1、第三章 鍋爐給水控制系統3.1 汽包鍋爐給水控制 3.2 汽包鍋爐給水全程控制系統實例分析 3.3 直流鍋爐給水控制3.4 直流鍋爐給水控制系統實例分析.3-1 汽包鍋爐給水控制.一、給水控制義務 汽包鍋爐給水控制的義務是使給水量順應鍋爐蒸發量，并使汽包的水位堅持在一定范圍內： 1維持汽包水位在一定的范圍內 汽包水位是影響鍋爐平安的重要要素。水位過高，會破壞汽水分別安裝的正常任務，嚴重時會導致蒸汽帶水增多，從而添加在過熱器管壁上和汽輪機葉片上的結垢，甚至使汽輪機發生水沖擊而毀壞葉片；水位過低，那么會破壞水循環，引起水冷壁的破裂。 . 正常運轉時水位動搖范圍：3050mm 異常情況: 200 m

2、m 事故情況：超出350 mm 2堅持穩定的給水量 穩定工況下，給水量不應該時大時小地猛烈動搖，否那么，將對省煤器和給水管道的平安運轉不利。.二、給水控制對象的動態特性 汽包爐給水控制對象構造如以下圖: 圖. 汽包爐給水控制的構造系統 .影響水位的要素主要有： 鍋爐蒸發量負荷D 給水量W 爐膛熱負荷熄滅率M 汽包壓力Pb 1、給水量擾動下水位變化的動態特性水位在給水擾動下的傳送函數可表示為. 左圖中曲線1為沸騰式省煤器時水位的動態特性。曲線2那么是非沸騰式省煤器時的水位動態特性。 圖. 給水量擾動時水位階躍呼應曲線 . 水位對象可近似以為是一個積分環節和一個慣性環節并聯的方式： 2蒸汽流量擾動

3、下水位的動態特性 “虛偽水位 ：由于負荷添加時，在汽水循環回路中的蒸發強度也將成比例添加，水面下汽泡的容積添加得也很快，此時熄滅率M還來不及添加，汽包中水的體積增大而水位上升。 傳送函數 . 當過了一段時間后，即汽泡容積和負荷相順應而到達穩定后，水位就要反映出物質平衡關系而下降。 .3爐膛熱負荷擾動下水位變化的動態特性圖. 燃料擾動下水位階躍呼應曲線 . 爐膛熱負荷擾動即是指熄滅率M的擾動。 熄滅率添加時，鍋爐吸收更多的熱量，使蒸發強度增大，假設不調理蒸汽閥門，由于鍋爐出口汽壓提高，蒸汽流量也增大，這時蒸發量大于給水量，水位應下降。 但由于在熱負荷添加時蒸發強度的提高，使汽水混合物中的汽泡容積

4、添加，而且這種景象必然先于蒸發量添加之前發生，從而使汽包水位先上升，從而引起“虛偽水位景象。 當蒸發量與熄滅量相順應時，水位便會迅速下降，這種“虛偽水位景象比蒸汽量擾動要小一些，但其繼續時間長。.4-3 給水控制的根本方案.三、給水控制的根本方案1、單級三沖量給水控制系統 圖. 單級三沖量給水控制系統構造圖 .任務原理: 調理器接受三個信號H、W、D，其輸出經過執行機構去控制給水量W，其中水位H是主要控制信號，水位高時應減少給水流量，水位低時應添加給水流量。 蒸汽流量D和給水流量W的變化是引起水位變化的主要緣由擾動信號，它們分別作為水位控制的前饋信號和反響信號。當D改動時，調理器PI動作。適當

5、地改動給水量W，保證D和W比值不變；而當W自發地改動時，PI也立刻動作使W恢復原來數值，有效地控制水位的變化。 .2、串級三沖量給水控制系統 . 串級三沖量給水控制系統如左圖。 有主調理器PI1和副調理器PI2。主調理器PI1接受水位信號作為主控信號去控制副調理器PI2。副調理器除接受主調理器信號IH外，還接受給水量反響信號IW和蒸汽流量信號ID，組成一個三沖量的串級控制系統，其中副調理器的作用主要是經過內回路進展蒸汽流量D和給水流量W的比值調理，并快速消除來自給水側的擾動。 1、任務原理:. 2、系統特點 1兩個調理器義務不同，參數整定相對獨立； 2在負荷變化時，水位靜態值是靠主調理器PI1

6、來維持的，并不要求進入副調理器的蒸汽流量信號的作用強度按所謂“靜態對比來進展整定。恰巧相反，在這時可以根據對象在外擾下虛偽水位的嚴重程度來適當加強蒸汽流量信號的作用強度，以便在負荷變化時，使蒸汽流量信號能更快地補償虛偽水位的影響，從而改動蒸汽負荷擾動下的水位控制質量。.3-2 汽包鍋爐全程給水控制系統實例分析.一、給水全程控制定義 在鍋爐給水全過程中都是自動控制的，即能在控制設備正常的條件下，不需求操作人員的干涉，就能堅持汽包水位在允許的范圍內。二、給水全程自動控制系統的要求 1實現給水全程控制可以采用改動調門開度即改動給水管路阻力的方法來改動給水量，也可以采用改動給水泵轉速即改動給水壓力的方

7、法來改動給水量。. 前一種方法(改動調門開度)節流損失大，給水泵的耗費功率多，不經濟，故在普通單元機組的大型鍋爐中都采用后一種方法(改動給水泵轉速)。 兩段調理: 在給水全程控制系統中不僅要滿足給水量調理的要求，同時還要保證給水泵任務在平安區。這往往需求有兩套控制系統來完成，即所謂兩段調理。 .2系統的切換問題。由于機組在高、低負荷下呈現不同的對象特性，要求控制系統能順應這樣的特性。即隨著負荷的添加和下降，系統要從單沖量過渡到三沖量系統，或從三沖量過渡到單沖量系統，由此產生了系統的切換問題。. 3由于全程控制系統的任務范圍較寬，對各個信號的準確丈量提出了更嚴厲的要求。例如，在高低負荷不同工況下

8、，給水流量的數值相差很大，必需采用不同的孔板進展丈量，這樣就產生了給水流量丈量安裝的切換問題；同樣，主汽溫度和壓力在全過程中變化也很大，需求對主蒸汽流量進展校正。 4給水全程控制還必需順應機組定壓運轉和滑壓運轉工況，必需順應冷態起動和熱態起動情況。 5在多種調理機構的復雜切換過程中，給水全程控制系統都必需保證無干擾。. 閥門的切換: 高低負荷需求用不同的調理閥門，必需處理切換問題，調理閥門的切換伴隨著有關截止門的切換，而截止門的切換過程需求一定的時間，導致了水位堅持的困難。 閥門與調速泵間切換:在低負荷時采用改動閥門的開度來堅持泵的出口壓力，高負荷時用改動調速泵的轉速堅持水位，這又產生了閥門與

9、調速泵間的過渡切換問題。 調理方式: 點火后，在升溫升壓過程中，由于鍋爐沒有輸出蒸汽量，給水量及其變化量都很小，此時單沖量調理系統也不非常理想，就需求用開啟閥門的方法雙位調理方式進展水位調理。在這些切換中，系統都必需有相應的平安可靠的系統，保證給水泵任務在平安區內。 .三、給水控制系統構造 1. 汽泵控制系統.2.電泵和旁路閥控制.二、系統任務原理 1起動、沖轉及帶25%負荷。此階段采用單沖量系統經過調理給水旁路門開度來維持汽包水位在給定范圍內，電動給水泵維持在最低轉速，汽動給水泵手/自動操作器1AM強迫為手動形狀，汽泵超馳全關，主給水門也封鎖，給水旁路閥從0%-100%調理。 單沖量調理器4

10、PIIE的輸入為水位丈量值H和給定值H0的偏向，其輸出經3AM手/自動操作器去控制給水旁路閥，同時可進展閥位顯示。三沖量電動泵的副調理器3PI處于自動跟蹤形狀，經過切換開關T2的NC點使3PI的輸出跟蹤函數發生器F1()的輸出，再經過2AM手/自動操作器使電動泵維持在最低轉速nmin運轉。 . 2升負荷25%30%。此階段采用單沖量系統調理電動給水泵轉速。此時三沖量系統尚不能運用，給水旁路門已全開，只能提高給水泵轉速來滿足給水量的添加，T2仍接NC，F的輸出值隨調理信號變化，經過3PI的自動跟蹤使調理信號控制電動泵轉速，實現由閥門控制到電動泵轉速控制給水量的無擾過渡。 由于單沖量調閥系統與單沖

11、量調泵系統對象特性不同，且調理器整定參數不同，所以4PI為變參數調理器。 330%100%階段。此階段采用三沖量系統調理給水泵轉速方案。這是調理系統的正常工況。給水旁路閥鎖定在全開位置不再封鎖，以減少系統不用要的擾動。 . 1負荷達w，電動泵轉速為nx時翻開主給水電動門。此時泵的轉速已提高，當主給水電動門翻開以后，管道阻力忽然減少，調理系統使泵轉速自動下降一些時，泵轉速已有能夠下降。另外，在三沖量系統投運情況下開主給水電動門，由于三沖量系統抗內擾才干比單沖量系統強得多，所以調理質量能得到保證。 230A負荷階段采用電動泵控制給水量。此時系統為三沖量電動泵調理，3PI3E電泵副調理器不再跟蹤4P

12、IIE的輸出，而是處于自動調理形狀，經過2AM手自動操作器控制電動泵轉速。三沖量主凋節器1PI在030負荷階段或手操階段不斷跟蹤(G-D)信號G為給水流量，從而防止三沖量系統投自動時副調理器處于積分飽和形狀相當于副調理器的給定信號跟蹤給水流量G。 . 3DA負荷時，開場啟動汽動泵，完成汽動泵和電動泵的轉換之后，汽動泵取代電動泵運轉，電動泵經過T的切換和2AM的跟蹤處于超馳全關形狀，直到滿負荷運轉。 此時，2PI3E汽動泵副調理器處于自動調理形狀，經過1AM手自動操作控制汽動泵轉速，同時可進展轉速顯示。假設執行機構發生缺點可發出邏輯信號使泵切手動。 (4) 降負荷過程中控制順序與上述相反，同時各

13、負荷的切換思索了2的不靈敏區，防止由于負荷動搖系統在切換處來回切換。.3-3 直流鍋爐給水控制.一、給水控制系統的主要義務 超臨界發電機組沒有汽包，鍋爐給水控制系統的主要義務不再是控制汽包水位，而是以汽水分別器出口溫度或焓值作為表征量，保證給水量與燃料量的比例不變，滿足機組不同負荷下給水量的要求。 靜態和動態燃水比值及隨負荷變化的焓值校正是超臨界直流鍋爐給水系統的主要控制特征。.二、帶固定負荷直流鍋爐控制方案 以燃料量作為自動流量，調理鍋爐負荷，以給水流量作為從動流量，跟隨燃料量變化，堅持燃水比例不變，調理微過熱汽溫的配對選擇方案。. 對于直流鍋爐來說，給水流量的改動可以有效的改動蒸汽流量。

14、因此該方案以給水流量作為自動流量，調理鍋爐負荷。以燃料量作為從動流量，跟隨給水流量變化，調理燃水比及汽溫。 加熱段某點水溫代表煙氣溫度三、帶變動負荷直流鍋爐控制方案 .3-4 直流鍋爐給水控制系統實例分析.一、給水控制系統的工藝流程 某電廠600MW超臨界壓力機組的鍋爐為螺旋管圈、變壓運轉直流鍋爐，其啟動系統配有兩只內置式啟動分別器，在鍋爐啟動和低負荷運轉時，分別器處于濕態運轉，同汽包一樣起著汽水分別的作用，此時適當控制分別器水位，經過循環回收合格工質；當鍋爐進入直流運轉階段，分別器處于干態運轉，成為過熱蒸汽通道。 機組配備有二臺50%BMCR汽動給水泵和一臺30%BMCR的電動給水泵：. 汽

15、動給水泵：由變速汽輪機拖動的鍋爐給水泵，布置在汽機房13.70米層，每臺汽動給水泵配有一臺定速電動機拖動的前置泵，布置在除氧間零米層，給水泵汽輪機的轉速接受給水控制系統的信號進展調理，以改動給水流量； 電動給水泵：液力巧合器調速的電動給水泵，作為啟動和備用，前置泵與主泵用同一電動機拖動，它布置在除氧間零米層。在機組啟動時，電動給水泵以最低轉速運轉，用其出口管道旁路上的氣動調理閥控制給水流量，當機組負荷上升，給水流量加大時，以給水控制系統的信號控制給水泵的轉速，對給水流量進展調理，直至汽動給水泵投入，停頓電動給水泵運轉，使其處于備用形狀。 . 啟動過程中，蒸汽加熱除氧器給水，主給水泵的出水分別經

16、三級高壓加熱器后進入省煤器，思索到低負荷下直流鍋爐對分量流速的要求，在啟動和低負荷階段最小給水流量設置為40%BMCR，流過水冷壁管的汽水混合物進入分別器，分別器疏水分兩路，一路進入除氧器，進展合格工質及熱量的回收；另一路經擴容器擴容后進入疏擴箱，由擴疏泵保送至凝汽器或直接向外排放。隨著循環加熱的進展，當給水到達一定溫度后，鍋爐允許點火。 給水系統按要求的流量、壓力和溫度供應鍋爐給水以及向有關設備供應各種運轉工況所需求的減溫水，以保證機組的正常運轉。 .二、給水系統的控制戰略 在機組熄滅率低于40%BMCR，鍋爐處于非直流運轉方式，分別器處于濕態運轉,分別器中的水位由分別器至除氧器以及分別器至

17、擴容器的組合控制閥進展調理，給水系統處于循環任務方式；在機組熄滅率大于40%BMCR后，鍋爐逐漸進入直流運轉形狀。 因此，超臨界機組鍋爐給水控制分低負荷時40%MCR以下的汽水分別器水位調理及鍋爐直流運轉40%MCR以上時的煤/水比調理。 .1、焓值 維持特定的燃水比來控制汽水行程中某一點焓分別器出口焓到達規定要求，是一個真實有效的調溫手段。當給水量或燃料量擾動時，汽水行程中各點工質焓值的動態特性類似；在鍋爐的燃水比堅持不變時工況穩定，汽水行程中某點工質的焓值堅持不變，所以采用微過熱蒸汽焓替代該點溫度作為燃水比校正是可行的，其優點在于： 1)分別器出口焓中間點焓值對燃水比失配的反響快，系統校正

18、迅速；. 2)焓值代表了過熱蒸汽的作功才干，隨工況改動焓給定值不但有利于負荷控制，而且也能實現過熱汽溫粗調正。 3)焓值物理概念明確，用“焓增來分析各受熱面的吸熱分布更為科學。它不僅受溫度變化影響，還受壓力變化影響，在低負荷壓力升高時分別器出口溫度有能夠進入飽和區，焓值的明顯變化有助于判別，進而能及時采取相應措施。 因此，靜態和動態燃水比值及隨負荷變化的焓值校正是超臨界直流鍋爐給水系統的主要控制特征。 .2、一級減溫器前后溫差 假設各受熱面的吸熱比例不變，過熱器出口焓值為一常數，那么減溫器后蒸汽焓值也是一常數，與負荷無關，堅持減溫器前后溫差為一常數，也就間接堅持了減溫器前蒸汽溫度為一常數，相當

19、于用減溫器前微過熱汽溫作為校正燃水比信號。 經過將一級噴水減溫器前后溫差TPDS與代表適量噴水的溫差設定值相比較，構成一級溫差偏向TPDS error。用該一級溫差偏向去修正燃水比F/W。 . 由于在運轉過程中，上、下排噴燃器的切換以及蒸汽吹灰的投入與否，過熱器屬于對流過熱或輻射的吸熱特性等諸多要素，鍋爐受熱面在不同負荷時吸熱比例變化較大，假設要堅持微過熱段汽溫暖各級減溫器出口汽溫為定值，那么各級噴水量變化就較大。為了抑制上述缺陷，采用堅持減溫器前后溫差的調理系統，與直接調理微過熱段汽溫調理系統相比，其調理質量有降低，但有改善一級減溫器任務條件的優點。.4、總給水量 A側一級減溫水流量、 B側一級減溫水流量、 A側二級減溫水流量和B側二級減溫水流量經平滑處置相加得總噴水流量； 三個主給水流量信號經主給水溫度修正后三取中，得主給水量； 總噴水流量與主給水量相加得總給水流量；5、控制戰略 A、B兩側一級減溫器前后溫差二取一，與負荷經f(x)構成的要求值進展比較，偏向送入溫差PID控制器，其輸出與調速級壓力、平均溫度等前饋量相加，作為焓值設定值與用分別器出口溫度和出口壓力計算出的實踐焓值比較，偏向送入焓值PID調理器,輸出加上燃料偏向