直流锅炉给水控制

1、最小流量控制系统
低压旁路
末级过热器
末级再热器
高压旁路
过热二级减温 水 屏式过热器
低温再热器 再热减温 水 高压缸 中压缸 低压缸 低压缸
过热一级减温水 一级过热器
凝 汽 器
凝 汽 器
汽 水 分 离 器 水 冷 壁
最 小 流 量 截 止 阀
大溢流 调节阀
储 水 箱
循环泵
小溢流 调节阀
锅 炉 启 动 系 统 扩 容 器
汽水分离器 压力
机组负荷 指令
减温水流量
总给水流量
f1(t)
f2(t) 动态延 时 燃水比 f1(x)
滤波
汽水分离器 温度给定值
f3(x) ∑2 ＋ 喷水比给定值 － ÷
喷水比
f2(x)
0 A1 A ＋ ∑1 ＋ PV1 D 给水基本指令 ＋ SP2 － PID1 ∑4 ＋ 指令校正 ＋
f3(t) f4(x) 喷水比校正 负荷>100MW
直流锅炉给水控制系统
用燃料量控制汽温的迟延时间比用给 水流量控制汽温迟延时间大，因此超临界 机组通常采用调节给水流量来实现燃水比 控制的控制方案。 为了稳定汽温，必须要有一个能快速 反映燃水比失衡信号。
第一节 采用中间点温度的给水控制
燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温 度都随着改变，可选择锅炉受热面中间位置某点 蒸汽温度作为燃水比是否适当的反馈信号。 中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而 且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多。中间 点温度过热度越小，滞后越小，也就是越靠近汽 水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小。超 临界机组一般取汽水分离器出口蒸汽温度作为中 间点温度来反映燃水比。
f3(t)
f4(x)
省煤器出口 焓值
f6(t) Y T1 N
省煤器入口 流量低
f7(t) ＋ ∑5 －
f1(x) 蒸汽流量 PV2 设计值
f2(x) ＋ ∑1
f3(x) － 喷水流量 设计值
f4(t)
f5(t)
＞ KJ/Kg － ∑2 设计焓增 热容量
∑4
测量焓增
给水流量 设计值(Kg/s) × KJ/Kg
锅 炉 启 动 系 统 集 水 箱
疏水泵 凝结水泵
化学 处理装置
再循环调节阀 省煤器
循环调节阀 高压 加热器 给水旁路调节阀 给水泵 直流炉汽水流程简图 除氧器 低压 加热器
小汽机转速
汽动给水泵 入口给水流量 1.0
汽动给水泵 入口给水温度 汽动给水泵入口 给水温度测点故障
f2(x) 偏置
f1(x)
给水流量设计值 设计焓增＋储水箱蒸汽吸热 SP3 循环水流量 设计焓增＋焓增修正
当设计焓增逻辑信号为“0”时，设测量焓 增经切换器T2作为焓增信号。于是给水流 量给定值SP3为：
SP3 给水流量设计值 设计焓增＋储水箱蒸汽吸热 测量焓增＋焓增修正
由于直流锅炉的非线性，故根据锅炉负 荷指令调节器PID1的比例增益kp1和积分时 间Ti1。
喷水比校正燃水比原则：确定不同工况机组负 荷下的喷水比，当实际喷水比偏离给定值时，说明 是由于燃水比例失调而使过热汽温过高或过低，因 此这时不能仅依靠调节减温水流量来控制汽温，而 是要利用喷水比偏差来修改锅炉总给水流量，也就 是进行燃水比校正，进而通过改变给水流量W来调 节汽温。
锅炉指令 BD
汽水分离器 出口温度
＋
T
SP1
∑5
＋ － PV2
汽泵A转速指令nA ＋ 汽泵B转速指令nB ＋ ∑6 －
PID2
＋ 给水流量控制指令
积分作用 泵 总 转 速 指 令 PID3 ＋ n∑ 电泵C转速指令nC 泵公用转速指令n0 ＋ ∑7 T1 A ＋ 汽泵B偏置bB ＋ ∑8 T2 A ＋ 电泵C偏置bC ＋ ∑9 T3 A
采用焓值信号的给水控制方案
第三节 采用焓增信号的给水控制
采用焓增信号的给水控制方案其原理是： 在稳定的直流工况下，根据热力学第一定 律，由省煤器出口到低温过热器入口这段 工质（水）所吸收的热量△Q为：
Q H t
△H为省煤器出口到低温过热器入口这段工质的焓增；
ωt为省煤器出口到低温过热器入口这段工质的技术功， 其包括轴功、动能增量和位能增量。对于连续流动、未 膨胀作功、落差有限的工质，轴功、动能增量和位能增 量这3项可近似为0。
负荷指令
蒸汽焓表 f3(x) f4(x) kP1
汽水分离器出口焓值 （KJ/Kg）
f1(x) f2(x)
PID2 ≮≯
PV1 PID1
SP1
焓值修正 ∑2
过热器入口焓值 给定值（KJ/Kg）
Ti1
∑1 焓增 焓增修正 ∑3 水吸收热量 N ÷ Kg/s ＞ 省煤器 最小流量 A ＞ ＋ ∑4 K SP3 PID3 T/H PV3 省煤器入口给水流量 － D 循环水流量
锅炉指令BD
一级减温器 前后温差
机组负荷 指令
调节级压力
分离器 出口温度
分离器 出口压力
f2(x)
SP1 PID1 f1(x) 分离器出口焓值给定值 ∑2 f1(t) SP2 分离器出口焓值 PID2 指令校正 ∑2 给水基本指令 SP3 PID3 给水流量控制指令 锅炉总给水流量 焓值计算 f3(x)
8000
8500
储水箱水位/mm
循环调节阀调节指令 循环流量控制方案 溢流阀开度与水位关系
给水流量控制指令
以焓增为基础的给水控制方案
锅炉负荷在35%~100%MCR范围内，没有 循环水流量和省煤器入口最小流量限制时， 省煤器入口给水流量（锅炉给水流量）给 定值SP3为
水吸收的热量 SP3 焓增＋焓增修正
负荷指令
储水箱饱和温度
低温过热器 入口焓值
省煤器 出口焓值
f1(t)
f2(t)
第四节 其它有关给水控制问题
给水控制系统时，一般会有：
（1）给水泵转速控制系统：根据要求，调节给水 泵转速，改变给水流量； （2）给水泵最小流量控制系统：低负荷时，通过 水泵再循环办法来维持水泵流量不低于设计要求 的最小流量值，以保证给水泵工作点不落在上限 特性曲线的外边； （3）流量增加闭锁回路或给水泵出口压力控制系 统），保证给水泵工作点不落在最低压力线下和 下限工作特性曲线之外。
A
T1
∑
A SP
× PV PID N Y T2 A 0%
V≯
≮≯
再循环阀关
再循环阀开
T3
A
100%
再循环阀开度指令 给水泵最小流量控制方案
2、给水泵出口压力控制
在给水泵的运行过程中，可以通过调节 旁路阀门的开度、提高管路阻力来提高给 水泵出口压力，来防止给水泵的工作点落 在下限特性之外,这种措施也称为最大流量 保护。
减温水流量Wj 省煤器 水冷壁 汽水分离器
低温过热器
屏式过热器
末级过热器
给水流量 W
直流锅炉的喷水减温示意图
燃水比例失调而引起汽温的变化时，仅依靠调节减温水 流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化，一般最大喷水 流量为锅炉额定负荷下的给水流量10％左右，会失去调节作 用而影响锅炉安全运行。 为了避免因燃水比失衡而导致减温水流量变化过大，超出 可调范围，因此可利用减温水流量与锅炉总给水流量的比值 （喷水比）来对燃水比进行校正。
Kg/s
＋
K
Y
N
设计焓增
T1
K 储水箱蒸汽吸热 f5(x)
MJ/Kg ＋ ∑3 ＋
MJ/s
过热器入口 焓值给定值 水吸收的热量 焓增
水吸收热量及焓增计算回路
给水流量设计值 设计焓增＋储水箱蒸汽吸热 SP3 设计焓增＋焓增修正
当锅炉低负荷时，即蒸汽流量低于炉膛所 需的最小流量时，由于有循环水进入省煤 器，故给水流量给定值SP3为：
汽动给水泵A 汽动给水泵A 入口流量 出口压力 下限特性 f1(x) ＋ ∑1 ＋ △1 汽动给水泵A运行 N T1 A 安全裕量 ＋ A
汽动给水泵B 入口流量
汽动给水泵B 出口压力
电动给水泵C 入口流量
电动给水泵C 出口压力
下限特性 f2(x) ＋ ∑2 ＋ f3(x)
下限特性
安全裕量
＋ A ∑3
＋ 汽泵A偏置bA
汽泵A转速指令nA
汽泵B转速指令nB 采用中间点温度的给水控制方案
电泵C转速指令nC
第二节 采用焓值信号的给水控制
当给水量或燃料量扰动时，焓值变化方向与其变化方向一致，所 以可采用焓值来反映燃水比变化。 采用分离器出口过热蒸汽的焓值信号，其原因 （1）能快速反应燃水比； （2）出口过热蒸汽为微过热蒸汽，微过热蒸汽焓值比分离器出口微过 热蒸汽温度在反应燃水比的灵敏度和线性度方面具有明显的优势。 机组负荷大范围变化时，工质压力将在超临界到亚临界的广泛范 围内变化。由水和蒸汽的热力特性可知，其焓值－压力－温度之间为 非线性关系，蒸汽的过热度越低，焓值－压力－温度之间关系的非线 性度越强，特别是在亚临界压力下饱和区附近，这种非线性度更强。 在过热度低的区域，当增加或减少同等量给水量时，焓值变化的正负 向数值大体相等，但微过热汽温的正负向变化量则明显不等。如果微 过热汽温低到接近饱和区，则焓值/温度斜率大，说明给水量扰动可 引起焓值的显著变化，但温度变化却很小。
＋
－
△2
－
＋ △3
－
＋
100%
N T2
汽动给水泵B运行
N
电动给水泵C运行
A
T3
＜
PID
给水旁路调节阀指令 给水泵出口压力控制
3、循环流量与储水箱水位控制
储水箱水位 循环流量 调节阀开度（％） f (x) 100 偏置 80 ∑ 小溢流阀 大溢流阀
A
SP
60 40
PID
20
V≯
Baidu Nhomakorabea
6500
7000
7500
Q H
Q W h
△h工质焓增 ，W为给水流量 。
给水控制策略 :
Q W h
也就是根据省煤器出口到低温过热器入口这段工质所吸收 的热量（水吸收的热量）和省煤器出口到低温过热器入口 这段工质的焓增（焓增）来调节给水量。
锅炉指令
汽水分离器 出口温度
储水箱压力
一级减温器 前后温差 PV2 SP2