第07章汽包鍋爐給水動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)ppt課件

1、第七章第七章 汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)系統(tǒng)The Feedwater Control The Feedwater Control SystemSystem第一節(jié)第一節(jié) 被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性第二節(jié)第二節(jié) 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型第三節(jié)第三節(jié) 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例第一節(jié)第一節(jié) 被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 The Dynamic Characteristics of The Dynamic Characteristics of Controlled Object Controlled Object 掌握被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是設(shè)計(jì)和整

2、定好自掌握被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是設(shè)計(jì)和整定好自 動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的前提。動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的前提。 給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)被調(diào)對(duì)象的示意圖給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)被調(diào)對(duì)象的示意圖: : （給水量；（給水量； （蒸汽量；（蒸汽量； （鍋爐燃燒率。（鍋爐燃燒率。汽包水位汽包水位(steam drum level)(steam drum level)變化原因示意變化原因示意圖圖 被調(diào)量變化的主要原因：被調(diào)量變化的主要原因：一給水量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性一給水量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性 給水量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位的變化過(guò)程可以分別從兩個(gè)給水量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位的變化過(guò)程可以分別從兩個(gè) 角度加以分析：角度加以分析： 1 1、僅僅從物質(zhì)平衡的角度來(lái)分析；

3、、僅僅從物質(zhì)平衡的角度來(lái)分析； 2 2、僅僅從熱平衡的角度來(lái)分析。、僅僅從熱平衡的角度來(lái)分析。 綜合上述兩種角度分析的結(jié)果，對(duì)曲線和曲線進(jìn)行線性疊綜合上述兩種角度分析的結(jié)果，對(duì)曲線和曲線進(jìn)行線性疊加，得到在給水量階躍擾動(dòng)下，汽包水位的實(shí)際變化曲線：加，得到在給水量階躍擾動(dòng)下，汽包水位的實(shí)際變化曲線：式中：式中：遲延時(shí)間遲延時(shí)間 s s； 飛升速飛升速度度 ；1)s(s(s)G01 在給水量擾動(dòng)下，被調(diào)對(duì)象具有遲延、慣性和無(wú)自平衡在給水量擾動(dòng)下，被調(diào)對(duì)象具有遲延、慣性和無(wú)自平衡 能力特性。能力特性。二蒸汽量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性二蒸汽量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性 蒸汽量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位的變化過(guò)程同樣可以從兩個(gè)角

4、蒸汽量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位的變化過(guò)程同樣可以從兩個(gè)角度加以分析。度加以分析。 1 1僅僅從物質(zhì)平衡的角度來(lái)分析僅僅從物質(zhì)平衡的角度來(lái)分析 2 2僅僅從熱平衡的角度來(lái)分析。僅僅從熱平衡的角度來(lái)分析。 綜合上述兩種角度分析的結(jié)果，得到綜合上述兩種角度分析的結(jié)果，得到在蒸汽量階躍擾動(dòng)下，汽包水位的實(shí)際變化曲線。在蒸汽量階躍擾動(dòng)下，汽包水位的實(shí)際變化曲線。動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述為：動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述為：s1Tsk(s)G02 1 k式中：式中： kk比例系數(shù)比例系數(shù) ， TT時(shí)間時(shí)間常數(shù)常數(shù) 飛升飛升速度速度1 1蒸汽量擾動(dòng)主要取決于汽輪機(jī)的運(yùn)行工況，屬于外部擾動(dòng)，蒸汽量擾動(dòng)主要取決于汽輪機(jī)的運(yùn)行工況，屬于外

5、部擾動(dòng)，鍋爐燃 燒 率 擾 動(dòng) 其實(shí)也是一種間接的外部擾動(dòng)。很顯鍋爐燃 燒 率 擾 動(dòng) 其實(shí)也是一種間接的外部擾動(dòng)。很顯 然這兩種物理量是不可能作為調(diào)節(jié)汽包水位的調(diào)節(jié)手段的，調(diào)然這兩種物理量是不可能作為調(diào)節(jié)汽包水位的調(diào)節(jié)手段的，調(diào)節(jié)作用量只能選擇給水量。節(jié)作用量只能選擇給水量。2 2“虛假水位虛假水位” ” (level swell)(level swell)現(xiàn)象主要是來(lái)自于蒸汽量的現(xiàn)象主要是來(lái)自于蒸汽量的變化，顯然蒸汽量是一個(gè)不可調(diào)節(jié)的量對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言），變化，顯然蒸汽量是一個(gè)不可調(diào)節(jié)的量對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言），但它是一個(gè)可測(cè)量，所以在系統(tǒng)中引入這些擾動(dòng)信息來(lái)改善調(diào)但它是一個(gè)可測(cè)量，所以在系統(tǒng)中引

6、入這些擾動(dòng)信息來(lái)改善調(diào)節(jié)品質(zhì)是非常必要的。節(jié)品質(zhì)是非常必要的。 結(jié)論：結(jié)論：第二節(jié)第二節(jié) 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型 一、單級(jí)三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、單級(jí)三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（Single Stage Three-Element Feedwater Control System) 說(shuō)明：說(shuō)明： 單級(jí)單級(jí) 三個(gè)沖量：三個(gè)沖量：W W、D D、H H 3. 3. 雙回路：內(nèi)、外雙回路：內(nèi)、外 整定的具體步驟和穩(wěn)定性分析如下：整定的具體步驟和穩(wěn)定性分析如下： 1 1內(nèi)回路內(nèi)回路(inner loop)(inner loop)的分析與整的分析與整定定 內(nèi)回路的主要任務(wù)是當(dāng)給水流量側(cè)產(chǎn)生自

7、發(fā)性擾動(dòng)時(shí)，內(nèi)回路的主要任務(wù)是當(dāng)給水流量側(cè)產(chǎn)生自發(fā)性擾動(dòng)時(shí)，必須迅速消除擾動(dòng)，使被調(diào)量汽包水位必須迅速消除擾動(dòng)，使被調(diào)量汽包水位H H基本不受到基本不受到自發(fā)性擾動(dòng)的影響；當(dāng)內(nèi)回路外部發(fā)生擾動(dòng)汽包水位自發(fā)性擾動(dòng)的影響；當(dāng)內(nèi)回路外部發(fā)生擾動(dòng)汽包水位H H 發(fā)發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)回路要具有快速隨動(dòng)的特性，使給水流量生變化時(shí)，內(nèi)回路要具有快速隨動(dòng)的特性，使給水流量W W盡快地起到調(diào)節(jié)汽包水位的作用。盡快地起到調(diào)節(jié)汽包水位的作用。2 2外回路外回路(outer loop)(outer loop)的分析與整定的分析與整定 我們把內(nèi)回路系統(tǒng)的近似方框圖代替到圖我們把內(nèi)回路系統(tǒng)的近似方框圖代替到圖7-107-10

8、中，并中，并去除不影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的前饋信號(hào)通道，就得到外去除不影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的前饋信號(hào)通道，就得到外回路系統(tǒng)方框圖?；芈废到y(tǒng)方框圖。外回路已可以看作是一個(gè)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所以可以采外回路已可以看作是一個(gè)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所以可以采用整定單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法來(lái)整定外回路。用整定單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法來(lái)整定外回路。 4. 蒸汽流量側(cè)蒸汽流量側(cè) 的選擇的選擇 D 要使靜態(tài)偏差為零，靜態(tài)時(shí)必須滿足要使靜態(tài)偏差為零，靜態(tài)時(shí)必須滿足ID=IW，即：即：wwDDWD 在正常運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為在正常運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為D=W，D=W，則有，則有 D=W 因而，為了克服靜態(tài)偏差，蒸汽流量側(cè)分流器的分流系因而，為了克服

9、靜態(tài)偏差，蒸汽流量側(cè)分流器的分流系數(shù)數(shù)D必須等于給水流量側(cè)分流器的分流系數(shù)必須等于給水流量側(cè)分流器的分流系數(shù)W。三串級(jí)三沖量給水自動(dòng)三串級(jí)三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(Cascade Three-Element Feedwater Control System ) 串級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)比單級(jí)系統(tǒng)更加靈活，克服串級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)比單級(jí)系統(tǒng)更加靈活，克服靜靜態(tài)偏態(tài)偏 差完全由主調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，分流系數(shù)差完全由主調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，分流系數(shù)D取值不必考慮取值不必考慮靜態(tài)偏差的問(wèn)題，靜態(tài)偏差的問(wèn)題，D值可取得大一些，以利于更好地改值可取得大一些，以利于更好地改善調(diào)節(jié)過(guò)程的調(diào)節(jié)品質(zhì)。分流系數(shù)善調(diào)節(jié)過(guò)程的調(diào)節(jié)品質(zhì)

10、。分流系數(shù)W取值影響內(nèi)回路的取值影響內(nèi)回路的穩(wěn)定性，在外回路中，可通過(guò)主調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性，在外回路中，可通過(guò)主調(diào)節(jié)器的和和Ti來(lái)整來(lái)整定，定，W的影響并不大，從而使內(nèi)、外回路互不影響。的影響并不大，從而使內(nèi)、外回路互不影響。方框圖為：方框圖為：串級(jí)三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定步驟如下：串級(jí)三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定步驟如下：2 2外回路外回路(outer loop)(outer loop)整整定定 3 3蒸汽流量側(cè)蒸汽流量側(cè)DD的選擇的選擇 1內(nèi)回路(inner loop)整定四采用變速泵的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)四采用變速泵的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 1變速泵的類型 變速泵有兩種類型： （1） 電動(dòng)調(diào)速泵 （2）

11、汽動(dòng)調(diào)速泵。 2 2變速泵的特性變速泵的特性 3 3采用變速泵的調(diào)節(jié)系統(tǒng)任務(wù)采用變速泵的調(diào)節(jié)系統(tǒng)任務(wù) （1 1通過(guò)改變給水泵的轉(zhuǎn)速改變給水通過(guò)改變給水泵的轉(zhuǎn)速改變給水流量，維持汽流量，維持汽 包水位在允許范圍；包水位在允許范圍；（2 2通過(guò)改變給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，控制給水泵的出口壓通過(guò)改變給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，控制給水泵的出口壓 力，保證給水泵在安全區(qū)內(nèi)工作；力，保證給水泵在安全區(qū)內(nèi)工作；（3 3通過(guò)控制再循環(huán)水閥門的打開(kāi)和關(guān)閉，保證給水通過(guò)控制再循環(huán)水閥門的打開(kāi)和關(guān)閉，保證給水 泵流量不低于規(guī)定的最小流量；泵流量不低于規(guī)定的最小流量；上述三個(gè)任務(wù)分別由三個(gè)給水調(diào)節(jié)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。上述三個(gè)任務(wù)分別由三個(gè)給水

12、調(diào)節(jié)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。第三節(jié)第三節(jié) 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例 一給水全程調(diào)節(jié)的基本概念一給水全程調(diào)節(jié)的基本概念 給水全程自動(dòng)調(diào)節(jié)就是在機(jī)組運(yùn)行的給水全程自動(dòng)調(diào)節(jié)就是在機(jī)組運(yùn)行的 全過(guò)程包括起停過(guò)程和低負(fù)荷運(yùn)行都全過(guò)程包括起停過(guò)程和低負(fù)荷運(yùn)行都 能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的調(diào)節(jié)。能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的調(diào)節(jié)。二全程調(diào)節(jié)要解決的主要問(wèn)題二全程調(diào)節(jié)要解決的主要問(wèn)題1 1測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性。測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性。 解決的思路：找出汽包水位、給水流解決的思路：找出汽包水位、給水流量和蒸汽流量的測(cè)量準(zhǔn)確性受影響的原因，量和蒸汽流量的測(cè)量準(zhǔn)確性受影響的原因，即：哪些物理量影響測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性，即：哪些物理量影響測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性，并找出它們

13、之間的函數(shù)關(guān)系，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)并找出它們之間的函數(shù)關(guān)系，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)引入這些物理量，根據(jù)函數(shù)關(guān)系在系統(tǒng)時(shí)引入這些物理量，根據(jù)函數(shù)關(guān)系在調(diào)節(jié)系統(tǒng)加以校正。調(diào)節(jié)系統(tǒng)加以校正。從常規(guī)的調(diào)節(jié)過(guò)渡到全程調(diào)節(jié)會(huì)遇到許多新的技從常規(guī)的調(diào)節(jié)過(guò)渡到全程調(diào)節(jié)會(huì)遇到許多新的技 術(shù)問(wèn)題術(shù)問(wèn)題, ,主要有：主要有： 在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)宜采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在非低負(fù)荷工況下一般取滿負(fù)荷的25%左右為界宜采用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。解決的方法是在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中增加邏輯控制功能。2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)切換。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)切換。 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)通常采用改變調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度改變給水流量；低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)通常采用改變調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度改變給水流量；高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)采用改變給水泵轉(zhuǎn)速改變給水流量。高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)采用改變給水泵轉(zhuǎn)速改變給水流量。3. 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的切換。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的切換。三調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例三調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)例圖圖7-197-19是某電廠是某電廠300MW300MW汽輪發(fā)電機(jī)組中的給水全程自動(dòng)調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組中的給水全程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)接受三個(gè)測(cè)量信號(hào)：汽包水位、給水流量和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)后壓力。