汽包锅炉给水全程控制系统的分析

汽包锅炉给水全程控制系统的分析

所谓的全过程控制，是指从点火到完全负荷的整个过程。全过程控制主要包括暂停控制和正常操作状态的控制。现在，大型热能机组，尤其是300mw以上的机组，在锅炉中配备了整个供水系统，但由于各种原因，自动投资率很低，无法满足设计要求。在分析现有汽包炉供水循环系统时，本研究提出了现有控制系统分析的一些核心内容，并进一步明确了该系统各部分的功能及其相互关系。本研究的分析结果对汽包炉供水全过程控制系统的分析、设计和调试具有一定的参考价值。1控制任务中汽包水位的影响通常大型锅炉给水系统设有1个旁路给水调节阀、1个主给水调节阀、1台电动给水泵和2台汽动给水泵.其工艺流程如图1所示.该系统的控制任务是在锅炉点火到机组带满负荷的全过程中,始终保持汽包水位在允许范围内.因此,汽包水位作为被控量,给水量作为调节量.由于改变给水量的方法有两种:一种是给水泵定速,改变给水调节阀开度;另一种是给水调节阀全开,改变给水泵转速.汽包锅炉运行在不同的负荷阶段,采用的是不同的方法,所以汽包锅炉给水全程控制对象是一个多执行机构的单输入单输出的被控对象,其控制通常采用分程控制方法.2给水管理系统的整体认识不足,导致水目前,给水全程控制系统的设计原则是启动和低负荷采用单级单冲量旁路调节阀控制,高负荷(30%以上)采用串级三冲量电动或汽动给水泵控制.因此,热控专业设计人员只设计单级单冲量和串级三冲量给水控制系统,而旁路调节阀、电动或汽动给水泵控制系统均由厂家配套,这样使原本一体的控制系统人为地分为两部分.由于给水全程工艺比较复杂,信号之间的切换较多,再加上两个部门分属不同的行业,相互之间的联系不够,热控专业人员缺乏对该系统的整体理解,这是给水全程控制系统存在的主要问题,也是造成给水全程控制系统自动投入率低的主要因素之一.3汽包水位控制近年来投产的300MW及以上机组,除少量极个别进口机组外,几乎全部采用汽动给水泵、电动给水泵和给水调节阀三者相结合的方式来控制汽包水位.3.1控制理论上的分析此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),由给水调节阀来控制汽包水位,电动给水泵定速运行,该系统控制原理如图2所示.该系统由单级单冲量调节系统和旁路调节阀控制系统组成.从控制理论上来讲,该系统实际上是一个串级控制系统,并不像现有教材和资料上所介绍的那样,为单回路控制系统.这里水位调节器相当于主调节器,伺服放大器相当于副调节器.因此,该系统按串级控制系统的整定方法进行整定才是合理的.而现有教材和资料对此系统是按单回路系统进行分析的,并没有把旁路调节阀控制系统和单级单冲量调节系统综合在一起.显然这种系统分析是不完整的.3.2电动泵转速控制系统的结构该阶段为25%MCR到汽动给水泵启动前的某一负荷值(如:30%MCR),此时旁路给水调节阀全开,电动给水泵变速运行,其控制原理如图3所示.由图3可见,该系统由串级三冲量给水控制系统和电动泵转速控制系统两部分组成.从控制原理上看,电动泵转速控制系统相当于串级三冲量给水控制系统的执行机构(现有教材和资料就是这样认为的),但它不是简单的执行机构,而是一个串级控制系统,定位器相当于主调节器,伺服电机相当于副调节器.显然,把电动泵转速控制系统看作执行机构,忽略其对串级三冲量给水控制系统的影响是不合理的.由于该系统并不是教材和资料上所说的常规串级控制系统,所以该系统的整定必须考虑电动泵转速控制系统对串级三冲量给水控制系统的影响.该系统由4个反馈回路组成,在分析、整定时必须综合考虑.3.3控制理论的分析不完善了联该阶段为x%~100%MCR,旁路给水调节阀和主给水调节阀全开,由汽动给水泵控制汽包水位,其控制原理如图4所示.该系统由串级三冲量给水控制系统和汽动泵控制系统(MEH)组成.从控制理论上看,汽动泵控制系统(MEH)是串级三冲量给水控制系统的下位子系统,它本身也是一个串级控制系统,转速控制器相当于主调节器,伺服阀相当于副调节器.而教材和资料只单独介绍了串级三冲量给水控制系统或汽动泵控制系统(MEH)的组成,并没有把两者结合在一起考虑.显然,这种分析方法也是不完善的.4制系统分析方法应按分程系统计算成从控制理论上来讲,给水全程控制系统是一种分程控制系统,用常规的单回路控制系统或串级控制系统的分析方法进行分析是不太合理的.本研究认为,对给水全程控制系统的分析应按分程控制系统的分析方法进行.4.1不同控制回路中点线网络参数设计要求该阶段的给水全程控制系统为串级控制系统,但与常规的串级控制系统不同,该系统的副回路为模拟量的旁路调节阀控制系统,位于执行机构内.而主回路为数字量的单级单冲量控制系统,位于DCS内.因此,在对该系统进行分析时,必须考虑这一特殊问题.4.2串级三冲量给水系统副回路的工作原理该阶段的给水全程控制系统是四回路的控制系统,两个串级控制系统镶嵌在一起.电动泵转速控制系统是串级三冲量给水控制系统副回路的一部分(相当于执行机构),是独立的液压控制系统.而串级三冲量给水控制系统是数字量的控制系统,位于DCS内.因此,在对该阶段的给水全程控制系统进行分析时,必须综合考虑液压的电动泵转速控制系统和数字量的串级三冲量给水控制系统之间的相互影响.4.3单独串级控制系统该阶段的给水全程控制系统也是两个串级控制系统镶嵌在一起的4回路的控制系统.两台汽动泵转速控制系统是串级三冲量给水控制系统副回路的一部分(相当于执行机构),是单独的数字液压控制系统(MEH).而串级三冲量给水控制系统是数字量的控制系统,位于DCS内.因此,在对该阶段的给水全程控制系统进行分析时,必须考虑两个镶嵌在一起的单独的串级控制系统的相互影响.5锅炉给水全程控制系统.汽包锅炉给水全程控制系统是比较复杂的控制系统.在对其进行分析和调试时,把给水调节阀、电动或汽动给水泵控制系统仅仅看成执行机构是不合适的,尤其是对电动或汽动给水泵控制系统而