1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上淺談給水自動控制系統(tǒng)在 220 t/ h 循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用（鶴崗立達(dá)矸石熱電有限公司 王貴毓）摘要：結(jié)合鶴崗立達(dá)矸石熱電有限公司三臺220 t/ h 循環(huán)流化床鍋爐所采用的串級給水控制系統(tǒng)，提出了控制的基本思想，分析了串級三沖量控制系統(tǒng)的原理及具體實(shí)現(xiàn)，得出給水控制的必要性和虛假液位的成因，經(jīng)分析比較推薦采用串級三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鍋爐給水的自動控制方案。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；汽包水位；三沖量調(diào)節(jié)；給水串級控制1、概述 汽包水位是鍋爐運(yùn)行中一個重要的監(jiān)控參數(shù)，它反映了鍋爐負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，保持汽包水位正常是保證鍋爐機(jī)組安全運(yùn)行的必要條件。隨著鍋爐容

2、量和參數(shù)的提高，汽包的容積相對減小，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷顯著提高，加快了鍋爐負(fù)荷變化時水位的變化速度。本文以鶴崗立達(dá)矸石熱電有限公司三臺220t/h 循環(huán)流化床鍋爐的給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例來分析汽包水位三沖量調(diào)節(jié)的整定與實(shí)現(xiàn)過程。2、基本思想根據(jù)給水控制對象動態(tài)特性的特點(diǎn)，結(jié)合鶴崗立達(dá)矸石熱電有限公司三臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際情況，提出如下的給水控制系統(tǒng)的一些基本思想：（1）、由于對象的內(nèi)擾動態(tài)特性存在一定的延遲和慣性，以給水為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，控制過程中水位將出現(xiàn)較大的動態(tài)偏差，故對給水內(nèi)擾動態(tài)特性延遲和慣性大的鍋爐應(yīng)采用串級或其它控制方案。（2）、由于對象在蒸汽負(fù)荷擾動外擾時，有

3、“虛假液位”現(xiàn)象。因此給水控制采用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)給水控制系統(tǒng)時，應(yīng)考慮采用以蒸汽流量為前饋信號的前饋控制，以改善給水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、三沖量控制系統(tǒng)原理分析 3.1 原理分析鍋爐汽包三沖量液位控制系統(tǒng)是在雙沖量液位控制基礎(chǔ)上引入了給水流量信號，由水位、蒸汽流量和給水流量組成了三沖量液位控制系統(tǒng)，汽包水位是被控變量，是主沖量信號；蒸汽流量、給水流量是兩個輔助沖量信號，實(shí)質(zhì)上三沖量控制系統(tǒng)是前饋加反饋控制系統(tǒng)，可分為單級和串級兩種控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量增加時，調(diào)節(jié)器立即動作，相應(yīng)地增加給水流量，能有效地減小虛假液位所引起的調(diào)節(jié)器誤動作，當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動時水壓力波動引起

4、給水流量的波動，調(diào)節(jié)器也能立即動作，控制給水流量使給水流量迅速恢復(fù)到原來的數(shù)值，從而使汽包水位基本不變。可見給水流量信號作為反饋信號，其主要作用是快速消除來自給水側(cè)的內(nèi)部擾動。當(dāng)汽包水位增加時為了維持水位，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的變化方向相反，因此調(diào)節(jié)器入口處水位信號定義為負(fù)極性。但由于汽包鍋爐的水位測量裝置平衡器本身已具有反號的特性，所以進(jìn)入調(diào)節(jié)器的水位變送信號應(yīng)為正。3.2 串級三沖量給水控制系統(tǒng)的分析 （1）控制原理 串級三沖量給水控制系統(tǒng)的控制原理圖： 串級三沖量給水控制系統(tǒng)的控制原理圖整個系統(tǒng)由兩個閉合回路和前饋部分組成的，系統(tǒng)

5、組成如下：(1)給水流量W，給水流量變送器，給水流量反饋裝置w副調(diào)節(jié)器PI2，執(zhí)行器 kz 和調(diào)節(jié)閥k組成副回路。(2)由被控對象Wow（s）水位測量變送器H主調(diào)節(jié)器PI1和副回路組成主回路。(3)由蒸汽流量信號D，以及蒸汽流量變送器D及蒸汽流量前饋裝置構(gòu)成前饋控制部分。（2）副調(diào)節(jié)器的分析與整定根據(jù)串級控制系統(tǒng)的分析整定方法，應(yīng)將副回路處理為具有近似比例特性快速隨動系統(tǒng)，以使副回路具有快速消除內(nèi)擾及快速跟蹤蒸汽流量的能力。以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。（3）主回路的分析與整定 在主回路中，如果把副回路近似看作比例環(huán)節(jié)，則主回路等效方框圖如圖6所示。這時，主回路等效為一個單回路控制系統(tǒng)。如果以給水流量

6、W作為被控對象的輸入信號，則可以把PI1調(diào)節(jié)器與副回路兩者看作為等效主調(diào)節(jié)器，它的傳遞函數(shù)為：WT1(S)=1/WW (1/1)(1+1/TI1)所以等效主調(diào)節(jié)器仍然是比例積分調(diào)節(jié)器，等效的比例帶為：1*=1WW式中1 主調(diào)節(jié)器 PI1 的比例帶。等效主調(diào)節(jié)器的積分時間TI1就是PI1調(diào)節(jié)器的積分時間TI1主回路仍按單回路系統(tǒng)的整定方法整定，如通過試驗(yàn)方法求取主回路被控對象的階躍響應(yīng)曲線，并由曲線上求得延遲時間和響應(yīng)速度，在按曲線整定法中給出的公式計(jì)算等效主調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)為：*=1.1TI1* =33 則 PI1 調(diào)節(jié)器的參數(shù)為1 =1*/WW =1.1/WW TI1 = TI* = 3.3

7、 串級三沖量給水控制系統(tǒng)的主回路等效圖通過對串級三沖量給水控制系統(tǒng)的分析，可以看出串級系統(tǒng)的主、副回路的工作可以認(rèn)為基本上是各自獨(dú)立的。給水流量W，給水流量反饋裝置的傳遞系數(shù)W雖然也同時對主、副回路的工作產(chǎn)生影響，但它們在系統(tǒng)中的作用卻比在單級系統(tǒng)中小得多。在單級三沖量控制系統(tǒng)中，主回路的等效調(diào)節(jié)器比例帶1*=WW可以通過改變W來調(diào)整*，但W的選擇還必須同時兼顧內(nèi)回路的穩(wěn)定性。串級三沖量系統(tǒng)中的等效主調(diào)節(jié)器的比例帶1*=1WW 可以改變 PI1調(diào)節(jié)器的比例帶1來調(diào)整1*。因此，調(diào)整1*并不會影響到副回路的工作穩(wěn)定性，從而做到主、副回路互不影響，即副回路的穩(wěn)定性由改變W 來保證，主回路的穩(wěn)定性由

8、1 來保證。4、給水自動控制系統(tǒng)在我公司的實(shí)際應(yīng)用鍋爐給水系統(tǒng)采用，經(jīng)給水門一次分成兩路，一路直接經(jīng)省煤器預(yù)熱后進(jìn)入汽包，另一路進(jìn)減溫器調(diào)節(jié)主汽溫度熱交換后進(jìn)入。主蒸汽從汽包出來后經(jīng)高溫過熱器、減溫器、低溫過熱器換熱后成為成品蒸汽去汽輪機(jī)。汽包水位控制是保證鍋爐正常運(yùn)行和蒸汽品質(zhì)的重要措施之。水位過低，容易使水全部汽化而燒壞鍋爐甚至爆炸，水位過高則影響汽水分離效果使蒸汽帶水降低蒸汽品質(zhì)。影響汽包水位的因素很多，主要有燃料燃燒加熱汽包水汽化、蒸汽負(fù)荷流量等。特別是負(fù)荷突然增大時極易產(chǎn)生“虛假水位”現(xiàn)象，測量出錯誤水位造成干鍋損壞鍋爐，因此汽包水位一般采用傳統(tǒng)的，能達(dá)到一定的控制效果。但是經(jīng)過我們

9、不斷摸索，集眾家自動控制原理之所長，我們成功地采用了以三沖量為基礎(chǔ)的，并參考人工控制大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)荷大小、水位偏差大小及方向在流程圖上實(shí)時修改變PID三沖量控制系統(tǒng)。沖量分別為：汽包水位、主汽流量、給水流量；水位信號作為主調(diào)被調(diào)量，在PID反作用原理下，當(dāng)水位升高，PID發(fā)出關(guān)小主給水調(diào)節(jié)門的指令，反之，則開大；主汽流量作為主調(diào)前饋量，在水位保持不變的情況下，當(dāng)主汽流量增大時，PID開大主給水調(diào)節(jié)門的指令，增加給水量，反之，則減小給水量，這樣能起到當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化，及時調(diào)整給水量，而不引起水位發(fā)生大的波動；給水流量作為副調(diào)被調(diào)量，與汽泡水位和主汽流量經(jīng)運(yùn)算得出的值作為副調(diào)的設(shè)定值進(jìn)行比較

10、，來調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)門的開度，實(shí)現(xiàn)給水自動調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制；另外，為了能夠保證鍋爐的安全運(yùn)行，我們又對給水自動調(diào)節(jié)設(shè)定了手動/自動的無擾切換和自動解除自動控制條件：1）、控制指令與閥位反饋?zhàn)儾畲笥?0%。2）、三點(diǎn)汽包水位任意兩點(diǎn)為壞值3）、三點(diǎn)汽包水位均不是壞值且任意兩點(diǎn)之間的偏差大于60mm4）、當(dāng)主調(diào)節(jié)器|PV-SP|大于50mm或副調(diào)節(jié)器|PV-SP|大于50t 5）、當(dāng)三點(diǎn)主汽流量或三點(diǎn)給水流量全部為壞值時6）、鍋爐MFT保護(hù)動作時 樣在很大程度上保證了鍋爐給水自動調(diào)節(jié)的安全性，通過我公司兩年來的實(shí)踐證明也達(dá)到了比較理想的控制效果。5、小結(jié) 本文以鶴崗立達(dá)矸石熱電廠三臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐給水控制系統(tǒng)為例，對給水系統(tǒng)提出了控制的基本思想，并對串級三沖量控制系統(tǒng)的原理及具體回路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹，采用串級三沖量給水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鍋爐給水的自動控制。經(jīng)過鶴崗立達(dá)矸石熱電廠3年的鍋爐運(yùn)行實(shí)踐效果良好。能夠滿足鍋爐的實(shí)際運(yùn)行工況。參考文獻(xiàn) 1、