第三章锅炉给水控制系统ppt课件

1、第三章 锅炉给水控制系统3.1 汽包锅炉给水控制 3.2 汽包锅炉给水全程控制系统实例分析 3.3 直流锅炉给水控制3.4 直流锅炉给水控制系统实例分析.3-1 汽包锅炉给水控制.一、给水控制义务 汽包锅炉给水控制的义务是使给水量顺应锅炉蒸发量，并使汽包的水位坚持在一定范围内： 1维持汽包水位在一定的范围内 汽包水位是影响锅炉平安的重要要素。水位过高，会破坏汽水分别安装的正常任务，严重时会导致蒸汽带水增多，从而添加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而毁坏叶片；水位过低，那么会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。 . 正常运转时水位动摇范围：3050mm 异常情况: 200 m

2、m 事故情况：超出350 mm 2坚持稳定的给水量 稳定工况下，给水量不应该时大时小地猛烈动摇，否那么，将对省煤器和给水管道的平安运转不利。.二、给水控制对象的动态特性 汽包炉给水控制对象构造如以下图: 图. 汽包炉给水控制的构造系统 .影响水位的要素主要有： 锅炉蒸发量负荷D 给水量W 炉膛热负荷熄灭率M 汽包压力Pb 1、给水量扰动下水位变化的动态特性水位在给水扰动下的传送函数可表示为. 左图中曲线1为沸腾式省煤器时水位的动态特性。曲线2那么是非沸腾式省煤器时的水位动态特性。 图. 给水量扰动时水位阶跃呼应曲线 . 水位对象可近似以为是一个积分环节和一个惯性环节并联的方式： 2蒸汽流量扰动

3、下水位的动态特性 “虚伪水位 ：由于负荷添加时，在汽水循环回路中的蒸发强度也将成比例添加，水面下汽泡的容积添加得也很快，此时熄灭率M还来不及添加，汽包中水的体积增大而水位上升。 传送函数 . 当过了一段时间后，即汽泡容积和负荷相顺应而到达稳定后，水位就要反映出物质平衡关系而下降。 .3炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性图. 燃料扰动下水位阶跃呼应曲线 . 炉膛热负荷扰动即是指熄灭率M的扰动。 熄灭率添加时，锅炉吸收更多的热量，使蒸发强度增大，假设不调理蒸汽阀门，由于锅炉出口汽压提高，蒸汽流量也增大，这时蒸发量大于给水量，水位应下降。 但由于在热负荷添加时蒸发强度的提高，使汽水混合物中的汽泡容积

4、添加，而且这种景象必然先于蒸发量添加之前发生，从而使汽包水位先上升，从而引起“虚伪水位景象。 当蒸发量与熄灭量相顺应时，水位便会迅速下降，这种“虚伪水位景象比蒸汽量扰动要小一些，但其继续时间长。.4-3 给水控制的根本方案.三、给水控制的根本方案1、单级三冲量给水控制系统 图. 单级三冲量给水控制系统构造图 .任务原理: 调理器接受三个信号H、W、D，其输出经过执行机构去控制给水量W，其中水位H是主要控制信号，水位高时应减少给水流量，水位低时应添加给水流量。 蒸汽流量D和给水流量W的变化是引起水位变化的主要缘由扰动信号，它们分别作为水位控制的前馈信号和反响信号。当D改动时，调理器PI动作。适当

5、地改动给水量W，保证D和W比值不变；而当W自发地改动时，PI也立刻动作使W恢复原来数值，有效地控制水位的变化。 .2、串级三冲量给水控制系统 . 串级三冲量给水控制系统如左图。 有主调理器PI1和副调理器PI2。主调理器PI1接受水位信号作为主控信号去控制副调理器PI2。副调理器除接受主调理器信号IH外，还接受给水量反响信号IW和蒸汽流量信号ID，组成一个三冲量的串级控制系统，其中副调理器的作用主要是经过内回路进展蒸汽流量D和给水流量W的比值调理，并快速消除来自给水侧的扰动。 1、任务原理:. 2、系统特点 1两个调理器义务不同，参数整定相对独立； 2在负荷变化时，水位静态值是靠主调理器PI1

6、来维持的，并不要求进入副调理器的蒸汽流量信号的作用强度按所谓“静态对比来进展整定。恰巧相反，在这时可以根据对象在外扰下虚伪水位的严重程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，以便在负荷变化时，使蒸汽流量信号能更快地补偿虚伪水位的影响，从而改动蒸汽负荷扰动下的水位控制质量。.3-2 汽包锅炉全程给水控制系统实例分析.一、给水全程控制定义 在锅炉给水全过程中都是自动控制的，即能在控制设备正常的条件下，不需求操作人员的干涉，就能坚持汽包水位在允许的范围内。二、给水全程自动控制系统的要求 1实现给水全程控制可以采用改动调门开度即改动给水管路阻力的方法来改动给水量，也可以采用改动给水泵转速即改动给水压力的方

7、法来改动给水量。. 前一种方法(改动调门开度)节流损失大，给水泵的耗费功率多，不经济，故在普通单元机组的大型锅炉中都采用后一种方法(改动给水泵转速)。 两段调理: 在给水全程控制系统中不仅要满足给水量调理的要求，同时还要保证给水泵任务在平安区。这往往需求有两套控制系统来完成，即所谓两段调理。 .2系统的切换问题。由于机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求控制系统能顺应这样的特性。即随着负荷的添加和下降，系统要从单冲量过渡到三冲量系统，或从三冲量过渡到单冲量系统，由此产生了系统的切换问题。. 3由于全程控制系统的任务范围较宽，对各个信号的准确丈量提出了更严厉的要求。例如，在高低负荷不同工况下

8、，给水流量的数值相差很大，必需采用不同的孔板进展丈量，这样就产生了给水流量丈量安装的切换问题；同样，主汽温度和压力在全过程中变化也很大，需求对主蒸汽流量进展校正。 4给水全程控制还必需顺应机组定压运转和滑压运转工况，必需顺应冷态起动和热态起动情况。 5在多种调理机构的复杂切换过程中，给水全程控制系统都必需保证无干扰。. 阀门的切换: 高低负荷需求用不同的调理阀门，必需处理切换问题，调理阀门的切换伴随着有关截止门的切换，而截止门的切换过程需求一定的时间，导致了水位坚持的困难。 阀门与调速泵间切换:在低负荷时采用改动阀门的开度来坚持泵的出口压力，高负荷时用改动调速泵的转速坚持水位，这又产生了阀门与

9、调速泵间的过渡切换问题。 调理方式: 点火后，在升温升压过程中，由于锅炉没有输出蒸汽量，给水量及其变化量都很小，此时单冲量调理系统也不非常理想，就需求用开启阀门的方法双位调理方式进展水位调理。在这些切换中，系统都必需有相应的平安可靠的系统，保证给水泵任务在平安区内。 .三、给水控制系统构造 1. 汽泵控制系统.2.电泵和旁路阀控制.二、系统任务原理 1起动、冲转及带25%负荷。此阶段采用单冲量系统经过调理给水旁路门开度来维持汽包水位在给定范围内，电动给水泵维持在最低转速，汽动给水泵手/自动操作器1AM强迫为手动形状，汽泵超驰全关，主给水门也封锁，给水旁路阀从0%-100%调理。 单冲量调理器4

10、PIIE的输入为水位丈量值H和给定值H0的偏向，其输出经3AM手/自动操作器去控制给水旁路阀，同时可进展阀位显示。三冲量电动泵的副调理器3PI处于自动跟踪形状，经过切换开关T2的NC点使3PI的输出跟踪函数发生器F1()的输出，再经过2AM手/自动操作器使电动泵维持在最低转速nmin运转。 . 2升负荷25%30%。此阶段采用单冲量系统调理电动给水泵转速。此时三冲量系统尚不能运用，给水旁路门已全开，只能提高给水泵转速来满足给水量的添加，T2仍接NC，F的输出值随调理信号变化，经过3PI的自动跟踪使调理信号控制电动泵转速，实现由阀门控制到电动泵转速控制给水量的无扰过渡。 由于单冲量调阀系统与单冲

11、量调泵系统对象特性不同，且调理器整定参数不同，所以4PI为变参数调理器。 330%100%阶段。此阶段采用三冲量系统调理给水泵转速方案。这是调理系统的正常工况。给水旁路阀锁定在全开位置不再封锁，以减少系统不用要的扰动。 . 1负荷达w，电动泵转速为nx时翻开主给水电动门。此时泵的转速已提高，当主给水电动门翻开以后，管道阻力忽然减少，调理系统使泵转速自动下降一些时，泵转速已有能够下降。另外，在三冲量系统投运情况下开主给水电动门，由于三冲量系统抗内扰才干比单冲量系统强得多，所以调理质量能得到保证。 230A负荷阶段采用电动泵控制给水量。此时系统为三冲量电动泵调理，3PI3E电泵副调理器不再跟踪4P

12、IIE的输出，而是处于自动调理形状，经过2AM手自动操作器控制电动泵转速。三冲量主凋节器1PI在030负荷阶段或手操阶段不断跟踪(G-D)信号G为给水流量，从而防止三冲量系统投自动时副调理器处于积分饱和形状相当于副调理器的给定信号跟踪给水流量G。 . 3DA负荷时，开场启动汽动泵，完成汽动泵和电动泵的转换之后，汽动泵取代电动泵运转，电动泵经过T的切换和2AM的跟踪处于超驰全关形状，直到满负荷运转。 此时，2PI3E汽动泵副调理器处于自动调理形状，经过1AM手自动操作控制汽动泵转速，同时可进展转速显示。假设执行机构发生缺点可发出逻辑信号使泵切手动。 (4) 降负荷过程中控制顺序与上述相反，同时各

13、负荷的切换思索了2的不灵敏区，防止由于负荷动摇系统在切换处来回切换。.3-3 直流锅炉给水控制.一、给水控制系统的主要义务 超临界发电机组没有汽包，锅炉给水控制系统的主要义务不再是控制汽包水位，而是以汽水分别器出口温度或焓值作为表征量，保证给水量与燃料量的比例不变，满足机组不同负荷下给水量的要求。 静态和动态燃水比值及随负荷变化的焓值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要控制特征。.二、带固定负荷直流锅炉控制方案 以燃料量作为自动流量，调理锅炉负荷，以给水流量作为从动流量，跟随燃料量变化，坚持燃水比例不变，调理微过热汽温的配对选择方案。. 对于直流锅炉来说，给水流量的改动可以有效的改动蒸汽流量。

14、因此该方案以给水流量作为自动流量，调理锅炉负荷。以燃料量作为从动流量，跟随给水流量变化，调理燃水比及汽温。 加热段某点水温代表烟气温度三、带变动负荷直流锅炉控制方案 .3-4 直流锅炉给水控制系统实例分析.一、给水控制系统的工艺流程 某电厂600MW超临界压力机组的锅炉为螺旋管圈、变压运转直流锅炉，其启动系统配有两只内置式启动分别器，在锅炉启动和低负荷运转时，分别器处于湿态运转，同汽包一样起着汽水分别的作用，此时适当控制分别器水位，经过循环回收合格工质；当锅炉进入直流运转阶段，分别器处于干态运转，成为过热蒸汽通道。 机组配备有二台50%BMCR汽动给水泵和一台30%BMCR的电动给水泵：. 汽

15、动给水泵：由变速汽轮机拖动的锅炉给水泵，布置在汽机房13.70米层，每台汽动给水泵配有一台定速电动机拖动的前置泵，布置在除氧间零米层，给水泵汽轮机的转速接受给水控制系统的信号进展调理，以改动给水流量； 电动给水泵：液力巧合器调速的电动给水泵，作为启动和备用，前置泵与主泵用同一电动机拖动，它布置在除氧间零米层。在机组启动时，电动给水泵以最低转速运转，用其出口管道旁路上的气动调理阀控制给水流量，当机组负荷上升，给水流量加大时，以给水控制系统的信号控制给水泵的转速，对给水流量进展调理，直至汽动给水泵投入，停顿电动给水泵运转，使其处于备用形状。 . 启动过程中，蒸汽加热除氧器给水，主给水泵的出水分别经

16、三级高压加热器后进入省煤器，思索到低负荷下直流锅炉对分量流速的要求，在启动和低负荷阶段最小给水流量设置为40%BMCR，流过水冷壁管的汽水混合物进入分别器，分别器疏水分两路，一路进入除氧器，进展合格工质及热量的回收；另一路经扩容器扩容后进入疏扩箱，由扩疏泵保送至凝汽器或直接向外排放。随着循环加热的进展，当给水到达一定温度后，锅炉允许点火。 给水系统按要求的流量、压力和温度供应锅炉给水以及向有关设备供应各种运转工况所需求的减温水，以保证机组的正常运转。 .二、给水系统的控制战略 在机组熄灭率低于40%BMCR，锅炉处于非直流运转方式，分别器处于湿态运转,分别器中的水位由分别器至除氧器以及分别器至

17、扩容器的组合控制阀进展调理，给水系统处于循环任务方式；在机组熄灭率大于40%BMCR后，锅炉逐渐进入直流运转形状。 因此，超临界机组锅炉给水控制分低负荷时40%MCR以下的汽水分别器水位调理及锅炉直流运转40%MCR以上时的煤/水比调理。 .1、焓值 维持特定的燃水比来控制汽水行程中某一点焓分别器出口焓到达规定要求，是一个真实有效的调温手段。当给水量或燃料量扰动时，汽水行程中各点工质焓值的动态特性类似；在锅炉的燃水比坚持不变时工况稳定，汽水行程中某点工质的焓值坚持不变，所以采用微过热蒸汽焓替代该点温度作为燃水比校正是可行的，其优点在于： 1)分别器出口焓中间点焓值对燃水比失配的反响快，系统校正

18、迅速；. 2)焓值代表了过热蒸汽的作功才干，随工况改动焓给定值不但有利于负荷控制，而且也能实现过热汽温粗调正。 3)焓值物理概念明确，用“焓增来分析各受热面的吸热分布更为科学。它不仅受温度变化影响，还受压力变化影响，在低负荷压力升高时分别器出口温度有能够进入饱和区，焓值的明显变化有助于判别，进而能及时采取相应措施。 因此，静态和动态燃水比值及随负荷变化的焓值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要控制特征。 .2、一级减温器前后温差 假设各受热面的吸热比例不变，过热器出口焓值为一常数，那么减温器后蒸汽焓值也是一常数，与负荷无关，坚持减温器前后温差为一常数，也就间接坚持了减温器前蒸汽温度为一常数，相当

19、于用减温器前微过热汽温作为校正燃水比信号。 经过将一级喷水减温器前后温差TPDS与代表适量喷水的温差设定值相比较，构成一级温差偏向TPDS error。用该一级温差偏向去修正燃水比F/W。 . 由于在运转过程中，上、下排喷燃器的切换以及蒸汽吹灰的投入与否，过热器属于对流过热或辐射的吸热特性等诸多要素，锅炉受热面在不同负荷时吸热比例变化较大，假设要坚持微过热段汽温暖各级减温器出口汽温为定值，那么各级喷水量变化就较大。为了抑制上述缺陷，采用坚持减温器前后温差的调理系统，与直接调理微过热段汽温调理系统相比，其调理质量有降低，但有改善一级减温器任务条件的优点。.4、总给水量 A侧一级减温水流量、 B侧一级减温水流量、 A侧二级减温水流量和B侧二级减温水流量经平滑处置相加得总喷水流量； 三个主给水流量信号经主给水温度修正后三取中，得主给水量； 总喷水流量与主给水量相加得总给水流量；5、控制战略 A、B两侧一级减温器前后温差二取一，与负荷经f(x)构成的要求值进展比较，偏向送入温差PID控制器，其输出与调速级压力、平均温度等前馈量相加，作为焓值设定值与用分别器出口温度和出口压力计算出的实践焓值比较，偏向送入焓值PID调理器,输出加上燃料偏向