模拟量控制系统(MCS)给水控制系统.ppt

1、汽包锅炉的模拟控制系统、给水控制系统和自动给水控制的任务是保持汽包水位在设定值。汽包水位是锅炉运行中的一个重要监测参数，它间接反映了锅炉负荷与给水之间的平衡关系。保持汽包水位是保证锅炉安全运行的重要条件。锅炉汽包高水位影响汽包汽水分离器的正常运行，导致出口蒸汽水分过多，导致过热器受热面结垢和过热器烧坏。同时，还会引起过热蒸汽温度的急剧变化，这将直接影响机组运行的经济性和安全性。如果汽包水位过低，可能会破坏锅炉水循环条件，导致水冷壁管供水不足而烧坏。(1)供水量扰动下的水位特性供水控制对象在供水量扰动下的动态特性是系统调节通道的特性。滚筒对象在供水阶跃扰动下具有滞后、惯性和无自平衡能力的特点。h

2、是实际水位响应曲线；H1是只考虑锅内储水变化的水位响应特征；H2是锅炉内工质体积变化引起的水位变化特性，蒸汽流量扰动下的水位特性是负荷外部扰动下的动态特性。在蒸汽负荷的干扰下，汽包出现虚假水位。(2)蒸汽流量扰动下的水位特性；(2)锅炉燃料量扰动(增加)时，锅炉内换热面吸热增加，汽包内蒸发加强。如果此时汽轮机负荷没有增加，汽轮机侧调节阀的开度保持不变，但主蒸汽流量实际上由于蒸发的增强而增加，所以这种扰动下的水位特性与蒸汽流量扰动下的水位特性接近，但“假水位”现象并不严重，水位略有上升，延迟时间较长。(3)燃油量扰动下的水位特性。汽包锅炉给水控制对象的动态特性具有以下特点：调节通道存在滞后和惯性

3、，没有自平衡能力。延时和惯性的存在使得给水调节机构的动作滞后于水位变化的影响，因此在调节过程中会出现动态偏差。无自平衡能力的响应速度越大，水位对扰动响应越敏感，调节越困难，水位动态偏差在调节过程中也会增大。当蒸汽负荷受到扰动(外部扰动)时，存在“假水位”现象。通过闭环系统调节给水流量不能减少虚假水位现象，这也增加了水位调节的难度。显然，由于虚假水位现象的存在，不可能只根据水位h的一个信号进行调节。鉴于上述原因，现代大型汽包锅炉给水调节系统大多采用水位h作为系统的调节信号；将蒸汽流量d作为系统的前馈信号；给水流量w构成系统的辅助调节量，形成三冲量给水调节系统。由于供水调节器位于系统的闭环内，供水

4、扰动下的水位特性是最重要的，是系统整定的主要依据。供水全过程控制中的几个特殊问题？首先，供水全过程控制的概念。全过程控制系统是指在机组启停、正常运行和负荷变化过程中能够自动控制机组的系统。发电的“全过程”具体包括以下几个过程：1 .锅炉点火、加热和增压；2.开始加载；3.拿一点东西；4.从小负载运行到大负载；5.从重负荷到小负荷；6.锅炉灭火后，冷却并减压。全过程自动供水控制的任务是控制沸水的进水二、给水全过程控制的特殊问题(1)给水全过程控制系统的要求给水全过程控制要求给水调节规定的两项任务在锅炉运行的全过程中自动完成，这比常规给水控制复杂得多。供水全过程控制存在以下难点和要求：(1)要实现

5、供水全过程控制，可以通过改变供水调节阀的开度，即改变供水管道的阻力，或者通过改变给水泵的转速，即改变供水压力来改变供水。前者因其节流损失大、给水泵耗电量大而不经济，所以后者用于一般机组的大型锅炉。在供水全过程控制系统中，既要满足供水调节的要求，又要保证给水泵工作在安全的工作区域，这就需要两套控制系统。(2)由于机组在不同负荷下呈现不同的对象特性，要求控制系统适应这些特性。随着负载的增加和减少，系统必须从单脉冲系统过渡到三脉冲系统或从三脉冲系统过渡到单脉冲系统，这就导致了系统切换的问题，因此必须有一个控制电路来保证两个系统之间的无扰动切换。(3)由于整个控制系统的工作范围很广，对每个信号的精确测

6、量提出了更严格的要求。例如，在机组启停过程中，在高、低负荷等不同工况下，给水流量、蒸汽温度、蒸汽压力等参数都发生很大变化，因此给水流量、蒸汽流量、汽包水位信号都要进行温度和压力补偿。(4)在各种调节机构的复杂切换中，整个供水控制系统必须保证无扰动。高负荷和低负荷需要不同的阀门，调节阀的切换伴随着相关截止阀的切换。在低负荷时，通过改变阀门的开度来维持泵的出口压力；高负荷时，通过改变调速泵的转速来维持水位；并且阀和调速泵之间的切换需要安全和不受干扰的操作。(2)测量信号的自动校准。在从启动到正常运行或从正常运行到停机的过程中，蒸汽参数和负荷变化范围很大，这极大地影响了水位、给水流量和蒸汽流量的测量

7、精度。为了实现全自动控制，有必要自动校正这些测量信号的温度和压力。测量信号自动校准的基本方法是：首先推导出被测参数与温度和压力之间的数学关系，然后利用各种运算模块进行运算，实现自动校准。(3)供水控制中的阀门切换当机组启动时，机组负荷低，称为低负荷状态(负荷小于30%BMCR)，电动变速泵和旁路控制阀共同完成供水控制任务。此时，主供水电动阀处于关闭位置。当旁路给水调节阀的开度大于设定值(如90%开度)时，如果汽包水位正常，主燃料系统正常，主给水电动阀将自动打开，然后变速泵将完成给水控制任务。(4)供水控制系统的不间断切换一般来说，整个供水控制系统在低负荷状态下采用单脉冲控制系统，在高负荷状态下

8、采用三脉冲控制系统，因此有必要解决系统之间的无扰动切换问题。当使用变速泵构成整个给水调节系统时，应考虑以下子系统：给水泵调速系统。根据锅炉的负荷要求，系统通过调节给水泵的转速来调节供水。给水泵最小流量控制系统。为了在低负荷时不使泵的工作点落在上限特性曲线之外，可以通过增加泵来保持泵流量不低于设计要求的最小流量值，下限特性曲线，介绍350MW机组给水控制系统，整个350MW机组给水控制系统由以下三个子控制系统组成，即：给水旁路控制阀(启动控制阀)控制系统；变速给水泵速度控制系统(三台泵各一台)；给水泵最小流量控制系统(三台泵各一台)。这三个子系统共同完成供水控制的所有任务。在任何负荷下，汽包水位

9、应保持稳定在设定值，给水流量应尽可能相对稳定，以保护省煤器和给水管道系统的安全运行；还必须确保给水泵在安全的工作区域工作。在任何工况下，通过调节给水泵的速度来改变给水流量，以保持汽包水位；启动阀控制系统的功能是在启动和低负荷阶段通过调节供水启动调节阀的开度来改变供水管道的阻力特性，并保持供水管的一定压力。由于全过程供水的运行工况变化很大，要求全过程供水控制系统的结构形式随着运行工况的变化而切换，切换时无扰动。具体切换包括：在同一系统中切换控制偏差信号；在单脉冲和三脉冲控制系统之间切换；阀门之间的切换；给水泵之间的切换等。一、锅炉给水启动调节阀控制系统、锅炉给水启动调节阀控制系统工作原理示意图、给水泵转速控制系统主要由以下部分组成：单脉冲控制信号形成电路；三个脉冲控制信号的形成电路；单/三脉冲控制信号的不间断开关电路；给水泵安全保护电路；运行给水泵输出同步电路；每个泵的启动控制电路；每个泵的速度控制电路等。给水泵调速系统工作原理示意图，单、三脉冲无扰切换电路，给水泵安全工作区保护电路，给水泵最小流量控制系统。当给水泵出口流量低于泵安全运行的最小流量值时，为防止给水泵汽蚀，将最小流量调节阀(给水泵再循环阀)开至相应的开度，以保证给水泵不落到上限流量特性曲线的左侧。在一定转速下，给水泵对应于允许的最小入口流量