【正文】 圖 46 給水流量信號(hào)溫度校正線路 給水流量測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性與壓力、溫度的校正精度有關(guān)，但主要取決于高、低負(fù)荷時(shí)流量的測(cè)量精度。上面的一路為主給水，在高負(fù)荷時(shí)使用；下面一路為流量較小的旁路給水，鍋爐啟停過程中及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)用它供水；中間一路為輔助給水，當(dāng)主給水管路發(fā)生故障或因水壓過低而主給水供不應(yīng)求時(shí)使用。旁路給水管路中的最大流量只有主給水管路流量的 30%左右，如果采用一個(gè)孔板測(cè)量給水流量，在低負(fù)平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 21 頁 荷時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。在鍋爐啟停及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，用旁路孔板 2 測(cè)量給水量，高負(fù)荷時(shí)用主管路孔板 1 測(cè)量給水量。 圖 47 給水管路系統(tǒng)示意圖 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁 圖 48 給水流量信號(hào)運(yùn)算回路 由于旁路給水管路中的實(shí)際流量為主給水管路的 1/4 左右，因此測(cè)量旁路給水流量的變送器輸出信號(hào) 要用乘法器乘以 的系數(shù)，以便使旁路給水流量信號(hào)與主給水流量信號(hào)具有同樣的變化范圍。當(dāng)給水流量大于 25%時(shí)， k 值由 1 向零逐漸變小，當(dāng)流量達(dá)到 30%時(shí) 0?k ，這時(shí)旁路給水流量信號(hào)消失，轉(zhuǎn)入主給水管路的給水流量測(cè)量。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 23 頁 由上式可以看出，當(dāng) 1?k 時(shí)， 1w = 2w ；當(dāng) 0?k 時(shí)， w = 1w ，這樣就實(shí)現(xiàn)了在低負(fù)荷時(shí)用旁路管路上的孔板 2 測(cè)量給水流量，高負(fù)荷時(shí)用主給水管路上的孔板 1 測(cè)量給水量的要求，從而提高了測(cè)量精度。 圖 49 給水流量測(cè)量信號(hào)系統(tǒng) 在圖 49中， 1W 經(jīng)過大孔板的給水流量； 2W 經(jīng)過小孔板的給水流量； ?1r 大孔板、流量變送器、 I/U 轉(zhuǎn)換及開方器合在一起的測(cè)量系統(tǒng)總的系數(shù)； 2r ?小孔板等測(cè)量系統(tǒng)總的系數(shù)； W 最后測(cè)得的給水流量信號(hào)，它如用指示表表示出來，系數(shù)值用 1r （即按大孔板測(cè)量范圍作為指示儀表的測(cè)量范圍）； k 0～ 1變化的系數(shù)。如果把圖 49 中各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)配合恰當(dāng)，則可以得到以下結(jié)果： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 24 頁 kWkWW 21 )1( ??? （ 45） 圖 49 中用虛線框表示的部分，是一個(gè)比例限幅電路，通過恒流給定器 GH 輸出與大孔板測(cè)量信號(hào) 1m 比較，經(jīng)比例放大后，再限制其最大輸出值（ n=0～ 10），使 k =0～ 1 變化。 現(xiàn)把實(shí)現(xiàn)式（ 15）的線路原理說明如下： 當(dāng) 1m ≥ GH 值時(shí)，比例組件輸入為負(fù)值，反向截止使輸出 N=0，由乘法器中 10nk? ，得到 0?k 。由于選擇比例組件的放大倍數(shù)較大，比如為 20，此時(shí)，輸出將大于 10，經(jīng)限幅后，使 n =10V， 110?? nk 。 兩個(gè)乘法器的輸入輸出關(guān)系為 kmnmU ???? 110101 krrmnrrmU ?????? 21221202 10)( 加法器 ? 的輸出為 krrmkmmUUmm2121102020 ??????? = krrmkm ??? 2121 )1( krmkrmrm ???? 22111 )1( 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 因?yàn)? 111 rmW? ；222 rmW? ；1rmW? 所以 kWkWW ???? 21 )1( 例如，當(dāng)流量較小， GH 1m =，可得到 ???n ； ?? nk 21 WWW ?? 即從大孔板測(cè)量值取 60%，從小孔板測(cè)量值取 40%，構(gòu)成給水流量測(cè)量信號(hào)。在負(fù)荷變化時(shí)，大小閥門就需要進(jìn)行無擾切換。 從圖 410 可以看出，在低負(fù)荷時(shí)，繼電器接點(diǎn) KJ 斷 開，定值組件 GH 發(fā)出 10V的階躍信號(hào)，經(jīng)過加法器，直接送到小閥回路中的乘法器，即 10?b V。 a 信號(hào)即為調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，所以小閥回路中的控制信號(hào)即為調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，小閥處于工作狀態(tài)。這是因?yàn)?KJ 斷開，限速組件≦的輸出信號(hào) b 為 0，則大閥 回路中乘法器輸出 010 0 ????? ac baU大。這時(shí)，限速組件輸入為一個(gè) 10V的階躍信號(hào)，其 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 圖 410 大小調(diào)節(jié)閥無擾切換原理圖 輸出 b 變?yōu)樾逼滦盘?hào)，當(dāng)斜坡信號(hào)達(dá)到 10V時(shí)， aac baU ????? 1010大，即大閥門逐漸開大，最后變?yōu)檎{(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，大閥門參與工作。當(dāng) b 信號(hào)降為零時(shí)，小閥門回路的乘法器輸出 00 ????? cac baU小。 由于兩個(gè)閥門的流通量是不同的，所以兩個(gè)閥門的開關(guān)速度應(yīng)該是不同的，而流量應(yīng)該保持相等，這可以通過比例系數(shù)和偏置值進(jìn)行調(diào)整。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 調(diào)節(jié)閥的切換與截門的切換密切 配合，截門應(yīng)在調(diào)節(jié)閥投入工作之前打開。低負(fù)荷時(shí)，由于蒸汽參數(shù)低，負(fù)荷變化小，虛假水位現(xiàn)象不太嚴(yán)重，對(duì)維持水位恒定的要求又不高，所以允許采用單沖量給水控制系統(tǒng)。于是出現(xiàn)了低負(fù)荷時(shí)采用單沖量，高負(fù)荷時(shí)采用三沖量給水控制系統(tǒng)，如圖 411 所示。高負(fù)荷時(shí)采用串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)，其中 PI2 為主調(diào)節(jié)器，接受水位信號(hào)。兩套控制系統(tǒng)的切換是根據(jù)鍋爐負(fù)荷（蒸汽流量）的大小進(jìn)行的。當(dāng)單沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)， 1C 閉合， 3C 斷開。系統(tǒng)的切換在 25%負(fù)荷左右進(jìn)行。 當(dāng)三沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要求 PI1 調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤 PI3 調(diào)節(jié)器的輸出；單沖量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要求 PI3 調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤 PI1 調(diào)節(jié)器的輸出；主調(diào)節(jié)器 PI2 的輸出應(yīng)保證加法器 ?的輸出跟蹤給水流量信號(hào)。最簡單的原理圖如圖 412 所示。通過該線路可使 B 跟隨 A 變化，使 B 總與 A 相等。若 A 是變化量，則 B 信號(hào)跟隨 A 信號(hào)變化，始終保持 B 與 A 相等。由于閉環(huán)反饋回路中信號(hào) B 是從比較器正端輸入的，所以在比較器環(huán)節(jié)中輸入輸出關(guān)系不變，而在積分環(huán)節(jié)中輸入輸出關(guān)系則有一負(fù)號(hào)，所以整個(gè)閉環(huán)回路是負(fù)反饋形式。 圖 413 正端輸入跟蹤線路原理圖 （ a）原理電路圖；（ b）原理框圖 如果在 信號(hào)跟隨電路中客觀需要加入一些其他信號(hào)，例如圖 411中，串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求副調(diào)節(jié)器給定信號(hào)跟隨給水流量信號(hào) W，在 PI1 調(diào)節(jié)的積分器后又加入了蒸汽流量信號(hào)D，即中間加入了附加信號(hào)，仍能使從動(dòng)信號(hào)跟隨主動(dòng)信號(hào)。 給水泵安全特性要求 給水泵的安全工作區(qū)如圖 414所示，圖中陰影區(qū)由泵的上、下限特性、最高轉(zhuǎn)速 maxn平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁 和最低轉(zhuǎn)速 minn ，泵出口最高壓力 maxP 和最低壓力 minP 圍成。這樣在所需的相同的泵出口壓力條件下，可使泵進(jìn)入上限特性右邊的安全工作區(qū)工作，如圖 314 中，泵工作點(diǎn)由 1a 移到1b 點(diǎn)。這就需要用改變上水通道阻力，即設(shè)置給水調(diào)節(jié)閥的方式，使泵工作在安全區(qū)內(nèi)。在鍋爐負(fù)荷升高到一定程度，即泵流量較大時(shí)，為了不使泵在下限特性右邊區(qū)域工作，也需適當(dāng)提高上水通道阻力，以使泵出口壓力提高，這樣給水調(diào)節(jié)門又保證了泵在下限特性左邊安全 區(qū)工作。 第五章 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 現(xiàn)代大型鍋爐的水位動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，汽包存在著嚴(yán)重的“虛假水位”現(xiàn)象，為了保證給水系統(tǒng)的安全可靠，設(shè)計(jì)了許多不同類型的控制系統(tǒng)，但是無論采用何種調(diào)節(jié)手段，汽包鍋爐的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)不外乎采用以下三種基本結(jié)構(gòu)：單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單級(jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、串級(jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 圖 51 單沖量單回路自動(dòng)調(diào)節(jié) 這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是不能適應(yīng)較大的負(fù)荷擾動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間，蒸發(fā)量和給水量的不平衡逐漸使水位回升并超過正常值，這時(shí)調(diào)節(jié)器又接受水位高的信號(hào)去減小給水量。水位的第二次升高值是調(diào)節(jié)器接受虛假水位信號(hào)后產(chǎn)生的誤動(dòng)作造成的。 在給水量產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí)，由于存在滯后，調(diào)節(jié)器不會(huì)及時(shí)動(dòng)作，當(dāng)水位偏差信號(hào)超過調(diào)節(jié)器的不靈敏區(qū)后調(diào)節(jié)器開始動(dòng)作，改變給水調(diào)節(jié)閥門的開度，從閥門動(dòng)作改變給水流量到水位發(fā)生變化又需要一定時(shí)間， 不能及時(shí)克服給水流量變化帶來的影響 。當(dāng)給水流量自發(fā)變化時(shí)，要等到汽包水位變化后，才有信號(hào)輸入控制器?？刂破鞯倪@種控制作用是不及時(shí)的。 雙沖量控制系統(tǒng)能消除內(nèi)擾，有效補(bǔ)償外擾引起的水位變化，克服 “ 虛假水位 ” 的影響，改善了控制質(zhì)量，但由于給水流量對(duì)水位的影響，其延遲要比蒸發(fā)量對(duì)水位影響大，平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 32 頁 用水位作為反饋信號(hào)去控制不及時(shí)，使得動(dòng)態(tài)偏差增大。這種控制方案 多 用于中、小型鍋爐的給水控制系統(tǒng)。三沖量給水系統(tǒng)又分為單級(jí)三沖量和串級(jí)三沖量給水系統(tǒng)。這種系統(tǒng)與雙沖量給水系統(tǒng)相比，多了一個(gè)流量反饋信號(hào)。 但是，在系統(tǒng)參數(shù)整定時(shí)，內(nèi)外回路相互關(guān)聯(lián)相互影響，不容易確定參數(shù)，從而得不到希望的調(diào)節(jié)效果，且負(fù)荷變化時(shí)水位靜態(tài)值是根據(jù) “ 靜態(tài)對(duì)比 ” 來進(jìn)行整定的。 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)和單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)相比，有如下特點(diǎn)： 1．兩個(gè)調(diào)節(jié)器任務(wù)不同，參數(shù)整定相對(duì)獨(dú)立。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位，這比單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的工作更為 合理，故串級(jí)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量比單級(jí)系統(tǒng)要好一些。恰巧相反，在這里可以根據(jù)對(duì)象在外擾下虛假水位的嚴(yán)重程度來適當(dāng)加強(qiáng)蒸汽流量信號(hào)的作用強(qiáng)度，以便在負(fù)荷變化時(shí)，使蒸汽流量信號(hào)能更好的補(bǔ)償虛假水位的影響，從而改變蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的水位控制質(zhì)量。 3．當(dāng)給水流量信號(hào) WI 和蒸汽流量信號(hào) DI 兩個(gè)信號(hào)中由于變送器故障而失去一個(gè)信號(hào)，或變送器特性發(fā)生變化， DI 和 WI 平衡關(guān)系失去時(shí)，主調(diào)節(jié)器由于積分作用可補(bǔ)償失去平衡的電流，使系統(tǒng)暫時(shí)維持工作；而單級(jí)系統(tǒng)當(dāng) DI 或 WI 因產(chǎn)生故障而失去時(shí)，則無法控制水位在額定值，因此，串級(jí)系統(tǒng)的安全性較好。 但是，串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)在汽機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，它的過渡過程和響應(yīng)速度不如單級(jí)系統(tǒng)快。汽包水位過高，會(huì)影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口的蒸汽水分含量過多，導(dǎo)致過熱器管壁結(jié)垢而被