深入理解給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及啟動過程中給水系統(tǒng)相關(guān)操作的基礎(chǔ)上，結(jié)合 MAX1000 給水控制操作員站的相關(guān)畫面，對給水控制的具體邏輯圖進(jìn)行了詳細(xì)分析。本文首先介紹給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)被控對象的動態(tài)特性、熱工測量信號及其自動校正原理、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)特性等基本知識，隨后分析了單元制機(jī)組給水控制系統(tǒng)中三沖量、單沖量控制的結(jié)構(gòu)及工作原理，以及其之間的自動轉(zhuǎn)換過程。1目 錄 摘要 ........................................................................IAbstract.....................................................................II ......................................................................1 課題研究意義 .............................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 .......