热控直流锅炉给水全程控制系统浅析

热控直流锅炉给水全程控制系统浅析

发表时间：2018-12-24T16:07:06.423Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：张朝宏

[导读]

（中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司辽宁省铁岭市 112000）

关键词：直流；锅炉；给水；控制

直流锅炉在当今发电系统中得到广泛应用，直流锅炉由于蓄热能力小，在外界扰动时，参数对扰动比较敏感，但是当主动改变锅炉负荷时，由于蓄热能力小，蓄热释放或储存的速度快，因而蒸发量及参数能迅速跟上变工况的要求，即可适应尖峰负荷要求，这是直流锅炉大面积使用的原因，这也就对自动控制控制系统提出来较严格的要求。

直流锅炉是一个多输入、多输出的被控对象，直流锅炉工作时，其加热区、蒸发区和过热区之间的界限并非是固定不变的，锅炉的任何输入量的变化都会引起输出量的变化，不像汽包锅炉那样，各个控制系统作为相对独立的系统进行分析，直流炉的各个系统是关联的，对直流锅炉的负荷适应性和动态特性的控制对热控全程控制提出更高要求。

下面以采用变速给水泵的给水全程控制为例进行分析。

大型单元机组多采用变速泵控制给水流量，对于滑参数启动和滑压运行的机组而言，一定要设法增加给水泵的流量以保证给水泵的工作点不致落在上限特性曲线的左边，同时也要增加出口压力以保证工作点不致落在最低压力Pmin线和下限特性曲线以下，为此采用变速给水泵的给水全程控制应包括三个子系统：

1.给水泵转速控制系统，根据锅炉负荷要求，控制给水泵转速，改变给水流量；

2.给水泵最小流量控制系统，通过控制回水量，维持给水泵流量不低于某个最小流量，以保证给水泵工作点不落在上限特性曲线的左边；

3.给水泵出口压力控制系统，通过控制给水调节阀，维持出口压力，保证给水泵工作点不落在最低压力Pmin线和下限特性曲线以下。

根据锅炉运行要求，点火之前按30%负荷要求的给水流量上水，当汽水分离器水位达到70%至75%高度时，放水阀相继打开防水，放水2分钟后按5%负荷要求的给水量上水，并用此流量的水冲洗管路。当水质合格后进行锅炉点火，将给水全程控制系统投入运行。

一.给水泵转速控制系统

控制系统如右图所示，这是一个串级系统，除一般三冲量外，增加了一个燃料量信号M作为前馈信号。上水时接点C1接通，接点C2、C3断开，付调节器PI2投入自动，这时构成一个单冲量给水量控制系统，定值器G1给出30%负荷对应的给水流量信号，使锅炉按30%负荷要求的给水流量上水。当汽水分离器水位达到70%--75%高度时，两个放水阀相继打开放水。当放水阀开度为2%时，通过延时继电器延时2分钟后使接点C1断开，接点C2、C3闭合。因为这时尚未点火，故饱和蒸汽流量信号D及燃料量信号M都是0，而水位高于给定值，主调节器反向积分，所以大值选择器的输出信号肯定是定值器G2的信号（5%），这时仍是一个单冲量给水量控制系统，由副调节器PI2维持按5%负荷要求的给水量上水，用以冲洗管路。待水质合格后，锅炉开始点火，随着负荷增加，汽水分离器水位开始下降，当主调节器输出、饱和蒸气流量信号和燃料量信号相加后大于定值器G2的信号后，这个系统转为串级系统。副调节器PI2的输出回路中设有保持器B。当给水泵出口压力小于最高压力Pmax时，保持器的输出即为副调节器PI2的输出，当给水泵出口压力随着转速增加而升到Pmax时，保持器不再接受副调节器输出信号，这是保持器中的电容在接点断开瞬间所储存的副调节器的输出信号作为他的输出信号，即给水泵转速不再升高，保持原有转速不变，副调节器PI2的整定参数应随给水泵的运行台数而自动改变。

二.给水泵最小流量控制系统

控制系统如右图所示，图中函数转换器f（x）用以模拟给水泵上限特性曲线，WG是给水泵流量，N是给水泵转数。调节器PI的任务是按照保证给水泵工作点落在上限特性曲线的左边。当给水泵转数升高而流量较小时，则开大回水阀SPM，反之，则关小回水阀。在给水泵启动之前，转数N=0，定值器G经过大值选择器送入PI调节器一个给定值信号，使回水阀处于开启状态。

三.给水泵出口压力控制系统

控制系统的任务是保证给水泵的工作点落在最低压力Pmin线和下限特性曲线之上，完成这个任务的工作过程其控制系统如右下图所示。

调节阀SW、SWB分别由比例调节器P1和P2控制，它们都接受主调节器PI的输出信号，组成串级系统。控制调节阀SW的副调节器P1还接受负向定值器G1的信号，以保证两个调节器实现同方向的分程控制，先开启旁路调节阀SWB，后开启调节阀SW。由主调节器PI保证给水泵工作点不落在Pmin线和下限特性曲线之下。函数转换器f1（x）、F2（x）分别模拟两台泵的下限特性曲线，定值器G2的信号模拟最低压力Pmin，这三个信号经大值选择器选择后送入主调节器PI，作为给水泵出口压力的给定值。主调节器反馈信号有三个，即#1、#2给水泵出口压力P1、P2和高压加热器出口压力Pj，其中压力P1、P2经大值选择器后和压力Pj一起送入小值选择器，这是因为在正常运行时，高压加热器出口压力Pj肯定低于给水泵出口压力P1、P2，选用Pj为反馈信号一定能保证给水泵工作点落在安全工作区之内。在机组热态启动时，因为给水泵尚未启动，压力Pj大于给水泵出口压力，此时主调节器入口的反馈信号是给水泵出口压力信号，这就保证了给水泵启动过程中出口压力较低时，调节阀SW、SWB是关闭的，直到给水泵出口压力高于压力Pj以后，才逐渐打开调节器SW、SWB。

定压运行锅炉采用变速给水泵时，其给水全程控制系统比滑压运行锅炉简单的多，因为锅炉是定压，经济上并不会有多大好处，反而使控制系统复杂化。正常运行时给水调节阀全开，采用三冲量给水控制系统，可利用控制液压联轴器勺管位置控制电动给水泵转速。调节器信号中增加了蒸汽流量负微分信号，以减少负荷变动时水位的动态偏差。