【正文】 閥門和泵的運(yùn)行及切換 .............................................. 24 電動(dòng)泵與汽動(dòng)泵的切換 .............................................. 25 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手、自動(dòng)切換 ............................................ 25 該給水全程控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ............................................. 24 參考文獻(xiàn) ................................................................... 25 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 第一章 給水 自動(dòng) 控制系統(tǒng) 的 整定 控制系統(tǒng)整定是根據(jù)被控對(duì)象的特性選擇最佳的整定參數(shù)（控制器參數(shù)、各信號(hào)間的靜態(tài)配合、變送器斜率等），其中主要是整定控制器參數(shù)。 [1] 調(diào)節(jié)器的參數(shù)可以通過(guò)理論計(jì)算求得，也可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整求取。由于表征調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的傳遞函數(shù)是近似的，所以最佳整定參數(shù)的理論計(jì)算結(jié)果是大致正確的。 [2] 給水自動(dòng)控制系統(tǒng) 概述 鍋爐給水調(diào)節(jié)的任務(wù)是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量 ,維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。隨著鍋爐容量和參數(shù)的提高，汽包的容積相對(duì)減小，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷顯著提高，因此，加快了負(fù)荷變化時(shí)水位的變化速度。 三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，就是在雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在引入給水流量信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)在于能快速消除給水側(cè)的擾動(dòng)。因此，對(duì)給水內(nèi)擾動(dòng)態(tài)特性遲延和慣性大的鍋爐應(yīng)考慮采用串級(jí)或其他控制方案。因此給水控制若采用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則在擾動(dòng)的初始階段，調(diào)節(jié)器將使給水流量向與負(fù)荷變化方向相反的方向變化，從而擴(kuò)大了鍋爐進(jìn)、出流量的不平衡。 總之，由于電廠鍋爐水位控制對(duì)象的特點(diǎn)，決定了采用單回路反饋控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)對(duì)控制品質(zhì)的要求，所以電站汽包鍋爐的給水自動(dòng)控制普遍采用三沖量給水自動(dòng)控制系統(tǒng)方案。給水調(diào)節(jié)器接受汽包水位 H 、蒸汽流量 D 和給水流量 W 三個(gè)信號(hào)（所以稱三沖量控制系統(tǒng)）。但僅僅根據(jù)水位信號(hào)調(diào)節(jié)給水流量的反饋調(diào)節(jié)，并不能滿足生產(chǎn)對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的要求。 圖 11 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)圖 當(dāng)蒸汽流量增加時(shí)，調(diào)節(jié)器立即動(dòng)作，相應(yīng)的增加給水流量，能有效的克服或減小虛假水位所引起的調(diào)節(jié)器誤動(dòng)作。當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器也能立即動(dòng)作，控制給水流量使給水流量迅速恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值，從而是汽包水位基本不變。 當(dāng)汽包水位 H 增加時(shí)，為了維持水位，調(diào)節(jié)器的正確操作應(yīng)使給水流量減小，反之亦然，即調(diào)節(jié)器操作給水流量的方向與水位信號(hào)的變化方向相反，因此調(diào)節(jié)器入口處水位信號(hào) HV 應(yīng)定義為負(fù)極性。在單級(jí)三沖量 給水控制系統(tǒng)中，水位、蒸汽流量和給水流量對(duì)應(yīng)的三個(gè)信號(hào) HV 、 DV 、 WV 都送到 PI 調(diào)節(jié)器，在靜態(tài)時(shí)，這三個(gè)輸入信號(hào)與代表水位給定值的信號(hào) OV 相平衡。對(duì)于單信號(hào)水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，只要采用比例積分調(diào)節(jié)器，不管負(fù)荷如何變化，靜態(tài)時(shí)的水位 H 將始終等于其給定值，即被調(diào)量沒(méi)有靜態(tài)偏差。 為了討論多信號(hào)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性，首先應(yīng)確定送入調(diào)節(jié)器的各信號(hào)極性。 D H W u 圖 12 單級(jí)三沖量給水系統(tǒng) ＰＩ 定值 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 當(dāng)蒸汽負(fù)荷增加時(shí)，為了保持汽包水位的恒定，調(diào)節(jié)器的正確操作動(dòng)作應(yīng)增大給水流量，即調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)應(yīng)與蒸汽流量信號(hào)的變化方向相同，所以蒸汽流量信號(hào) D? 定為“ +”號(hào)：給水流量信號(hào)是反饋信號(hào)，它是為穩(wěn)定給水流量而引入調(diào)節(jié)系統(tǒng)的，所以 W? 定為“ ”號(hào)。但由于汽包鍋爐的水位測(cè)量裝置 —— 平衡容器本身已具有反號(hào)的靜特性，所以進(jìn)入調(diào)節(jié)器的水位變送器信號(hào) H? 應(yīng)定為“ +”號(hào)。 即： D? W? + H? = Z? 或： Z? H? = D? W? = D D W WDW? ? ? ?? 上式表明，如果使送入調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號(hào) D? 與給水流量信號(hào) W? 相等，則在靜態(tài)時(shí)的水位信號(hào)就等于給定值，給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)將是無(wú)靜差的。在給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，一般都取 DW??? ，而在靜態(tài)時(shí)，即鍋爐負(fù)荷不變，水位也不波動(dòng)，這時(shí)給水流量 W 應(yīng)等于蒸汽流量 D ，則單級(jí)三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)水位 H 有無(wú)靜態(tài)偏差將完全由蒸汽流量和給水流量的分流系數(shù) D? 、 W? 的取值大小來(lái)決定。 一般情況下，都希望調(diào)節(jié)系統(tǒng)的具有無(wú)差的靜態(tài)特性，這時(shí)在蒸汽流量測(cè)量變送設(shè)備的斜率 DW??? 的前提下，應(yīng)取 D? = W? 。 （ 2）由水位控制對(duì)象 )(01sW 、水位變送器 H? 和內(nèi)回路組成的外回路。 圖 13 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖 下面對(duì)兩個(gè)閉合回路及前饋控制部分進(jìn)行分析和整定： 內(nèi)回路 的整定 調(diào)節(jié)器的參數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)回路來(lái)整定 ,根據(jù)圖 14所示的方框圖，可以把內(nèi)回路作為一般的單回路系統(tǒng)進(jìn)行分析。 △V=V H +V oW 2W 1Wα wK μKW ( ) γ W 圖 14 三沖量給水控制系統(tǒng)的內(nèi)回路方框圖 因此調(diào)節(jié)器的比例帶 ? 和積分時(shí)間 iT 都可以取的很小。在試探時(shí)，給水流量反饋信號(hào)的傳遞系數(shù) W? 可任意設(shè)置一個(gè)數(shù)值，得到滿意的 ? 值，如果以后 W? 有必要改變，則應(yīng)相應(yīng)的改變 ? 值，使 W?? 保持試探時(shí)的值，以保證內(nèi)回路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)不變。這是因?yàn)檎{(diào)節(jié)器為比例積分特性，? 和 iT 又設(shè)置的較小，故它能快速動(dòng)作。因此主回路也就可以表示為圖 16 可見(jiàn)，主回路也可看作是一個(gè)單回路系統(tǒng)。 它的等效比例帶： * ww? ? ?? 。對(duì)象的輸入信號(hào)為給水流量變化 /Wt h（ ） ，輸出信號(hào)為水位測(cè)量變送單元的輸出 HV /V mm（ ） ，從階躍響應(yīng)曲線上求得遲延時(shí)間 ? s（ ） 和響應(yīng)速度 ? ? ?11. / .V s t h??????，據(jù)響應(yīng)曲線法可得下述計(jì)算公式： *? ??? 則： WW? ? ??? 或： W W??? ?? 由此可見(jiàn)，當(dāng)變送器的斜率已經(jīng)確定后，增大給水流量的靈敏度 W? ，等于增加主回路調(diào)節(jié)器的比例帶，因而使給水流量動(dòng)作減慢，增加主回路的穩(wěn)定性。 前饋通道 的整定 對(duì)于圖 13所示的單級(jí)三沖量 給水控制系統(tǒng)，當(dāng)反饋回路經(jīng)過(guò)正確整定，確定了給水流量反饋裝置的傳遞系數(shù) W? 及調(diào)節(jié)器參數(shù) ? 和 iT 的數(shù)值后，系統(tǒng)的方框圖就可以用圖 17來(lái)表示。 D? D? 1ww??0 ()WWs+ 0 ()DWs=0 得 D? （ s） = — 00()()W W DDWWsWs??? 由此可見(jiàn)，前饋環(huán)節(jié)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的比例環(huán)節(jié)，而是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，要從物理上實(shí)現(xiàn)上式所表征的動(dòng)態(tài)特性在技術(shù)上也是困難的。 實(shí)踐證明，前饋環(huán)節(jié)只要取用比例特性，就能使在負(fù)荷變化時(shí)的水位保持在允許范圍內(nèi)，通常都用蒸汽流量信號(hào)和給水流量信號(hào)靜態(tài)配合的原則選擇 D? 。 圖 17 由圖 13簡(jiǎn)化的三沖量給水控制系統(tǒng)方框圖 三沖量給水控制系統(tǒng)參數(shù)的整定 實(shí)例 已知條件： 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)方框圖如圖 11所示，控制對(duì)象的特性參數(shù)為： 圖 13 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖 VD W H H2 H1 D 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 37 ( / )mm s t h? ??? ? ?； 30w s? ? ； 12 ( / )K mm t h ??? ； 2 15Ts? 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： 11( ) (1 )T iWs Ts??? 控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為：0 ( ) 0 .0 3 7() ( ) ( 1 ) ( 1 3 0 )w wwHsWs Q s s s s s??? ? ??? 20 2( ) 3 .6 0 .0 3 7() ( ) 1 1 1 5d d KHsWs Q s T s s s s?? ? ? ? ??? 給水流量與蒸汽流量的測(cè)量變送器的傳遞函數(shù)為： 10. 075 ( / )wd m A t h?? ?? ? ? 水位的測(cè)量變送器的傳遞函數(shù)為： 3h m A m m? ??? 給水流量反饋裝置和蒸汽流量前饋裝置都用比例環(huán)節(jié)，即： ()wwWs?? ； ()ddWs?? 試整定 ? 、 iT 、 W? 、 D? 。 調(diào)節(jié)器的參數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)回路來(lái)整定，內(nèi)回路方框圖如圖 14所示。如果按這個(gè)特點(diǎn)來(lái)求調(diào)節(jié)器的參數(shù)，那么 ? 和 iT 都可以取盡可能小的數(shù)值也不可能發(fā)生振蕩。 試驗(yàn)時(shí)，先設(shè)置好 W? 值（令 W? ? ），并令 iT =10s ，然后設(shè)置一個(gè)較大的 ? 值（例如 ? 50%? ），觀察內(nèi)回路的動(dòng)態(tài)過(guò)程，逐漸減小 ? 值至內(nèi)回路開(kāi)始振蕩（ ? ＞ 時(shí)為止 ） ,熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 此時(shí)的 ? 值即為調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。例：當(dāng)主回路衰減率偏低時(shí)，應(yīng)增加 w? 值，反之則應(yīng)減小 w? 值。 [3] 熱工控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 第二章 給水調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析 給水 流量 擾動(dòng)對(duì)水位的影響 給水量