200MW锅炉给水DCS控制系统设计.pdf

目录

第1章绪论

1.1课题的背景与意义

1.1.1锅炉给水控制的任务.

1.2给水控制系统中需要注意的问题

1.2.1对测量信号进行压力温度校正

1.2.2保证给水泵工作在安全工作区内

1.2.3保证控制系统切换应该是安全无扰的8

1.2.4适应工况.

第2章汽包锅炉给水的控制方式.

2.1单冲量控制

2.2三冲量控制

第3章DCS的应用

3.1单冲量控制算法组态：

3.2三冲量控制算法组态

第4章传感器的选型及系统图.

4.1传感器的选型

4.2I/O点清单

4.2汽包炉单元机组给水控制系统

4.3结论.

第1章绪论

1.1课题的背景与意义

给水全程控制系统是火力发电厂单元机组协调控制中的主要子系统之一，其

可靠运行直接关系到整个安全系统的安全问题。

汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，同时它还是衡量锅炉汽水系统是

否平衡的标志。维持汽保水位在一定允许范围内，是保证锅炉和汽轮机安全运行

的必要条件。水位过高会影响汽水分离器的正常运行，蒸汽品质变坏，使过热器

过热器管壁和汽轮机叶片结构。严重时，会导致蒸气带水，造成汽轮机水冲击而

损坏设备。水位过低会破坏水循环，严重时将引起水冷壁管道破裂。此及时而准

确地把水位控制在允许的范围之内，并能适应各种工况的运行，是保证机炉安全

运行的重要条件。

1.1.1锅炉给水控制的任务

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，同时保

持稳定的给水流量。具体要求：

（1）维持汽包水位在规定的范围内。

（2）保持稳定的给水流量。

1.1.2动态特性分析

汽包水位是由汽包中储水量和水下面的汽包容积决定的，因此凡是引起汽包中储水量变

化和水下面的汽包容积的变化的各种因素都是给水控制对象的扰动。其中主要的扰动有：给

水流量W、锅炉蒸发量D、汽包压力Pb、炉膛热负荷等。给水控制对象的动态特性是指上

述引起水位变化的各种扰动与汽包水位间的动态关系。

给水流量扰动下水位的动态特性

给水流量是调节机构所改变的控制量，给水流量扰动是来自控制侧的扰动，又称内扰。

给水流量扰动下水位的阶跃响应曲线如图

图给水流量阶跃扰动下水位响应曲线

当给水流量阶跃增加△W后，水位H的变化如图曲线H所示。水位控制对象的动态特

性表现为有惯性的无自平衡能力的特点。当给水流量突然增加后，给水流量虽然大于蒸汽流

量，但由于给谁温度低于汽包内饱和水的温度，给谁吸收了原有饱和水中的部分热量使水面

下汽包容积减少，实际水位响应曲线可视为H1和H2两条曲线叠加而成，所以扰动初期水

位不会立即增高，当水面下汽包容积的变化逐渐平衡，水位就反映出由于汽包中储水量的增

加而逐渐上升的趋势，最后当水面下汽包容积不再变化时，由于进、出工质流量不平衡，水

位将以一定的速度直线上升。这种特性可有下列近似传递函数表示：

由此可见，随着锅炉容量的增大和参数的提高，水位内扰特性的迟延时间减少，响应速

度也略有下降，对水位H的控制是有利的。但按锅炉容量的增大来计算响应速度，则得到

的相对速度逐渐增大，说明随着锅炉容量和参数的提高，对水位H控制的要求也越高。

蒸汽流量扰动下水位的动态特性

蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电机组的负荷变化，属外部扰动。在蒸汽流量D扰动水

位变化的阶跃响应曲线如图。当蒸汽流量突然阶跃增大时，从而使水位升高，因蒸发强度的

增加是有一定限度的，故汽包容积增大而引发的水位变化可用惯性环节特性俩描述，如图中

H2曲线所示，实际的水位变化曲线H则为H1和H2的合成，由图可以看出，当锅炉蒸汽

负荷变化时，汽包水位的变化具有特殊形式：当负荷突然增加时，虽然锅炉的给水流量小于

蒸发量，但开始阶段的水位不仅不下降，反而迅速上升，反之亦然。这种现象成为“虚假水

位”现象。这是因为在负荷变化的初期阶段，水面下汽包的体积变化很快，他对水位的变化

起主要影响作用的缘故，因此水位随汽包体积增大而上升。只有当汽包体积与负荷适应而不

再变化时，水位的变化就仅由物质平衡关系来决定，这是水位就随负荷增大而下降，呈无自

平衡特性。

蒸汽流量扰动下的水位响应特性可用下属近似传递函数表示：

图蒸汽流量阶跃扰动下水位响应曲线