600mw機組給水自動控制畢業(yè)論文

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　目前，大型火電單元機組都采用機、爐聯(lián)合啟動的方式，鍋爐、汽輪機按照啟動曲線要求進行滑參數(shù)啟動。隨著機組容量的增大和參數(shù)的提高，機組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項目也就越來越多，因此人工操作、監(jiān)視的方式已遠遠不能滿足運行的要求，而必須在啟停過程中實現(xiàn)自動控制。這就需要有全程控制系統(tǒng)。</p><p>　

2、　汽包鍋爐水位是鍋爐運行中一個重要的監(jiān)控參數(shù)。它間接的表示了鍋爐蒸汽負荷和給水量之間的平衡關(guān)系。維持汽包水位正常是保正汽輪機和鍋爐安全運行的重要條件。鍋爐汽包水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口蒸汽水分過多而使過熱器管壁結(jié)垢，容易燒壞過熱器。汽包出口蒸汽水分過多，也會使過熱氣溫產(chǎn)生急劇變化，直接影響機主運行的安全性和經(jīng)濟性。汽包水位過低，則可能破壞鍋爐水循環(huán)，造成水冷壁管燒壞而破裂。</p><p&

3、gt;　　本論文結(jié)合元寶山發(fā)電廠的實際情況對其給水系統(tǒng)進行了全程控制設(shè)計，論文比較詳細的論述了控制系統(tǒng)的工作原理及特點，控制對象的動態(tài)特性，控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及具體的控制方案與策略。</p><p>　　關(guān)鍵詞：給水全程控制系統(tǒng)、汽包水位控制、串級三沖量控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Current

4、, large fire electricity unit machine a way for all adopting machine, boiler uniting starting, boiler, vapor a machine according to start the curve request proceed the slippery parameter starts.Along with the aggrandizem

5、ent of the machine a capacity with the exaltation of the parameter, machine an item for in start and stop process needing keeping watch on with control too more and more, the for this reason artificial operates, the moni

6、toring way can't satisfy the request of the movement </p><p>　　The vapor a boiler water level is a boiler to circulate inside to supervise and control the parameter importantly.It meant indirectly that t

7、he boiler steam carries with the equilibrium relation of the amount of water applied.Maintaining the vapor a water level normal is an important term to protect the positive vapor a machine to circulate with the boiler sa

8、fety.Boiler vapor a water level over high, will affect the normal work that vapor an inside soda separate equip, making exit steam humidity </p><p>　　The actual circumstance of the combinative coin in this t

9、hesis mountain power plant as to it's water supply system proceeded whole distance control design, detailed treatise in thesis control work principle and characteristicses of the systems, control the dynamic characte

10、ristic of the object, control the composing of the system and in a specific way of control project and strategy.</p><p>　　Key words: feedwater whole distance control system, drum water level control, serial

11、class three element control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引言1</b></p><p>

12、　　1、設(shè)計（論文）課題的目的及意義1</p><p>　　2、設(shè)計（論文）課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1</p><p>　　3、本課題研究的主要內(nèi)容1</p><p>　　1 給水全程控制系統(tǒng)綜述2</p><p>　　1.1 給水控制概述2</p><p>　　1.1.1給水控制的任務(wù)2</p&

13、gt;<p>　　1.1.2給水控制對象的動態(tài)特性2</p><p>　　1.2給水全程控制系統(tǒng)概述6</p><p>　　1.2.1全程控制的概念6</p><p>　　1.2.2對給水全程控制系統(tǒng)的要求6</p><p>　　2 給水全程控制系統(tǒng)構(gòu)成8</p><p>　　2.1串級控制系統(tǒng)

14、論述8</p><p>　　2.1.1串級控制系統(tǒng)概述8</p><p>　　2.1.2串級控制系統(tǒng)的設(shè)計8</p><p>　　2.2串級三沖量控制系統(tǒng)論述9</p><p>　　2.2.1單級三沖量控制系統(tǒng)9</p><p>　　2.2.2串級三沖量控制系統(tǒng)11</p><p>

15、　　2.3給水全程控制系統(tǒng)14</p><p>　　2.3.1在給水全程控制中測量信號的自動校正14</p><p>　　2.3.2在給水全程控制中變速給水泵的安全工作區(qū)15</p><p>　　2.3.3單元制鍋爐給水全程控制方案16</p><p>　　3 本套給水自動控制系統(tǒng)論述18</p><p>　

16、　3.1 給水熱力系統(tǒng)簡介18</p><p>　　3.2本套給水自動控制系統(tǒng)概述18</p><p>　　3.3 控制過程分析18</p><p>　　4 控制系統(tǒng)組態(tài)分析21</p><p>　　4.1 INFI-90分散控制系統(tǒng)概述21</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)組態(tài)分析22</p&g

17、t;<p>　　4.3 硬件配置說明22</p><p>　　4.4 控制系統(tǒng)的仿真22</p><p><b>　　5 結(jié)論25</b></p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p>

18、<p>　　附錄：給水自動控制系統(tǒng)SAMA圖及組態(tài)圖28</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　1、設(shè)計（論文）課題的目的及意義</p><p>　　汽包鍋爐給水自動控制的目的是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。</p><p>　　汽包水位是鍋爐運行中

19、一個重要的監(jiān)控參數(shù)。它間接反映了鍋爐蒸汽負荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件，汽包水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口蒸汽水分過多而使過熱器管壁結(jié)垢，容易燒壞過熱器。汽包出口蒸汽中水分過多，也會使過熱汽溫產(chǎn)生急劇變化，直接影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性。汽包水位過低，則可能破壞鍋爐水循環(huán)，造成水冷壁管燒壞而破裂。</p><p>　　隨著鍋爐容量和參數(shù)的

20、提高，汽包的容積相對減小，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。</p><p>　　企圖用人工控制給水量來維持汽包水位不僅操作繁重，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。 </p><p>　　2、設(shè)計（論文）課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　目前，國內(nèi)外汽包水位控制策略采用三沖量控制，模糊控制及

21、PID自校準與自調(diào)整的比較多，特別是前2種，其中模糊控制主要是朝智能化方向發(fā)展，表現(xiàn)在模糊控制與智能控制的結(jié)合，采用遺傳算法優(yōu)化模糊控制等。主要解決的問題是：規(guī)則的完整性、自校正主要采用不同的優(yōu)化方法對參數(shù)進行自調(diào)整；預(yù)測函數(shù)控制、廣義預(yù)報自適應(yīng)控制、模型參考自適應(yīng)控制等基于模型的控制方法發(fā)展的比較少，具體在實際應(yīng)用過程中應(yīng)用的則更少。</p><p>　　3、本課題研究的主要內(nèi)容</p><

22、p>　　本設(shè)計是針對元寶山發(fā)電廠的給水系統(tǒng)進行全程控制設(shè)計，該設(shè)計系統(tǒng)為串級三沖量控制系統(tǒng)，需要考慮到測量信號的校正、系統(tǒng)的無擾切換、手自動的無擾切換以及各種報警設(shè)置等問題。從而完成該給水系統(tǒng)在從啟動到額定負荷和從額定負荷到停爐的全過程的給水控制。</p><p>　　1 給水全程控制系統(tǒng)綜述</p><p>　　1.1 給水控制概述</p><p>　　1

23、.1.1給水控制的任務(wù)</p><p>　　汽包鍋爐給水自動控制的任務(wù)是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。</p><p>　　汽包鍋爐水位是鍋爐運行中一個重要的監(jiān)控參數(shù)。它間接的表示了鍋爐蒸汽負荷和給水量之間的平衡關(guān)系。維持汽包水位正常是保正汽輪機和鍋爐安全運行的重要條件。鍋爐汽包水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口蒸汽水分過多而使過熱器管壁

24、結(jié)垢，容易燒壞過熱器。汽包出口蒸汽水分過多，也會使過熱氣溫產(chǎn)生急劇變化，直接影響機主運行的安全性和經(jīng)濟性。汽包水位過低，則可能破壞鍋爐水循環(huán)，造成水冷壁管燒壞而破裂。</p><p>　　隨著鍋爐容量的增大和參數(shù)的提高，汽包的容積相對減小，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負荷顯著提高，因此，負荷變化時水位的變化速度加快。</p><p>　　鍋爐工作壓力的提高，使給水管道系統(tǒng)相應(yīng)復(fù)雜，因而對控制系統(tǒng)的功

25、能和調(diào)節(jié)機構(gòu)的特性要求更高。</p><p>　　為減輕運行人員的勞動強度，保證鍋爐的安全運行，實現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動控制是非常必要的。</p><p>　　1.1.2給水控制對象的動態(tài)特性</p><p>　　汽包水位是由汽包中的貯水量和水下面的汽包容積所決定的，因此凡是引起汽包中貯水量變化和水面下的汽包容積變化的各種因素都是給水控制對象的擾動。其中主要的擾動有：給水

26、流量W、鍋爐蒸發(fā)量D、汽包壓力P、爐膛熱負荷等。給水控制對象的動態(tài)特性是指上述引起水位變化的各種擾動與汽包水位間的動態(tài)關(guān)系。</p><p>　　汽包爐給水控制對象結(jié)構(gòu)如圖所示。</p><p>　　影響水位的因素主要有：鍋爐蒸發(fā)量（負荷 D），給水量G , 爐膛熱負荷（燃燒率M ）,汽包壓力 pb ?？刂葡到y(tǒng)的物質(zhì)平衡方程為：</p><p>　　A(ρ/-ρ//

27、)dH=Gdt-Ddt=(G-D)dt</p><p>　　將上式進一步變換得：</p><p>　　A(ρ/-ρ//) =G-D</p><p>　　令C= A(ρ/-ρ//),則上式變?yōu)椋?lt;/p><p><b>　　C =G-D</b></p><p>　　式中 H ——汽包水

28、位，m或 cm；</p><p>　　A ——汽水分離面積，m2或cm2；</p><p>　　ρ/——水的密度，t/m3或kg/cm3；</p><p>　　ρ//——蒸汽密度，t/m3或kg/cm3；</p><p>　　D——蒸發(fā)量，t/h或 /kg/s；</p><p>　　G——給水量，t/h或kg/s；&

29、lt;/p><p><b>　　C——容量系數(shù)。</b></p><p>　　容量系數(shù)C是用來表征鍋爐的結(jié)構(gòu)系數(shù)的，而它的動態(tài)特性則往往用飛升速度或飛升時間來表征。</p><p>　　對于汽包爐來說,由飛升速度的定義知：</p><p>　　ε=()max/ΔZ=()max/ΔHmax=</p><p&

30、gt;　　式中ε——飛升速度。</p><p>　　把擾動量即水位變化量轉(zhuǎn)成用相對量表示的水位變化范圍，通常的水位允許變化范圍為±200mm，這個范圍擾動量的相對極限值為100%。上式中</p><p>　?。ǎ﹎ax=[]max</p><p>　　右邊一項表示汽包內(nèi)工質(zhì)的變化量,當給水量G=0,而蒸發(fā)量為最大時,變化量最大,因此有：</p>

31、<p>　?。ǎ﹎ax= max</p><p>　　可見這時的擾動量是下降的。故有：</p><p>　　ε= max/-ΔH max=（D max /H max）[1/A(ρ/-ρ//)]</p><p>　　式中 Dmax——鍋爐最大的蒸發(fā)量；</p><p>　　ΔH max ——水位變化允許的最大范圍

32、。</p><p>　　飛升時間Ta為Ta= 。</p><p>　　對于蒸發(fā)量為100～230t/h的單汽包爐，當水位變化±100mm時，Ta=60～30s，對于蒸發(fā)量為更大的汽包爐Ta=30s，它的意義在于當鍋爐在滿負荷運行時，如果突然停止供水，則由于蒸發(fā)量和給水量的不平衡造成水位迅速下降，在30s內(nèi)將下降200mm，或者換句話說，如果給水量減少10%，經(jīng)過30s的時間，

33、水位將下降20mm。</p><p>　　1.1.2.1給水流量擾動下水位的動態(tài)特性</p><p>　　從物質(zhì)平衡的觀點來看，加大了給水量，水位應(yīng)立即上升。但是實際上并不是這樣，而是經(jīng)過一段遲延，甚至先下降后上升。這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，使一部分汽變成水，特別是沸騰式省煤器，給水減輕了省煤器內(nèi)的沸騰度，省煤器內(nèi)的汽包總?cè)莘e減少。因此，進入

34、省煤器內(nèi)的水首先用來補償省煤器中因汽泡破滅、容積減少，而降低的水位，經(jīng)過一段遲延甚至水位下降后，才能因給水量不斷從省煤器進入汽包而使水位上升。在此過程中，負荷還未發(fā)生變化，汽包水位仍然在蒸發(fā)，因此水位也有下降的趨勢。</p><p>　　水位在給水擾動下的傳遞函數(shù)可表示為：</p><p>　　WOW（s）= H(s)∕W(s)=ε/s(1+τs)</p><p>

35、　　式中 τ——延遲時間，s；</p><p>　　ε——響應(yīng)速度，即給水流量改變一個單位流量時，水位變化速度。</p><p><b>　　W</b></p><p><b>　　H</b></p><p><b>　　ΔW</b></p><p>　

36、　t t </p><p>　　2-1 給水流量階躍擾動下的水位響應(yīng)曲線</p><p>　　1.1.2.2蒸汽流量擾動下的水位的動態(tài)特性</p><p>　　蒸汽流量擾動主要來自汽輪機發(fā)電機組的負荷變化，屬外部擾動。蒸汽流量D擾動下水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖2-2所示。當蒸汽流量突然階躍

37、增大時，由于汽包水位對象是無自平衡能力的，這時水位應(yīng)按積分規(guī)律下降，圖2-2中H1曲線所示。但是當鍋爐蒸發(fā)量突然增加時，汽包水下面的汽包容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)量增加，從而使水位升高,因蒸發(fā)強度增加是有一定限度的，故汽包容積增大而引起水位變化可用慣性環(huán)節(jié)特性來描述H2曲線，實際水位變化曲線H。</p><p>　　當鍋爐蒸汽負荷增加時，雖然給水流量小于蒸發(fā)量，但水位不僅不下降，H反而迅速上升（反之，當負荷減少

38、時，水位反而下降），這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象。這是因為在負荷變化的初始階段，水面下汽泡的體積變化很快，它對水位的變化起主要影響作用的緣故，因此水位隨汽泡體積增大而上升。</p><p>　　只有當汽泡容積與負荷適應(yīng)而不再變化時，水位的變化就僅由物資平衡關(guān)系來 定，這時水位就隨負荷增大而下降，呈無自平衡特性。</p><p>　　蒸汽流量擾動下的水位響應(yīng)特性可用下述傳遞函數(shù)表示：<

39、/p><p>　　WOD(s)=H(s)/D(s)=K2/1+T2(S) －ε/s</p><p>　　式中 T2——H2 曲線的時間常數(shù)；</p><p>　　K2——H2曲線的放大系數(shù)；</p><p>　　ε—— H1 曲線的響應(yīng)速度。</p><p>　　上述蒸汽流量擾動下的水位控制對象動態(tài)特性，只是從蒸發(fā)強度變

40、化對汽包容積的影響方面說明水位的特點。實際上，改變汽輪機的用汽量引起的蒸汽流量的階躍擾動，必定引起汽壓的變化，汽壓的變化也會影響到水面下汽泡的體積變化，所以實際的虛假水位現(xiàn)象會更嚴重些。</p><p>　　1.1.2.3爐膛熱負荷擾動下水位控制對象的動態(tài)特性</p><p>　　當燃料量擾動時，例如燃料量增加使爐膛熱負荷增強，從而使爐鍋爐蒸發(fā)強度增大。若此時汽輪機負荷未增加，則汽輪機側(cè)調(diào)

41、節(jié)閥開度不變。隨著爐膛負荷增加，鍋爐出口壓力提高，蒸汽流量也相應(yīng)增加，這 樣蒸汽流量大于給水流量，水位應(yīng)該下降。但蒸發(fā)強度增大同樣也使水 面下汽泡容積增大，因此也會出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象。</p><p>　　影響水位的因素除上述之外，還有給水壓力、汽包壓力、汽輪機調(diào)節(jié)閥門開度、二次風量分配等，不過這些因素幾乎都可以用D、M、G的變化體現(xiàn)出來。為了保證汽壓的穩(wěn)定，燃料量和蒸發(fā)量必須保持平衡，所以這兩者往往是一起變

42、化的，只是先后的差別。給水量是內(nèi)擾，其他是外擾。</p><p>　　1.2給水全程控制系統(tǒng)概述</p><p>　　1.2.1全程控制的概念</p><p>　　目前，大型火電單元機組都采用機、爐聯(lián)合啟動的方式，鍋爐、汽輪機按照啟動曲線要求進行滑參數(shù)啟動。隨著機組容量的增大和參數(shù)的提高，機組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項目也就越來越多，因此人工操作、監(jiān)視的方式已遠

43、遠不能滿足運行的要求，而必須在啟停過程中實現(xiàn)自動控制。所謂全程控制系統(tǒng)是指機組在啟停過程和正常運行時均能實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。全程控制包括啟?？刂坪驼＿\行工況下控制兩方面的內(nèi)容。常規(guī)控制系統(tǒng)一般只適用于機組帶大負荷工況下運行，在啟停過程和低負荷工況下，一般要由手動進行控制，而全程控制系統(tǒng)能使機組在啟動、停機、不同負荷工況下自動運行。</p><p>　　單元機組全程控制系統(tǒng)由機爐全程控制子系統(tǒng)組成。主要包括鍋爐給

44、水全程控制系統(tǒng)、主蒸汽溫度全程控制系統(tǒng)、機爐全程協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等。其中給水全程控制系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　1.2.2對給水全程控制系統(tǒng)的要求</p><p>　　顯然，汽包鍋爐給水全程自動控制應(yīng)該是在鍋爐給水全過程中都是自動控制的。這個過程包括：鍋爐點火、升溫升壓；汽輪機沖轉(zhuǎn)、開始帶負荷；帶小負荷運行；帶大負荷運行；降到小負荷運行；鍋爐?；?、冷卻降溫降壓。即在上述全過程中，

45、在控制設(shè)備正常的條件下，不需要操作人員的干涉，就能保持汽包水位在允許范圍內(nèi)。這比常規(guī)給水控制要復(fù)雜的多，因此對給水全程自動控制系統(tǒng)有一些特殊的要求：</p><p>　　（1）鍋爐從啟動到正常運行的過程中，蒸汽參數(shù)和負荷在很大范圍內(nèi)變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量的測量準確性受到影響，為了實現(xiàn)全程控制，必須要求這些測量信號能自動地進行壓力、溫度校正。</p><p>　　（2）現(xiàn)代大型

46、單元機組的給水流量控制很少采用閥門節(jié)流的方式，而是多通過控制變速給水泵的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)給水量的自動控制，因而在給水全程控制系統(tǒng)中不僅要滿足給水量控制要求，同時還要保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。</p><p>　?。?）由于鍋爐給水對象的動態(tài)特性在不同負荷時是不一樣的，因此在高、低負荷時要采用不同形式的系統(tǒng)。低負荷（一般指蒸汽流量低于額定值的30%）時，機組處于滑壓運行過程，參數(shù)較低，負荷變化范圍小，虛假水位不太嚴重，

47、因此可以考慮采用單沖量控制系統(tǒng)，即僅取水位一個反饋信號構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)。因此，隨負荷的變化出現(xiàn)兩種系統(tǒng)的切換問題，而且必須保證這種切換應(yīng)是雙向無擾的。</p><p>　?。?）在多種調(diào)節(jié)機構(gòu)的復(fù)雜切換過程中，給水全程控制系統(tǒng)都必須保證無干擾，高、低負荷需用不同的調(diào)節(jié)閥門，必須解決切換問題。在低負荷時采用改變閥門開度來保持泵的出口壓力，高負荷時用改變調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速保持水位，這又產(chǎn)生了閥門與調(diào)速泵間的過渡切換問題。

48、</p><p>　?。?）給水全程控制還必須適應(yīng)機組定壓運行和滑壓運行工況，必須適應(yīng)冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動情況。[1]</p><p>　　2 給水全程控制系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　2.1串級控制系統(tǒng)論述</p><p>　　2.1.1串級控制系統(tǒng)概述</p><p>　　與簡單控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上增加

49、了一個內(nèi)回路，收到了明顯的控制效果。串級控制系統(tǒng)具有以下幾方面的特點：</p><p>　　1、串級控制系統(tǒng)具有很強的克服內(nèi)擾的能力。我們可以把串級控制系統(tǒng)用方框圖表示成一般的形式。系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小，克服干擾的能力也就越強，副調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)整定得越大，這個優(yōu)點越顯著。</p><p>　　2、串級控制系統(tǒng)可以減小副回路的時間常數(shù)，改善動態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率。在外

50、擾的作用下，由于副回路減小了對象的時間常數(shù)，使整個系統(tǒng)的工作頻率得以提高，因此仍能改善整個系統(tǒng)過渡過程的品質(zhì)。</p><p>　　3、串級控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力：串級控制系統(tǒng)主回路是一個定值系統(tǒng)，其副回路是一個隨動系統(tǒng)，它的定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，是一個變化量，主調(diào)節(jié)器按照被控對象的特性和擾動變化的情況，不斷的糾正著副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)時間常數(shù)縮短，能很快克服擾，改善動態(tài)特性，這就是一種自適應(yīng)能

51、力。而采用單回路控制系統(tǒng)就沒有這種隨動控制的作用。為充分發(fā)揮串級控制系統(tǒng)的上述優(yōu)點，在設(shè)計控制系統(tǒng)時，還應(yīng)當合理選擇主副回路及主副調(diào)節(jié)器的規(guī)律。</p><p>　　2.1.2串級控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　為了充分發(fā)揮串級控制系統(tǒng)的優(yōu)點，在設(shè)計實施控制系統(tǒng)時，還應(yīng)當合理設(shè)計主、副回路及選擇主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律。</p><p>　　1、主、副回路的設(shè)計原

52、則</p><p>　　（1）副參數(shù)的選擇應(yīng)使副回路的時間常數(shù)小，控制通道短，反應(yīng)靈敏。通常串級控制系統(tǒng)是被用來克服對象的容積遲延和慣性。因此，在設(shè)計串級控制系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)法找到一個反應(yīng)靈敏的副參數(shù)，使得干擾在影響主參數(shù)之前就得到克服，副回路的這種超前控制作用，必然使控制質(zhì)量有很大提高。</p><p>　?。?）副回路應(yīng)包含被控對象所受到的主要干擾。串級控制系統(tǒng)對進入副回路的擾動有很強的克

53、服能力，為發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設(shè)計時，副參數(shù)的選擇應(yīng)使得副回路盡可能多地包括一些擾動但這將與要求副回路控制通道短，反應(yīng)快相矛盾，應(yīng)在設(shè)計中加以協(xié)調(diào)。在具體情況下，副回路的范圍應(yīng)當多大，決定于整個對象的容積分布情況以及各種擾動影響的大小副回路的范圍也不是愈大愈好。太大了，副回路本身的控制性能就差，同時還可能使主回路的控制性能惡化。一般應(yīng)使副回路的頻率比主回路的頻率高得多，當副回路的時間常數(shù)加在一起超過了主回路時，采用串級控制就沒有什么

54、效果。</p><p>　　（3）主副回路工作頻率應(yīng)適當匹配。由于串級系統(tǒng)中主、副回路是兩個相互獨立又密切相關(guān)的回路。如果在某種干擾作用下，主參數(shù)的變化進入副回路時，會引起副回路中副參數(shù)振幅增加，而副參數(shù)的變化傳到主回路后，又迫使主參數(shù)變化幅度增加，如此循環(huán)往復(fù)，就會使主、副參數(shù)長時間大幅度地波動，這就是所謂串級系統(tǒng)的“共振現(xiàn)象”。一旦發(fā)生了共振，系統(tǒng)就失去控制，不僅使控制品質(zhì)惡化，如不及時處理，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)

55、事故，引起嚴重后果。為確保串級系統(tǒng)不受共振現(xiàn)象的威脅，一般取</p><p>　　Tdl =（3~10）Td2 </p><p>　　式中： Tdl 為主回路的振蕩周期；Td2為副回路的振蕩周期。要滿足上式，除了在副回路的設(shè)計中加以考慮之外，還與主、副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)有關(guān)。</p><p>　　2、主、副調(diào)節(jié)器的選型</p><p

56、>　　串級控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，對于它們的選型即控制規(guī)律的選擇也有不同考慮。</p><p>　　（1）．副調(diào)節(jié)器的選型</p><p>　　副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是要決速動作以迅速消除進入副回路內(nèi)的擾動，而且副參數(shù)并不要求無差，所以一般都選 P 調(diào)節(jié)器也可采用 PD調(diào)節(jié)器，但這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。在一般情況下，采用 P 調(diào)節(jié)器就足夠了，如果主、副回路頻率相差很大，也可考

57、慮采用 PI 調(diào)節(jié)器。</p><p>　?。?）．主調(diào)節(jié)器的選型</p><p>　　主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)要求。凡是需采用串級控制的生產(chǎn)過程，對控制品質(zhì)的要求總是很高的，不允許被調(diào)量存在靜差。因此主調(diào)節(jié)器必須具有積分作用，一般采用PI調(diào)節(jié)器，如果控制對象惰性區(qū)的容積數(shù)目較多，同時有主要擾動落在副回路以外的話就可以考慮采用 PID調(diào)節(jié)器。[9]</p>&l

58、t;p>　　2.2串級三沖量控制系統(tǒng)論述</p><p>　　2.2.1單級三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)汽包鍋爐給水控制對象動態(tài)特性的特點我們可以提出確定給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些基本思想：</p><p>　?。?）由于對象的內(nèi)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)若采用以水位為被調(diào)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

59、流量波動較大。因此，對給水內(nèi)擾動態(tài)特性遲延和慣性大的鍋爐應(yīng)考慮采用串級或其他控制方案。</p><p>　　過熱器 </p><p><b>　　D</b></p><p><b>　　W</b></p><p>　　圖2.2.1-1單級

60、三沖量給水控制系統(tǒng)圖</p><p>　　（2）由于對象在蒸汽負荷擾動（外擾）時，有虛假水位現(xiàn)象。因此給水控制若采用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則在擾動的初始階段，調(diào)節(jié)器將使給水流量向與負荷變化方向相反的方向變化，從而擴大了鍋爐進、出流量的不平衡。</p><p>　　所以在設(shè)計給水控制系統(tǒng)時，應(yīng)考慮采用以蒸汽流量D為前饋信號的前饋控制，以改善給水控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。</p>

61、<p>　　總之，由干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(chǎn)對控制品質(zhì)的要求，所以電站汽包鍋爐的給水自動控制普遍采用三沖量給水自動控制系統(tǒng)方案，如圖2.2.1-1所示。</p><p>　　單級三沖量給水控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理。圖2.2.1-1為常用的單級三沖量給水控制系統(tǒng)圖。給水調(diào)節(jié)器接受汽包水位 H 、蒸汽流量 D 和給水流量 W三個信號（所以稱三沖量控制系統(tǒng)）

62、。其輸出信號去控制給水流量，其中汽包水位是被調(diào)量，所以水位信號稱為主信號。為了改善控制品質(zhì)系統(tǒng)中引入了蒸汽流量的前饋控制和給水流量的反饋控制，這樣組成的三沖量給水控制系統(tǒng)是一個前饋一反饋控制系統(tǒng)。當蒸汽流量增加時調(diào)節(jié)器立即動作，相應(yīng)地增加給水流量，能有效地克服或減小虛假水位所引起的調(diào)節(jié)器誤動作。因為調(diào)節(jié)器輸出的控制信號與蒸汽流量信號的變化方向相同，所以調(diào)節(jié)器入口處，主蒸汽流量信號VD為正極性的。當給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動時（例如給水壓力波

63、動引起給水流量的波動），調(diào)節(jié)器也能立即動作，控制給水流量使給水流量迅速恢復(fù)到原來的數(shù)值，從而使汽包水位基本不變?？梢娊o水流量信號作為反饋信號，其主要作用是映速消除來自給水側(cè)的內(nèi)部擾動，因此在調(diào)節(jié)器入口處給水流量信號 Vw 為負極性的。當汽包水位 H 增加時，為了維持水位，調(diào)節(jié)器的正確操作應(yīng)使給水流量減小，反之亦然，即調(diào)節(jié)器操作給水流量的方向與水位信號的變化方向相反，因此調(diào)節(jié)</p><p>　　由圖2.2.1-1

64、可以看出，在單極三沖量給水控制系統(tǒng)中水位、蒸汽流量和給水流量對應(yīng)的三個信號VH、VD、VW、都送到 PI調(diào)節(jié)VH器靜態(tài)時，這三個輸入信號與代表水位給定值的信號V0相平衡，即</p><p>　　VD —VW+ VH = V0 或 V0 — VH = VD—VW</p><p>　　如果在靜態(tài)時使送入調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號VD與給定水流量信號VW相等，則水位信號 VH就等于給定值信號V0，即

65、汽包中的水位將穩(wěn)定在某一給定值。如果在靜態(tài)時VD 不等于VW，則汽包中的水位穩(wěn)定值將不等于給定值（即 VH不等于V0）。一般情況下選擇靜態(tài)時 VD等于VW，因而使控制過程結(jié)束后汽包水位保持給定的數(shù)值。</p><p>　　2.2.2串級三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　對于給水控制通道遲延和慣性較大的鍋爐采用串級控制系統(tǒng)將具有較好的控制質(zhì)量，調(diào)試整定也比較方便，因此，在大型汽包鍋爐上

66、可采用串級三沖量給水控制系統(tǒng)。</p><p>　　1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　串級三沖量給水控制系統(tǒng)如圖所示。串級三沖量給水控制系統(tǒng)：其給水控制的任務(wù)由兩個調(diào)節(jié)器來完成，主調(diào)節(jié)器PI采用比例積分控制規(guī)律，以保證水位無靜態(tài)偏差。主調(diào)節(jié)器的輸出信號和給水流量、蒸汽流量信號的都作用到副調(diào)節(jié)器PI2。一般串級控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器可采用比例調(diào)節(jié)器，以保證副回路的快速性。</p&

67、gt;<p>　　串級系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是用以消除給水壓力波動等因素引起的給水流量的自發(fā)性擾動以及蒸汽負荷改變時迅速調(diào)節(jié)給水流量，以保證給水流量和蒸汽流量的平衡；主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位偏差。這樣，當負荷變化時，水位穩(wěn)定值是靠主調(diào)節(jié)器PI1來維持的，并不要求進入副調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號的作用強度按所謂“靜態(tài)配比”來進行整定。恰恰相反，在這里可以根據(jù)對象在外擾下“虛假水位”的嚴重程度來適當加強蒸汽流量信

68、號的作用強度，從而改變負荷擾動下的水位品質(zhì)?？梢?，串級三沖量系統(tǒng)比單級三沖量系統(tǒng)的工作更合理，控制品質(zhì)要好一些。</p><p>　　2、串級三沖量給水系統(tǒng)的分析和整定</p><p>　　下圖是串級三沖量給水系統(tǒng)的方框圖。這個系統(tǒng)也是由兩個閉合回路的前</p><p>　　饋部分組成的。系統(tǒng)組成如下：</p><p>　　1、由給水流量W、

69、給水流量變送器γW 、給水流量反饋裝置αW 、副調(diào)節(jié)器PI2、執(zhí)行器KZ和調(diào)節(jié)閥Kμ組成副回路。</p><p>　　2、由被控對象W01（S）水位測量變送器γH、主調(diào)節(jié)器PI1和副回路組成主回路。</p><p>　　3、由蒸汽流量信號D，以及蒸汽流量測量變送器γD及蒸汽流量前饋控制部分。</p><p>　?。?）副回路的分析和整定</p><

70、;p>　　根據(jù)串級控制系統(tǒng)的分析整定方法，應(yīng)將副回路處理為具有近似比例特性的快速隨動系統(tǒng)，以使副回路具有快速消除內(nèi)擾及快速跟蹤蒸汽流量的能力。用試探的方法選擇副調(diào)節(jié)器的比例帶δ2，以保證內(nèi)回路不振蕩為原則，在試探時，給水流量反饋裝置的傳遞函數(shù)αW可任意設(shè)置一個數(shù)值，得到滿意的δ2值，如果αW以后有必要改變，則相應(yīng)地改變δ2值，使αw/δ2保持試探時的值，以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）主回

71、路的分析整定</p><p>　　在主回路中，如果把副回路近似看作比例環(huán)節(jié)，則主回路的等效方框圖如X下圖所示。這時，主回路等效為一個單回路控制系統(tǒng)。如果給水流量W作為被控對象的輸入信號水位變送單元的輸出VH為輸出，則可把PI1調(diào)節(jié)器與副回路兩者看作為等效主調(diào)節(jié)器，</p><p><b>　　它的傳遞函數(shù)為：</b></p><p>　　WT1

72、*（S）= （1+ ）</p><p>　　可見，等效主調(diào)節(jié)器仍然是比例積分調(diào)節(jié)器，但等效比例帶為：</p><p>　　δ1*=δ1γwαw</p><p>　　式中δ1 ——主調(diào)節(jié)器PI1的比例帶。</p><p>　　等效主調(diào)節(jié)器的積分時間Ti1*就是P11調(diào)節(jié)器的積分時間Ti1。</p><p

73、>　　主回路仍按單回路系統(tǒng)的整定方法整定，如通過實驗方法求取主回路被控對象的階躍響應(yīng)曲線，并由曲線上求得τ 和ε再按響應(yīng)曲線整定法中給出的公式計算等效主調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)為：</p><p><b>　　δ1*=1.1ετ</b></p><p>　　則PI1調(diào)節(jié)器的參數(shù)為：</p><p>　　δ1= =1.1 </p&g

74、t;<p>　　Ti1=Ti*=3.3τ</p><p>　　通過對串級三沖量給水控制系統(tǒng)反饋回路的分析，可以看出它與單級三沖量給水控制系統(tǒng)的不同點：串級系統(tǒng)主、副回路的工作可以認為基本上是各自獨立的。給水流量W、給水流量反饋裝置的傳遞系數(shù)αw雖然也同時對主、副回路的工作產(chǎn)生影響，但他們在系統(tǒng)中的作用卻比在單級系統(tǒng)中小的多。在單級三沖量控制系統(tǒng)中，主回路的等效調(diào)節(jié)器比例帶δ*=γwαw，可以通過改變

75、αw來調(diào)整δ*，但αw的選擇還必須同時兼顧內(nèi)回路的穩(wěn)定性。串級三沖量系統(tǒng)中等效主調(diào)節(jié)器的比例帶δ1*=δ1γwαw，可以改變PI1調(diào)節(jié)器的比例帶δ1*來調(diào)整。因此，調(diào)整δ1*時并不會影響到副回路的工作穩(wěn)定性，從而做到主副回路互不影響，即回路的穩(wěn)定性由改變αw來保證，主回路的穩(wěn)定性又改變δ1來保證。</p><p>　?。?）蒸汽流量前饋裝置的傳遞函數(shù)αD的選擇</p><p>　　在串級三

76、沖量給水控制系統(tǒng)中，水位偏差完全由主調(diào)節(jié)器來校正，使靜態(tài)水位值總是等于給定值。因此，就不要求送到副調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號VD等于給水流量信號VW ，所以前饋裝置的傳遞函數(shù)αD 選擇將不受靜態(tài)特性無差條件的限制。而可根據(jù)鍋爐“虛假水位”的嚴重程度來確定，從而改善負荷擾動時控制過程質(zhì)量。一般使蒸汽流量信號大于給水流量信號，即</p><p>　　γDαD=Kγwαw K>1</p><

77、p>　　如果給水流量變送器和蒸汽流量變送器的斜率相等，則</p><p><b>　　αD=Kαw</b></p><p>　　由于在負荷擾動時，水位的最大偏差（第一個波幅）往往出現(xiàn)在擾動發(fā)生后不久（虛假水位現(xiàn)象造成的），這個水位最大偏差的數(shù)值決定擾動的大小、擾動的速度和鍋爐的特性，蒸汽流量信號加強后的控制作用對水位的最大偏差的減小起不了多大的作用。加強蒸汽流量

78、信號的作用在于減少控制過程中第一個波幅以后的水位波動幅度和縮短控制過程的時間，因此蒸汽流量信號也不需過分加強（一般可取K=2）。[1]</p><p>　　2.3給水全程控制系統(tǒng)</p><p>　　2.3.1在給水全程控制中測量信號的自動校正</p><p>　　1、鍋爐從啟動到正常運行的過程中，蒸汽參數(shù)和負荷在很大范圍內(nèi)變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量的測量

79、準確性受到影響，為了實現(xiàn)全程控制，必須要求這些測量信號能自動地進行壓力、溫度校正。測量信號校正的基本方法是：先推導(dǎo)出被測參數(shù)隨溫度、壓力變化的數(shù)學(xué)模型，然后利用各種元件構(gòu)成運算電路進行運算，便可實現(xiàn)自動校正。按參數(shù)變化范圍和要求的校正精度不同，可建立不同的數(shù)學(xué)模型，因而可設(shè)計出不同的自動校正方案。</p><p>　　（1）水位信號的壓力校正</p><p>　　由于汽包中飽和水和飽和蒸汽

80、的密度隨壓力變化，所以影響水位測量的準確性。通?？梢圆捎靡韵聝煞N壓力校正的方法。一種為采用電氣校正回路進行校正。另外一種為采用具有雙室平衡容器的水位取樣裝置進行水位校正。</p><p>　　（2）過熱蒸汽流量信號的壓力、溫度校正</p><p>　　過熱蒸汽流量測量通常采用標準噴嘴，這種噴嘴基本上是按定壓運行額定工況參數(shù)設(shè)計，在該參數(shù)下運行時，測量精度是較高的。但在全程控制時，運行工況不

81、能基本固定。當被測過熱蒸汽的壓力和溫度偏離設(shè)計值時，蒸汽的密度變化很大，這就會給流量測量造成誤差，所以進行壓力和溫度的校正，可以按一定的公式進行校正。</p><p>　　（3）給水流量信號的溫度校正</p><p>　　計算和試驗結(jié)果表明：當給水溫度為100℃不變，壓力在0.196～19.6MPa范圍內(nèi)變化時，給水流量的測量誤差為0.47%；若給水壓力為19.6 MPa 不變，給水溫度在

82、100～290℃范圍內(nèi)變化時，給水流量的測量誤差為13%。所以對給水流量信號可以只采用溫度校正。若給水溫度變化不大，則不必對給水流量信號進行校正。</p><p>　　2.3.2在給水全程控制中變速給水泵的安全工作區(qū)</p><p>　　現(xiàn)代大型單元機組的給水流量控制很少采用閥門節(jié)流的方式，而多通過控制變速給水泵的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)給水量的自動控制。因而在給水全程控制系統(tǒng)中不僅要滿足給水量控制的要求

83、，同時還要保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。</p><p>　　變速給水泵的安全工作區(qū)可在泵的流量—壓力特性曲線上表示出來，變速泵的安全工作區(qū)由六條曲線圍成：泵的最高轉(zhuǎn)速曲線 和最低轉(zhuǎn)速曲線；泵的上限特性曲線和下限特性曲線；泵出口最高壓力和最低壓力曲線。若泵的工作點在上限特性之外，則給水流量太小，將使泵的冷卻水量不夠而引起泵的汽蝕，甚至振動；若泵工作在下限特性以外，則泵的流量太大，將使泵的工作效率降低。此外，變速泵

84、的運行還必須滿足鍋爐安全運行的要最低給水壓力 。此外，變速泵的運行還必須滿足鍋爐安全運行的要求，即泵出口壓力（給水壓力）不得高于鍋爐正常運行的最高給水壓力且不得低于最低給水壓力 。因此，采用變速泵的給水全程控制系統(tǒng)，在控制給水流量過程中，必須保證泵的工作點落在安全區(qū)域內(nèi)。在鍋爐啟動、停爐或低負荷運行時，泵的工作點有可能落入上限特性之外。為防止出現(xiàn)這種情況，最有效的措施是低負荷時增加給水泵的流量。目前采取的辦法是在泵出口至除氧器水箱之間安

85、裝再循環(huán)管道，當泵的流量低于某一設(shè)定的最小流量時，再循環(huán)門自動開啟，增加泵體內(nèi)的流量，從而使低負荷階段的給水泵工作點也在上限特性曲線之內(nèi)。隨著機組負荷的逐漸增大，給水流量也會增大，當流量高于某一值時，再循環(huán)</p><p>　　2.3.3單元制鍋爐給水全程控制方案</p><p>　　單元制鍋爐給水全程控制多采用改變泵的轉(zhuǎn)速來改變給水流量，這樣經(jīng)濟性好，但它同時還考慮系統(tǒng)間的切換、控制手段

86、的切換，因而控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。單元制鍋爐給水全程控制系統(tǒng)中有一段控制和兩段控制之分。所謂段是指完成給水全程控制的系統(tǒng)的套數(shù)。因此，所謂兩段控制方式是指給水控制系統(tǒng)用兩套獨立的系統(tǒng)，分別指揮自己的執(zhí)行機構(gòu)來完成給水全程控制的方式。</p><p>　　單元制給水全程控制的方案很多，主要有以下五種：</p><p>　　方案一：這是一個兩段控制的方案，用改變調(diào)節(jié)閥門的開度來控制給水流量低負

87、荷時用單沖量調(diào)節(jié)器控制旁路給水閥（小閥）的開度來改變給水流量，進行水位控制。高負荷時系統(tǒng)由單沖量控制切換至三沖量串級控制，用副調(diào)節(jié)器輸出的控制信號去控制主給水凋節(jié)閥（大閥）的開度，從而達到控制水位的目的由此可知在高低負荷轉(zhuǎn)換中，存在兩種切換：第一是單三沖量系統(tǒng)之間的切換第二是大小調(diào)肯閥兩種調(diào)節(jié)機構(gòu)之間的切換要求這兩種切換均是雙向無擾切換。為提高系統(tǒng)工作的可靠性，兩種切換時間上最好錯開，以便危險分散。系統(tǒng)中還設(shè)置了調(diào)節(jié)閥差壓控制子系統(tǒng)，在

88、高低負荷下均用PI4來調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥進出口差壓為定位井保證給水泵在安全轉(zhuǎn)速內(nèi)工作當閥門兩端差壓一定時其流量與開度的關(guān)系可以近似成線性關(guān)系，故調(diào)節(jié)性能較好。但由于高、低負荷都采用閥門調(diào)節(jié)，特別是高負荷時節(jié)流損失大經(jīng)濟性較差，這種方案適合于母管制鍋爐給水系統(tǒng)。</p><p>　　方案二：這也是一個兩段控制方案。低負荷時，采用單沖量系統(tǒng)由單沖量調(diào)節(jié)器控制小閥的開度來改變給水流量，進行水位控制。高負荷時采用三沖量串級控

89、制，用副調(diào)節(jié)器輸出的控制信號去控制大閥的開度，從而達到控制水位的目的。調(diào)節(jié)器PI4保證給水泵出口壓力為一定值，保證給水泵工作在安全區(qū)內(nèi)，同時又使泵在熱態(tài)啟動和冷態(tài)啟動時有相應(yīng)轉(zhuǎn)速。這個方案結(jié)構(gòu)比方案一簡單，但仍都采用閥門調(diào)節(jié)，故經(jīng)濟性較差。</p><p>　　方案三：此方案在低負荷時采用單沖量系統(tǒng)用單沖量調(diào)節(jié)器改變旁路給水閥的開度以改變給水流量，保持水位。同時采用泵前壓力調(diào)節(jié)器PI4控制給水泵出口壓力既使泵工作

90、在安全工作區(qū)內(nèi)，又保證安全供水所需的泵出口壓力。在高負荷時切換到三沖量控制系統(tǒng)．這時旁路閥全開，PI3 的輸出直接改變變速泵轉(zhuǎn)速達到改變給水流量的目的。因為此時泵負荷增大即自然工作在安全區(qū)內(nèi)，故不需PI4進行工作。當負荷高于某設(shè)定值時三沖量程控系統(tǒng)將主給水閥門打開，系統(tǒng)完全轉(zhuǎn)入一段式工作方式。在程控開啟主給水閥時必然在給水側(cè)產(chǎn)生較大擾動，但因此時系統(tǒng)已轉(zhuǎn)入串級三沖量工作方式，其平衡給水內(nèi)擾的能力很強，不會使汽包水位產(chǎn)生過大擾動。此方案經(jīng)

91、濟性好，實現(xiàn)方便。但由于系統(tǒng)切換與調(diào)節(jié)器切換兩者同時進行，而這兩者要求又不同，往往因為滿足一種切換的要求條件，而不能滿足另一種切換的要求條件，而且系統(tǒng)與調(diào)節(jié)段兩種切換集中在同一時刻進行，危險性集中，對安全運行不利。</p><p>　　方案四：由于所選泵型的安全工作區(qū)范圍很寬，又為全容量配置，經(jīng)驗證明，無論是滑壓啟動還是定壓運行，工作點均不會移到安全區(qū)以外，故方案中不設(shè)置給水泵出口壓力控制子系統(tǒng)。低負荷時，由單沖

92、量控制系統(tǒng)控制旁路給水閥的開度來維持水位。 單沖量調(diào)節(jié)器的輸出送入大選模塊中與設(shè)定的給水泵最低工作轉(zhuǎn)速信號（由 A 給出）進行比較。由于低負荷過程中單沖量調(diào)節(jié)器的輸出信號較小故給水泵將以n固定轉(zhuǎn)速運行。當機組負荷升至 25 ％左右時，系統(tǒng)由單沖量工作方式切換到三沖量串級工作方式，此時旁路給水閥達到個開狀態(tài)。由于此時系統(tǒng)的輸出信號增大到大于n信號，于是系統(tǒng)由調(diào)節(jié)閥門開度平穩(wěn)地過渡到調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)給水流量，所以這時是一段調(diào)節(jié)。當機組

93、負荷達到 30％左右，主給水調(diào)節(jié)閥全部打開，以盡量減小節(jié)流損失，系統(tǒng)進入完全調(diào)泵狀態(tài)。冷態(tài)啟動時開關(guān)K斷開，n 起作用，即使泵工作在最低轉(zhuǎn)速。只有熱態(tài)啟動時，K才閉合，汽包壓力信號P經(jīng)f（x）函數(shù)模塊校正后作為給水泵的轉(zhuǎn)速控制信號，使水泵在與汽包壓力P相適應(yīng)的轉(zhuǎn)速下啟動運行。此方案經(jīng)濟性好，且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)段是無觸點自由過渡，安全性能好。</p><p>　　方案五：這個方案中，低負荷時采用單沖量系統(tǒng)，由單沖量調(diào)

94、節(jié)器控制泵的轉(zhuǎn)速，改變給水流量，維待水位。高負荷采用三沖量系統(tǒng)，由三沖量副調(diào)節(jié)器改變調(diào)速泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水流量。為了保證給水泵工作在安全上作區(qū)內(nèi)，設(shè)計了給水泵出口壓力控制系統(tǒng)，由PI4經(jīng)比例偏置環(huán)節(jié)去改變閥門開度來改變泵出口壓力。在給水泵出口和高壓加熱器出口分別取給水壓力信號送入小值選擇器。當機組正常運行時，高壓加熱器出口的給水壓力總是低于泵的出口壓力，這時應(yīng)選高壓加熱器出口給水壓力為壓力測量值，使泵的實際工作點在泵下限特性曲線偏左一些，

95、確保泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。當機組熱態(tài)啟動時，高壓加熱器出口的給水壓力高于泵的出口壓力，小選組件的輸出為泵出口壓力，保證泵出口給水壓力在升壓過程中兩個閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，直到泵出口壓力大于高壓加熱器出口給水壓力時，才按高壓加熱器出日的給水壓力進行調(diào)節(jié)，控制兩個閥門的開度。這個方案結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟性好切換簡單，安全可靠性也較好。不足之處是壓力控制系統(tǒng)和水位控制系統(tǒng)互相影響，兩個系統(tǒng)動作頻繁，調(diào)節(jié)閥磨損較決。</p><p&

96、gt;　　3 本套給水自動控制系統(tǒng)論述</p><p>　　3.1 給水熱力系統(tǒng)簡介</p><p>　　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(nèi)被加熱后送到給水站，給水站出來的水經(jīng)省煤器送入汽包。給水泵包括一臺電動泵和兩臺汽動泵。在啟動和低負荷工況下電動泵運行，正常工況下汽動泵運行，電動泵的另一個功能是作為汽動泵的備用。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

97、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工作，調(diào)節(jié)鍋爐給水量，控制水位，同時電動泵維持在最低轉(zhuǎn)速運行，保證泵的安全特性，此時為兩段調(diào)節(jié)。高負荷時，閥門開到最大，為減小阻力主給水電動門也打開，通過調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速直接控制給水流量，為一段調(diào)節(jié)。</p><p>　　3.2本套給水自動控制系統(tǒng)概述</p><p>　　由于本機組為600MW發(fā)電機組，固本套系統(tǒng)設(shè)計為一

98、臺電動泵、兩臺汽動泵的串級三沖量全程控制系統(tǒng)，本套系統(tǒng)包括啟?？刂坪驼＿\行工況下控制兩方面的內(nèi)容，本套全程控制系統(tǒng)能使機組在啟動、停機、不同負荷工況下自動運行。因此，在控制的全過程中，在控制設(shè)備正常的條件下，不需要操作人員的干涉，就能保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。從而實現(xiàn)了給水的自動控制。</p><p>　　3.3 控制過程分析</p><p>　　在啟動、沖轉(zhuǎn)及帶20%負荷時，此階段采

99、用單沖量系統(tǒng)通過控制給水旁路閥門開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動給水泵維持在最低轉(zhuǎn)速，汽動給水泵手/自動操作器強迫為手動狀態(tài)，汽動泵超馳全關(guān)，主給水電動門也關(guān)閉，給水旁路閥從0～100%控制。</p><p>　　如圖FW-1，經(jīng)過汽包壓力校正，得到三路汽包水位信號，三路信號經(jīng)過選擇邏輯回路到T3切換器，由T3進行選擇；由T3選出一路信號后首先經(jīng)過高低報警裝置，如果汽包水位信號過高或過低那么就會發(fā)出警報，此時

100、，就需要采取措施將汽包水位調(diào)整至正常范圍內(nèi)，然后對汽包水位進行重新測量；如果無警報發(fā)出則將該水位信號作為水位信號的反饋值，與汽包水位的給定值作差，求得偏差后作為PID調(diào)節(jié)器的輸入值。</p><p>　　當在啟動、沖轉(zhuǎn)及帶20%負荷時，切換器T4切至單沖量控制，即由PI1調(diào)節(jié)器進行控制，PI1調(diào)節(jié)器輸出控制信號經(jīng)由切換器T4后送至啟動控制站，啟動控制站將信號送至切換器T7，信號由T7輸出后經(jīng)由一個函數(shù)器，之后將信

101、號送入執(zhí)行器，完成對此時負荷條件下的汽包水位控制。此時，三沖量電動泵的副調(diào)節(jié)器處于自動跟蹤狀態(tài)，通過切換器T4使副調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤單沖量調(diào)節(jié)器的輸出。</p><p>　　在升負荷20%～25% 時,此階段采用單沖量系統(tǒng)控制電動給水泵轉(zhuǎn)速。此時三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路閥門已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足給水量的增加。由于單沖量調(diào)閥系統(tǒng)與單沖量調(diào)泵系統(tǒng)對象特性不同，且調(diào)節(jié)器整定參數(shù)不同，所以該單沖量調(diào)節(jié)器為變

102、參數(shù)調(diào)節(jié)器。</p><p>　　在25%～100%負荷時，此階段采用三沖量系統(tǒng)控制給水泵轉(zhuǎn)速方案，這是控制系統(tǒng)的正常工況，給水旁路閥鎖定在全開位置不再關(guān)閉，以減少不必要的擾動。負荷達ω%，電動泵轉(zhuǎn)速為n時，打開主給水電動門。此時泵的轉(zhuǎn)速已提高，當主給水電動門打開以后，管道阻力突然減小，控制系統(tǒng)使泵轉(zhuǎn)速自動下降一些時，泵轉(zhuǎn)速已有可能下降，另外在三沖量系統(tǒng)投運情況下開主給水電動門，由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾的能力比單沖量

103、系統(tǒng)強得多，所以控制質(zhì)量能得到保證。見圖FW-1，當負荷大于25%時，切換器T4切至三沖量控制，此時，三沖量主調(diào)節(jié)器接受水位及其給定值的偏差；主蒸汽流量作為前饋信號，給水流量作為反饋信號，進行串級三沖量的給水控制。25%～A%負荷階段采用電動泵控制給水量。給水旁路閥超馳全開。此時系統(tǒng)為三沖量電動泵控制，三沖量主調(diào)節(jié)器PI2接受水位及其給定值的偏差，其輸出和蒸汽流量D的前饋信號求和作為副調(diào)節(jié)器PI3的給定信號，同時PI3還接受給水流量的反

104、饋信號。當D＞A％負荷時，開始啟動汽動泵，此時為電動泵和汽動泵并列運行，目的是在保證擾動量最小的前提下，完成電動泵與汽動泵的切換。開始時泵的運行情況是電動泵自動運行，汽動泵切手動</p><p>　　當電動泵轉(zhuǎn)速降低至停泵時，則只有汽動泵在運行，此時，汽動泵為自動狀態(tài)，電動泵處于超馳全關(guān)狀態(tài)，此時，三沖量的副調(diào)節(jié)器處于自動控制狀態(tài)，通過汽動泵手自動控制站A與汽動泵手自動控制站B來分別控制汽動泵A與汽動泵B的轉(zhuǎn)速，

105、從而進行此時的給水流量控制。</p><p>　　本套控制系統(tǒng)經(jīng)歷了在升負荷時由單沖量至三沖量的切換和在降負荷時由三沖量至單沖量的切換，兩種切換均是無擾的，下面作以說明。當負荷低于25%MCR時采用單沖量控制系統(tǒng)。此時三沖量的主調(diào)節(jié)器的輸出跟蹤（D-W）信號，同時三沖量的副調(diào)節(jié)器的輸出一直跟蹤單沖量調(diào)節(jié)器的輸出，所以系統(tǒng)由單沖量切換到三沖量是無擾動的。當負荷大于25%時采用三沖量控制系統(tǒng)，單沖量調(diào)節(jié)器跟蹤三沖量副

106、調(diào)節(jié)器的輸出，所以由三沖量切換到單沖量也是無擾動的。</p><p>　　在減負荷過程中控制順序與上述相反，同時各負荷的切換點考慮了2%的不靈敏區(qū)，避免由于負荷波動系統(tǒng)在切換點處來回切換。</p><p>　　4 控制系統(tǒng)組態(tài)分析</p><p>　　4.1 INFI-90分散控制系統(tǒng)概述</p><p>　　本套給水控制系統(tǒng)可以INFI-9

107、0來實現(xiàn)，下面則INFI-90分散控制系統(tǒng)進行一下簡要介紹。INFI-90系統(tǒng)是Bailey公司1987年推出的產(chǎn)品。該系統(tǒng)與Bailey公司1980年推出N-90系統(tǒng)兼容，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能也基本相同。因而，INFI-90屬于N-90的改進型產(chǎn)品，是一種集過程控制，過程管理為一體的現(xiàn)代化過程控制與管理系統(tǒng)。</p><p>　　INFI-90系統(tǒng)主要由過程控制單元（PCU），運行員操作站（OIS），計算機接口（CI

108、U）和把它們聯(lián)成一個系統(tǒng)的通訊環(huán)路以及作為應(yīng)急手段的模擬控制站（SAC）和數(shù)字邏輯站（DLS）組成。INFI網(wǎng)組環(huán)能帶多達250個節(jié)點，多個子環(huán)通過就地和遠程接口與主環(huán)相連。每個子環(huán)能帶多達250個節(jié)點，一個主環(huán)最多連接250個子環(huán)，這樣整個系統(tǒng)有袋62500個節(jié)點的能力。到目前為止，超環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還很少見。廠區(qū)環(huán)路結(jié)構(gòu)是INFI-90系統(tǒng)應(yīng)用最為普遍的一種結(jié)構(gòu)形式。廠區(qū)環(huán)路是INFI-90摸件共同采用的高速串行通信通道，支持63個節(jié)點