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1、汽包锅炉给水控制系统,一、给水控制任务,使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在规定的范围内，同时保持稳定的给水流量。 汽包水位是一个重要的监控参数，反映了锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。 水位高： 水位过低 ：,一、给水流量扰动下水位的动态特性,图2 给水流量阶跃扰动下的水位响应曲线,图3 给水流量扰动下汽包水位的方框图,二、蒸汽流量扰动下的水位动态特性,图4 蒸汽流量阶跃扰动下的水位响应曲线,图5 蒸汽流量对水位影响的方框图,三、炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性,图6 燃料量扰动下的水位特性,2 给水流量调节方式,一、节流方式 优点：简单、可靠 缺点：节流损失大,图7 节
2、流调节系统示意图,图8 节流调节原理,二、给水泵调速方式,调速泵有： （1）电动调速泵，原动机是定速电动机，电动机与水泵之间的轴联接采用液力联轴器，改变液力联轴器中的油位高度即实现水泵转速的改变。 （2）汽动调速泵，动力是小汽轮机，改变小汽轮机的进汽流量实现给水泵转速的改变。小汽轮机转速由独立的MEH控制。,图9 水泵变速调节系统示意图,图 10 水泵变速调节原理,三、组合方式,300MW及以上机组，采用节流调节方式和给水泵调速方式相组合的方式调节给水量，即由汽动给水泵、电动调速给水泵及调节阀三者相结合的方法来调节给水量。 在低负荷阶段利用电动给水泵保证泵出口与汽包之间的差压（或泵出口压头），
3、由给水调节阀（或给水旁路调节阀）来调节给水流量，进而控制汽包水位； 在负荷超过某一值（对应的给水流量需求接近调节阀的最大通流能力）且汽动给水泵尚未启动时，由电动调速给水泵来调节给水流量，进而控制汽包水位； 在汽动给水泵启动后，逐步由电动调速给水泵过渡到汽动给水泵来调节给水流量。电动给水泵只在机组启动阶段或汽动给水泵故障时使用。,3 给水控制基本方案,一 、单冲量给水控制系统 但存在三个问题： （1）当负荷变化产生虚假水位时，将使控制器反向错误动作； （2）对蒸汽流量扰动不灵敏； （3）对给水自发性干扰不能有效及时克服。,二、单级三冲量给水控制系统,三. 串级三冲量给水控制系统,等效主调节器仍然
4、是比例积分调节器，但等效的比例带为,蒸汽流量前馈系数D的选择：,4 给水全程控制,一、全程控制概述 全程控制系统是指机组在启停过程和正常运行时均能实现自动控制的系统。全程控制包括启停控制和正常运行工况下控制两方面的内容。,二、对给水全程控制系统的要求,给水全程自动控制系统有一些特殊要求： （1）锅炉负荷变化范围很大，须对水位、给水流量和蒸汽流量测量信号进行压力、温度校正。 （2）给水量变化范围很大，保证给水泵工作在安全工作区内。 （3）控制系统和调节机构切换时，须保证这种切换应是无扰的。,三、信号测量校正,1. 汽包水位测量,图17 单室平衡容器水位测量示意图,平衡容器输出差压p为,由于汽包中
5、心水位线与联通管下部开孔中心垂直距离为B mm，因此，汽包中相对于中心水位线的水位为,a为修正值,图18 密度与汽包压力关系,图19 差压汽包水位测量原理图,2. 给水流量测量,每台给水泵入口设有流量孔板，测量单台给水泵流量。在主给水管道上设有给水流量喷嘴，测量进入锅炉的主给水流量。,只考虑温度 修正,3. 蒸汽流量测量,弗留格流量计算公式是目前应用于蒸汽流量计算中较为普遍的方法。 （1）在所考虑的变动工况范围内，当级组内的各级隔板喷嘴和动叶栅中的汽流均未达到临界状态时，且有背压的汽轮机组，则,式中D0参考工况下级组内的蒸汽流量，kgh； p01参考工况下级组前的蒸汽压力，MPa； T01参考
6、工况下级组前的蒸汽温度，K； P02参考工况下级组后的蒸汽压力，MPa； D变动工况下级组内的蒸汽流量，kgh； P1变动工况下级组前的蒸汽压力，MPa； T1变动工况下级组前的蒸汽温度，K； P2变动工况下级组后的蒸汽压力，MPa。,（2）而当在所考虑的变动工况范围内，当级组内始终有一列或一列以上的喷嘴或动叶栅中的汽流处在临界状态或超临界状态时，由于级组后的蒸汽压力的变化不可能对级组前的蒸汽压力状态产生影响，且背压为真空的机组，这时,某300MW机组的蒸汽流量计算公式为,D主蒸汽流量，th； D0额定工况下的主蒸汽流量，为985th； p1调速级压力，为1316MPa； p01额定工况下的调
7、速级压力，MPa； t1调速级温度，； t01额定工况下的调速级温度, 5406；,以上关系式确定成立的首要前提是：汽机通流部分的结构特征保持不变。当汽机通流部分由于叶片表面结垢、破损、变形或动静部分间隙发生变化而导致汽道面积改变时，应用上述公式计算所得的数值中会附带有相应的误差。所以要以汽机运行及其性能试验中实测的数据为准。 汽轮机第一级压力通常采用三个独立检测回路（三个压力变送器）取中值，再经主蒸汽温度补偿。此外，由汽机调节级压力信号经函数运算形成主蒸汽流量信号之外，还应加上旁通蒸汽流量信号。,四、给水泵运行问题,保证泵的安全工作区是首先要考虑的问题。,图20 给水泵的安全工作区,因此，采
8、用变速泵构成给水全程控制系统时，一般会有： （1）给水泵转速控制系统：根据锅炉负荷要求，调节给水泵转速，改变给水流量； （2）给水泵最小流量控制系统：低负荷时，通过水泵再循环办法来维持水泵流量不低于设计要求的最小流量值，以保证给水泵工作点不落在上限特性曲线的外边； （3）流量增加闭锁回路（或给水泵出口压力控制系统），保证给水泵工作点不落在最低压力线下和下限工作特性曲线之外。,五、全程给水一般控制方案,300MW以上机组通常配置3台给水泵： （1）电动给水泵1台，容量为额定容量的25或30，一般是作为启动泵和备用泵； （2）汽动给水泵两台，容量各为额定容量50，正常运行时用。 汽包锅炉给水控制系
9、统包括汽包水位控制系统和给水泵（电动和汽动给水泵）最小流量控制系统。 为适应机组的各种运行方式，汽包水位控制系统设计为多回路变结构控制系统。,1测量系统,（1）汽包水位测量,（2）主蒸汽流量测量,（3）主给水流量测量,2汽包水位控制系统,（1）旁路阀单冲量控制回路 在启动和低负荷时，由电动给水泵向锅炉供水，给水控制系统按单冲量调节方式工作，由PID1去改变给水旁路阀的开度，调节给水流量以保持汽包水位。旁路阀开度一般运行在0 80（90）之间，PID2调节电动给水泵的转速来控制给水压力，以保证给水泵出口与汽包之间的差压。 （2）电动给水泵转速单冲量控制回路 当旁路阀开度达到某一定值（80 90）
10、时，切换到电动给水泵转速控制汽包水位，由PID3去改变给水泵转速调节给水流量；当锅炉负荷达到一定值（例如25）时，SCS打开主给水管路上主给水阀，但仍为单冲量调节方式。 （3）给水泵转速三冲量控制回路 当负荷升高到电动给水泵额定负荷值时，启动一台汽动给水泵；当负荷进一步升高到某预先整定值（例如35）时，切换到串级三冲量调节方式；在正常运行时，两台汽动给水泵运行，汽包水位由汽动给水泵转速控制，为三冲量调节方式。,3. 给水泵最小流量控制系统,5 给水全程控制实例,一、给水热力系统及调节机构,二、给水控制系统,图24 汽包水位测量回路,当出现下列情况之一时，给水旁路调节阀控制强制切到手动： (1)
11、 汽包水位设定值与实际值偏差大； (2) 汽包水位信号故障； (3) 汽包压力信号故障； (4) 给水旁路调节阀控制指令与反馈偏差大； (5) 选择电泵控制水位信号； (6) 给水旁路调节阀前截止阀关闭； (7) 给水旁路调节阀后截止阀关闭。,当出现下列情况之一时，电动给水泵强制切到手动： (1) 汽包水位设定值与实际值偏差大； (2) 汽包水位信号故障； (3) 电泵未运行； (4) 电泵入口流量信号故障； (5) 三冲量调节时，给水流量信号故障； (6) 三冲量调节时，过热器喷水流量信号故障； (7) 三冲量调节时，蒸汽流量信号故障； (8) 电泵转速指令与反馈偏差大； (9) 电泵入口流量指令与反馈偏差大。 汽动给水泵和电动给水泵切手动条件基本相同，在这不赘述。,