熱工控制系統(tǒng)600mw機組旁路控制系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　設計題目： 600MW機組給水旁路控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　系 別 自控系 班級 </p><p>　　學生姓名 學號 </

2、p><p>　　起止日期： 12 年 12 月 24日起——至 13 年 1 月 4 日止</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程設計題目： 600MW機組給水旁路控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　系 別 班級 </

3、p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　課程設計進行地點： 教學樓F619 </p><p>　　任 務 下 達 時 間： 2012 年 12 月 19 日</p><p>　　起止日期： 2012年12月24日起——至2013年1月

4、4日止</p><p>　　教研室主任 年 月 日批準</p><p>　　以下內容根據各專業(yè)特點自行確定（如條件、資料、內容、任務、進度安排及要求等）：</p><p>　　1.設計主要內容及要求；</p><p>　?。?）給水控制對象動態(tài)特性分析；</p><p>　　

5、（2）給水控制系統(tǒng)控制方案設計與原理分析；</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)組態(tài)圖分析；</p><p>　　2.對設計說明書、論文撰寫內容、格式、字數的要求；</p><p>　　（1）.課程設計說明書（論文）是體現(xiàn)和總結課程設計成果的載體，一般不應少于3000字。</p><p>　?。?）.學生應撰寫的內容為：中文摘要和關鍵詞、目錄、

6、正文、參考文獻等。課程設計說明書（論文）的結構及各部分內容要求可參照《沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。應做到文理通順，內容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。</p><p>　　（3）.說明書（論文）手寫或打印均可。手寫要用學校統(tǒng)一的課程設計用紙，用黑或藍黑墨水工整書寫；打印時按《沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范》的要求進行打印。</p><p>　?。?）. 課程設計說明書（

7、論文）裝訂順序為：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻。</p><p><b>　　3.時間進度安排；</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著鍋爐朝大容量、高參數發(fā)展,給水系統(tǒng)采用自動控制系統(tǒng)是必不可少的,它可以減輕運行人員的勞動強度,保證鍋爐的安全運行

8、。本設計內容是對鍋爐給水旁路調節(jié)控制系統(tǒng)的構成原理和控制功能,系統(tǒng)的總體結構、工作原理、控制過程、系統(tǒng)切換方等的研究。</p><p>　　汽包水位是鍋爐運行中的一個重要監(jiān)控參數，它間接反映了鍋爐蒸汽負荷鍋爐是電廠和化工廠里常見的生產設備，為了使鍋爐能正常運行，必須維持鍋爐的水位在一定的范圍內，這就需要控制鍋爐汽包的水位。汽包水位很重要，水位過高會影響汽水分離的效果，使蒸汽帶液，損壞汽輪機葉片；如果水位過低會損壞

9、鍋爐，甚至引起爆炸。可見鍋爐汽包水位控制在鍋爐設備控制系統(tǒng)中的重要性。本論文設計的是鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)，利用控制裝置和被控對象組成了一個自動控制系統(tǒng)。被調量是汽包水位，調節(jié)量是給誰量。它主要考慮汽包內部物料平衡，使給水量適應鍋爐的揮發(fā)量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內。</p><p>　　關鍵詞：鍋爐給水 汽包水位 給水旁路控制系統(tǒng) 自動控制 </p><p><b>　　

10、目錄</b></p><p><b>　　課程設計任務書I</b></p><p><b>　　摘要IV</b></p><p><b>　　關鍵詞：IV</b></p><p>　　1 鍋爐給水控制系統(tǒng)1</p><p>　　1.1

11、給水控制系統(tǒng)1</p><p>　　1.1.1單沖量控制系統(tǒng)1</p><p>　　1.1.2單級三沖量控制系統(tǒng)2</p><p>　　1.1.3串級三沖量控制系統(tǒng)2</p><p>　　1.2給水控制系統(tǒng)的任務2</p><p>　　2 給水控制對象的動態(tài)特性4</p><p>　

12、　2.1 汽包水位的動態(tài)特性4</p><p>　　2.2 各種擾動下水位變化的動態(tài)特性5</p><p>　　2.2.1 給水流量擾動下對象的動態(tài)特性5</p><p>　　2.2.2 蒸汽流量擾動下對象的動態(tài)特性6</p><p>　　2.2.3 爐膛熱負荷擾動下對象的動態(tài)特性7</p><p>　　3

13、給水自動控制系統(tǒng)的介紹與分析8</p><p>　　3.1給水控制系統(tǒng)的基本要求8</p><p>　　3.2給水自動控制系統(tǒng)的基本結構及工作原理8</p><p>　　3.3串級三沖量給水控制系統(tǒng)的分析9</p><p>　　3.4串級三沖量給水控制系統(tǒng)原理10</p><p>　　4 旁路控制系統(tǒng)組態(tài)分析

14、與設計11</p><p>　　4.1旁路控制系統(tǒng)概念與控制線路11</p><p>　　4.1.1給水控制系統(tǒng)調節(jié)原理11</p><p>　　4.2給水旁路調節(jié)分析12</p><p>　　4.3給水旁路調節(jié)過程13</p><p>　　4.4旁路閥調節(jié)指令SAMA圖14</p><

15、p>　　4.5旁路閥調節(jié)指令SAMA圖分析15</p><p>　　4.6控制過程中的跟蹤與切換16</p><p>　　4.6.1 系統(tǒng)間的無擾切換16</p><p>　　4.6.2 閥門和泵的運行及切換16</p><p>　　4.6.3 電動泵與汽動泵的切換16</p><p>　　4.6.4

16、執(zhí)行機構的手\自動切換17</p><p><b>　　總結18</b></p><p><b>　　參考文獻19</b></p><p><b>　　鍋爐給水控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　　1.1給水控制系統(tǒng)</b></p>

17、;<p>　　目前大多數鍋爐分為汽包鍋爐和直流鍋爐兩種。他們的給水控制任務有些不同。汽包鍋爐給水自動控制系統(tǒng)的任務是維持汽包水位在設定數值。直流鍋爐給水自動控制系統(tǒng)的任務，是使用給水流量來控制鍋爐負荷或控制過熱器中某點溫度。</p><p>　　對于汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)來說，有三種基本結構如下圖：</p><p>　　1.1.1單沖量控制系統(tǒng)</p><p

18、>　　其基本結構如圖1-1（1）所示，該系統(tǒng)是一個只采用汽包水位信號和一個PI調節(jié)器的反饋控制系統(tǒng)。這種給水控制系統(tǒng)結構簡單，整定方便，但使用它來調節(jié)水位，汽包水位波動較大，穩(wěn)定性也較低。</p><p>　　1.1.2單級三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　其基本結構如圖1-1（2）所示，該系統(tǒng)采用一個PI調節(jié)器，并根據汽包水位、蒸汽流量和給水流量三個信號的變化去控制給水流量。與單

19、沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了蒸汽流量信號和給水流量信號，引入的蒸汽流量信號（前饋信號）可以克服汽包的虛假水位，引入給水流量信號可以抑制給水自發(fā)性擾動，保持了給水流量的穩(wěn)定。事實上由于檢測、變送設備的誤差等因素的影響，蒸汽流量和給水流量這兩個信號的測量值在穩(wěn)態(tài)時難以做到完全相等，且單級三沖量控制系統(tǒng)一個調節(jié)器參數整定需兼顧較多的因素，所以，現(xiàn)實中很少采用單級三沖量給水控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.3串級三沖

20、量控制系統(tǒng)</p><p>　　其基本結構如圖1-1（3）所示，該系統(tǒng)由主、副兩個PI調節(jié)器和三個沖量（汽包水位、蒸汽流量、給水流量）構成。與單級三沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)多采用了一個PI調節(jié)器，兩個調節(jié)器分工明確、串聯(lián)工作，主調節(jié)器PI1為水位調節(jié)器，它根據水位偏差產生給水流量給定值，副調節(jié)器PI2為給水流量調節(jié)器，它根據給水流量偏差控制給水流量，并消除給水側的擾動；蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負荷變動時的物質

21、平衡，由此構成的是一個前饋－反饋雙回路控制系統(tǒng)。可見，串級三沖量控制系統(tǒng)比單級三沖量控制系統(tǒng)的工作更合理，控制品質要好，是現(xiàn)場廣泛采用的給水控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.2給水控制系統(tǒng)的任務</p><p>　　汽包鍋爐給水自動控制的任務是使給水量適應鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽泡水位在規(guī)定的范圍內。</p><p>　　隨著鍋爐容量和參數的提高，汽包的容積相對減小

22、，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負荷顯著提高。因此加快了負荷變化時水位的變化速度。如果用人工控制給水量來維持汽包水位僅操作繁重，而且是非常困難的。所以鍋爐運行中迫切要求對給水實現(xiàn)自動控制，這就對旁路調節(jié)閥提出了更高的要求。</p><p>　　影響水位變化的主要因素有鍋爐的蒸發(fā)量、給水流量和燃燒率等。當蒸汽流量突然增大時，由于汽包水位對象是無自平衡能力的，這時水位應按積分規(guī)律下降。但是當鍋爐蒸發(fā)量突然增加時，汽包水面下的汽泡

23、容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強度增加，從而使水位升高。因蒸發(fā)強度的增加是有一定限度的，故汽泡容積增大而引起的水位變化是慣性環(huán)節(jié)的特性。實際水位變化的趨勢是兩種特性的迭加。</p><p>　　1.2.1給水控制系統(tǒng)基本要求</p><p>　　當鍋爐蒸汽負荷變化時，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負荷突然增加時，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，

24、當負荷突然減小時，水位反而先下降），這種現(xiàn)象就是“虛假水位”現(xiàn)象。另外，給水流量和燃燒率擾動由于水面下汽泡的原因，也能產生虛假水位，因此給水控制系統(tǒng)不能單單以汽包水位為被調量，為了減少或抵消虛假水位現(xiàn)象，就必須采用三沖量調節(jié)系統(tǒng)。</p><p>　　給水控制是串級調節(jié)系統(tǒng)，主調節(jié)器接受水位信號，對水位起校正作用，是細調；其輸出作為副調節(jié)器的給定值，副調節(jié)器的被調量是給水流量，目的是快速消除來自水側的擾動。<

25、;/p><p>　　2.給水控制對象的動態(tài)特性</p><p>　　2.1 汽包水位的動態(tài)特性</p><p>　　工業(yè)鍋爐的汽包水位是正常運行的重要指標之一，水位過高，產生蒸汽帶水現(xiàn)象，影響用汽單位的正常生產。汽包水位過低，會影響鍋爐的汽水自然循環(huán)，如不及時調節(jié)，就會使汽包里的水全部汽化掉，可能導致鍋爐燒塌和爆炸事故。因此，鍋爐運行中，保持汽包水位在一定范圍是十分重要

26、的自動控制問題。</p><p>　　影響汽包水位變化的因素很多，主要有燃煤量、給水量和蒸汽流量。燃煤量對水位變化的影響是非常緩慢的，比較容易克服。因此，我們主要考慮給水量和蒸汽流量對水位的影響。鍋爐水位調節(jié)對象的原理結構如圖11-1所示。</p><p>　　給水調節(jié)對象的動態(tài)特性是指各種擾動下的汽包水位隨時間變化的特性。當擾動為階躍擾動時，對象的動態(tài)特性稱為階躍響應曲線。影響水位變化的

27、原因是很多的，其中鍋爐的蒸發(fā)量和給水流量的變化是主要的，其它還有爐膛熱負荷、汽包壓力的變化等原因。</p><p>　　2.2 各種擾動下水位變化的動態(tài)特性</p><p>　　2.2.1 給水流量擾動下對象的動態(tài)特性</p><p>　　圖11-2為給水量擾動下水位階躍響應曲線。圖11-2中曲線1為沸騰式省煤器情形下水位的動態(tài)特性，曲線2為非沸騰式省煤器情形下水

28、位的動態(tài)特性。</p><p>　　在給水流量突然增加的瞬間，鍋爐的蒸發(fā)量還未改變，給水流量大于蒸發(fā)量，但水位一開始并不立即增加，這是因為溫度較低的給水進入省煤器及水循環(huán)系統(tǒng)的流量增加了，從原有的飽和汽水混合物中吸取了一部分熱量，使水面下的汽泡容積有所減少。事實上也就是因為給水溫度遠低于省煤器的溫度，即給水有一定的過冷度，水進入省煤器后，使一部分汽變成了水，特別是沸騰式省煤器，給水減輕了省煤器內的沸騰度，省煤器內

29、汽泡總容積減少，因此，進入省煤器內的水首先用來填補省煤器中因汽泡破滅容積減少而降低的水位，經過一段遲延甚至水位下降后，才能因給水不斷從省煤器進入汽包而使水位上升。在此過程中，負荷還未變化，汽包中水仍在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢。由H曲線可以清楚地看出給水被控對象內擾的特點是：給水擾動剛剛加入時，由于給水的過冷度影響，水位H的變化很慢，經過一段時間之后其變化速度才逐漸增加，最后變?yōu)榘匆欢ㄋ俣戎本€上升，這時就是物質不平衡在起主要作用了，如果

30、給水量和蒸汽量不能平衡，水位就不能確定。</p><p>　　2.2.2 蒸汽流量擾動下對象的動態(tài)特性</p><p>　　蒸汽流量擾動下水位的階躍起反應曲線如圖11-3所示。當蒸汽流量突然增加（假定供熱量及時跟上）時，鍋爐的蒸發(fā)量大于給水流量，汽包的貯水量應等速下降，又因為汽包是無自平衡對象，所以水位的變化曲線應如圖中曲線H1所示：實際上當蒸發(fā)量突然增加時，在汽水循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)強度也

31、將成比例的增大，使汽水混合物中汽泡的容積增大；又因爐膛內的發(fā)熱量并不能及時增加，從而使汽包壓力不斷下降，降低了飽和溫度，促使蒸發(fā)速度加快，汽泡膨脹，加大了汽水混合物的總體積，使水位變化過程如圖中曲線H2所示。水位實際變化曲線是H1和H2 之和。</p><p>　　H1-只考慮貯水量變化的水位反應曲線；H2-只考慮水面下汽泡容積變化的水位反應曲線；</p><p>　　H-實際水位反應曲線

32、（H=H1+H2）</p><p>　　兩曲線的疊加，即圖中的曲線H，由圖可知，負荷變化時汽包水位的動態(tài)特性具有特殊的形式：負荷增加時，蒸發(fā)量大于給水量，但水位不是下降反而迅速上升；負荷突然減小時，水位卻先下降，然后迅速上升，這就是“虛假水位”現(xiàn)象。虛假水位的變化情況和鍋爐的特性有關，燃料突然減小時（如鍋爐滅火），“虛假水位”約在2～4分鐘內即達到最低值。在外部負荷突然減小時（如汽輪機甩負荷），“虛假水位”約在2

33、0秒內即達到最低值，并且，“虛假水位”達到最低值的時間和負荷達到的最低值的時間基本相同。汽輪機甩負荷擾動下的“虛假水位”現(xiàn)象是相當嚴重的，這給組成水位自動調節(jié)系統(tǒng)帶來了困難。為了維持水位在允許的范圍內，運行中應對負荷的一次變動量及負荷變化速度加以限制。</p><p>　　2.2.3 爐膛熱負荷擾動下對象的動態(tài)特性</p><p>　　當燃料M增加時，爐膛熱負荷隨著增加，水循環(huán)系統(tǒng)內的汽

34、水混合物的氣泡比例增加，蒸發(fā)強度增加。如果負荷設備的進氣閥不加調節(jié)，則汽包飽和壓力升高，蒸汽流出量增加，蒸發(fā)量大于給水量，水位應該下降。隨著汽包壓力的升高，汽水混合物中汽泡的比例將減小，又使得汽水總容積下降；其次，在汽壓升高時，汽的比容變小，水的比容變大，總的效果是汽水混合物的比容變化不大。所以在燃料量擾動下，汽包水位也會因汽包容積的增加水位先上升，因此也會出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，至蒸發(fā)量與燃料量相適應時，水位才開始下降，即經過了Tm時間

35、后水位開始下降。由于熱慣性的原因，這種“虛假水位”沒有蒸汽流量擾動下的“虛假水位”那樣嚴重。</p><p>　　應當指出，蒸汽量、給水量和燃料量在運行中是經常變化的，為保持氣壓穩(wěn)定，燃料量與蒸發(fā)量必須相互適應，因此這兩種擾動總是相伴發(fā)生，只是有先后發(fā)生的差別。</p><p>　　從各種擾動下水位的動態(tài)特性可估計到水位調節(jié)的一些缺點：由于存在延遲，等到水位偏離規(guī)定值后再去進行調節(jié)，水位必

36、然會有較大的變化（尤其是水位反應快的鍋爐），水位的偏差也大；在負荷變化時，由于“虛假水位”現(xiàn)象，水位將迅速變化，這種變化幅度不可能用調節(jié)給水量來減小。為維持水位在允許的范圍內，必須限制負荷的一次改變量和負荷變化速度；在負荷變化后的開始階段，給水流量和負荷的變化方向相反，如果忽視“虛假水位”現(xiàn)象的存在，盲目根據“水位”來調節(jié)給水量，將會擴大鍋爐進出流量的不平衡，使水位波動加劇，實際工作中應當防止和避免。</p><p&

37、gt;　　3 給水自動控制系統(tǒng)的介紹與分析</p><p>　　實現(xiàn)給水全程控制可以采用改變調節(jié)門開度，即改變給水管路阻力的方法來改變給水量，也可以采用改變給水泵轉速，即改變給水壓力的方法來改變給水量。前一種方法節(jié)流損失大，給水泵的消耗功率多，不經濟，故在一般單元機組的大型鍋爐中都采用改變給水泵轉速來實現(xiàn)給水控制，在給水控制系統(tǒng)中不僅要滿足給水量調節(jié)的要求，同時還要保證給水泵工作在安全工作區(qū)內。</p>

38、;<p>　　3.1給水控制系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　根據我們對給水控制系統(tǒng)對象動態(tài)特性的分析，給水控制系統(tǒng)應符合以下基本要求：</p><p>　　首先，由于被控對象在給水量G擾動下的水位階躍反應曲線表現(xiàn)為無自平衡能力，且有較大的遲延，因此必須采用帶比例作用的調節(jié)器以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　其次，由于對象在蒸發(fā)量D的擾動下，

39、水位階躍反應曲線表現(xiàn)有“虛假水位”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的反應速度比內擾快，為了克服“虛假水位”現(xiàn)象對控制的不利影響，應考慮引入蒸汽流量的補償信號。</p><p>　　第三，給水壓力是有波動的，為了穩(wěn)定給水量，應考慮將給水量信號作為反饋信號，用于及時消除內擾。</p><p>　　總之，由于電廠鍋爐水位控制對象的特點，決定了采用單回路反饋控制系統(tǒng)不能滿足生產對控制品質的要求，所以電站汽包鍋爐的給

40、水自動控制普遍采用三沖量給水自動控制系統(tǒng)方案。</p><p>　　3.2 給水自動控制系統(tǒng)的基本結構及工作原理</p><p>　　圖1.1為鍋爐給水系統(tǒng)工藝流程簡圖。從除氧器出來的給水，由給水泵送入高壓加熱器，在高壓加熱器內被加熱后到給水站，給水站出來的水經省煤器送入汽包。給水泵包括兩臺電動泵和一個汽動泵，每臺電動泵容量為50%MCR(最大額定流量)，汽動泵容量為100%MCR。在啟

41、動和低負荷工況下電動泵運行，正常工況下汽動泵運行，兩臺電動泵的另一個功能是作為汽動泵備用。每臺泵都有再循環(huán)管路，當系統(tǒng)工作在低負荷時再循環(huán)管路的閥門能自動打開，保證泵出口有足夠流量，防止汽蝕。低負荷運行時旁路閥門工作，調節(jié)鍋爐給水量，控制水位，同時電動泵維持在最低轉速運行，保證泵的安全特性，此時為兩段調節(jié)。高負荷時，閥門開到最大，為減少阻力主給水電動門也打開，通過調節(jié)給水泵轉速直接控制給水流量，為一段調節(jié)。根據汽包鍋爐給水控制對象特性的

42、特點，提出確定給水控制系統(tǒng)結構一些基本思想：（1）由于對象的內擾動態(tài)特性存在一定的遲延和慣性，所以給水控制系統(tǒng)若采用以水為被調量的單回路系統(tǒng)，則控制過程中水位將出現(xiàn)較大的動態(tài)偏差，給水流量波動較大。因此，對給誰內擾動態(tài)特性遲延和慣性打的鍋爐應考慮采用串級或其他控制方案。（2）由于對象在蒸汽負荷擾動（</p><p>　　圖1—1鍋爐給水系統(tǒng)工藝流程簡圖</p><p>　　1-除氧器給

43、水箱；2-給水前置泵；3-電動調速給水泵；4-電動給水調速泵；5-液力聯(lián)軸置泵；8-電泵再循環(huán)調節(jié)閥；10-給水流量測量裝置；11-去高壓旁路減溫水；12-去一級噴水降溫器；13-去二級噴水減溫器；14-去再熱器減溫器；15-啟動調節(jié)閥；16-主給水電動閥；17、18、19-高壓加熱器；20-省煤器；21-汽包；22-下降管；23-水冷壁下聯(lián)箱；24-總給水流量測量裝置</p><p>　　3.3串級三沖量給水控

44、制系統(tǒng)的分析</p><p>　　其控制方案如圖所示，其給水調節(jié)任務由兩個調節(jié)器完成。主調節(jié)器PI采用比例積分調節(jié)器，以保證水位無靜態(tài)偏差，主調節(jié)器輸出信號和給水、蒸汽流量信號都作用到副調節(jié)器PI2上，一般副調節(jié)器都采用比例調節(jié)器，以保證副回路的快速性。當給水流量自發(fā)性擾動和蒸汽流量改變時，迅速調節(jié)給水流量，以保證給水流量與蒸汽流量平衡。由于水位偏差由主調節(jié)器負責校正，所以蒸汽流量強度系數α的大小可以根據鍋爐“虛

45、假水位”的系統(tǒng)圖如下：</p><p>　　3.4串級三沖量給水控制系統(tǒng)原理</p><p>　　單級三沖量給水控制系統(tǒng)的原理框圖如圖3-2所示，從方框圖的結構中可以看出，這個系統(tǒng)由兩個閉合的反饋回來及前饋部分組成：</p><p>　　1.由調節(jié)器WT（s）、執(zhí)行機構Kz、調節(jié)閥K、給水流量變送器γW和給水流量反饋裝置αW組成的內回路（或稱副回路）。</p&

46、gt;<p>　　2.由水位控制對象WOW(S)、水位變送器和內回路組成的外回路（或稱主回路）。</p><p>　　3.由蒸汽流量信號D及蒸汽流量測量裝置γD、蒸汽流量前饋裝置αD構成的前饋控制部分。</p><p>　　4旁路控制系統(tǒng)組態(tài)分析與設計</p><p>　　4.1旁路控制系統(tǒng)概念與控制線路</p><p>　　小

47、負荷時單沖量控制旁路給水旁路閥整門水，控制回路，汽包水位測量經過汽包壓力補償后，汽包水位設定值偏差，通過PID運算去控制旁路給水門，維持汽包水位。</p><p>　　單沖量來的給水經過選擇器N端和函數發(fā)生器進入給水旁路的手/自動切換器。最后到達顯示部分來控制給水旁路單沖量。</p><p>　　給水旁路的手/自動切換，當發(fā)出切換手動指令的時候，調節(jié)器接收實際汽包水位，為了切換到自動的時候

48、實現(xiàn)無饒切換。控制線路如圖（4-1）</p><p>　　圖4-1給水旁路控制線路</p><p>　　4.1.1給水控制系統(tǒng)調節(jié)原理</p><p>　　4.2給水旁路調節(jié)分析</p><p>　　由于汽包中飽和水和飽和蒸汽的密度隨壓力變化，所以應引入壓力補償回路，對水位測量差壓變送器后的信號進行壓力校正，以保證水位信號的準確性。下面來介紹

49、壓力補償回路如下:</p><p>　　當L一定時，水位H是差壓和汽、水密度的函數。密度ρ"'與環(huán)境溫度有關，一般可取50℃水的密度。在鍋爐啟動過程中，水溫略有增加，但由于同時壓力也升高，兩者因素對ρ"'的影響基本上可抵消，即可近似認為ρ"'是恒值。</p><p>　　鍋爐給水流經省煤器入口經過溫度補償如下圖所示：</p>

50、<p>　　4.3給水旁路調節(jié)過程</p><p>　　給水旁路調節(jié)具有汽包水位單沖量和水位、給水量、蒸汽流量三沖量二種調節(jié)方式，低負荷時采用單沖量調節(jié)，根據蒸汽流量來切換調節(jié)方式。</p><p>　　上圖中，PID1為單沖量調節(jié)器，保持汽包水位為一定值，設定值由運行人員在給水旁路A/M站上給定，汽包水位信號經過壓力補償PID2和PID3為三沖量調節(jié)器，使用與單沖量統(tǒng)一的水

51、位設定值，省煤器入口給水流量經過溫度補償后，再加上過熱器一、二級減溫水流量和再熱器減溫水流量得到總給水流量信號，蒸汽流量信號則根據汽機調速級壓力折算得到。</p><p>　　圖中切換開關選擇1系統(tǒng)為單沖量調節(jié)方式，根據邏輯關系當主蒸汽流量信號壞質量或給水流量信號非壞質量，或主蒸汽流量低于限值時且旁路閥自動方式時單沖量調節(jié)為自動方式。當住蒸汽流量信號非壞質量且給水流量信號非壞質量，且主蒸汽流量高于限值，單沖量調節(jié)

52、為手動方式，同時為了保證手動無擾切換PID1輸出跟蹤主給水調節(jié)閥輸出指令即閥位指令。當切換開關選擇2系統(tǒng)為三沖量調節(jié)方式，同理三沖量調節(jié)也有手動和自動方式。只有當主蒸汽流量信號非壞質量且給水流量信號非壞質量且主蒸汽流量超過限值且給水旁路自動方式時，三沖量調節(jié)采用自動方式。當主蒸汽流量信號非壞質量或給水流量信號非壞質量或主蒸汽流量低于限值，或給水旁路非自動方式時，三沖量調節(jié)為手動方式。手動方式時主調節(jié)器PID2輸出跟蹤總給水流量信號保證副

53、調節(jié)器PID3入口偏差信號為零。而副調節(jié)器PID3輸出將跟蹤閥位指令保證切換會自動調節(jié)方式時執(zhí)行結構無偏差，避免對調節(jié)量造成擾動。</p><p>　　在給水旁路調節(jié)汽包水位時，電泵液力耦合器則調節(jié)給水旁路調節(jié)閥前后的壓差。隨避免對調節(jié)量造成擾動。</p><p>　　4.4旁路閥調節(jié)指令SAMA圖</p><p>　　汽動給水泵A出口壓力</p>&

54、lt;p>　　4.5旁路閥調節(jié)指令SAMA圖分析</p><p>　　為了保證給水泵的安全運行，系統(tǒng)設計了給水流量控制回路，如圖所示。該控制回路的作用是通過調節(jié)給水旁路開度維持給水泵出口母管的壓力在適當范圍內，以防止鍋爐給水泵超越其下限特性而發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。</p><p>　　每臺給水泵的入口給水流量經過函數F1(x)后得到給水泵下限特性曲線，即根據曲線可以得到相應流量下的最低允許壓

55、力。其輸出與給定偏差一同送入求和模塊進行求和運算后得到的輸出值再與給水泵出口壓力信號進行求和運算，得到其輸出后將輸出值與給定值一同送入切換器，經切換器選擇后得到單個系統(tǒng)的輸出值。</p><p>　　將三個系統(tǒng)的輸出信號一同送入小選模塊，經小選后將信號輸出。由現(xiàn)場調試發(fā)現(xiàn)，給水旁路閥極其敏感，所以先將輸出信號送至F2(x)以防止給水流量或壓力的擾動導致給水旁路閥的頻繁動作而對閥體本身造成損壞。當小選后的結果在&#

56、177;1之間時，經過F2(x)作用后被過濾掉，即在這個區(qū)間調節(jié)閥不動作考慮一防止給水泵的汽蝕還要添加一些安全裕量。當給水泵的出口壓力減小后，進入PID的入口偏差為負值，給水流量調節(jié)閥指令關小，這樣就能保證給水泵的出口有足夠的壓力。當給水泵未運行，該泵的偏差信號切換到100%，不判斷這臺給水泵的汽蝕危險?？傊?，鍋爐給水旁路調節(jié)控制：根據運行給水泵的安全裕量控制給水旁路。調節(jié)閥的開度，要保證所有給水泵運行在允許的工作范圍內。</p&

57、gt;<p>　　當泵的偏差信號TS或MI有一個滿足條件時，鍋爐給水旁路調節(jié)閥控制強制切換為手動，此時切換值有給定值A確定。</p><p>　　4.6控制過程中的跟蹤與切換</p><p>　　4.6.1 系統(tǒng)間的無擾切換</p><p>　　當負荷低于30%MCR時采用單沖量控制系統(tǒng)。此時三沖量主調節(jié)器PI1的輸出跟蹤(D-W)信號,同時電動泵三沖

58、量副調節(jié)器PI3的輸出通過函數組件f1(x) 以及切換開關T2一直跟蹤單沖量調節(jié)器PI4的輸出,所以系統(tǒng)由單沖量切換到三沖量是無擾動的。</p><p>　　D>30%時采用三沖量系統(tǒng)。單沖量調節(jié)器PI4通過T1的常閉點NC跟蹤三沖量電動泵副調節(jié)器PI3的輸出,所以由三沖量切換到單沖量也是無擾動。</p><p>　　4.6.2閥門和泵的運行及切換</p><p&

59、gt;　　低負荷時采用旁路閥控制給水流量,高負荷時采用改變泵的轉速來控制,兩者的無擾切換時通過函數組件f1(x)\切換開關T2及PI3的跟蹤實現(xiàn)的。因為f1(x)產生連續(xù)函數,而PI3通過T2的NC點跟蹤f1(x)的輸出,且當閥門開足時才開始調泵的轉速,所以從調閥到調泵的切換是無擾的.</p><p>　　4.6.3 電動泵與汽動泵的切換</p><p>　　以電動泵運行,汽動泵取代電動泵

60、為例。</p><p>　　(1) 正常切換,即電動泵操作器處在自動位置,汽動泵操作器在手動位置時進行泵的切換。把汽動泵的操作器最低轉速時啟動汽動泵,然后再慢慢升速。電動泵會由于控制系統(tǒng)的控制作用而自動降速,待兩泵出口流量相同時,把汽動泵操作器投自動,電動泵操作器切手動,并慢慢把電動泵降至最低轉速后停泵.這樣切換擾動量最小。</p><p>　?。?） 兩泵操作器均處于手動狀態(tài)進行泵的切換

61、時,兩泵轉速及給水量完全由運行人員控制。</p><p>　　4.6.4執(zhí)行機構的手\自動切換</p><p>　　旁路閥門手動是T1切至NO,單沖量調節(jié)器PI4通過f4(x)跟蹤小閥操作器3AM的輸出,保證切回自動時無擾的。</p><p>　　汽動泵手動時,汽動泵三沖量副調節(jié)器PI2的輸出跟蹤汽動泵操作器1AM的輸出。如果此時電動泵也手動,則三沖量主調PI1的輸

62、出跟蹤(D-W)信號,所以汽動泵控制切回自動時是無擾的。</p><p>　　電動泵手動時分兩種情況:</p><p>　　(1) D<30%時電動泵手動狀態(tài),T2切至NO,電動泵副調節(jié)器PI3的輸出跟蹤電動泵操作器2AM的輸出,同時T1的NC點接通,單沖量調節(jié)器PI4通過f3(x)跟蹤PI3的輸出,而切回自動時PI3繼續(xù)通過f1(x)和T2的NC點跟蹤PI4的輸出,所以是無擾的。&

63、lt;/p><p>　　(2) D>30%時，采用三沖量系統(tǒng)，電動泵手動時T2切至NO點，電動泵副調節(jié)器PI3的輸出跟蹤2AM的輸出，如果此時汽泵也手動，則PI1跟蹤（D-W）信號，保證電動泵由手動切回自動時是無擾動的。</p><p>　　由以上分析可以看出，此300MW單元機組給水全程控制系統(tǒng)能滿足從啟動到額定負荷和從額定負荷到停爐全過程的給水控制。系統(tǒng)的總體方案是低負荷時控制閥門開

64、度改變給水流量，同時保證泵的最低轉速，此時為兩段調節(jié)。高負荷時通過改變泵的轉速來改變給水量，控制水位，是一段調節(jié)的方案，能減少節(jié)流損失，充分發(fā)揮給水調節(jié)泵的經濟效益。同時該系統(tǒng)測量信號補償，系統(tǒng)無擾動切換及邏輯報警線路設計合理全面，并用N-90網絡實現(xiàn)，具有較高的可靠性。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　通過本次課程設計使我對鍋爐給水旁路

65、調節(jié)控制系統(tǒng)有了全面的了解，特別對輔助系統(tǒng)有了更深刻的認識，并且熟悉了CAD軟件來畫系統(tǒng)的SAMA圖。熟悉地掌握了鍋爐給水旁路調節(jié)控制系統(tǒng)的工作原理及工作過程等等。對系統(tǒng)的SAMA圖做到理解、掌握、運用，并運用邏輯圖看到它們應用時的條件，以及典型圖的分析。達到了應用理論基礎聯(lián)系到實際圖紙。</p><p>　　本文針對給水調節(jié)系統(tǒng)的被控對象動態(tài)特性、熱工測量信號、調節(jié)機構特性，分析了鍋爐給水調節(jié)閥指令SAMA圖的

66、工作原理，實現(xiàn)了通過調節(jié)閥的開度維持給水泵的母管的壓力在適當范圍內，以防止鍋爐給水泵超越其下限特性而發(fā)生汽濁現(xiàn)象。</p><p>　　從電動給水泵和汽動給水泵的工作過程來看，負荷指令調節(jié)系統(tǒng)的功能是通過汽動給水泵和電動給水泵來調節(jié)給水流量，是在鍋爐燃煤過程中，利用給水泵，進行控制鍋爐給水，讓來自高溫加熱器的給水經省煤器后，進入螺旋盤繞水冷壁，然后經過過渡段水冷壁進入垂直水冷壁，最后進入啟動分離器。啟動時，啟動分

67、離器進行汽水分離。鍋爐給水控制系統(tǒng)是電廠中一個極其重要的組成環(huán)節(jié)，是火力發(fā)電廠工作流程中極其相關重要的一個組成部分，如何控制好給水泵的開度，保證電廠設備的經濟性和發(fā)電的質量，是至關重要的，故其給水調節(jié)閥要進行準確的控制。</p><p>　　在設計中我細細的思考，充分提高了應對實際問題的能力，煅煉了自己的毅力，同時也享受到勞動成果的喜悅。</p><p>　　本次課程設計雖然考慮到了實際問

68、題的很多方面，但還有很多不足，請老師批評指正，待以后繼續(xù)改進。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 邊立秀，周俊霞，趙勁松，楊建蒙．熱工控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社,2012．</p><p>　　[2] 潘維加，魯峰．大容量汽包鍋爐給氺全程分層遞階控制系統(tǒng)設計與分析[J]．湖南電力，2007.&l

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71、的研究[D]．華北電力大學碩士學位論文．2007</p><p>　　[10] 孫德友,等.鍋爐給水泵汽輪機控制系統(tǒng)研究與應用[J].汽輪機技術, 2000 </p><p>　　[11] 李繼峰，曾漢才. 國內外600MW機組鍋爐的技術特點[J]. 華中電力. 2001</p><p>　　[12] 潘維加,等.汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng)分析的幾個關鍵問題[J].長