第五講給水控制

1、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)5給水控制系統(tǒng)5.1直流鍋爐給水控制概述一、直流鍋爐給水控制的特點(diǎn)直流鍋爐的給水是在給水泵壓頭作用下，順序地通過加熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過熱區(qū)，一次性地將給水全部變?yōu)檫^熱蒸汽，其循環(huán)倍率等于1。在直流鍋爐中，給水變?yōu)檫^熱蒸汽是一次完成的。這樣，鍋爐的蒸發(fā)量不僅取決于燃燒率，同時(shí)也決定于給水流量。因此，為了滿足負(fù)荷變化的需要，給水控制和燃燒率控制是密切相關(guān)而不能獨(dú)立的。負(fù)荷控制要求W與B同時(shí)動(dòng)作。給水流量控制回路是控制鍋爐出口主蒸汽溫度的一個(gè)最基本手段。由于超臨界機(jī)組采用直流鍋爐，給水流量的波動(dòng)將對(duì)機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度等機(jī)組運(yùn)行重要過程參數(shù)均產(chǎn)生較大影響。由于機(jī)組負(fù)荷和主

2、蒸汽壓力已設(shè)計(jì)有其它控制手段，而一旦給水控制回路如果工作欠佳的話，將導(dǎo)致煤水比動(dòng)態(tài)失調(diào)。而這時(shí)鍋爐出口主蒸汽溫度僅靠噴水減溫控制是無法滿足機(jī)組運(yùn)行對(duì)主蒸汽溫度的要求。因此，給水流量調(diào)節(jié)回路起到了控制鍋爐總能量平衡(保持恰當(dāng)?shù)拿核?并維持分離器出口蒸汽溫度在一定范圍內(nèi)變化的作用。在本系統(tǒng)中，當(dāng)超臨界直流鍋爐由濕式分離器到干式分離器的切換過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)是自然進(jìn)行的，無需設(shè)計(jì)專門的控制回路?？刂葡到y(tǒng)唯一的要求是在任何工況下使省煤器入口給水流量不要低于400T/H。二、給水系統(tǒng)的組成大機(jī)組鍋爐給水控制系統(tǒng)通常采用三臺(tái)變速泵來控制給水流量，變速泵又分為電動(dòng)變速泵和汽動(dòng)變速泵。電動(dòng)變速泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)

3、機(jī)經(jīng)液力聯(lián)軸器與水泵相連接，通過改變液力聯(lián)軸器中勺管的徑向行程，改變聯(lián)軸器的工作油量，實(shí)現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的改變。汽動(dòng)給水泵由小汽機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，通過控制小汽機(jī)的進(jìn)汽量，改變汽動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速。汽動(dòng)給水泵可直接將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，有較高的效率，但由于驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)的蒸汽一般采用主汽輪機(jī)的中壓缸抽汽，在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)高壓缸的抽汽汽壓太低，無法維持汽動(dòng)泵的正常運(yùn)行。因此，采用汽動(dòng)給水泵的系統(tǒng)，一般都配有一定容量的電動(dòng)泵，作為機(jī)組起停和低負(fù)荷時(shí)使用。本機(jī)組鍋爐給水控制系統(tǒng)中，采用兩臺(tái)分別帶50負(fù)荷的汽動(dòng)給水泵作為正常負(fù)荷下的供水，一臺(tái)帶30負(fù)荷的電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)及帶低負(fù)荷或當(dāng)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵中有一臺(tái)

4、故障時(shí)作為備用泵使用。三、信號(hào)測(cè)量回路機(jī)組MCS控制系統(tǒng)重要控制用測(cè)量信號(hào)通常設(shè)置三個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用三取中值邏輯供調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用，即冗余信號(hào)取中值。當(dāng)任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)與中值比較超差，或測(cè)點(diǎn)信號(hào)故障，或測(cè)點(diǎn)量程超限時(shí)均發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)發(fā)生故障，則延時(shí)5秒，發(fā)出“測(cè)點(diǎn)壞質(zhì)量”信號(hào)，相關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)強(qiáng)制切到手動(dòng)方式。測(cè)點(diǎn)信號(hào)正常后，必須人為復(fù)位才能重新投入自動(dòng)。給水流量控制系統(tǒng)中省煤器入口流量、省煤器入口給水溫度均設(shè)有三個(gè)測(cè)點(diǎn)，正常情況下選取中間值輸出。分離器出口溫度有兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，正常情況下選取平均值輸出。1給水母管溫度測(cè)量給水母管溫度選擇回路采用三臺(tái)變送器測(cè)量后選中值輸出，測(cè)量系統(tǒng)組態(tài)SAMA圖所

5、示。水冷壁出口集汽聯(lián)箱給水溫度也采用三臺(tái)變送器測(cè)量后選中值輸出的方案。2鍋爐給水流量測(cè)量。通常給水流量的測(cè)量準(zhǔn)確性與給水溫度和給水壓力有關(guān)，其中溫度影響尤甚。因此，為了測(cè)量的準(zhǔn)確，給水流量測(cè)量加入了溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。鍋爐給水流量測(cè)量受給水母管溫度影響較大，因此在測(cè)量回路中引入了溫度補(bǔ)償信號(hào)，并經(jīng)開方塊作線性化處理。同理，過熱器一級(jí)和二級(jí)減溫水流量也同樣經(jīng)過溫度校正。52給水流量控制回路 給水流量控制為一串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其控制回路可分為兩大部分，即給水流量指令形成回路和給水泵控制回路。一、給水流量指令形成回路省煤器入口的給水流量指令I(lǐng)T2由前饋信號(hào)FW和主調(diào)節(jié)器PID輸出的校正信號(hào)IT1兩部分疊加而成

6、，前饋信號(hào)主要實(shí)現(xiàn)鍋爐的煤水配比，前饋信號(hào)為鍋爐主指令信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)延時(shí)環(huán)節(jié)F1(t)和函數(shù)發(fā)生塊F1(x)后給出省煤器入口給水流量指令的基本值。1前饋信號(hào)F1(t)- 濾波環(huán)節(jié)，目的是為了補(bǔ)償燃料量和給水流量對(duì)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的動(dòng)態(tài)特性差異。因給水流量對(duì)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的影響比燃料量要快得多，加負(fù)荷先加B，F(xiàn)1(t)延時(shí)后加水。為了防止總?cè)剂狭啃盘?hào)快速波動(dòng)對(duì)給水系統(tǒng)的影響(如一臺(tái)磨煤機(jī)跳閘后快速啟動(dòng)另一臺(tái)磨煤機(jī))，該值應(yīng)經(jīng)過一個(gè)速率限制(由模擬量延時(shí)塊DELAY來實(shí)現(xiàn))。 F1(X)- 函數(shù)發(fā)生器,確定煤水比。D t）- 上水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的微分,動(dòng)態(tài)校正，當(dāng)分離器出口溫度上升

7、時(shí)，動(dòng)態(tài)增加給水流量2校正信號(hào)由主調(diào)節(jié)器PID輸出，它根據(jù)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度和水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行運(yùn)算后得到。水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的設(shè)定值由以下兩部分組成：(1)根據(jù)汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力信號(hào)經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后給出水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè) 定值的近似值。F2(t):消除汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力信號(hào)的高頻波動(dòng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)濾波環(huán)節(jié)。F2(X):分離器壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度+過熱度。(2)過熱器噴水比率的修正信號(hào)，這個(gè)修正信號(hào)由過熱器噴水比率和其設(shè)定值的偏差形成。過熱器噴水比率的設(shè)定值由機(jī)組給定負(fù)荷信號(hào)經(jīng)函數(shù)發(fā)生器F3（X）給出，過熱器噴水比率測(cè)量值由過熱器噴水的總量除以鍋爐總給水量求

8、得。F3（t）濾波環(huán)節(jié),消除機(jī)組給定負(fù)荷信號(hào)和過熱器噴水比率信號(hào)的高頻波動(dòng)。F4（X）速度限制和最大幅度值限制，防止該修正信號(hào)動(dòng)態(tài)波動(dòng)較大而引起分離器的干、濕切換。例如在上海石洞口二廠，最大幅度設(shè)置在正負(fù)4度之間。加這個(gè)修正信號(hào)的目的是為了保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性并使過熱器噴水保持在最合理流量。負(fù)荷小于55%，T4指向S1為0，故噴水比修正只有在負(fù)荷55%時(shí)才起作用。負(fù)荷小于55時(shí)，水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值僅僅是汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力的函 數(shù)，實(shí)際上，給水流量控制回路僅當(dāng)鍋爐運(yùn)行在純直流(干式分離器)工況下才能對(duì)鍋爐出 蒸汽溫度起到粗調(diào)的作用。為了保證鍋爐本身的安全運(yùn)行，要求任何工況下省煤器入口

9、量不低于35MCR的值。當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行(濕式分離器)時(shí)，多余的給水流量經(jīng)分離器疏水閥進(jìn)行再循環(huán)控制。 3、主調(diào)節(jié)器給水流量串級(jí)控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器控制水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度在其設(shè)定值上，副調(diào)節(jié) 據(jù)鍋爐總給水量的測(cè)量值與流量設(shè)定值的偏差輸出給水泵控制指令，分別調(diào)節(jié)三臺(tái)給 水泵轉(zhuǎn)速來滿足機(jī)組負(fù)荷變化的需求。 二、給水泵控制回路 給水流量串級(jí)控制的副調(diào)節(jié)器根據(jù)給水流量指令和省煤器入口流量的偏差形成給水泵(公用指令)，該指令同時(shí)送到三臺(tái)給水泵轉(zhuǎn)速控制回路。給水自動(dòng)時(shí)，給水泵公用指令加上相應(yīng)給水泵(例如A泵)的轉(zhuǎn)速偏置指令，再減去水泵轉(zhuǎn)速偏置的平均值信號(hào)，并經(jīng)上、下限限幅塊、給水泵A的自動(dòng)/手動(dòng)操作

10、站及小值選擇塊輸出汽泵A的控制指令。naT=FWdmd+ba-b1、限幅作用:為了保證任何時(shí)候給水泵A的轉(zhuǎn)速控制指令都不要超過上、下限限值，這樣的設(shè)置是為了避免泵的工作點(diǎn)進(jìn)入非工作區(qū)而造成泵的汽蝕。 2、小值選擇塊的作用:當(dāng)汽動(dòng)給水泵A的入口流量超過所設(shè)定的上限值H時(shí)，切換塊T6將接S2，將汽動(dòng)給水泵A的轉(zhuǎn)速控制指令反饋到小值選擇塊的輸入，實(shí)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵A轉(zhuǎn)速指令增閉鎖。當(dāng)汽動(dòng)給水泵A的入口流量低于所設(shè)定的上限值H時(shí)，切換塊T6指向S1，將汽動(dòng)給水泵A的轉(zhuǎn)速控制指令與常數(shù)塊(A=2)的值疊加后反饋到小值選輸入，以保證正常的調(diào)節(jié)作用得以實(shí)現(xiàn)。3、為了使三臺(tái)給水泵可以承擔(dān)不同的負(fù)荷分配并使三臺(tái)泵分

11、別投自動(dòng)時(shí)能實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換，三臺(tái)給水泵都可以進(jìn)行各自的偏置設(shè)定。而給水泵轉(zhuǎn)速平均偏置信號(hào)則由各臺(tái)給水泵的偏置指令加權(quán)求和得到。; 當(dāng)某臺(tái)泵的偏置增加使其輸出增加時(shí),平均偏置增加,其它兩臺(tái)泵輸出減少,保持總的輸出指令不變（當(dāng)電泵停下時(shí)，應(yīng)使勺管指令到初始位置，以防止高負(fù)荷時(shí)汽泵轉(zhuǎn)速指令上升受限。4、當(dāng)一臺(tái)泵自動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制側(cè)可以自動(dòng)補(bǔ)償手動(dòng)控制側(cè)給水泵轉(zhuǎn)速的改變。如A自動(dòng)，B手動(dòng)，如A自動(dòng)，B手動(dòng)，C停運(yùn)行。T3指向S1，有：即 手動(dòng)使nb 增加時(shí)， 平均指令 增加，A泵的自動(dòng)指令naT減少，從而保持na加nb不變。此時(shí), 即處于手動(dòng)狀態(tài)的軟手操作器輸入端的自動(dòng)信號(hào)(尚未起作用)與手操輸出信號(hào)相

12、等,隨時(shí)可由手動(dòng)無擾地切到手動(dòng)。5、當(dāng)某臺(tái)泵未投遙控時(shí)，轉(zhuǎn)速控制站自動(dòng)跟蹤泵實(shí)際轉(zhuǎn)速。電泵跟蹤勺管位置。6、MFT后10秒，若給水泵運(yùn)行，則勺管位置置0，以后根據(jù)鍋爐需要上水決定是否上水。 三、控制系統(tǒng)的工作過程 1、負(fù)荷增加時(shí)2、分離器出口溫度自發(fā)增加時(shí)53分離器水位控制回路直流鍋爐沒有汽包，啟動(dòng)時(shí)間可以縮短，直流爐滑參數(shù)啟動(dòng)時(shí)，機(jī)爐對(duì)啟動(dòng)參數(shù)的要求不同，故要有一套啟動(dòng)系統(tǒng)。啟動(dòng)系統(tǒng)主要由汽水分離器、儲(chǔ)水罐、儲(chǔ)水罐溢流調(diào)節(jié)閥、疏水閥和凝汽器等組成。 一、儲(chǔ)水罐水位測(cè)量在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷（35%MCR）運(yùn)行時(shí),分離器的作用相當(dāng)于汽包爐的器包。分離出的水通過分離器儲(chǔ)水罐溢流調(diào)節(jié)閥（361閥）分別送疏水?dāng)U容器和凝汽器，回收工質(zhì)，并維持儲(chǔ)水罐水位。分離器儲(chǔ)水罐差壓：p=Lre-(L-H)rq+Hrs= Lre-L rq +Hrq-Hrs分離器儲(chǔ)水罐水位：H=p - L(re- rq)/( rq-rs)亞臨界運(yùn)行時(shí)，壓力越高，汽、水密度差越小，測(cè)量差壓越小，故需對(duì)壓力進(jìn)行修正；超臨界運(yùn)行時(shí)，汽水密度差為0，測(cè)量值無意義。濕態(tài)時(shí)，水位由361閥控制，分離器水位越高，361閥開度越大；干態(tài)時(shí)，361