300MW火电机组给水控制系统的设计

1、课 程 设 计 说 明 书学生姓名:LIUBORAN学 号：学 院:自动化工程学院班 级:自动087班题 目:300MW火电机组给水控制系统的设计指导教师： 蔚伟、侯一民 职称: 副教授 2011年11月14日 目录1.1选题背景31.2技术要求31.3 设计内容42方案论证52.1给水调节的动态特征52.2扰动信号62.2.1给水扰动62.2.2蒸汽流量扰动72.2.3 燃料量扰动82.3控制方案的选择92.3.1前馈-反馈三冲量给水控制系统102.3.2给水流量的调节的实现方法112.3.3系统的组成123、过程论述123.1常规的水位控制系统的构成123.1.1汽包水位测量器的选择133

2、.1.2液位检测元件的选择143.1.3 流量变送器的选择143.1.4调节器的选择153.1.5执行器的选择153.1.5.1阀门定位器的选择153.1.5.2其他执行元件的选择163.2测量信号的自动校正163.2.1汽包水位的压力校正163.2.2过热蒸汽流量信号的压力和温度校正183.2.3给水流量测量信号的校正183.3各种工况之间的互相切换与跟踪203.3.1工况之间的切换203.3.2 工况之间的跟踪213.4控制系统静态试验223.4.1汽包水位测量系统检查223.4.2信号流程检查223.4.3跟踪功能检查223.4.4其它一些控制功能检查234、结论235、课程设计心得体会

3、236、参考文献241选题背景：1.1选题背景火力发电厂是我国电力工业中占有主要地位，是我国的重点能源工业之一，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤其重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水

4、位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水控制系统是火电厂非常重要的控制子系统。汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志，因此水位控制系统一直受到重视。1.2技术要求随着机组的增大，运行参数的不断提高，对其包水位的控制品质要求也越来越高，为了机组的安全，经济运行，需要采用更合理更安全的控制系统，本次课程设计主要研究发电厂给水全程控制系统，即锅炉汽包水位控制。所谓全程控制是指在机组正常运行、负荷变化以及启停过程中均能对被控参数进行自动控制。而给水全程自动控制系统是指对锅炉的给水量在机组正常运行、负荷变化以及启停过程中均能进行自动控制的系统。显然，给水全程控制系

5、统要比常规给水控制系统复杂。汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高要求。因为汽包水位变化得更快，锅炉负荷变化对水位的影响更大，给水系统也相应更复杂。对大容量、高参数锅炉来讲，给水系统采用自动控制是必不可少。本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统，即锅炉汽包水位控制。锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统。在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，

6、所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化。本次课程设计研究发电厂给水控制系统的控制方式及整定。给水自动控制系统可以大大减轻运行人员的劳动强度，汽包水位的稳定性也可以达到极大提高，保障了机组的安全，稳定运行。而其控制系统的要求是提供合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应符合的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须加以严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。1.3 设计内容设计功能基本全面的

7、全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。参考输出参数： A、B汽动泵转速、 电动给水泵转速、 给水旁路调节阀开度。信号准确性：考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。信号监测与报警：重要信号需要监测与报警，同时注意信号的可靠性，考虑冗余。工作方式：给水旁路阀单冲量控制、电动泵单级单冲量控制、电动泵串级三冲量控制、汽动泵串级三冲量控制。切换与跟踪：电动泵运行时大小给水阀门、电动泵、汽动泵之间；单、三冲量；单、串级之间的切换。跟踪原则：1)电动泵单级单冲量工作时，电动泵

8、三冲量副调跟踪单冲量调节器输出；2)电动泵三冲量工作时，单冲量调节器跟踪阀位信号（电动泵手动）；3)电动泵手动时， 单冲量调节器跟踪副调输出（电动泵自动）；4)汽动泵手动工作时，三冲量主调跟踪给水流量信号，副调跟踪阀位信号。注意泵的安全经济工作区。控制部分：控制方案考虑采用单回路、串级、前馈等控制，控制器的控制规律（PI、PID、PD、P）选择准确，调节器可共用。逻辑关系准确全面。2方案论证2.1给水调节的动态特征汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，是锅炉蒸汽负荷与给水间物质是否平衡的重要标志，维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。汽包锅炉给水控制系统的作用是使锅炉

9、的给水量自动适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定范围内波动。其中给水流量和蒸汽流量是影响汽包水位的两种主要扰动，前者来自调节器，称为内扰，后者来自负荷侧，称为外扰。影响水位的因素主要有：锅炉蒸发量（负荷D），给水量G，炉膛热负荷（燃烧率M），汽包压力。控制系统的物质平衡方程为： （1）将式（1）进一步变换得： （2）令 ，则上式变为： （3）式中 汽包水位，或； 汽水分离面积，或；水的密度，/或/； 蒸汽密度，/或/；蒸发量，或； 给水量，或；容量系数。2.2扰动信号2.2.1给水扰动汽包水位在给水流量作用下的动态特性：给水量是锅炉的输入量，如果蒸汽负荷不变，那么给水流量变化时，汽包水位的运动

10、方程式可以表示为： (4)可以得到汽包水位在给水流量作用下的传递函数为： (5)对于中压锅炉，上式中Tw的数值很小，常常可以忽略不计，因此可以进一步改写为： (6)从物质平衡的观点来看，加大了给水量G，水位应立即上升，但实际上并不是这样，而是经过一段迟延，甚至先下降后再上升。这是因为给水温度远低于省煤器的温度，即给水有一定的过冷度，水进入省煤器后，使一部分汽变成了水，特别是沸腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾度，省煤器内的汽泡总容积减少，因此，进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中因汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过一段迟延甚至水位下降后，才能因给水量不断从省煤器进入汽包而使水位上升。在此过程

11、中，负荷还未发生变化，汽包中水仍然在蒸发，因此水位也有下降趋势。如图1所示曲线1为沸腾式省煤器水位的动态特性，曲线2是非沸腾式省煤器的水位动态特性。对象可以近似认为是一个积分环节和一个惯性环节并联的形式。WWth2112t 图1 给水扰动时水位阶跃响应曲线2.2.2蒸汽流量扰动汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性，可以用下式表示（假定给水量不变） （7）则 （8）上式可通过两个动态环节的并联来等效，即 （9）式中： 。如果只从物质平衡的角度来看，蒸发量突然增加时，蒸发量高于给水量，汽包水位是无自平衡能力的，所以水位应该直线下降，实际水位是先上升，后下降，这种现象称为“虚假水位”现象，其原因是由于

12、负荷增加时，在汽水循环回路中的蒸发强度也将成比例增加，水面下汽泡的容积增加得也很快，此时燃料量M还来不及增加，汽包中汽压下降，汽包膨胀，使汽泡体积增大而水位上升。在开始的一段时间的作用大于。当过了一段时间后，当汽泡容积和负荷相适应而达到稳定后，水位就要反映出物质平衡关系而下降。因此，水位的变化应是上述两者之和，即 。2.2.3 燃料量扰动炉膛热负荷扰动即是指燃料量M的扰动。燃料量增加时，锅炉吸收更多的热量，使蒸发强度增大，如果不调节蒸汽阀门，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。但由于在热负荷增加时蒸发强度的提高，使汽水混合物中的汽泡容积增加，而且这种现象必然

13、先于蒸发量增加之前发生，从而使汽包水位先上升，从而引起“虚假水位”现象。当蒸发量与燃烧量相适应时，水位便会迅速下降，这种“虚假水位”现象比蒸汽量扰动时要小一些，但其持续时间较长。以上三种扰动在锅炉运行中都可能经常发生。但是由于控制通道在给水侧，因此蒸汽流量D和燃料量M习惯上称为外部扰动，它们只影响水位波动的幅度。而给水量G扰动在控制系统的闭合回路里产生，一般称为内部扰动。因此，汽包水位对于给水扰动的动态参数是给水控制系统调节器参数整定的依据，此外，由于蒸汽流量D和燃料量M的变化也是经常发生的外部扰动。所以常引入D、M信号作为给水控制系统里的前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。影响水位的因素除

14、上述之外，还有给水压力、汽包压力、汽轮机调节汽门开度、二次风分配等。不过这些因素几乎都可以用D、M、G的变化体现出来。为了保证汽压的稳定，燃料量和蒸发量必须保持平衡，所以这两者往往是一起变化的，只是先后的差别。DWtHH(t)H2(t)H1(t)2m图2 燃料量扰动下水位阶跃响应曲线2.3控制方案的选择从反馈控制的思想出发，自然想到一水位信号为被调量，构成单回路控制系统。对于小容量锅炉来说，它的蓄水量较大，水面以下气泡的体积不占很大比重，因此给水容积迟延和假水位现象不明显，可以采用单冲量控制系统。单冲量控制系统即为汽包水位的单回路反馈液位控制系统。单冲量水位控制系统以汽包水位作为唯一的控制信号

15、。单冲量水位控制系统由汽包、变送器、调节器、执行器及调节阀等组成，水位测量信号经变送送到水位调节器，水位调节器根据水位测量值与给定值的偏差去控制给水阀门，改变给水量来保持汽包水位在允许的操作范围内。这种控制系统是典型的单回路定值控制系统。对于水在汽包内的停留时间较长，且负荷又比较稳定的情况，“虚假水位”现象不严重采用单冲量控制系统，进行PID调节一般就能满足生产要求。单冲量汽包水位调节存在着一些缺点，主要是这种调节方案只根据水位调节给水量，在负荷变化时，由于“虚假水位”现象，在调节过程一开始，给水量的变化将与负荷变化的方向相反，扩大了进出流量的不平衡，而且从给水扰动下水位变化的动态特性可以估计

16、到，当水位已经偏离给定值后再调节给水量，因给水量改变后要经过一定迟延时间才能影响到水位，因此必将导致水位波动幅度大、调节时间长。对于大型超高压锅炉也可以采用这种控制对象，因为在超高压下，汽和水的密度相差不大，假水位并不显著。但是，对于大中型锅炉来说，这种系统不能满足要求。因为汽机耗汽量改变所产生的假水位将引起给水调节机构的的误动作，致使汽包水位激烈地上下波动，严重影响设备的寿命和安全。从物质平衡的观点来看，只要保证给水量永远等于蒸发量，就可以保证汽包水位大致不变，因此可以采用比值控制系统，用汽机耗汽量D作为调节系统的设定值，使给水量W跟踪耗汽量D。然而，它对于汽包水位来说只是开环控制。如果耗汽

17、量和给水量的测量不准，或者由于有锅炉排污及管道泄漏等，蒸汽量和给水量并非总是确定的比值，系统不能达到水汽平衡，因为汽包水位H对于（D-W）是一个积分关系，微小的D和W之差在长时间的积累中形成很大的水位偏差。所以不能单独使用比值控制系统。所以将两种方案构成三冲量控制系统。“冲量”即为变量，三冲量锅炉汽包给水自动控制系统是以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。三冲量水位控制系统有两个闭合回路：一个是由给水流量、给水变送器、调节器和调节阀组成的内回路；另一个是由汽包水位对象和内回路构成的主回路。所以三冲量控制的实质是前馈加反馈的控制系统。2.3.1前馈

18、-反馈三冲量给水控制系统三冲量控制系统的方框图如图3所示：图3 三冲量控制系统框图调节器调节阀变送器变送器汽 包变送器+_蒸汽量H 当负荷(蒸汽流量)突然发生变化，蒸汽流量信号能使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即当蒸汽流量增加时，给水调节阀开大，抵消了由于“虚假水位”引起的反向误动作。当水压变化使给水流量改变时，调节器能迅速消除干扰。如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减少的信号开大给水阀，从而使给水量保持不变。另外给水流量信号也是调节器动作后的反馈信号，能使调节器及早知道控制的效果，所以使用三冲量控制系统能使调节器动作加快，还可以避免调节过量，减少水位波动，防止失控。其系统框图如图4所

19、示 图4 三冲量水位调节系统方框图（1）由调节器WT(s) 、执行机构KZ 、调节阀K、给水流量变送器W 和给水流量反馈装置W 组成的内回路（2） 由水位控制对象WO1(s) 、水位变送器H 和内回路组成的外回路。（3）由蒸汽流量信号D及蒸汽流量测量装置D 、蒸汽流量前馈装置D 构成的前馈控制部分。2.3.2给水流量的调节的实现方法其一是通过改变调节阀门的开度来改变给水流量（即改变给水管道阻力的方法），特点：节流损失大，给水泵消耗功率多，不经济。其二是通过改变给水泵转速来改变给水流量（即改变给水压力的方法），特点：经济，节流损失小，但要保证给水泵工作在安全工作区内。现场中，单元机组的大型锅炉一

20、般均采用第二种方法。2.3.3系统的组成给水全程控制系统是由单冲量给水控制系统和串级三冲量给水自动控制系统组成的，两个系统之间随着机组负荷的变化通过无扰切换实现全程控制（一般在额定负荷的30时进行切换）。在整个控制过程中，所采用控制手段依次为负荷0%启动单冲量控制启动旁路阀，电动泵维持最低运动速度三冲量控制电动泵电气动泵并列运行汽动泵三冲量控制汽动泵电气动泵并列运行电动泵单冲量控制电动泵旁路阀30%100%30%0%停机 图5 控制过程中负荷与切换关系显然，机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求给水全程控制系统能适应这种变参数的特性，主要是调节器的参数要随着被控对象特性的变化而自适应的调整

21、，实际是一个自适应控制的问题。3、过程论述3.1常规的水位控制系统的构成常规的汽包水位控制系统由变送器、调节器、执行器和调节阀组成的常规水位控制系统的方框图如图所示。测量到的真实的汽包液位参数与工艺给的也为参数在调解器里进行比较两者不等的时候，将产生出偏差值。当调节器接收到偏差信号后，按一定的运算规律给出控制信号，以驱动执行机构动作，将执行机构带动调节阀门改变阀门的开度，使供给汽包的水流量得到改变，从而使被控参数回到给定值上来。汽包水位给定值偏差调节阀调节器执行器测量值变送器 图6 变送器、调节器、执行器和调节阀组成的水位控制系统的方框图 以水位增高为例：水位增高导致变送器输出增高。在于给定值

22、比较后，产生出偏差。经比例、微分、积分计算后调节器的输出相应减少，式调节阀的开度减少，送给汽包的水流量也将减少，从而使得汽包水位下降。 3.1.1汽包水位测量器的选择 如今的各种类型的蒸汽锅炉中最常用的汽包水位测量方式是采用双室平衡容器接差压变送器的测量方式，测量原理如图所示。图7 差压式水位测量示意图3.1.2液位检测元件的选择通过液位的测量可以知道容器里的水位，以便调节容器中流入流出物料的平衡，保证生产过程中各环节所需的物料或进行经济核算；另外，通过液位的测量，可以了解设备是否正常工作，以便及时监视或控制容器的液位，保证安全生产。液位计有很多种。 浮力式液位计是根据阿基米德原理工作的，即液

23、体对一个物体浮力的大小，等于物体所排开液体的重量。分为两种：一种为恒浮力式液位计，在整个测量过程中其浮力维持不变，在工作时浮标随液位高低而变化；另一种为变浮力式液位计，它根据浮筒在液体内浸没的深度不同而所受浮力不同来测量液位。 静压式液位计对于不可压缩的液体，液位高度与液体的静压力成正比，所以，测出液体的静压力，即可知道液位的高度。 在平行板电容器之间充以不同介质时，其电容量的大小是不同的。所以，可以用测量电容量的变化来检测液位或两种不同介质的液位分界面。在实际应用中，电极的尺寸、形状已定，介电常数亦是基本不变的。所以，测量电容量的变化就可以知道液位的高低。 激光式液位计因为激光光能集中，强度

24、高，而且不易受外来光线干扰，甚至在1500度左右的高温下也能正常工作。另外，激光光束扩散很小，在定点控制液位时，具有较高的精度。 液位检测仪表的选用，根据检测精度、工作条件、测量范围，结合课程设计任务书，可以选用浮力式液位计。3.1.3 流量变送器的选择根据生产工艺的要求选择变送器的型号和精度等级。要根据控制对象要求的控制范围，允许误差等。选用所匹配的类型的型变送器来实现水流量的测量和变送。3.1.4调节器的选择 在控制系统中的调节器部分一般为用单元组合式仪表和计算机控制系统两种形式。其主要作用是将检测的水位信号与工艺给出的给定信号进行比较得到偏差信号，然后对偏差信号进行常规的比例积分微分运算

25、，将结果送入执行器。根据过程特性与工艺要求，达到无静差调节可选用PI控制规律。根据构成系统负反馈的原则，确定调节器的正、反作用方向。调节阀气开、气关形式的选择，主要是从工艺生产的安全来考虑：当气源一旦中断时，阀门处于全开还是全关状态，在生产上要能保证设备和人身的安全。本系统的阀门是控制给水流量的，应该选择气开式，当气源中断时，仍有水进入锅炉，不致使其温度过高而烧干或爆炸。由于选用调节阀为气开式，则为正；对于，当阀门开度增加时，自来水流量亦增加，故为正；一般测量变送器为正。为使系统中各环节静态放大系数极性乘积为正，则调节器为正，即选用反作用调节器。3.1.5执行器的选择锅炉装置中常用的执行器是电

26、动执行器和专用的调试阀门。其作用是将调节器给出的经过处理后的偏差信号和位置发送器的反馈信号进行比较，最后经过放大器来达到足够的功率驱动伺服电动机。转换成为扭力矩或者机械位移，带动调节阀门的阀芯动作。调节阀的不同开度使之相应的改变。3.1.5.1阀门定位器的选择阀门定位器是气动执行器的主要附件，与气动执行器配套使用可组成闭环回路，利用负反馈原理来改善调节阀的定位精度和提高灵敏度，从而使调节阀能按调节器来的控制信号实现准确定位。阀门定位器的主要功能：（1）实现准确定位。使用阀门定位器可以克服阀杆的摩擦和消除提阿姐发不平衡力的影响，保证法门位置按调节器输出信号正确定位。（2）改善调节阀的动态性能。利

27、用阀门定位器，可以有效的客服气压信号的传递滞后，改变原来调节阀的一阶滞后特性，使之成为比例特性。（3）改变调节阀的流量特性。通过改变阀门定位器对反馈凸轮的几何形状可以改变调节阀的流量特性，即可使调节阀的直线流量特性、对数流量特性互换。（4）实现分程控制。当用一个调节器的输出信号分段分别控制两只启动执行器工作室，可用两个阀门定位器，使它们分别在信号的某一区段完成全行程动作从而实现分程控制。3.1.5.2其他执行元件的选择执行器由执行机构和调节阀两部分组成。在过程控制系统中，它接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实

28、现对过程参数的自动控制。执行器安装在生产现场，直接与介质接触，通常在高温、高压、高粘度、强腐蚀、易结晶、易燃易爆、剧毒等场合下工作，如果选用不当，将直接影响过程控制系统的控制质量。根据使用能源的不同，执行器可分为三大类：以压缩空气为动力能源的气动执行器；以电为动力能源的电动执行器；以高压液体为能源的液动执行器。气动执行器的输入信号为0.020.1MPa；电动执行器的输入信号为010mADC或420mADC。3.2测量信号的自动校正测量信号的校正方法一般步骤是：推导被测参数随温度、压力变化的数学模型；用硬件或软件构成运算单元以实现校正运算；按照具体的参数计算出校正计算中所用到的各整定值。需要注意

29、的是用于不同的参数范围、不同一次元件（例如不同的汽包水位测量筒）、不同精度要求的数学模型和整定值是各不相同的。3.2.1汽包水位的压力校正图8 300MW机组锅炉汽包差压式液位计测量示意图图8中：s 汽包内饱和蒸汽密度，汽包压力的单值函数w 汽包内饱和水密度，汽包压力的单值函数a 单室平衡容器内非饱和水密度，它是压力及温度的函数（基准水柱）L 差压水位计的量程范围，L yc 单室平衡容器引出管中心距H 汽包实际水位P 单室平衡容器所测量到的差压T 汽包压力对应的饱和温度Ta 单室平衡容器内非饱和水的温度P 汽包压力如图所示，差压变送器所测差压： P=（P+La）-P+（L-H）s+Hw （10

30、）整理得： H=L(a -s)- P/( w-s) （11）在（11）中，水位计量程L为已知量，是一个常数，P为差压变送器的测量值，s、w为汽包压力的单值函数，通过饱和水及饱和蒸汽性质表可查得，在DCS中用一函数模块f(x)即可实现。a除了受汽压影响外，还和平衡容器的散热条件与环境温度有关，当汽压和环境温度改变时，其值也随着改变，因此，a的计算则相对复杂一些，因为它是压力及温度的二值函数，在以往的差压水位计补偿公式中，都是按照额定压力下的某一估计的温度值固定补偿的，然后再根据就地水位计的示值进行修正。因此，它不能适应工况的变化，但其计算误差是允许并可以接受的。3.2.2过热蒸汽流量信号的压力和

31、温度校正过热蒸汽的流量通常采用标准孔板进行测量。每一个标准孔板都有一个设计工况，当运行中的参数偏离设计工况时，因工质密度的变化必然引起流量测量的误差增大。只有通过蒸汽压力、温度的校正，才能把其测量误差控制在一定的范围内。过热蒸汽流量校正公式为。 （12）式中： 过热蒸汽流量（根据流量系数来确定单位）；调节级蒸汽压力，MPa； 一级抽气压力，MPa； 过热蒸汽绝对温度，K； 流量系数。上述公式在过热蒸汽压力为0.09823.52Mpa、过热蒸汽温度为100580的范围内测量误差为1%左右。这个公式的使用范围、测量精度可以满足电厂的需要。3.2.3给水流量测量信号的校正当给水的温度保持在100不变

32、，给水压力在0.19619.6Mpa范围内变化时，给水流量的测量误差为0.47%；如果给水压力保持在19.6Mpa不变，给水温度在100290范围内变化时，给水流量的测量误差13%。所以，对给水流量测量信号进行压力校正的意义不大，一般只进行温度校正。图9给水管路系统简图至锅炉省煤器#1流量孔板#2流量孔板主给水管路主给水调节阀旁路给水管路旁路给水调节阀辅助给水管路辅助给水调节阀除氧器给水泵再循环管路泵再循环调节阀汽动给水泵高加电动给水泵一般大型火电机组的给水管路系统是由三路管道并联而成。旁路给水管路用于启/停和低负荷运行时的锅炉给水；主给水管路用于正常高负荷运行时的锅炉给水；辅助给水管路在主给

33、水管路出现故障时为锅炉供水。因旁路给水管路的最大流量只有主给水管路的30%，如果只在主给水管路上安装流量测量孔板则在低负荷工况或锅炉启停过程中的测量误差可能比较大。这就需要专门为旁路给水管路安装一个小的流量测量孔板（如图9所示）。因此对于两个流量孔板的测量值需要进行合并计算。计算的式子为： (13)式中：总给水流量信号；主给水管路流量信号（#1流量孔板）；旁路给水管路流量信号（#2流量孔板）； 旁路给水管路流量信号量程和主给水管路流量信号量程之比（一般为0.250.3）。全程给水控制系统不同于简单的控制系统的主要特点是：为了全面适应启/停、低负荷、高负荷各种工况，系统为各工况分别设计控制系统，

34、并且实现了各系统间的自动切换。从测量信号来看，一般全程给水控制系统分别设计了单冲量控制系统、三冲量控制系统。从被控对象来看，分别设计了调节阀控制系统、电动调速泵控制系统、汽动调速泵控制系统。另外为了保证调速泵在安全运行区域内工作，还必须设计泵最小流量控制系统和调速泵出口最小压力差控制系统。3.3各种工况之间的互相切换与跟踪3.3.1工况之间的切换 在各工况之间切换时都设计有回差，以避免过于频繁的切换工况。这个回差一般设定为2%5%MCR。图10是一个各工况切换的例子。 图10 控制系统各工况之间的切换示意图工况四工况三工况二工况一12 15工况负荷(%)025 3045 50100图注：图中的

35、数字为额定负荷（MCR）的百分比。用负荷的高低划分，可分为以下四种工况：工况一：0到12%15%额定负荷（MCR），由旁路给水调节阀控制水位（单冲量水位控制系统工作），电泵定速运行。电泵最小流量控制系统负责保证电泵的流量大于其允许最小流量。泵出口压力控制系统和汽泵不工作。工况二：12%15%到25%30%MCR，由电泵调速控制水位（单冲量系统工作），旁路给水调节阀控制电泵出口压力。因流量大于电泵额定流量的30%，电泵最小流量控制系统自动关闭。汽泵不工作。工况三：25%30%到45%50%MCR，由电泵调速控制水位（三冲量系统工作），主给水调节阀控制电泵出口压力。因流量大于电泵额定流量的30%，

36、电泵最小流量控制系统自动关闭。汽泵不工作。工况四：45%50%到100%MCR，汽动泵调速控制水位（三冲量系统工作），主给水阀控制汽泵出口压力。电泵不工作。3.3.2 工况之间的跟踪 电动泵单级单冲量工作时，电动泵三冲量副调跟踪单冲量调节器输出； 电动泵三冲量工作时，单冲量调节器跟踪阀位信号（电动泵手动）； 电动泵手动时， 单冲量调节器跟踪副调输出（电动泵自动）； 汽动泵手动工作时，三冲量主调跟踪给水流量信号，副调跟踪阀位信号。3.4控制系统静态试验在机组未启动之前，应对控制系统进行全面的检查和测试，消除在设计、组态阶段遗留的缺陷，对系统进行初步的优化。给水自动控制系统的静态试验项目主要有：3

37、.4.1汽包水位测量系统检查1、检查平衡容器安装工艺是否符合要求，计算公式和参数设置是否合适。2、确认水位信号的极性：实际水位上升，水位变送器输出信号的水位压差应减小。否则是平衡容器正负压管与变送器连接极性有误。3、加模拟水位信号和汽包压力信号检验计算结果是否正确。3.4.2信号流程检查1、加模拟水位信号试验执行机构（或给水调节阀）实际动作方向是否正确：水位信号上升，执行机构（或给水调节阀）关，反之应开。2、加模拟给水流量信号试验执行机构（或给水调节阀）实际动作方向是否正确：给水流量信号增加，执行机构（或给水调节阀）关，反之应开。3、加模拟蒸汽流量信号试验执行机构（或给水调节阀）实际动作方向是否正确：蒸汽流量信号增加，执行机构（或给水调节阀）开，反之应关。3.4.3跟踪功能检查1、试验手动/自动双向跟踪功能：手动状态内环副调节器PI2 输出跟踪M/A站输出，自动状态M/A站跟踪副调节器PI2 输出。2、试验主调节器PI1跟踪功能：手动状态主