第十一章 汽包锅炉给水自动控制系统.ppt

第十一章 汽包锅炉给水自动控制系统 第一节 引言 一、给水控制的任务 汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内。 汽包水位间接反映了锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。 汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易烧坏过热器。汽包出口蒸汽中水分过多，也会使过热汽温产生急剧变化，直接影响机组运行的安全性和经济性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。 二、给水控制对象的动态特性 给水流量扰动下水位的动态特性 蒸汽流量扰动下的水位的动态特性 炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性 第二节 给水自动控制系统 根据的特点，确定基本思想： （1）由于对象的内扰动态特性存在一定的迟延和惯性，因此，应考虑采用串级或其它控制方案。 （2）由于对象在蒸汽负荷扰动（外扰）时，有“虚假水位”现象，应考虑采用以蒸汽流量D为前馈信号的前馈控制，以改善给水控制系统的控制品质。 所以电站汽包锅炉的给水自动控制普遍采用三冲量给水自动控制系统方案，如图11－5所示。 单级三冲量给水控制系统 系统结构和工作原理 当蒸汽流量增加时，调节器立即动作，相应地增加给水流量，能有效地克服或减小虚假水位所引起的调节器误动作。 因为调节器输出的控制信号与蒸汽流量信号的变化方向相同，所以调节器入口处，主蒸汽流量信号VD为正极性的。 给水流量信号作为反馈信号，其主要作用是快速消除来自给水侧的内部扰动，因此在调节器入口处，给水流量信号VW为负极性的。 当汽包水位H增加时，为了维持水位，调节器的正确操作应使给水流量减小，反之亦然，因此调节器入口处水位信号VH应定义为负极性，但由于汽包锅炉的水位测量装置－平衡容器本身已具有反号的静特性，所以进入调节器的水位变送器信号VH应为正极性。 串级三冲量给水控制系统 串 级 三 冲 量 给 水 控 制 系 统 串级三冲量给水控制系统 副调节器的任务是用以消除给水压力波动等因素引起的给水流量的自发性扰动以及当蒸汽负荷改变时迅速调节给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量平衡； 主调节器的任务是校正水位偏差。 可以根据对象在外扰下虚假水位的严重程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，从而改变负荷扰动下的水位控制品质。 可见，串级三冲量系统比单级三冲量系统的工作更合理，控制品质要好一些。 第三节 给水全程控制系统 全程控制的概念 全程控制系统是指机组在启停过程和正常运行时均能实现自动控制的系统。 全程控制包括启停控制和正常运行工况下控制两方面的内容。 常规控制系统一般只适用于机组带大负荷工况下运行，在启停过程和低负荷工况下，一般要由手动进行控制，而全程控制系统能使机组在启动、停机、不用负荷工况下自动运行。 单元机组全程控制系统由机炉全程控制子系统组成。主要包括锅炉给水全程控制系统，主蒸汽温度全程控制系统，机炉全程协调控制系统等。其中，给水全程控制系统的应用最为广泛。 对给水全程控制系统的要求 （一）锅炉从启动到正常运行的过程中，蒸汽参数和负荷在很大范围内变化，这就使水位，给水流量和蒸汽流量的测量准确性受到影响，为了实现全程控制，必须要求这些测量信号能自动地进行压力、温度校正。 （二）现代大型单元机组的给水流量控制很少采用阀门节流的方式，而多通过控制变速给水泵的转速实现给水量的自动控制。因而在给水全程控制系统中不仅要满足给水量控制的要求，同时还要保证给水泵工作在安全工作区内。 （三）由于锅炉给水对象的动态特性在不同负荷时是不一样的。因此在高、低负荷时要采用不同形式的系统。低负荷（一般指蒸汽流量低于额定值的30％）时，机组处于滑压运行过程，参数较低，负荷变化范围小，虚假水位不太严重，因此可以考虑采用单冲量控制系统，高负荷时要采用三冲量控制系统。因此，随负荷的变化出现两种系统的切换问题，而且必须保证这种切换应是双向无扰的。 （四）在多种调节机构的复杂切换过程中，给水全程控制系统都必须保证无干扰，高、低负荷需用不同的调节阀门，必须解决切换问题。在低负荷时采用改变阀门开度来保持泵的出口压力，高负荷时用改变调速泵的转速保持水位，这又产生了阀门与调速泵间的过渡切换问题。 （五）给水全程控制还必须适应机组定压运行和滑压运行工况，必须适应冷态启动和热态启动情况。 测量信号的自动校正 一、水位信号的压力校正 当L一定时，水位H是差压和汽、水密度的函数。密度ρa 与环境温度有关，一般可取50℃水的密度。在锅炉启动过程中，水温略有增加，但由于同时压力也升高，两种因素对ρa的影响基本上可抵消，即可近似地认为ρa是恒值。而饱和水和饱和汽的密度ρG 和ρs均为汽包压力Pb的函数即  所以式(11－19)可改写为 从图1