汽包锅炉给水控制培训教材.pptx

§4 汽包锅炉给水控制给水控制系统任务给水控制对象的动态特性给水控制基本方案锅炉给水全程控制系统实例 锅炉给水控制系统的任务 任务: 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，即：（1）维持汽包水位在一定的范围内。 （2）保持稳定的给水量。汽包水位是汽包锅炉运行中的一个重要的监控参数，它反映锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。维持汽包水位在一定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。汽包水位过高会影响汽包内汽水分离装置的工作，造成出口蒸汽水分过多，使过热器结垢而烧坏，严重时会导致汽轮机进水；汽包水位过低，会破坏锅炉的水循环，甚至引起爆管。现在机组都是给水全程控制系统。所谓给水全程控制系统，是指在机组启停过程和正常运行时均能实现自动操作的控制系统。因为随着发电机组容量的增大和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。尤其是当机组承担变动负荷时，不仅用电负荷剧烈变化，而且机组的启停次数也增加了。机组在启停过程中，需要监视的参数多，而且操作控制的项目也大大增加。这时，运行人员更需要各个自动化系统能发挥作用，用以减轻运行人员的劳动强度，保证机组的安全运行。因此，现代大容量单元机组迫切需要在不同负荷和工况下都能起良好控制作用的自动控制系统，这就产生了全程控制系统。给水控制对象的动态特性一、对象结构:需要研究二、影响因素： 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给水量扰动下水位变化的动态特性蒸汽流量扰动下水位的动态特性炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性 给水量扰动下水位变化的动态特性非沸腾式沸腾式因为给水温度远低于省煤器的温度，即给水有一定的冷却度，水进入省煤器后，使一部分汽变成了水，特别是沸腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾度，省煤器内的汽泡总容积减少，因此，进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过一段延迟甚至水位下降后，才能因给水量不断从省煤器进入汽包而使水位上升。在此过程中，负荷还未发生变化，汽包中水仍然在蒸发，因此水位也有下降趋势。沸腾式省煤器的延迟时间?为100～200s。非沸腾式省煤器的延迟时间?为30～100s。 蒸汽流量扰动下水位的动态特性注意：“虚假水位”现象原因是由于负荷增加时，在汽水循环回路中的蒸发强度也将成比例增加，水面下汽泡的容积增加得也很快，此时燃烧率M还来不及增加，汽包中水的体积增大而水位上升，如图中曲线H2(t)所示。在开始的一段时间H2(t)的作用大于H1(t)。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。 炉膛热负荷扰动下水位变化的动态特性燃烧率增加时，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。 给水控制基本方案单冲量（反馈）： 小容量/大型超高压（接近临界压力）锅炉双冲量（比值）： 1）物质平衡（给水量~耗汽量)：水位开环控制，故不单独 使用 2）前馈+反馈：未考虑给水量对水位的影响，在中、小锅 炉用三冲量 （反馈+比值） （前馈-反馈、反馈）单冲量给水控制系统-IhIh0单冲量调节时:汽包水位测量值与汽包水位设定值的偏差（定值减测量值，以形成调节器输出的反作用）进入单冲量PID调节器，PID输出控制单台运行泵的勺管开度；但是，内扰迟延大和外扰时“虚假水位”明显的水位对象，该系统存在严重的不足，简述如下：假设某时刻发生了负荷扰动，蒸汽流量增加，蒸汽流量大于给水流量，正确的控制作用应及时增加给水量。但是由于虚假水位的存在使水位不是下降，而是上升！调节器输入偏差小于0，阀门开度减小，使本来已有的流量不平衡进一步扩大了。不难想象，虚假水位后紧接着的是水位急剧下降，这就扩大了动态偏差，延长了调节过程时间。另一方面，当水位下降后，在控制作用下增加给水流量时由于给水内扰通道有较大的迟延，调节效果不能及时反映出来。这就是说，即使给水流量增加大于蒸发量，被调量水位并不能马上上升，调节器输入偏差持续大于0。这可能使给水流量反过来远大于蒸汽流量，加剧了系统的振荡，延长了调节过程时间，甚至不能满足生产过程的要求。所以，对大、中型锅炉，不宜采用单冲量控制系统。单冲量控制系统结构简单，可用于内扰迟延小，外扰时虚假水位不严重的小锅炉，也可用于大型机组的低负荷阶段的给水控制中。这是因为在低负荷阶段由于锅炉的疏水