【正文】 正的基本方法是，先推導出被測參數隨溫度、壓力變化的數學模型，然后利用各種元件構成運算電路進行運算，便可實現自動校正。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 全程給水控制系統需解決的關鍵問題 信號的自動校正 鍋爐從啟動到正常運行或是從正常運行到停爐的過程中，蒸汽參數和負荷在很大的范圍內變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量測量信號的準確性受到影響。蒸汽流量 D和燃料量 B的變化是產生“虛假水位”的根源。 上述四種擾動在鍋爐運行中都可能經常發(fā)生，給水流量擾動作為內部擾動，汽包水位對其響應的動態(tài)參數（τ、ε）是給水控制系統調節(jié)器參數整定的依據。另外，由于蒸發(fā)量隨燃料量的增加有慣性和時滯，如圖 虛線所示，這就導致遲延時間τ較長 。但是蒸發(fā)強度增大同樣也使水面下汽泡容積增大，因此也會出現虛假水位現象。若此 時汽輪機負荷未增加，則汽輪機側調節(jié)閥開度不變。虛假水位現象與鍋爐參數及蒸汽負荷變化大小有關，對于 100～ 670t/h 中、高壓鍋爐，當負荷階躍變化 10%時，虛假水位可達 30～ 40mm。只有當汽泡體積與負荷適應而不再變化時，水位的變化就僅由物質平衡關系來決定，這時水位就隨負荷增大而下降，呈無自平衡特性。 由圖 看出，當鍋爐蒸汽負荷變化時，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負荷突然增加時，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，在負荷突然減少時，水位反而先下降），這種現象稱為“虛假水位”現象。但當鍋爐蒸發(fā)量突然增加時，汽包水下面的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強度增加，從而使水位升高，因蒸發(fā)強度的增加是有一定限度的，故汽泡容積增大而引起的水位變化可用慣性環(huán)節(jié)特性來描述，如圖 中 H2 曲線所示。在蒸汽流量 D擾動下水位變化的階躍響應曲線如圖 所示。但按鍋爐容量的增大來計算響應速度，則得到的相對響應速度逐漸增大，說明隨著鍋τs)1( ε )( )( ??? sSW SHw w華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 爐容量和參數的提高，對水位 H控制的要求也越高。對于蒸發(fā)量為 410t/h，參數為 10MPa、 540℃的高壓爐，τ =10s，ε = 1? . 1? ；對于容量為 670t/h，參數為 14MPa、 540℃的超高壓爐，τ =5～ 10s，ε =～ 1? . 1? 。這種特性可由下列近似傳遞函數表示： 式中： ε 水位響應速度，即單位給水量擾動時，水位的變化速度， 1? .? ； τ 遲延時間， s。當給水流量突然增加后，給水流量雖然大于蒸汽流量，但由于給水溫度低于汽包內飽和水的溫度，給水吸收了原有飽和水中的部分熱量使水面下汽泡容積減少，實際水位響應曲線可視為由 H1和 H2兩條曲線疊加而成，所以擾動初期水位不會立即升高。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 圖 給水流量階躍擾動下水位響應曲線 當給水流量階躍增加Δ W后，水位 H的變化如圖中曲線 H所示。 給水流量擾動下水位的動態(tài)特性 給水流量是調節(jié)機構所改變的控制量，給水流量擾動是來自控制側的擾動，又稱內擾。汽包水位動態(tài)特性較為復雜，一是對汽包水位擾動有四個來源，二是“虛假水位”問題的存在，特別是后一個問題使得人們設計出“三沖量”給水控制系統。其中主要的擾動有：給水流量 W、鍋爐蒸發(fā)量 D、汽包壓力 Pb、爐膛熱負荷等。以給水控制系統為例，常規(guī)串級三沖量給水系統只能在負荷達到額定負荷 70%時，才能投入自動，在此以前全部為手動操作，而全程給水系統從鍋爐點火啟動開始便可以投入自動。全程控制是相對常規(guī)控制系統而言的，全程控制包括啟?？刂坪驼＿\ 行工況下控制兩方面的內容。隨著機組容量的增大、參數的提高，在啟動和停機過程中需要監(jiān)視和操作的項目增多，操作的頻率也增高，采用人工調節(jié)已不適應生產要求，而必須在啟、停過程中也實現自動控制。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 給水被控對象的動態(tài)特性 全程控制的概念 目前，大型火電單元機組都采用機、爐聯合啟動的方式，鍋爐、汽輪機按照啟動曲線要求進行滑參數啟動。 (3 )對給水控制的經濟性進行的分析，提出了自己思考的改進辦法。 (2 ) 針對低負荷階段給水對象復雜、難控的現狀，分析了問題的形 成機理。 本論文主要作了以下幾方 面的研究工作 : (I )深入分析給水對象的動態(tài)特性，闡述了現今給水全程控制中存 在的缺陷和不足。它由單沖量和三沖量兩個調節(jié)回路組成全程給水控制 , 當負荷大于 30%時為三沖量 ,當負荷小于 30%或三沖量變送器故障時為單沖量。給水系統一般采用經濟性極佳的變速給水泵，除采用液力偶合器的電動給水泵、汽動給水泵外，還需要采用一套調節(jié)系統，保證給水泵工作在安全區(qū)域內。鍋爐給水全程控制，是指機組在啟、停過程中，正常運行和負荷變化時均能實現鍋爐給水的自動控制。 在最近幾年，通過對老機組的技術改造，特別是分散控制系統（ DCS）的改造成功，已經使機組的自動化水平上了一個臺階。因而在實現控制策略及控制邏輯等方面受到了限制。汽包水位控制系統在國內新建機組中基本都實現了水位全程調節(jié)，但在老機組的控制系統中由于存在各種客觀和主觀因素，真正實現鍋爐給水全程控制的機組還為數不多，大多數只實現了高負荷時水位自動調節(jié)系統的投入。 國內外全程給水研究現狀 目前，我國將火電建設的重點放在大容量、高參數、高自動化 、高效益的機組上來，因而對電廠控制設備可靠性的要求越來越高，控制策略也向高精度、高效率、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。但是，由于給水系統的復雜 性，真正能實現全程給水控制火電機組還很少。 另一方面，隨著鍋爐參數的提高和容量的增大，汽包的相對容積減少， 負荷變化和其他擾動對水位的影響將相對增大。水位過低則會破壞水循環(huán)，嚴重時將引起水冷壁管道破裂。水位過高會影響汽水分離器的正常運行，蒸汽品質變壞，使過熱器管壁和氣輪機葉片結垢。 汽包水位是汽包鍋爐非常重要的運行參數，同時它還是衡量鍋爐汽水 系統是否平衡的標志。但是，火電機組越大，其設備結構就 越復雜，自動化程度要求也越高。 此外還提出了在系統設計時應注意的幾個關鍵問題 ，這 對單元機組給水全程控制系統的設計和調試均具有一定的參考價 值。華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 十里泉電廠 300MW 機組 汽包鍋爐給水控制系統的 應用 摘要 ： 給水全程控制系統是火力發(fā)電廠單元機組協調控制中的主要子系統之一，針對其可靠運行直接關系到整個 機組 的安全問題，采用單沖量和三沖量控制系統有機結合的控制策略 。本文 應用自動控制理論對單元機組給水的要求和特點進行了全面的分析，使單元機組給水全程控制從鍋爐點火到機組滿負荷運行，始終保持汽包水位在允許的范圍內，而且系統穩(wěn)態(tài)誤差小，控制精度高，超調量小。 關鍵詞： 單沖量； 三沖量；串級；切換；跟蹤 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 1緒論 課題的研究背景及意義 隨著電力需求的增長，以及能源和環(huán)保的要求，我國的火電建設開始向大容量、高參數的大型機組靠攏。 。維持汽包水位在一定允許范圍內，是保證鍋爐和汽 輪機安全運行的必要條件。嚴重時，會導致蒸汽帶水， 造成汽輪 機水沖擊而損壞設備。因此，汽包水位控制一直受到很高的重視。這必將加大水位控制的難 度，從而對水位控制系統提出了更高的要求。因此，對全程給水控制進 行優(yōu)化，增強給水系統的控制效果和適應能力成為迫切需要的問題。同時，隨著電力行業(yè)體制改革及電網商業(yè)化運營、競價上網的需要，以及火電機組要適應電網自動發(fā)電控制 (AGC)的需求，這必然要求機組各控制系統實現自動調節(jié)，因而對火電廠熱工自動化系統進行技術改造已成為必然。這主要是 因為老機組的控制儀表較落后，而當時技術條件又不夠成熟，用于實現水位調節(jié)的控制設備多為一些組件組裝儀表，如西安儀表廠的 MZⅢ系列組裝儀表、上海 FOXBORO 公司的 SPEC200 微機組件組裝式儀表等。同時，因為就地控制設備的可靠性不高，使得當時國內火電廠熱工自動化水平整體較落后。一些在常規(guī)儀表中無法實現的功能，由于 DCS 系華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 統的靈活組態(tài)及 計算機控制技術的優(yōu)越性已完全可以實現，因而實現對機組各控制系統的全程調節(jié)已完全成為可能。在大型火力發(fā)電機組鍋爐給水全程控制中，由于機組在高、低負荷下運行時具有不同的對象特性，一般控制系統采用單沖量、三沖量控制等變結構控制方案。 國內機組實現全程給水控制考慮的方案一般是在低負荷時，用啟動 調節(jié)閥控制汽包水位，調速給水泵維持給水母管壓力，采用單沖量的控制方式；高負荷時，使用調速給水泵控制汽包水位，大旁路調節(jié)閥維持給水壓力，采用三沖量的控制方式。 課題主要研究工作 本文圍繞給水控制優(yōu)化這一主題，立足于低負荷給水控制優(yōu)化設計，同時對高負荷階段給水泵協調控制方法進行了研究，從真正意義上實現從機組的啟動到正常運行，又到停爐冷卻全部過程均能自動控制。并根據給水分段式控制的原則，分別從低負荷和高負荷 兩個方面入手研究其改進方法 。在充分利用 PID調節(jié)器進行控制的條件下，提出了以多變量解耦控制理論為基礎的低負荷給水控制方案，并且對單沖量給水控制提出