第三章锅炉给水控制系统案例.ppt

第三章 锅炉给水控制系统;§3-1 汽包锅炉给水控制;一、给水控制任务 汽包锅炉给水控制的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包的水位保持在一定范围内： （1）维持汽包水位在一定的范围内 汽包水位是影响锅炉安全的重要因素。水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器管壁上和汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而毁坏叶片；水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。 ; 正常运行时水位波动范围：±（30～50）mm 异常情况: ±200 mm 事故情况：超出（±350 mm） （2）保持稳定的给水量 稳定工况下，给水量不应该时大时小地剧烈波动，否则，将对省煤器和给水管道的安全运行不利。;二、给水控制对象的动态特性 汽包炉给水控制对象结构如下图: ;影响水位的因素主要有： 锅炉蒸发量（负荷D） 给水量W 炉膛热负荷（燃烧率M） 汽包压力Pb ; 左图中曲线1为沸腾式省煤器时水位的动态特性。曲线2则是非沸腾式省煤器时的水位动态特性。 ; 水位对象可近似认为是一个积分环节和一个惯性环节并联的形式： ; 当过了一段时间后，即汽泡容积和负荷相适应而达到稳定后，水位就要反映出物质平衡关系而下降。 ;3．炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性; 炉膛热负荷扰动即是指燃烧率M的扰动。 燃烧率增加时，锅炉吸收更多的热量，使蒸发强度增大，如果不调节蒸汽阀门，由于锅炉出口汽压提高，蒸汽流量也增大，这时蒸发量大于给水量，水位应下降。 但由于在热负荷增加时蒸发强度的提高，使汽水混合物中的汽泡容积增加，而且这种现象必然先于蒸发量增加之前发生，从而使汽包水位先上升，从而引起“虚假水位”现象。 当蒸发量与燃烧量相适应时，水位便会迅速下降，这种“虚假水位”现象比蒸汽量扰动要小一些，但其持续时间长。;§4-3 给水控制的基本方案;三、给水控制的基本方案 1、单级三冲量给水控制系统 ;工作原理: ;2、串级三冲量给水控制系统 ; 串级三冲量给水控制系统如左图。 有主调节器PI1和副调节器PI2。主调节器PI1接受水位信号作为主控信号去控制副调节器PI2。副调节器除接受主调节器信号IH外，还接受给水量反馈信号IW和蒸汽流量信号ID，组成一个三冲量的串级控制系统，其中副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量D和给水流量W的比值调节，并快速消除来自给水侧的扰动。 ; 2、系统特点 （1）两个调节器任务不同，参数整定相对独立； （2）在负荷变化时，水位静态值是靠主调节器PI1来维持的，并不要求进入副调节器的蒸汽流量信号的作用强度按所谓“静态对比”来进行整定。恰巧相反，在这时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，以便在负荷变化时，使蒸汽流量信号能更快地补偿虚假水位的影响，从而改变蒸汽负荷扰动下的水位控制质量。;§3-2 汽包锅炉全程给水控制系统实例分析;一、给水全程控制定义 在锅炉给水全过程中都是自动控制的，即能在控制设备正常的条件下，不需要操作人员的干涉，就能保持汽包水位在允许的范围内。 二、给水全程自动控制系统的要求 （1）实现给水全程控制可以采用改变调门开度即改变给水管路阻力的方法来改变给水量，也可以采用改变给水泵转速即改变给水压力的方法来改变给水量。; 前一种方法(改变调门开度)节流损失大，给水泵的消耗功率多，不经济，故在一般单元机组的大型锅炉中都采用后一种方法(改变给水泵转速)。 两段调节: 在给水全程控制系统中不仅要满足给水量调节的要求，同时还要保证给水泵工作在安全区。这往往需要有两套控制系统来完成，即所谓两段调节。 ;（2）系统的切换问题。由于机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求控制系统能适应这样的特性。即随着负荷的增加和下降，系统要从单冲量过渡到三冲量系统，或从三冲量过渡到单冲量系统，由此产生了系统的切换问题。; （3）由于全程控制系统的工作范围较宽，对各个信号的准确测量提出了更严格的要求。例如，在高低负荷不同工况下，给水流量的数值相差很大，必须采用不同的孔板进行测量，这样就产生了给水流量测量装置的切换问题；同样，主汽温度和压力在全过程中变化也很大，需要对主蒸汽流量进行校正。 （4）给水全程控制还必须适应机组定压运行和滑压运行工况，必须适应冷态起动和热态起动情况。