课程设计（论文）-气泵a控制系统.docx

汽泵A控制系统摘 要介绍了锅炉给水系统汽泵A控制系统的组成，工艺分析、SAMA图分析及主要功能等。由于汽轮机控制系统是与锅炉给水调节方式密切相关的，实际上汽轮机控制与给水调节已经成为一个不可分割的整体。关键词 汽泵A,控制系统,给水调节目 录摘 要I1引 言- 1 -2 工艺分析- 2 -2.1 火力发电厂控制系统介绍- 2 -2.2 给水控制系统介绍- 2 -2.2.1给水系统的主要功能- 2 -2.2.2 给水泵介绍- 2 -3 汽泵A控制系统SAMA图分析- 4 -3.1 主回路系统控制- 4 -3.1.1 PID控制部分- 4 -3.1.2 控制站部分- 4 -3.2 辅助控制系统- 5 -3.2.1 故障调节及诊断系统- 5 -3.2.2 汽泵入口流量控制系统- 6 -3.2.3 转速控制系统- 6 -总 结- 7 -致 谢- 8 -参考文献- 9 -I1引 言锅炉由汽锅和炉子组成。炉子是指燃烧设备，为化石燃料的化学能转化成热能提供必备的燃烧空间。汽锅是为汽水循环和汽水吸热以及水汽分离提供必需的吸热和分离空间。锅炉作为一种把煤、石油和天然气等化石燃料所储藏的化学能转化成水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产中占有重要地位。它已有两百多年的历史了，国外的锅炉控制工业在5060年代发展很快，70年代达到高峰。我国的锅炉工业是在新中国成立后才建立和发展起来的，1953年上海首创了上海锅炉厂，再生产和生活中起着不同的作用。锅炉控制问题伴随着锅炉的出现也就相应的出现了，伴随着控制理论和控制技术的发展，锅炉自动化控制的水平也在逐步提高。随着计算机在控制中的应用以及此后计算机和通讯技术的迅猛发展，计算机逐步进入了锅炉控制领域。先进的控制理论和控制算法是过路的发展达到了一个新的高度。从系统角度看，锅炉包括燃烧系统、气温控制系统系统、给水控制系统和辅助控制系统。汽轮机被称作工业领域的“原动机”，它能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能，从而驱动给水泵。锅炉给水泵是火力发电设备中重要辅机之一，给水泵的功率约占机组额定功率的 2%-4%。在我国 200MW容量以下的机组均采用电动机拖动。而电动机拖动给水泵明显地存在着以下的缺点：1.电动机的转速是恒定的，当锅炉给水流量变化时，只能由改变给水调节阀的开度来调节，这就造成了大量的能量损失。特别是机组在变工况或者低负荷运行时，能量损失就更大。2.大功率电动机制造困难，目前最大容量的电机也只有数千千瓦。3.电动机拖动给水泵增加了能源转换，增加了损失，降低了效率。与电动给水泵相比，汽轮机驱动给水泵具有如下优点：汽动给水泵转速高、轴短、刚度大、安全性好。当系统故障或全厂停电时，仍可保证锅炉用水。采用大型电动机驱动给水泵时启动电流大，启动困难，而汽动给水泵不但便于启动，而且可配合主机的滑压运行进行滑压调节。大型机组若采用电动给水泵，其耗电约为全厂厂用电的50，采用汽动给水泵则可降低厂用电，增加供电量34%。可以变速运行来调节给水泵的流量，因而可省去电动给水泵的变速器及液压联轴器。但是，因汽轮机的启动时间长，汽水管路复杂，还需要设置备用汽源等，因此汽轮机驱动给水泵也有其缺点。2 工艺分析2.1 火力发电厂控制系统介绍1.火力发电厂主要由八大控制系统组成，分别为：2.协调控制系统（CCS）Coordinate Control System3.模拟量控制系统（MCS）Modulating Control System4.锅炉安全监控系统(FSSS)Furnace Safeguard Supervisory System5.顺序控制系统（SCS）Sequence Control System 6.汽机数字电液调节系统（DEH）Digital Electricity drain Regulate System7.汽机安全保护系统（TSS）Turbine Safeguard System8.旁路控制系统（BCS）Bypass Control System9.数据采集系统（DAS）Data Access System10.其中模拟量控制系统（MCS）又包括：11.主汽温控制系统12.主汽压控制系统13.给水控制系统14.除氧器水位控制系统15.燃烧控制系统2.2 给水控制系统介绍2.2.1给水系统的主要功能给水系统的主要功能是将除氧器水箱中的主给水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热之后，输送到锅炉的省煤器入口，作为锅炉的给水。此外给水系统还向锅炉再热器的减温器、过热器的一、二级减温器以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供减温水，用以调节上述设备出口蒸汽的温度。给水系统的最初注水来自凝结水系统。2.2.2 给水泵介绍供给锅炉用水的泵叫给水泵。其作用是把除氧器贮水箱内具有一定温度、除过氧的给水，提高压力后输送给锅炉，以满足锅炉用水的需要。由于给水温度高（为除氧器压力对应的饱和温度），在给水泵进口处水容易发生汽化，会形成汽蚀而引起出水中断。因此一般都把给水泵布置在除氧器水箱以下，以增加给水泵进口的静压力，避免汽化现象的发生，保证水泵的正常工作。给水泵的拖动方式常见的有电动机拖动和汽轮机拖动，本文主要介绍汽泵并对汽泵A的SAMA图进行分析。3 汽泵A控制系统SAMA图分析3.1 主回路系统控制本系统只包含汽动给水泵A的控制系统，目的在于通过调节汽泵A的流量来调节汽包水位，使汽包的水位稳定在安全生产范围内。本系统由主回路控制系统及辅助控制回路系统组成，主回路包括2个PID调节器及一个控制站。3.1.1 PID控制部分在汽泵A控制系统中有两个PID调节器，其中PID1是主PID，PID2是副PID。在PID1调节器中，被控量（PV）和跟踪参考（TR）均为给水泵平均流量；给定量（SP）和前馈（FF）均为给水泵平均流量指令；此外还有跟踪参考（TR）和跟踪切换（TS）的输入信号，根据任一给水泵是否有自动信号，产生0或1的二进制数值作为跟踪开关的输入信号，如果跟踪切换（TS）输入为0，输出则为跟踪参考（TR）信号；就是被调量PV的输入值。输出信号从PID调节器1出来，作为给水泵流量公用指令。为了使流量稳定不至于偏大偏小，需要将汽泵A最大流量Q1、汽泵B最大流量、电泵最大流量相加取平均值，得到泵最大平均流量Q2，再将泵最大平均流量Q2与汽泵A最大流量Q1相减，得到偏差值Q3。然后，将PID1调节器的输出信号、偏差值Q3和控制站的设定值相加，得到的值Q4与汽泵A最大流量Q1相比较，取较小的值min(Q4,Q1)。对于PID调节器2，其给定值为min(Q4,Q1)；被控量为汽泵A入口流量；跟踪参考信号TR与跟踪切换信号TS与控制站的输出信号及自动信号的块地址（A）分别连接，构成手自动无扰切换。PID调节器2的输出信号作为给定量输入到控制站功能块。3.1.2 控制站部分控制站功能块是连接主回路控制系统与辅助回路控制系统的核心，在站上可产生一个给定值SP并可进行手动自动切换。通过手动控制方式调整输出信号，以及在自动控制方式调整设定值。当最少2台泵自动运行并且自动信号的块地址为1时，控制站的设定值SP跟踪被调量PV的值，并且将设定值SP的速率限制在0.1s的范围内，送入第一个加法器，与PID1调节器的输出信号、偏差值Q3相加。控制站的输出信号与汽泵A入口流量控制系统的输出相比取小的结果经函数发生器，转换成一个06800的数值X，作为汽泵A控制指令送入存储器，调节相关机构作用阀门，完成控制汽泵A的流量控制任务。3.2 辅助控制系统辅助控制回路系统分为故障检测，报警，汽泵转速限制，汽泵入口流量限制，手/自动切换这几个部分。这几部分协调工作，共同调节使汽泵A的转速及出入口流量均自动地维持在生产要求的范围内，使汽包给水稳定，从而使锅炉连续稳定地产出高质量的蒸汽。 3.2.1 故障调节及诊断系统当主要辅机及以下任一信号出现故障时，则显示故障报警，为保证机组继续运行，必须把机组负荷降到当前辅机所能承受的水平，同时控制站将会切换为手动控制，故障检修完毕之后再恢复运行，控制站再切换回自动控制。若无故障发生，只要工作人员通过控制端遥控汽泵A手/自动，则也能将控制站切换为手动，进行数据修改调节。 图3.1 故障诊断系统图 图3.2 故障调节图RB:即RUNBACK的缩写，是指机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时，为适应设备出力，控制系统强制将机组负荷减到尙在运行辅机所能承受的负荷目标值，此功能称为辅机故障减负荷。完善的RB控制策略是建立在协调控制系统稳定投入的基础上，应做到对内（即协调控制系统）协调各子系统，以确保运行工况的平衡过渡；对外协调FSSS、DEH、SCS控制系统，做到快速、平稳地把负荷降低到机组出力允许范围内。3.2.2 汽泵入口流量控制系统当汽泵A入口流量大于高限2252.4时，则选择S2作为输出；否则选择S1作为输出，目的是为了限制汽泵入口流量，从较低值开始累加，每次加2，至到等于高限为止。 图3.3 汽泵A入口流量调节图 3.2.3 转速控制系统汽泵A转速经质量检测，将结果作为模拟切换器输入值。若质量好，则选择汽泵A转速设定值，否则选择汽泵A转速当前值。当转速大于2000，并且汽泵A出口截止门已开时，不触发脉冲，此脉冲为控制站手自动切换脉冲。同时，将模拟切换器选出的转速值送入函数发生器，产生一个0100的数值输入控制站，作为TR块地址的信号值。同时该值还与从控制站输出经函数发生器得到的数值X相减，若差值大于20，则显示故障报警，汽泵A转速控制偏差大。图3.4 汽泵A转速控制图 总 结汽包锅炉给水控制系统是一个很复杂的系统，它是在一个串级双回路控制的基础上，引入多个辅助系统。因此对锅炉汽包给水水位造成影响的因素有很多。在汽泵A控制系统中，汽泵的流量大小、汽泵的转速大小、汽泵转速偏差、给水泵平均流量及给水泵各部分故障作为条件控制系统，以此完成汽泵A控制指令的输出。单回路控制系统不能进行自动调节的功能，因此要充分利用反馈功能，包括前馈和反馈来进行控制。在生产过程中，所有信号都并不是固定不变的，而是一直处于一个变化的过程，毕竟现有的技术手段无法做到使被控量维持在一个绝对不变的值。而PID调节器正好解决了这个问题，它会根据给定量和被调量的值来进行比例、积分及微分调节，调节被调量，使数值保持在给定值一定范围内。致 谢在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。在此，谨向郭老师致以衷心的感谢和崇高的敬意！另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结束的时候，能够将学到的知识应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。最后，再一次感谢所有在设计中帮助过我的良师益友和