汽包鍋爐給水控制系統(tǒng).ppt

汽包鍋爐給水控制系統(tǒng) 概述 蒸汽流量計(jì) 一 給水控制任務(wù) 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) 同時(shí)保持穩(wěn)定的給水流量 汽包水位是一個(gè)重要的監(jiān)控參數(shù) 反映了鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系 水位高 水位過低 一 給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 圖2給水流量階躍擾動(dòng)下的水位響應(yīng)曲線 圖3給水流量擾動(dòng)下汽包水位的方框圖 二 蒸汽流量擾動(dòng)下的水位動(dòng)態(tài)特性 圖4蒸汽流量階躍擾動(dòng)下的水位響應(yīng)曲線 圖5蒸汽流量對(duì)水位影響的方框圖 三 爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 圖6燃料量擾動(dòng)下的水位特性 2給水流量調(diào)節(jié)方式 一 節(jié)流方式優(yōu)點(diǎn) 簡單 可靠缺點(diǎn) 節(jié)流損失大 圖7節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖8節(jié)流調(diào)節(jié)原理 二 給水泵調(diào)速方式 調(diào)速泵有 1 電動(dòng)調(diào)速泵 原動(dòng)機(jī)是定速電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)與水泵之間的軸聯(lián)接采用液力聯(lián)軸器 改變液力聯(lián)軸器中的油位高度即實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速的改變 2 汽動(dòng)調(diào)速泵 動(dòng)力是小汽輪機(jī) 改變小汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量實(shí)現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的改變 小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由獨(dú)立的MEH控制 圖9水泵變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖10水泵變速調(diào)節(jié)原理 三 組合方式 300MW及以上機(jī)組 采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式和給水泵調(diào)速方式相組合的方式調(diào)節(jié)給水量 即由汽動(dòng)給水泵 電動(dòng)調(diào)速給水泵及調(diào)節(jié)閥三者相結(jié)合的方法來調(diào)節(jié)給水量 在低負(fù)荷階段利用電動(dòng)給水泵保證泵出口與汽包之間的差壓 或泵出口壓頭 由給水調(diào)節(jié)閥 或給水旁路調(diào)節(jié)閥 來調(diào)節(jié)給水流量 進(jìn)而控制汽包水位 在負(fù)荷超過某一值 對(duì)應(yīng)的給水流量需求接近調(diào)節(jié)閥的最大通流能力 且汽動(dòng)給水泵尚未啟動(dòng)時(shí) 由電動(dòng)調(diào)速給水泵來調(diào)節(jié)給水流量 進(jìn)而控制汽包水位 在汽動(dòng)給水泵啟動(dòng)后 逐步由電動(dòng)調(diào)速給水泵過渡到汽動(dòng)給水泵來調(diào)節(jié)給水流量 電動(dòng)給水泵只在機(jī)組啟動(dòng)階段或汽動(dòng)給水泵故障時(shí)使用 3給水控制基本方案 一 單沖量給水控制系統(tǒng)但存在三個(gè)問題 1 當(dāng)負(fù)荷變化產(chǎn)生虛假水位時(shí) 將使控制器反向錯(cuò)誤動(dòng)作 2 對(duì)蒸汽流量擾動(dòng)不靈敏 3 對(duì)給水自發(fā)性干擾不能有效及時(shí)克服 二 單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng) 三 串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng) 等效主調(diào)節(jié)器仍然是比例積分調(diào)節(jié)器 但等效的比例帶為 蒸汽流量前饋系數(shù) D的選擇 4給水全程控制 一 全程控制概述全程控制系統(tǒng)是指機(jī)組在啟停過程和正常運(yùn)行時(shí)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng) 全程控制包括啟?？刂坪驼＿\(yùn)行工況下控制兩方面的內(nèi)容 二 對(duì)給水全程控制系統(tǒng)的要求 給水全程自動(dòng)控制系統(tǒng)有一些特殊要求 1 鍋爐負(fù)荷變化范圍很大 須對(duì)水位 給水流量和蒸汽流量測(cè)量信號(hào)進(jìn)行壓力 溫度校正 2 給水量變化范圍很大 保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi) 3 控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)切換時(shí) 須保證這種切換應(yīng)是無擾的 三 信號(hào)測(cè)量校正 1 汽包水位測(cè)量 圖17單室平衡容器水位測(cè)量示意圖 平衡容器輸出差壓 p為 由于汽包中心水位線與聯(lián)通管下部開孔中心垂直距離為Bmm 因此 汽包中相對(duì)于中心水位線的水位為 a為修正值 圖18密度與汽包壓力關(guān)系 圖19差壓汽包水位測(cè)量原理圖 2 給水流量測(cè)量 每臺(tái)給水泵入口設(shè)有流量孔板 測(cè)量單臺(tái)給水泵流量 在主給水管道 上設(shè)有給水流量噴嘴 測(cè)量進(jìn)入鍋爐的主給水流量 只考慮溫度修正 3 蒸汽流量測(cè)量 弗留格流量計(jì)算公式是目前應(yīng)用于蒸汽流量計(jì)算中較為普遍的方法 1 在所考慮的變動(dòng)工況范圍內(nèi) 當(dāng)級(jí)組內(nèi)的各級(jí)隔板噴嘴和動(dòng)葉柵中的汽流均未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí) 且有背壓的汽輪機(jī)組 則 式中D0 參考工況下級(jí)組內(nèi)的蒸汽流量 kg h p01 參考工況下級(jí)組前的蒸汽壓力 MPa T01 參考工況下級(jí)組前的蒸汽溫度 K P02 參考工況下級(jí)組后的蒸汽壓力 MPa D 變動(dòng)工況下級(jí)組內(nèi)的蒸汽流量 kg h P1 變動(dòng)工況下級(jí)組前的蒸汽壓力 MPa T1 變動(dòng)工況下級(jí)組前的蒸汽溫度 K P2 變動(dòng)工況下級(jí)組后的蒸汽壓力 MPa 2 而當(dāng)在所考慮的變動(dòng)工況范圍內(nèi) 當(dāng)級(jí)組內(nèi)始終有一列或一列以上的噴嘴或動(dòng)葉柵中的汽流處在臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)時(shí) 由于級(jí)組后的蒸汽壓力的變化不可能對(duì)級(jí)組前的蒸汽壓力狀態(tài)產(chǎn)生影響 且背壓為真空的機(jī)組 這時(shí) 某300MW機(jī)組的蒸汽流量計(jì)算公式為 D 主蒸汽流量 t h D0 額定工況下的主蒸汽流量 為985t h p1 調(diào)速級(jí)壓力 為13 16MPa p01 額定工況下的調(diào)速級(jí)壓力 MPa t1 調(diào)速級(jí)溫度 t01 額定工況下的調(diào)速級(jí)溫度 540 6 以上關(guān)系式確定成立的首要前提是 汽機(jī)通流部分的結(jié)構(gòu)特征保持不變 當(dāng)汽機(jī)通流部分由于葉片表面結(jié)垢 破損 變形或動(dòng)靜部分間隙發(fā)生變化而導(dǎo)致汽道面積改變時(shí) 應(yīng)用上述公式計(jì)算所得的數(shù)值中會(huì)附帶有相應(yīng)的誤差 所以要以汽機(jī)運(yùn)行及其性能試驗(yàn)中實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)為準(zhǔn) 汽輪機(jī)第一級(jí)壓力通常采用三個(gè)獨(dú)立檢測(cè)回路 三個(gè)壓力變送器 取中值 再經(jīng)主蒸汽溫度補(bǔ)償 此外 由汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力信號(hào)經(jīng)函數(shù)運(yùn)算形成主蒸汽流量信號(hào)之外 還應(yīng)加上旁通蒸汽流量信號(hào) 四 給水泵運(yùn)行問題 保證泵的安全工作區(qū)是首先要考慮的問題 圖20給水泵的安全工作區(qū) 因此 采用變速泵構(gòu)成給水全程控制系統(tǒng)時(shí) 一般會(huì)有 1 給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 根據(jù)鍋爐負(fù)荷要求 調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速 改變給水流量 2 給水泵最小流量控制系統(tǒng) 低負(fù)荷時(shí) 通過水泵再循環(huán)辦法來維持水泵流量不低于設(shè)計(jì)要求的最小流量值 以保證給水泵工作點(diǎn)不落在上限特性曲線的外邊 3 流量增加閉鎖回路 或給水泵出口壓力控制系統(tǒng) 保證給水泵工作點(diǎn)不落在最低壓力線下和下限工作特性曲線之外 五 全程給水一般控制方案 300MW以上機(jī)組通常配置3臺(tái)給水泵 1 電動(dòng)給水泵1臺(tái) 容量為額定容量的25 或30 一般是作為啟動(dòng)泵和備用泵 2 汽動(dòng)給水泵兩臺(tái) 容量各為額定容量50 正常運(yùn)行時(shí)用 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)包括汽包水位控制系統(tǒng)和給水泵 電動(dòng)和汽動(dòng)給水泵 最小流量控制系統(tǒng) 為適應(yīng)機(jī)組的各種運(yùn)行方式 汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多回路變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng) 1 測(cè)量系統(tǒng) 1 汽包水位測(cè)量 2 主蒸汽流量測(cè)量 3 主給水流量測(cè)量 2 汽包水位控制系統(tǒng) 1 旁路閥單沖量控制回路在啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí) 由電動(dòng)給水泵向鍋爐供水 給水控制系統(tǒng)按單沖量調(diào)節(jié)方式工作 由PID1去改變給水旁路閥的開度 調(diào)節(jié)給水流量以保持汽包水位 旁路閥開度一般運(yùn)行在0 80 90 之間 PID2調(diào)節(jié)電動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速來控制給水壓力 以保證給水泵出口與汽包之間的差壓 2 電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速單沖量控制回路當(dāng)旁路閥開度達(dá)到某一定值 80 90 時(shí) 切換到電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制汽包水位 由PID3去改變給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給水流量 當(dāng)鍋爐負(fù)荷達(dá)到一定值 例如25 時(shí) SCS打開主給水管路上主給水閥 但仍為單沖量調(diào)節(jié)方式 3 給水泵轉(zhuǎn)速三沖量控制回路當(dāng)負(fù)荷升高到電動(dòng)給水泵額定負(fù)荷值時(shí) 啟動(dòng)一臺(tái)汽動(dòng)給水泵 當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步升高到某預(yù)先整定值 例如35 時(shí) 切換到串級(jí)三沖量調(diào)節(jié)方式 在正常運(yùn)行時(shí) 兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行 汽包水位由汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制 為三沖量調(diào)節(jié)方式 3 給水泵最小流量控制系統(tǒng) 5給水全程控制實(shí)例 一 給水熱力系統(tǒng)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 二 給水控制系統(tǒng) 圖24汽包水位測(cè)量回路 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí) 給水旁路調(diào)節(jié)閥控制強(qiáng)制切到手動(dòng) 1 汽包水位設(shè)定值與實(shí)際值偏差大 2 汽包水位信號(hào)故障 3 汽包壓力信號(hào)故障 4 給水旁路調(diào)節(jié)閥控制指令與反饋偏差大 5 選擇電泵控制水位信號(hào) 6 給水旁路調(diào)節(jié)閥前截止閥關(guān)閉 7 給水旁路調(diào)節(jié)閥后截止閥關(guān)閉 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí) 電動(dòng)給水泵強(qiáng)制切到手動(dòng) 1 汽包