【正文】 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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)控制。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 3 單元制給水全程自動(dòng)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(dòng)的方式，鍋爐、汽輪機(jī)按照啟動(dòng)曲線要求進(jìn)行滑參數(shù)啟動(dòng)。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(dòng)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(wú)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(dòng)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(duì)給水流量測(cè)量信號(hào)進(jìn)行校正 。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 用 P1代替蒸汽量測(cè)量校正線路 給水流量測(cè)量信號(hào)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(cè)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(cè)量誤差為 13%。 為了避免高溫高壓節(jié)流元件因磨損帶來的誤差，美國(guó) Leedsamp。但在全程控制時(shí)，運(yùn)行工況不能基本固定，當(dāng)被測(cè)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(huì)給測(cè)量造成誤差，所以要 進(jìn)行壓力和溫度的校正。 C?變 送 器LW?bP s?P 1P 2+h 圖 汽包水位單容平衡容器的測(cè)量系統(tǒng) 過熱蒸汽流量信號(hào)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(cè)量。在鍋爐啟動(dòng)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(duì) C? 的影響基本上可以抵消，即可近似地認(rèn)為 C? 是恒值。 設(shè) ： bP — 汽包壓力（ aP ） L— 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 ?21,PP 加在差壓變送器兩側(cè)的壓力（ aP ） ?s? 飽和蒸汽的 重度 （ 3mN ） ?W? 飽和水的 重度 （ 3mN ） ?C? 汽包外平衡容器內(nèi)水柱的 重度 （ 3mN ） 從圖 中可看出： 1P = W? *h+ s? *(Lh) 2P = C? *L P? = 2P 1P = C? *L W? *h s? *(Lh) SWsc PLh ???? ? ????? *)( （ ） 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(cè)量不宜采用帶中間抽頭式（即雙室平衡容器）的測(cè)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(chǎng)調(diào)試綜合求取，通過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償回路確保上述信號(hào)在負(fù)荷變化時(shí)的精度。要求這些測(cè)量信號(hào)能夠自動(dòng)的進(jìn)行壓力、溫度校正。 圖 燃料量擾動(dòng) B下的水位響應(yīng)曲線 測(cè)量信號(hào)的自動(dòng)校正 鍋爐從啟動(dòng)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(dòng)下水位響應(yīng)過程具有純延遲；負(fù)荷擾動(dòng)下水位響應(yīng)過程具有假水位現(xiàn)象；燃料量擾動(dòng)也會(huì)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 dp 還慢 慢上升，它將使汽泡體積減小?！疤摷偎弧? 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(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言），但它是一個(gè)可測(cè)量，所以在系統(tǒng)中引入這些擾動(dòng)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)，如華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 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(dòng)下的水位響應(yīng)曲線 負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)水位的影響 蒸汽流量擾動(dòng)主要來自汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷變化，屬外部擾動(dòng)。 sV 對(duì)水位的影響可以用圖中的曲線 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。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 給水全程控制 系統(tǒng) 給水調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 給水?dāng)_動(dòng)對(duì)水位的影響 給水量的擾動(dòng)是給水自動(dòng)控制系統(tǒng)中影響汽包水位的主要擾動(dòng)之一，因?yàn)樗莵碜钥刂苽?cè)的擾動(dòng)，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。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2) 結(jié)合仿真實(shí)習(xí)，熟悉給水系統(tǒng)構(gòu)成、啟動(dòng)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(duì)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(shí)和了解后 ， 針對(duì)豐城電廠 300MW 機(jī)組 ， 結(jié)合仿 真實(shí)習(xí)， 對(duì)給水控制系統(tǒng) 邏輯 進(jìn)行深入分析 。 總體來說，國(guó)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(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)已比較成熟。運(yùn)行過程中，蒸汽流量變動(dòng) (即機(jī)組負(fù)荷調(diào)整 )和爐膛熱負(fù)荷干擾都會(huì)引起汽包壓力的變化。其作用是當(dāng)鍋爐啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)系統(tǒng)的全程控制。 總的來說，國(guó)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(dòng)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 ,一定程度上華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 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(dòng)和低負(fù)荷時(shí)往往投不上自動(dòng)。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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 國(guó)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(dòng)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(duì)容積減 少，負(fù)荷變化和其他擾動(dòng)對(duì)水位的影響將相對(duì)增大。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)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(guó)最近幾年新建的 3OOMW、 600MW 火電機(jī)組基本上都采用國(guó)內(nèi) 外最先進(jìn)的分散控制系統(tǒng) (DCS)，對(duì)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(duì)象 的 動(dòng)態(tài)特性、熱工測(cè)量信號(hào) 及其自動(dòng)校正原理 、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)特性 等基本知識(shí) ， 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(dòng)轉(zhuǎn)換過程 。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 摘要 ........................................................................ I Abstract .................................................................... II ...................................................................... 1 課題研究意義 ............................................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 ...................................................... 1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀綜述 .......................................................... 1 國(guó)外現(xiàn)狀綜述 .......................................................... 2 論文的主要工作 .......................................................... 2 2 給水全程控制系統(tǒng) .......................................................... 4 給水調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 .................................................. 4 給水?dāng)_動(dòng)對(duì)水位的影響 .................................................. 4 負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)水位的影響 .................................................. 4 燃料量擾動(dòng)對(duì)水位的影響 ................................................ 5 測(cè)量信號(hào)的自動(dòng)校正 ...................................................... 6 水位信號(hào)的壓力校正 ....................................