水位控制系统精要.ppt

锅炉给水控制系统 讲师： 主要任务 锅炉给水控制系统是协调控制系统的主要 系统之一。锅炉给水控制的主要任务是使锅炉的给水量与锅炉的蒸发量保持相对一致，保证锅炉进出的物质平衡和正常运行所需的工质。对于300MW火电机组普遍采用的汽包锅炉来说，就是维持汽包水位在允许范围内变化。所以，锅炉给水控制又称“锅炉水位控制” 重要性 锅炉水位反映了锅内物质平衡状况（主要是锅炉蒸汽流量与给水流量之间的平衡关系），因此，它是表征锅炉安全运行的重要参数之一，也是保证汽轮机安全运行的重要条件之一。 水位高危害 汽包水位过高，会降低汽包内汽水分离装置的汽水分离效果，导致出口蒸汽带水，并可能会使蒸汽含盐浓度增大，从而使过热器受热面结垢；也会使汽轮机叶片也易于结垢，降低汽轮机的出力，甚至会使汽轮机产生水冲击造成叶片断裂。 水位低危害 汽包水位过低，则会破坏锅炉的水循环，使某些水冷壁管束得不到炉水的冷却而烧坏从而发生爆管事故。所以汽包水位的合适是火电机组运行的重要因素。 水位调节对象的动态特性 1、给水流量扰动 水位调节对象的动态特性 2、蒸汽流量扰动 水位调节对象的动态特性 3、燃煤量扰动 水位调节对象的动态特性 汽包水位调节对象属于无自平衡能力多容对象；在各种扰动下，均有不同程度的“虚假水位”现象。 设计给水控制系统时应考虑的问题 1、水位被控对象的迟延和惯性问题，引入蒸汽流量前馈。 2、克服虚假水位问题，由蒸汽流量信号进行前馈补偿。 3、克服内扰问题，引入给水流量信号消除内扰。 一、给水控制系统的基本结构 一）单冲量控制系统 单冲量给水控制系统的基本结构如图所示，这种给水控制系统结构简单，但克服给水自发性扰动和蒸汽流量扰动的能力较差，所以使用单冲量控制系统调节水位，汽包水位的波动较大，稳定性也较低。在大型机组的给水控制中，这种系统也有应用，主要应用在低负荷阶段。这是因为在低负荷阶段由于锅炉疏水和排污等因素的影响，使得给水流量蒸汽流量存在着严重的不平衡，且给水与蒸汽的流量太小，测量误差较大，不宜采用三冲量控制 二、给水全程控制系统 所谓给水全程控制，是指机组从启动到带满负荷的全过程所实现的给水控制。目前，大型火电机组，特别是300MW及以上的机组，其汽包锅炉的给水控制系统大都采用给水全程控制系统。这种系统并不是某种单一的单冲量或三冲量控制系统，而是单冲量和三冲量控制系统有机结合所构成的给水控制系统，且具有完善的控制方式自动切换和联锁逻辑。 给水控制系统实例分析 给水控制系统任务：汽包锅炉和直流锅炉的给水控制系统有各自不同的任务。汽包锅炉的给水控制系统的主要任务是控制汽包水位为给定数值；直流锅炉给水控制系统不同的设计有不同的控制任务，例如有的利用给水流量控制锅炉负荷，有的则是利用给水控制过热器的中间温度点。 1、汽包锅炉给水控制系统 任务：利用给水流量控制水位为给定数值300MW机组控制系统结构形式：3台给水泵（1台容量为额定容量的50%的电动给水泵、两台容量为额定负荷50%的汽动给水泵）；两个控制回路（汽包水位控制系统和给水泵最小流量控制系统；水位全程控制（负荷从0%-100%水位全自动进行控制）。控制回路特点：高可靠、多回路、变结构控制系统。 1-1、测量系统 1）汽包水位测量：大多采用三个独立检测回路取中值的方案，对每个测量回路使用汽包压力对其进行压力补偿。实际上水位测量不仅与压力相关、也与测量装置的环境温度相关，不过一般对测量装置采取一定的保温措施，使温度对测量结果的影响成为常数、或变化范围很小可近似为常数。这样，可将影响测量结果看成是汽包压力和测量装置输出的差压两者之间关系。H=f（△P，Pb） 2）主蒸汽流量测量在中小机组中，蒸汽流量测量往往采用标准节流装置—标准喷嘴，尽管标准喷嘴压力损失比较小，对大型机组由于蒸汽流量较大，能量损失数量巨大，所以一般采用汽轮机第一级压力代表蒸汽流量。实际上进入汽轮机的蒸汽都具有一定的过热度，而测量希望得到的应该是质量流量，通常的方法是首先测量体积流量，然后乘以密度变成质量流量。所以不仅压力影响流量测量，蒸汽温度对流量测量影响也较大。所以流量应该是压力和温度的函数。流量测量通常采用三个独立检测回路（三个压力变送器）取中值，再经过压力和温度补偿后形成蒸汽流量。 3）主给水流量测量：使用标准节流装置测量节流后的差压，流量于差压的开方成正比。由于使用开方运算，当流量很小时，测量和运算都存在较大的误差，所以流量越小时测量结果可信度越差。 1-2、旁路阀单冲量控制回路 机组在启动或地负荷（0到X范围）时，由一台电动给水泵向锅炉给水。控制回路特点： 单回路：之所以没有选择三冲量是因为，小负荷时汽包虚假水位不太严重，另外小负荷时流量测量误差很大。当然首先是