给水全程控制系统

给水全程控制系统
(一)概述
太原第一热电厂五期锅炉为低倍率循环锅炉。

在低倍率循环锅炉中，由于再循环泵的容积流量与锅炉的负荷无关，因此在低负荷下，水冷壁中仍有较高的工质流速，这可有效地防止工质在水冷壁发生停滞和倒流的现象，但是在运行中必须防止工质在再循环泵汽化。

为了防止在再循环泵的汽化，运行中必须保持分离器内有一定的水位。

当分离器内的压力降低时，再循环泵入口压力降低，会造成工质在再循环泵入口发生汽化。

另外，当给水量减小时，循环流量增加，这样使得再循环泵入口温度有所增加，必将导致再循环泵入口的工质汽化。

而锅炉分离器水位过高，会影响分离器水位内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽中水分过多，结果使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；分离器水位过低，则可能使锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁供水不足而烧坏。

因此，在运行中，分离器应维持正常水位，给水热力系统见图2-38。

汽水分离器水位自动有如下作用。

(1)在启动和负荷低于35％时，用旁路给水阀R1C02控制汽水分离器水位；用给水泵来控制泵出口压力与要求值相等，保证泵工作在安全特性区内。

(2)负荷大于35％时，用给水泵勺管控制汽水分离器水位。

(3)在启动停止过程中或在事故情况下，用WR阀(高压放水阀)和ZR阀(低压放水阀)来维持汽水分离器的正常水位。

(二)控制系统分析
1．启动及负荷小于35%的阶段
启动及负荷小于35%的阶段主要依靠启动时最小流量控制R1C02和给水压力控制R1C03两系统共同实现。

(1)启动时最小流量控制RlC02。

1)控制任务。

a．在锅炉进水时，保证以250t／h左右的连续给水量向锅炉注水。

b．在锅炉启动的第一阶段，保证以50t／h左右的连续给水量向锅炉注水。

c．保持分离器水位到负荷小于35％阶段。

2)控制原理见图2-39。

锅炉刚上水时，定值模块A010×647设定为250t／h，此时锅炉未点火，故饱和蒸汽流量T10AC102为零。

水位定值O010×503一般设定为零，而当时分离器水位O010×511(为校正后三取中输出，量程为-12～+12m)为无水，
即为-12m左右，故在主PI调节器A010×641(量程为-250～250t ／h)积分的作用下，输出大约为250t／h。

因为饱和蒸汽流量T10AC102为零，定值模块A010×647为250t／h，故大选模块A010×646选定值模块A010×647的输出，在副PI调节器A010×651的输入定值模块A010×647和旁路给水流量R1F018。

所以此时为单冲量控制，控制旁路给水流量R1F018保持250t／h 注水。

随着连续注水，分离器水位逐渐上升，当水位超过0m时，主PI调节器A010×641逐渐减小，但此时大选模块A010×646仍选定值模块A010×647的输出，仍为单冲量控制。

当水位达到75％即为6m左右时，WR，ZR阀相继打开，此时注水完毕。

／h，进行管路的冲洗，而分离器水位由75％逐渐下降。

待水质
合格后，锅炉开始点火，此时分离器水位为额定值的50％即0m 左右。

点火后，饱和蒸汽流量T10ACl02逐渐上升，假如主PI调节器A010×641输出基本动态平衡，A010×646将选主PI调节器A010×641和饱和蒸汽流量T10ACl02之和A010×64 3的输出，故此时为三冲量，而假如主PI调节器A010×641和饱和蒸汽流量T10ACl02之和小于50t／h，则为单冲量。

随着负荷的增加，旁路阀R1C02不断增大，当达到锅炉负荷的35 %左右时，给水主阀全开，启动时最小流量控制R1C02将退出自动。

(2)启动时锅炉给水压力控制R1C03。

1)控制任务。

通过改变给水泵的转速，保证启动阀前压力恒定，保证泵工作在安全特性范围内及冷热启动时能有足够的压力，把给水注入分离器。

2)控制原理见图2-40。

图2-40所示l～3号给水泵流量R1F013CH、R1F023CH、RlF033CH经折线函数运算出最低允许压力，大选选出最大的一个，这样可保证其他两台也在安全范围内。

大选A010×535与饱和蒸汽压力加0．5MPa及一定值8MPa(给出了泵运行允许的最低压力值)左右进行大选，大选模块．A010×547即为安全压力值，它与锅炉给水压力R1P014C作为PI调节器A010×553的输入，PI调节器A010×553的输出去控制给水泵的转速。

在冷态启动时，饱和蒸汽压力小于泵的允许压力值，此时大选模块A010×547选8MPa。

在热态启动时，饱和蒸汽压力大于泵的允许压力值，此时大选模块A010×547选饱和蒸汽压力加0.5MPao
同样当给水主阀全开时，启动时锅炉给水压力控制RlC03自
动切为正常运行的RlC01控制。

2．正常运行时汽水分离器水位控制R1C01
(1)控制任务：通过调节电动给水泵转速控制分离器水位，保证锅炉、汽轮机的安全运行。

(2)输入信号。

总给水流量等于经温度修正后的给水流量R1F0170、经温度修正后的旁路给水流量RlF0180、经温度修正后的二级过热器减温水流量RlF033O，以及经温度修正后的过热器三级减温水流量RlF0340之和。

总主汽流量等于经压力、温度修正后的饱和蒸汽流量RlFl510和R1F2510之和。

汽水分离器水位等于经压力修正后的分离器水位R1F550O、R1F5510、R1F552O三水位取中。

总饱和蒸汽流量等于经压力、温度修正后的饱和蒸汽流量RlFl010和R1F2010之和。

(3)控制原理见图2-40。

当主给水阀全开后，即转入正常运行时汽水分离器水位控制R1C01系统。

如图所示，该系统为串级三冲量控制(三冲量为分离器水位、给水流量及主蒸汽流量)，主PI调节器A010×513的输入为：分离器水位经惯性与运行给定水位定值A010×501，—般为零米左右，主PI调节器的输出与主蒸汽流量之和及给水流量为副PI调节器A010×525的输入。

在此回路中加入了饱和蒸汽流量作为前馈，它直接加在副PI调节器的输出，然后与R1C03的控制回路切换后(主给水阀全开时，选R1C01)去控制每台给水泵的勺管的开度。

当三台泵都在手动时，R1C0l(RlC03)跟踪三个给水泵勺管的最大值，实现手动到自动无扰。

3．给水泵控制回路R1C11(以1号给水泵为例)
(1)控制原理见图2-41。

为了保证给水泵的安全运行，在每台给水泵的控制回路里设计了给水泵出口压力最小值和最大值保护回路。

出口最小压力限制值由给水泵流量压力限制曲线计算得出，最大压力限制值为22.5MPa。

当给水泵出口压力低于最小压力限制值或高于22.5MPa时，给水泵由控制分离器水位切换为控制出口压力，以保证给水泵的安全运行。

(2)逻辑信号。

1)1号给水泵低保护。

当l号泵运行且1号泵出口压力低于其流
量对应的最小压力时，l号给水泵低保护动作，l号泵控制回路切为控制出口压力的低保护回路。

2)1号给水泵高保护。

当1号泵出口压力高于22.5MPa时，1号给水泵高保护动作，1号泵控制回路切到控制出口压力的高保护回路。

3)1号给水泵投备用。

当1号泵停止且投自动时，1号给水泵为备用。

4．分离器高、低压放水阀
(1)控制任务。

在启动停止过程中或在事故情况下，用WR阀(高压放水阀)和ZR阀(低压放水阀)来维持汽水分离器的正常水位。

(2)控制原理见图2-42。

分离器水位为-12～+12m，正常水位在-l～+lm左右，WR、ZR阀开度如图2-43所示，WR阀在分离器水位为1m时开始开，3m时全开；ZR阀在分离器水位为3m时开始开，5m时全开。

在图2-43中，为实现上述思想，对于ZR即R1C04，在实际分离器水位与定值3m相减，再乘以系数50后与实际阀位比较输出控制ZR阀。

这样当水位大于3m时，R1C04P(ZR阀的开度)原为零，加法器A010×665输出为正值，RlC04门开始开，当水位达到5m时，(5-3)×50=100％，RlC04门全开；对于WR即R1C205，在实际分离器水位与定值lm相减，再乘以系数50后与实际阀位比较输出控制WR阀。

这样当水位大于1m时，R1C05P(W R阀的开度)原为零，加法器A010×685输出为正值，R1C05门开始开，当水位达到3m时，(3-1)×50=100％，RlC05门全开。

分离器高、低压放水阀对分离器水位起保护作用。

正常运行时，分离器高、低压放水阀处于全关状态。

当饱和蒸汽压力大于
2.0MPa时，分离器低压放水阀强制全关，即当饱和蒸汽压力大于2.0MPa时，只能开关高压放水阀。