MW单元机组汽包水位控制系统分析设计与仿真doc .docx

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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅供个人学习华中科技高校文华学院毕业设计（论文）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结题目：300MW 单元机组汽包水位把握系统分析、设计与仿真同学姓名： 陈正学号： 090204011101 学部（系）： 机械与电气工程学部专业年级： 09 级热能与动力工程指导老师： 周慧职称或学位：硕士2021 年 5 月 18 日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结300MW 单元机组汽包水位把握系统分析、设计与仿真摘要锅炉给水把握系统是火力发电厂特殊重要的把握子系统,稳固的汽包水位

2、是汽包锅炉 安全运行的重要指标.火电厂给水系统构成复杂,汽包水位受到机组负荷、汽包压力、温 度、给水量等多项参数的影响：不同负荷阶段,给水设备不同 ,又需要实行不同的把握方式 . 目前使用的火电厂给水把握系统存在着各自的不足之处,往往难以中意火电机组复杂工况 的要求.针对这些情形 ,为了保证汽包水位保护在要求值 ,本文第一分析了给水把握对象的动态特性 ,在此基础上设计出了接受汽动调速泵、电动调速泵、调剂阀三者结合的汽包水位把握系统 ,低负荷时通过转变旁路调剂阀的开度来调剂给水量,用单冲量把握系统把握汽包水位。高负荷时通过转变给水泵转速转变给水量,用串级三冲量把握系统把握汽包水位,保证对汽包水位

3、蒸汽流量和给水流量的精确测量.给水调剂阀、汽泵、电泵之间 ,单冲量系统和三冲量系统之间都能实现无扰切换,既能中意机组全程把握要求 ,又有良好的调剂性能和运行经济性 .关键词： 锅炉给水把握。三冲量把握系统。单冲量把握系统The Design Of Boiler Feedwater Control System Of The 300MW Thermal Power UnitAbstractFeedwater Control System is one of the most important control system in a thermal Power plant . Stabiliza

4、tion of the drum level is one of essential parameter which indicated safe operation of the drumboiler.Drumlevel is affected by the unit load, press and temperature of the drum,feedwater fluxand etc. Because of using different equipment at different stages,it should apply different control methods.Th

5、e effect of fullrange feed-water control system does not often be satisfied when power unit is in difficult situation becauseof its imperfect. In order to maintain the level of the drum water in requested value,Basing on analysis of feed- water character firstly, this system adopts timing which is m

6、oved by steam and electromotion-timing pump and adjusting valve. It utilizes bypass valves to regulate the feed-water and uses single impulse to control the level of drum in lower load. At the high load condition, change the rotating speed of steam or electricity feed water pumps to ensure the water

7、 level of the drum, using three impulse to control the level of drum .The level of可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结steam and feed-water can be measured nicety. Non-disturbance switching can be realized among feed-water valves, steam and electricity driven pumps, single and three impulse. That not only meet t

8、he requirements ofthe whole-course control of the unit, but also ensure the satisfactory regulating performance and operating economics. It also have nice regulate performance and circulating economy.Keywords:Boiler feed-water control。Three-element control system。Single-element controlsystem可编辑资料 -

9、- - 欢迎下载精品名师归纳总结目录摘 要 I ABSTRACTI1 绪论 51.1 课题背景及其意义 51.2 锅炉给水把握系统的进展和现状51.2.1 西门子公司全程给水系统设计方案 6-8 61.2.2 ABB 贝利公司全程给水系统设计方案 9,10 71.2.3 FOXBORO 公司全程给水系统设计方案 11-13 72 汽包锅炉给水把握系统 82.1 锅炉给水全程自动把握系统的概念 14 82.2 给水全程自动把握系统的任务 15 92.3 给水全程自动把握系统的要求 15,392.4 给水把握对象的动态特性 15-17 102.4.1 给水量扰动下水位变化的动态特性102.4.2

10、蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性112.4.3 炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性112.5 给水全程把握的基本方案 15-18 112.5.1 单冲量给水把握系统 112.5.2 单级三冲量给水把握系统 12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.5.3 串级三冲量给水把握系统 132.6 300MW 机组全程给水自动把握系统的设计与分析15 142.6.1 信号测量 146.2 给水把握系统结构 142.6.3 系统工作原理 142.6.4 把握过程中的跟踪与切换 162.6.5 规律信号的势成 162.7 给水 RB 分析 172.7.1 给水泵 RB 的定义 172.7.2

11、 给水泵 RB 过程 172.7.3 给水泵 RB 规律分析 183 汽包水位把握系统的M ATLAB 仿真 183. 1 把握系统的分析和整定 183. 2 汽包水位把握系统 SIMULINK模型设计 193. 3 汽包水位把握系统仿真 19结论 19参考文献 20致 谢 21可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 绪论1.1 课题背景及其意义随着电力需求的增长 ,我国的火力发电开头向建设大容量、高参数的大型机组方向进展 .扩大单机容量可使发电容量快速增长以适应生产进展的需要,同时可使基建投资下降、设备费用降低、削减运行费用以及节约金属材料消耗.但是,火电机组越大 ,其设备结构就

12、越复杂 ,自动化程度要求也越高 .我国最近几年新建的300MW,600MW 火电机组基本上都接受国内外最先进的分散把握系统（DCS）, 对全厂各个生产过程进行集中监视和分散把握.汽包水位是汽包锅炉特殊重要的 运行参数 ,同时它仍是衡量锅炉汽水系统是否平稳的标志.汽包水位保护在确定答应范畴内 ,是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件.水位过高会影响汽水分别器的正常运行 ,蒸汽品质变坏 ,使过热器管壁和汽轮机叶片结垢.庄重时会导致蒸汽带水,造成汽轮机水冲击而损坏设备.水位过低就会破坏水循环 ,庄重时将引起水冷壁管道变形爆裂 1.因此,汽包水位把握始终受到很高的重视.另一方面 ,随着锅炉参数的提高和容

13、量的增大 ,汽包的相对容积减小 ,负荷变化和其它扰动对水位的影响将相对增大 .这必将加大水位把握难度 ,从而对水位把握系统提出了更高的要求.但是,由于给水系统的复杂性 ,真正能实现全程给水把握的火电机组仍很少2. 因此,对全程给水把握系统进行全面的学习和把握,是本文的重点内容 .全程给水把握在把握汽包水位中意要求过程中发挥着不行估量的作用,没有一个好的给水全程把握系统 ,不但不能中意水位把握的要求、降低经济效益,有时甚至会带来灾难性的后果 .因此,对给水全程把握系统的争辩 ,在电力生产过程中有着重大的作用 .当前,电力行业正在进行 “场网分别 ,竞价上网 ”的市场改革 ,同时电网要求各大型机组

14、的负荷能够接受电网调度直接遥调（ AGC ）,这些对机组的运行提出了更高的要求 .完善和优化全程给水把握无疑是一个特殊具有现实意义的课题 .1.2 锅炉给水把握系统的进展和现状现在随着单元机组容量的增大和参数的提高,机组在启停过程中需要监视和把握的工程越来越多 ,因此,为了机组的安全和经济运行 ,必需实现锅炉给水从机组的启停到正常运行 ,又到停炉冷却全部过程均能实现自动把握.锅炉在不同负荷和参数时 ,给水被控对象的动态特性是不同的,低负荷时由于蒸汽参数低 ,负荷变化小,虚假水位现象不太庄重 ,通常对保护水位恒定的要求又不高,因此 ,一般可采可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结用给水

15、调剂阀调剂汽包水位,给水泵保护给水差压相结合的把握方式和单冲量给 水把握方式 .在高负荷时 ,由于水位动态特性复杂 ,且汽包存在着庄重的“虚假水位”现象 ,为了保证给水系统的安全牢靠 ,高负荷时大多接受串级三冲量把握系统3-5.1.2.1 西门子公司全程给水系统设计方案 6-8西门子公司设计的 350MW 机组全程给水把握系统分为给水启动调剂阀把握系统和给水泵转速把握系统两部分 .给水启动调剂阀把握系统实际上就是给水压力把握系统 ,其工作原理简化方框图如图 1.1 所示.明显这是一个前馈 反馈把握系统 .其作用是当锅炉启动及低负荷工况时 ,保护给水泵出口母管压力在安全工作范畴 ,同时帮忙给水泵

16、转速把握系统稳固汽包水位 .它有如下几个特点：给水压力测量信号是依据三台给水泵出口压力的最大值与给水母管压力经小选及一阶惯性环节滤波后的输出. 这样设计的目的主要是为了在冷态启动和正常运行以及热态启动时,给水泵都能安全工作.机组正常运行和冷态启动 ,主给水母管压力总是小于给水泵出口压力.所以此时启动阀把握系统的被调量为给水母管压力测量信号, 启动调剂阀开度的转变是为了保护给水母管压力等于其设定值.当机组处于热态启动工况时主给水母管压力大于给水泵口压力.此时, 选择工作给水泵出口压力的最大值作为启动阀把握系统的被调量, 这样在给水泵升压过程中 ,就可以使启动阀处于关闭状态 ,直到给水泵出口压力大

17、于主给水母管压力时为止.从而保证给水泵在热态启 动过程中安全运行：为了保证锅炉正常供水及给水泵的安全运行, 给水压力设定值是根据四个信号中的最大值所准备的.该系统引入了给水泵转速把握偏差信号的微分前馈.当给水泵转速偏差大,且该偏差变化速度也大时 ,说明实际水位低于设定值较多,应很快增加给水流量 ,此时,该前馈信号增大 ,使给水启动阀开大 ,以帮忙转速把握系统增加给水流量 .系统依据给水泵出口至省煤器入口之间差压值的大小,形成一个锅炉给水启动阀开度校正系数 .该差压越大 ,说明给水流量越大 ,此时给水启动阀开度校正系数减小 ,启动调剂阀把握系统的开环增益下降, 给水启动调整阀门开度的动作快慢,是

18、给水流量在中意要求的条件 下尽可能稳固 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结给水泵转速把握系统实际上就是汽包水位把握系统.其工作原理示意图如图1.2所示.该系统由单 /三冲量信号形成及它们的切换回路、给水泵安全疼惜回路、给水泵出力同步回路及给水泵转速把握回路等组成.其把握特点是 ,在三冲量把握系统中引入了汽包压力的负微分前馈和蒸汽流量的微分前馈.运行过程中 ,蒸汽流量变动（即机组负荷调整）和炉膛热负荷干扰都会引起汽包压力的变化.如负荷增加 ,汽包压力就会下降 ,其负微分前馈信号要求加大给水流量 ,蒸汽微分前馈也要求加大给水流量 ,以克服虚假水位对系统的影响.可见,该系统的设计方案

19、与国内其他设 计相比有其特殊之处 .但是,值得指出的是 ,假如炉膛热负荷增加时 ,汽包压力就会上升,其负微分前馈信号要求削减给水流量,是虚假水位降低 ,而降低的水位信号又会要求给水流量增加 .这两个相反的把握信号作用到PI 调解器上 ,假如参数整定不合适 ,将使给水泵的转速造成大的变化而引起汽包水位波动.1.2.2 ABB 贝利公司全程给水系统设计方案 9,10ABB 贝利公司设计的给水把握系统接受两段式给水把握模式,即在启动和低负荷时通过把握给水旁路阀和给水泵转速来保护汽包水位和给水压力。在高负荷时通过把握两台汽动给水泵转速来调剂给谁流量,从而把握汽包水位 .这与西门子公司的设计有所不同 .

20、在高负荷时 ,接受串级三冲量给水把握模式对两台汽动给水泵进行把握,而电动给水泵就处于热备用的状态.串级三冲量给水把握是指系统利用汽包水位偏差、给水流量、以及蒸汽流量作为串级PID 的输入,以汽包系统的物质平稳和能量平稳为调剂目标的把握方式.两台汽动给水泵具有多输出系统功能.经过串级PID 调剂输出的给水把握指令 ,平均支配后送至汽动给水泵把握回路 ,调剂汽动给水泵的转速来调剂给水流量 .其把握回路如图 1.4 所示.1.2.3 FOXBORO 公司全程给水系统设计方案 11-13FOXBORO 公司设计的给水把握系统与ABB 贝利公司设计的又有所不同. 该公司设计的给水把握系统也是在启动和低负

21、荷时,通过把握给水旁路阀和给水泵转速来保护汽包水位和给水压力。高负荷时通过把握两台汽动给水泵转速来把握汽包水位 .虽然给水把握模式相同 ,但把握策略有所转变 .在启动和低负荷时 ,单冲量汽包水位把握通过接受同时调剂电动给水泵转速和给水旁路阀的开度来调剂给水流量 .对给水压力没有设计特的的把握回路,对电动给水泵和给水旁路阀谁负责调剂给水流量和谁负责调剂给水压力,没有做出明确的分工 .其把握示意图如图 1.5 所示.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在自动工况时发 ,汽包水位信号与来自电动泵手 /自动操作站由运行人员设置 的水位给定值信号进行比较 ,如两者显现偏差 ,就驱动单冲量把握

22、器输出调剂指令 . 通过切换器输出的给水流量指令进行比例支配后分别送至给水旁路阀和电动给水泵把握回路 ,以把握旁路阀的开度和电动泵的转速.此把握设计对给水旁路阀和电动给水泵的和谐协作要求较高 ,合理的指令支配系数是把握成效好坏的主要因素之一.在高负荷阶段的给水把握策略与ABB 公司的设计方案基本相像 ,如图 1.6 所示.其区分主要在于：在串级PID 调剂输出的给水把握指令和汽动给水泵把握回路之间增加了一个纯积分的把握回路.接受起平稳放大器作用的纯积分块和起 平均作用的运算块来实现多台执行器之间分别投自动时实现无平稳、无扰动切换.当系统自动时 ,给水把握指令作为纯积分调剂器的远方给定,两台汽动

23、给水泵的实际输出指令之和的平均值作为纯积分调剂器的测量信号输入.当系统由自动切换到手动时 ,纯积分调解器的作用是可调其输出 ,使串级三冲量副调的输出自动跟踪信号 ,防止了调剂器因偏差信号长期存在而进入积分饱和段.目前,我国大型火电机组的给水把握基本上仍是接受经典的PID 把握算法 .不同的把握公司在给水把握策略的设计上虽然各有特点,各有差异 ,但基本上仍是遵循了单冲量和三冲量把握相结合的把握模式,接受的也基本上是调阀和调泵相 结合的把握方法 .虽然从理论上讲 ,现有的把握方法应当可以实现机组的全程给水自动.另外,机组在高负荷时 ,虽然可以实现三冲量给水自动且正常情形时成效也不错.但其把握系统的

24、鲁棒性较差 ,适应反常工况的才能和显现设备故障情形时的自调整才能也较差 .因此 ,如何实现全程给水把握是现今把握工程人员急于解决的问题.2 汽包锅炉给水把握系统2.1 锅炉给水全程自动把握系统的概念 14顾名思义 ,给水全程自动把握应当是在锅炉给水全过程中都是自动把握的,即能在把握设备正常的条件下 ,不需要操作人员的干涉 ,就能保持汽包水位在答应的范畴内.由于随着发电机组容量和参数的不断提高,机组的把握与运行治理变的越来越复杂和困难 .特殊当机组承担变动负荷时 ,不仅用电负荷猛烈变化 ,而且机组的启停次数也增加了 .机组在启停过程中 ,需要监视的参数多 ,而且操作把握的工程也大大增加 .这时运

25、行人员更需要各个自动化系统能发挥作用,用以减轻运行人可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结员的劳动强度 ,保证机组的安全运行 .10 因此,现代大容量单元机组迫切需要在不同负荷和工况下都能起良好把握作用的自动把握系统,这就产生了全程给水把握系统.2.2 给水全程自动把握系统的任务15汽包锅炉给水把握的任务是使给水量适应锅炉蒸发量,并使汽包中的水位保持在确定范畴内 ,具体要求有以下两个方面：保护汽包水位在确定范畴内 .汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素,水位过高 ,会破坏汽水分别装置的正常工作,庄重时会导致蒸汽带水增多 ,从而增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

26、冲击而损坏叶片。 水位过低 ,就会破坏水循环 ,引起水冷壁的破裂 .正常运行时的水位波动范畴： （30-50）mm反常情形： 200mm事故情形： 350mm保持稳固的给水量 .稳固工况下 ,给水量不应当时大时小的猛烈波动,否就,将对省煤器和给水管道的安全运行不利.2.3 给水全程自动把握系统的要求15,3给水全程自动把握比常规给水把握要复杂的多,因此,对给水全程自动把握系统提出以下要求：实现全程把握可以接受转变调剂阀门的开度,但由于在大型机组中给水泵 消耗功率多 ,不经济 ,故一般多接受转变给水泵转速来转变给水量,在全程把握中 , 不仅要中意给水量调剂的要求 ,同时仍要保证给水泵工作在安全区

27、内 .由于机组在高、低负荷显现出不同的对象特点,要求把握系统能适应这种特性,随着负荷的增长和下降 ,系统要从单冲量过渡到三冲量系统,或从三冲量过渡单冲量系统 ,由此产生了系统的切换问题 ,并且必需有保证明现相互无扰切换 .由于全程把握系统的工作范畴较宽,对各个信号的精确测量提出了更严格的要求 ,例如,在高低负荷不同的情形下 ,给水流量的数值相差很大 ,必需接受不同的孔板测量 ,这样就产生了给水流量测量装置切换的问题.在各种调剂机构的工作过程中,给水全程把握系统都必需保证无干扰 ,随着负荷大小的变化 ,需要不同的调剂阀门调剂给水,这就要求解决切换问题,在低负荷时接受转变阀门的开放来保持泵的出口压

28、力,高负荷时接受转变调速泵的转速 来保持水位 ,这又产生了阀门与调速泵间的切换问题.点火后升温升压过程中,由于锅炉没有输出蒸汽量、给水量及其变化量很小,此时单冲量调剂系统也不特殊可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结理想,就需要用开启阀门的方法（双位调剂方式）进行水位调剂,在这些切换中 ,系统都必需在相应的安全牢靠性 ,才能保证给水泵工作在安全工作区内 .给水全程把握仍必需适应机组定压运行和滑压运行工况.必需适应冷态起动和热态起动 .2.4 给水把握对象的动态特性 15-17汽包锅炉给水自动把握的任务是保护汽包水位在确定范畴内变化.汽包锅炉给水把握对象的结构如图 2.1所示.汽包水位

29、是由汽包中的贮水量和水面下的汽包涵积所准备的 ,因此凡是引起汽包中贮水量变化和水面下的汽泡容积变化的各种因素都是给水把握对象的扰动 .其中主要的扰动有 :给水流量 W、蒸汽流量 D、汽包压力Pb、炉膛热负荷等 ,其中以给水扰动、蒸汽流量和炉膛热负荷较为庄重.实际生产中 ,应用给水流量调剂作为把握汽包水位的手段,即接受给水流量作为汽包水位把握系统的把握变量 .蒸汽流量和炉膛热负荷的扰动视为外扰 .下面着重争辩在给水量 W、蒸汽流量 D、炉膛热负荷 Q扰动下的水位变化的动态特性.2.4.1 给水量扰动下水位变化的动态特性给水量的扰动是给水自动把握系统中影响汽包水位的主要扰动之一,由于它是来自把握侧

30、的扰动 ,又称内扰 .在给水量扰动下水位变化的阶跃响应曲线如图2.2所示.图中H1为不考虑水下面蒸汽蒸发面以下的蒸汽容积变化的响应曲线,这个水位变化是由于水和汽的物质不平稳引起的.虚线H2为给水过冷度所引起的水位变化曲线（即给水温度低于汽包内饱和水温度）,给水的过冷度越大 ,H2的变化幅度越大 .H为水位受到给水阶跃扰动后的实际响应曲线,可以认为是由 H1和H2合成的 .由H曲线可以清楚的看出给水被控对象的特点是：给水扰动刚刚加入时,由于给水过冷度的影响 ,水位变化很慢 ,经过一段时间之后其变化速度才逐步增加,最终变为按确定速率直线上升 .这时就是物质不平稳起主要作用了 ,假如给水量和蒸汽流量

31、不能平稳 ,水位将不能稳固 .由给水阶跃响应曲线可以求出滞后时间和响应速度 .延长H曲线的直线段与时间轴的交点为A, 与纵坐标的交点为 B,就：大小与锅炉省煤器的构造形式及锅炉容量的大小有关.对于300MW 非沸腾炉应为30s到100s之间.水位在给水扰动下的传递函数可表示如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结水位对象可近似认为是一个积分环节和一个惯性环节并联的势式.2.4.2 蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电机组的负荷变化,属于外部扰动 ,这是一个经常发生的扰动 .在蒸汽流量发生扰动的情形下,水位的阶跃响应曲线如图 2.3所示.汽轮机的用汽量突然增

32、加（假定锅炉供热量准时跟上）时,锅炉的蒸发量大于给水量 ,从汽包的储水量来看 ,水位变化应如图中 H1所示.但是,当锅炉的蒸发量突然增加时 ,由于蒸发面以下饱和水快速汽化而使水位变化曲线如H2所示,而实际显示出的水位响应曲线如 H所示.从图上可以看出 ,当负荷增加时 ,虽然汽包的进水量小于蒸发量 ,但是在一开头汽包水位不仅不下降 ,反而快速上升 ,这就是 “虚假水位”现象.当汽包的容积已与负荷相适应而达到稳固后,水位就主要随物质不平稳的关系而下降 .蒸汽流量扰动时 ,水位变化的动态特性传递函数为：可近似认为是一个积分环节和惯性环节并联而成.图 2.3 所示的蒸发量扰动下的水位阶跃响应曲线只是定

33、性的说明水位变化的特点,实际进行动态试验时是很难造成蒸汽流量阶跃扰动的.假如只转变用汽量 ,就会引起汽压的变化 ,这时“虚假水位 ”会更庄重些 .2.4.3 炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性此处的炉膛热负荷扰动即是指燃烧率M 的扰动 .当燃烧率扰动时 ,例如燃料量增加使炉膛热负荷增加 ,这时锅炉蒸发强度增大而气压上升 ,即使汽机调剂气门开度不变 ,蒸汽流量也会有所增加 .这样,蒸汽流量大于给水流量 ,水位应当下降 .但蒸发强度增大同时也使汽包水面下汽泡体积增大,因此也会显现 “虚假水位 ”现象. 只是在这种情形下 ,蒸汽流量增加的时候汽压也增大了 ,因而使汽泡体积的增加比蒸汽流量扰动时要小

34、,所以,“虚假水位 ”在幅值和变化速度上都相对较小 ,但其持 续时间长 .其响应曲线图和图 2.3 相像,但是水位上升较少 ,而滞后时间较大 ,这时由于燃料量增加使发热量增加的同时 ,汽压 P也增加,使汽泡体积增加较少 ,从而使水位上升较少。另一方面 ,由于蒸发量随燃料量的增加有惯性和时滞,这就导致较大.2.5 给水全程把握的基本方案 15-182.5.1 单冲量给水把握系统锅炉在低负荷（一般在 25%45%额定负荷以下）运行时 ,“虚假水位 ”现象并不太庄重 ,对保护水位恒定的要求不高 ,所以答应接受单冲量给水把握系统（即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结把握器指接受汽包水位一

35、个被控参数）.单冲量给水把握系统的基本原理如图2.4 所示.该系统是一个只接受汽包水位 信号和一个调剂器的反馈把握系统 .在这个系统中 ,水位信号经过平稳容器转换成差压、再经差压变送器转换成电信号Ih.假设由于某种缘由使汽包水位发生变化 , 如水位 h 下降时 ,就差压增加（这是双室平稳容器的特性）,Ih 增大,Ih 大于其给定值 Ih0,调剂器（一般为比例积分调剂器）的输入偏差大于零,调剂器的输出 It 增加,阀门开度增大 ,给水流量增加 ,水位 h 回升,差压减小 ,Ih 减小,使调剂器的输入偏差减小 .当偏差逐步消逝时 ,调剂器的输出便不在变化 ,这就实现了无差调剂 .但是,对于内扰迟延

36、大和外扰时 “虚假水位 ”明显的水位现象 ,该系统存在庄重不足,简述如下：假使某时刻发生负荷扰动 ,蒸汽流量增加 D,蒸汽流量大于给水流量,正确的把握作用应准时增加给水流量.但是由于 “虚假水位 ”的存在使水位不是下降而是上升 .于是下降 ,调剂器输入偏差小于零 ,It 下降,阀门开度减小 ,W 削减, 使原先已有的流量不平稳进一步扩大了.不难想象 ,虚假水位过后紧接着的是水位急剧下降 .这就扩大了动态偏差 ,延长了调剂过程时间 .另一方面 ,水位下降后 ,在把握作用下增加给水流量时 ,由于给水内扰通道有较大的迟延,调剂成效不能准时反映出来 .这就是说 ,即使给水流量增加到大于蒸汽流量,被调量

37、水位并不能马上上升,调剂器输入偏差连续大于零 .这可能使给水流量反过来大于蒸汽流量,加剧了系统的震荡 ,延长了调剂过程的时间 , 甚至不能中意生产过程的要求. 所以 ,对于大、中型锅炉不宜接受单冲量把握系统.单冲量给水把握系统结构简洁,可用于内扰迟延小 ,外扰时 “虚假水位 ”不庄重的小型锅炉 ,也可用于大型机组的低负荷阶段的给水把握中.这是由于在低负荷阶段由于锅炉疏水和排污等因素的影响,使给水流量和蒸汽流量存在着庄重的不平 衡,且流量太小 ,测量误差教大 .同时,因汽包压力低虚假水位也不庄重 ,不宜接受三冲量把握 .2.5.2 单级三冲量给水把握系统单级三冲量把握系统的基本结构如图2.5 所

38、示.该系统接受一个调剂器（一般为 PI 调剂器）其输入为汽包水位信Ih、汽包水位定 Ih0、蒸汽流量信号 Id 和给水流量信号 Iw.调剂器的输入偏差信号为e=Ih-Ih0+Id-Iw在平稳状态下 ,汽包水位 h 等于水位给定值 h0、蒸汽流 D 等于给水流量 W, 故= ,=,调剂器输入偏差 e 等于零 ,输出保持不变 .蒸汽流量信号的引入是为了克服虚假水位引起的调剂器误动作 .例如,当蒸汽流量 D 增加时,由于虚假水位的影响 , 使水位上升 ,下降,这将使调剂器的输入偏差e 变负,下降,使给水流量减小 .但与此可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结同时,加入调剂器输入端的前馈信号

39、也增加了.的作用是要增加给水流量 .明显 ,假如的大小整定得当 ,就可抵消虚假水位的影响 .给水流量的引入可以克服给水流量内扰,准时反映把握成效 ,改善调剂品质 .例如 ,当某种缘由引起给水流量增加时 ,由于内扰通道的迟延 ,水位不能马上上升 ,但增加了 ,这使调剂器的输入偏差e 变为负值,调剂器的输出访阀门开度变小,准时减小了给水流量 ,这就大大降低了给水流量内扰对水位的影响 .这个克服给水流量内扰的把握过程是在给水流量变送器、调剂器、执行器、调剂阀组成的闭合回路中进行的,该回路称为内回路 ,或局部反馈回路 .由于内回路不包括有迟延的水位对象,所以动作很快 ,可以快速排除内扰.由汽包水位信号

40、形成的闭合回路是给水把握系统的主回路,或称外回路 .这个回路包括水位变送器、调剂器、执行器、调剂阀和汽包水位对象含（省煤器） .无论外扰仍是内扰使汽包水位偏离给定值时,都会使调剂器的输入偏差发生变化,从而转变调剂器的输出 ,转变调剂阀的开度 ,转变给水流量 ,使水位朝着减小和排除被调量偏差的方向变化.并最终使汽包水位等于给定值（假定稳固时等 于） .与单冲量把握系统相比 ,该系统引入了用于克服虚假水位的蒸汽流量信号（前馈信号）和用于抑制给水内扰的给水流量信号（局部反馈信号） ,所以称为三冲量系统 .当蒸汽流量转变时 ,通过前馈把握作用 ,可准时转变给水流量 ,力图保护进出锅炉内的物质平稳 ,这

41、有利于克服虚假水位现象。当给水流量发生自发性扰动时,通过局部反馈把握作用 ,可抑制这种扰动对给水流量以及汽包水位的影响. 有利于削减汽包水位的波动 .因此,三冲量给水把握系统在克服扰动保护汽包水位稳固和提高给水把握质量方面优于单冲量给水把握系统.原就上 ,在负荷达到确定值以上、疏水和排污阀逐步关闭、汽和水趋于平衡、流量逐步增大、测量误差逐步减小时,可接受三冲量把握方式 .但由 e=-+-可以看出,单级三冲量把握系统要求蒸汽流量和给水流量的测量值在稳态时必需相等,否就汽包水位将存在偏差 ,由于只有当等于 ,才能保证调剂器偏差为零时被调量水位等于给定值 .事实上由于检测、变送设备的误差等等因素的影

42、响,蒸汽流量和给水流量这两个信号的检测值在稳态时难以作到完全相等,而且前馈信号的大小仍应按尽可能克服虚假水位的影响来整定,单级三冲量把握系统接受一个调剂器,参数整定时难以兼顾较多的因素,所以,在目前已较少接受单级三冲量给水把握系统.122.5.3 串级三冲量给水把握系统串级三冲量给水把握系统的基本结构如图2.6 所示.该系统由主副两个调剂器和三个冲量（汽包水位、蒸汽流量、给水流量） 构成.与单级三冲量相比 ,该系统多用了一个调剂器 ,两个调剂器分工明确、串联可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工作.主调剂器为 PI 调剂器 ,也称水位调剂器 ,它依据水位偏差产生给水流量给定值.主调

43、剂器输出稳固的必要条件是=,故系统能实现无差调剂副调剂器为给水流 量调剂器 ,它依据给水流量偏差把握给水流量 ,蒸汽流量信号作为前馈信号用来保护负荷变动时的物质平稳 ,由此构成的是一个前馈 反馈双回路把握系统 .内回路是由给水流量变送器、副调剂器、执行器、调剂阀组成的闭合回路,由于内回路不包括迟延较大的水位对象 ,副调剂器的比例积分作用可以整定的很强.当给水流量内扰时 ,通过内回路的作用可以快速排除。当蒸汽流量外扰时,通过内回路的作用可以使给水流量快速跟踪蒸汽流量变化.该系统结构复杂 ,但各调剂器的任务比较单纯 ,系统参数整定相对单级三冲量系统要简洁些,而且该系统不要求稳态时给水流量和蒸汽流量

44、信号严格相等 ,可保证稳态时汽包水位无稳态偏差 ,其把握品质较高,是现场广泛接受的给水把握系统.2.6 300MW 机组全程给水自动把握系统的设计与分析152.6.1 信号测量（1） 汽包水位 .三个汽包水位检测信号第一分别通过压力补偿,然后通过 “选择规律通道 ”,选择恰当的值作为最终的汽包水位信号 ,其测量原理 SAMA图如图2.7 所示.（1） 给水流量 .由省煤器前给水流量最终测量值加上过热器、级喷水减温器的减温水流量测量值后 ,减去锅炉连续排污流量测量值 ,形成给水流量信号 .其测量原理 SAMA 图如图 2.8 所示.（2） 主蒸汽流量 .三个汽轮机调剂级压力信号经温度修正和“三选

45、一 ”通道处理后 ,再经函数器转换 ,并加上旁路流量 , 形成主蒸汽流量信号. 其测量原理SAMA 图如图 2.9 所示.6.2 给水把握系统结构（1） 汽泵把握系统 SAMA 图如图 2.10 所示.（2） 电泵和旁路阀把握系统 SAMA 图如图 2.11 所示.（3） 各种规律形成 SAMA 图如图 2.12、2.13 所示.（4） 运行方式如图 2.14 所示.2.6.3 系统工作原理（1） 启动、冲转及带25%负荷.此阶段接受单冲量系统通过调剂给水旁路 阀开度来保护汽包水位在给定范畴内 ,电动给水泵保护在最低转速 ,汽动给水泵手/自动操作器 1AM 强迫为手动状态 ,汽动泵超驰全关 ,主给水电动门也关闭 ,给水旁路阀从 0% 100%调剂.单冲量调剂器 4PI（ IE）的输入为水位测量值 H 和给定值 Ho 的偏差,其输可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出经 3AM 手/自动操作器去把握给水旁路阀 ,同时可进行阀位显示 .三冲量电动泵的副调剂器（ 3PI）处于自动跟踪状态 ,通过切换开关 T2 的 NC 点使 3PI 的输