第五講給水控制

1、單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)5給水控制系統(tǒng)5.1直流鍋爐給水控制概述一、直流鍋爐給水控制的特點直流鍋爐的給水是在給水泵壓頭作用下，順序地通過加熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過熱區(qū)，一次性地將給水全部變?yōu)檫^熱蒸汽，其循環(huán)倍率等于1。在直流鍋爐中，給水變?yōu)檫^熱蒸汽是一次完成的。這樣，鍋爐的蒸發(fā)量不僅取決于燃燒率，同時也決定于給水流量。因此，為了滿足負荷變化的需要，給水控制和燃燒率控制是密切相關(guān)而不能獨立的。負荷控制要求W與B同時動作。給水流量控制回路是控制鍋爐出口主蒸汽溫度的一個最基本手段。由于超臨界機組采用直流鍋爐，給水流量的波動將對機組負荷、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度等機組運行重要過程參數(shù)均產(chǎn)生較大影響。由于機組負荷和主

2、蒸汽壓力已設(shè)計有其它控制手段，而一旦給水控制回路如果工作欠佳的話，將導(dǎo)致煤水比動態(tài)失調(diào)。而這時鍋爐出口主蒸汽溫度僅靠噴水減溫控制是無法滿足機組運行對主蒸汽溫度的要求。因此，給水流量調(diào)節(jié)回路起到了控制鍋爐總能量平衡(保持恰當?shù)拿核?并維持分離器出口蒸汽溫度在一定范圍內(nèi)變化的作用。在本系統(tǒng)中，當超臨界直流鍋爐由濕式分離器到干式分離器的切換過程中，自動控制系統(tǒng)是自然進行的，無需設(shè)計專門的控制回路?？刂葡到y(tǒng)唯一的要求是在任何工況下使省煤器入口給水流量不要低于400T/H。二、給水系統(tǒng)的組成大機組鍋爐給水控制系統(tǒng)通常采用三臺變速泵來控制給水流量，變速泵又分為電動變速泵和汽動變速泵。電動變速泵的驅(qū)動電動

3、機經(jīng)液力聯(lián)軸器與水泵相連接，通過改變液力聯(lián)軸器中勺管的徑向行程，改變聯(lián)軸器的工作油量，實現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的改變。汽動給水泵由小汽機直接驅(qū)動，通過控制小汽機的進汽量，改變汽動泵的轉(zhuǎn)速。汽動給水泵可直接將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，有較高的效率，但由于驅(qū)動小汽輪機的蒸汽一般采用主汽輪機的中壓缸抽汽，在機組啟動和低負荷時，汽輪機高壓缸的抽汽汽壓太低，無法維持汽動泵的正常運行。因此，采用汽動給水泵的系統(tǒng)，一般都配有一定容量的電動泵，作為機組起停和低負荷時使用。本機組鍋爐給水控制系統(tǒng)中，采用兩臺分別帶50負荷的汽動給水泵作為正常負荷下的供水，一臺帶30負荷的電動給水泵作為啟動及帶低負荷或當兩臺汽動給水泵中有一臺

4、故障時作為備用泵使用。三、信號測量回路機組MCS控制系統(tǒng)重要控制用測量信號通常設(shè)置三個測點，采用三取中值邏輯供調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用，即冗余信號取中值。當任意一個測點與中值比較超差，或測點信號故障，或測點量程超限時均發(fā)出報警信號。當兩個測點同時發(fā)生故障，則延時5秒，發(fā)出“測點壞質(zhì)量”信號，相關(guān)自動控制系統(tǒng)強制切到手動方式。測點信號正常后，必須人為復(fù)位才能重新投入自動。給水流量控制系統(tǒng)中省煤器入口流量、省煤器入口給水溫度均設(shè)有三個測點，正常情況下選取中間值輸出。分離器出口溫度有兩個測點，正常情況下選取平均值輸出。1給水母管溫度測量給水母管溫度選擇回路采用三臺變送器測量后選中值輸出，測量系統(tǒng)組態(tài)SAMA圖所

5、示。水冷壁出口集汽聯(lián)箱給水溫度也采用三臺變送器測量后選中值輸出的方案。2鍋爐給水流量測量。通常給水流量的測量準確性與給水溫度和給水壓力有關(guān)，其中溫度影響尤甚。因此，為了測量的準確，給水流量測量加入了溫度補償環(huán)節(jié)。鍋爐給水流量測量受給水母管溫度影響較大，因此在測量回路中引入了溫度補償信號，并經(jīng)開方塊作線性化處理。同理，過熱器一級和二級減溫水流量也同樣經(jīng)過溫度校正。52給水流量控制回路 給水流量控制為一串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其控制回路可分為兩大部分，即給水流量指令形成回路和給水泵控制回路。一、給水流量指令形成回路省煤器入口的給水流量指令I(lǐng)T2由前饋信號FW和主調(diào)節(jié)器PID輸出的校正信號IT1兩部分疊加而成

6、，前饋信號主要實現(xiàn)鍋爐的煤水配比，前饋信號為鍋爐主指令信號經(jīng)動態(tài)延時環(huán)節(jié)F1(t)和函數(shù)發(fā)生塊F1(x)后給出省煤器入口給水流量指令的基本值。1前饋信號F1(t)- 濾波環(huán)節(jié)，目的是為了補償燃料量和給水流量對水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的動態(tài)特性差異。因給水流量對水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的影響比燃料量要快得多，加負荷先加B，F(xiàn)1(t)延時后加水。為了防止總?cè)剂狭啃盘柨焖俨▌訉o水系統(tǒng)的影響(如一臺磨煤機跳閘后快速啟動另一臺磨煤機)，該值應(yīng)經(jīng)過一個速率限制(由模擬量延時塊DELAY來實現(xiàn))。 F1(X)- 函數(shù)發(fā)生器,確定煤水比。D t）- 上水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的微分,動態(tài)校正，當分離器出口溫度上升

7、時，動態(tài)增加給水流量2校正信號由主調(diào)節(jié)器PID輸出，它根據(jù)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度和水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值之間的偏差進行運算后得到。水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的設(shè)定值由以下兩部分組成：(1)根據(jù)汽水分離器儲水罐壓力信號經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后給出水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè) 定值的近似值。F2(t):消除汽水分離器儲水罐壓力信號的高頻波動，設(shè)計了一個濾波環(huán)節(jié)。F2(X):分離器壓力對應(yīng)的飽和溫度+過熱度。(2)過熱器噴水比率的修正信號，這個修正信號由過熱器噴水比率和其設(shè)定值的偏差形成。過熱器噴水比率的設(shè)定值由機組給定負荷信號經(jīng)函數(shù)發(fā)生器F3（X）給出，過熱器噴水比率測量值由過熱器噴水的總量除以鍋爐總給水量求

8、得。F3（t）濾波環(huán)節(jié),消除機組給定負荷信號和過熱器噴水比率信號的高頻波動。F4（X）速度限制和最大幅度值限制，防止該修正信號動態(tài)波動較大而引起分離器的干、濕切換。例如在上海石洞口二廠，最大幅度設(shè)置在正負4度之間。加這個修正信號的目的是為了保證機組運行的經(jīng)濟性并使過熱器噴水保持在最合理流量。負荷小于55%，T4指向S1為0，故噴水比修正只有在負荷55%時才起作用。負荷小于55時，水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值僅僅是汽水分離器儲水罐壓力的函 數(shù)，實際上，給水流量控制回路僅當鍋爐運行在純直流(干式分離器)工況下才能對鍋爐出 蒸汽溫度起到粗調(diào)的作用。為了保證鍋爐本身的安全運行，要求任何工況下省煤器入口

9、量不低于35MCR的值。當鍋爐在低負荷下運行(濕式分離器)時，多余的給水流量經(jīng)分離器疏水閥進行再循環(huán)控制。 3、主調(diào)節(jié)器給水流量串級控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器控制水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度在其設(shè)定值上，副調(diào)節(jié) 據(jù)鍋爐總給水量的測量值與流量設(shè)定值的偏差輸出給水泵控制指令，分別調(diào)節(jié)三臺給 水泵轉(zhuǎn)速來滿足機組負荷變化的需求。 二、給水泵控制回路 給水流量串級控制的副調(diào)節(jié)器根據(jù)給水流量指令和省煤器入口流量的偏差形成給水泵(公用指令)，該指令同時送到三臺給水泵轉(zhuǎn)速控制回路。給水自動時，給水泵公用指令加上相應(yīng)給水泵(例如A泵)的轉(zhuǎn)速偏置指令，再減去水泵轉(zhuǎn)速偏置的平均值信號，并經(jīng)上、下限限幅塊、給水泵A的自動/手動操作

10、站及小值選擇塊輸出汽泵A的控制指令。naT=FWdmd+ba-b1、限幅作用:為了保證任何時候給水泵A的轉(zhuǎn)速控制指令都不要超過上、下限限值，這樣的設(shè)置是為了避免泵的工作點進入非工作區(qū)而造成泵的汽蝕。 2、小值選擇塊的作用:當汽動給水泵A的入口流量超過所設(shè)定的上限值H時，切換塊T6將接S2，將汽動給水泵A的轉(zhuǎn)速控制指令反饋到小值選擇塊的輸入，實現(xiàn)汽動給水泵A轉(zhuǎn)速指令增閉鎖。當汽動給水泵A的入口流量低于所設(shè)定的上限值H時，切換塊T6指向S1，將汽動給水泵A的轉(zhuǎn)速控制指令與常數(shù)塊(A=2)的值疊加后反饋到小值選輸入，以保證正常的調(diào)節(jié)作用得以實現(xiàn)。3、為了使三臺給水泵可以承擔不同的負荷分配并使三臺泵分

11、別投自動時能實現(xiàn)無擾動切換，三臺給水泵都可以進行各自的偏置設(shè)定。而給水泵轉(zhuǎn)速平均偏置信號則由各臺給水泵的偏置指令加權(quán)求和得到。; 當某臺泵的偏置增加使其輸出增加時,平均偏置增加,其它兩臺泵輸出減少,保持總的輸出指令不變（當電泵停下時，應(yīng)使勺管指令到初始位置，以防止高負荷時汽泵轉(zhuǎn)速指令上升受限。4、當一臺泵自動時，自動控制側(cè)可以自動補償手動控制側(cè)給水泵轉(zhuǎn)速的改變。如A自動，B手動，如A自動，B手動，C停運行。T3指向S1，有：即 手動使nb 增加時， 平均指令 增加，A泵的自動指令naT減少，從而保持na加nb不變。此時, 即處于手動狀態(tài)的軟手操作器輸入端的自動信號(尚未起作用)與手操輸出信號相

12、等,隨時可由手動無擾地切到手動。5、當某臺泵未投遙控時，轉(zhuǎn)速控制站自動跟蹤泵實際轉(zhuǎn)速。電泵跟蹤勺管位置。6、MFT后10秒，若給水泵運行，則勺管位置置0，以后根據(jù)鍋爐需要上水決定是否上水。 三、控制系統(tǒng)的工作過程 1、負荷增加時2、分離器出口溫度自發(fā)增加時53分離器水位控制回路直流鍋爐沒有汽包，啟動時間可以縮短，直流爐滑參數(shù)啟動時，機爐對啟動參數(shù)的要求不同，故要有一套啟動系統(tǒng)。啟動系統(tǒng)主要由汽水分離器、儲水罐、儲水罐溢流調(diào)節(jié)閥、疏水閥和凝汽器等組成。 一、儲水罐水位測量在機組啟動和低負荷（35%MCR）運行時,分離器的作用相當于汽包爐的器包。分離出的水通過分離器儲水罐溢流調(diào)節(jié)閥（361閥）分別送疏水擴容器和凝汽器，回收工質(zhì)，并維持儲水罐水位。分離器儲水罐差壓：p=Lre-(L-H)rq+Hrs= Lre-L rq +Hrq-Hrs分離器儲水罐水位：H=p - L(re- rq)/( rq-rs)亞臨界運行時，壓力越高，汽、水密度差越小，測量差壓越小，故需對壓力進行修正；超臨界運行時，汽水密度差為0，測量值無意義。濕態(tài)時，水位由361閥控制，分離器水位越高，361閥開度越大；干態(tài)時，361