汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)51634.ppt

1、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng),概述,蒸汽流量計(jì) wenku1,一、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(guò)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(xiàn),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(xiàn),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(jiǎn)單、

2、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(lái)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

3、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(lái)調(diào)節(jié)給水流量，進(jìn)而控制汽包水位； 在負(fù)荷超過(guò)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(lái)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(guò)渡到汽動(dòng)給水泵來(lái)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(wèn)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

4、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(guò)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(wú)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,

5、平衡容器輸出差壓p為,由于汽包中心水位線(xiàn)與聯(lián)通管下部開(kāi)孔中心垂直距離為B mm，因此，汽包中相對(duì)于中心水位線(xiàn)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，kgh； p01參考工況下級(jí)組前

6、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，kgh； 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，th； D0額定工況下的主蒸汽流量，為985th； p1調(diào)速級(jí)壓力，為131

7、6MPa； 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, 5406；,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(wèn)題,保證泵的安全工作區(qū)是首先要考慮的問(wèn)題。,圖2

8、0 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(guò)水泵再循環(huán)辦法來(lái)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(xiàn)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(xiàn)下和下限工作特性曲線(xiàn)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

9、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(kāi)度，調(diào)節(jié)給水流量以保持汽包水位。旁路閥開(kāi)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(lái)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

10、閥開(kāi)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(kāi)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) 汽包水位設(shè)定值與實(shí)際值偏差大； (2) 汽包