给水全程控制系统设计
单级及串级三冲量给水控制系统的设计及仿真研究
引言汽包锅炉给水控制的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中的水位保持在一定范围内，具体要求有以下两个方面：1．维持汽包水位在一定范围内。
汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素。
如果锅炉汽包水位锅炉汽包水位过高，会降低汽水分离装置的汽水分离效果，造成汽包出口饱和蒸汽中含水过多，使含盐浓度增大，易使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏；同时还会引起过热汽温急剧变化。
过热蒸汽中含盐量增多会使汽轮机叶片结垢，使汽轮机出力降低和轴向推力增大。
如果汽包水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。
正常运行时水位波动范围：±15mm异常情况：±200mm事故情况：＞±350mm2．保持稳定的给水量。
给水量不应该时大时小地剧烈波动，否则，将对省煤器和给水管道的安全运行不利。
由此可见，在电厂热工生产过程中更好的控制锅炉汽包水位显得尤为重要。
随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高的要求。
影响水位的因素主要有锅炉蒸发量（负荷D），给水量W，炉膛热负荷（燃烧率M）。
由此设计出了多种给水控制系统，但随着锅炉的大型化，调节质量的不断提高，单冲量给水控制系统、双冲量给水控制系统逐渐被三冲量给水控制系统所取代。
其中三冲量给水控制系统中串级结构的更是成为目前大型机组锅炉给水控制的基本方案。
科学的不断发展，锅炉给水控制系统也在不断的完善中，目前采用单回路可编程控制器的给水自动控制系统和采用变速泵的全程给水控制系统逐渐增多。
第一章概论随着科学技术的不断发展，生产过程自动化水平也有了飞速发展，已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。
自动化水平的不断提高，保证了生产的稳定，同时降低了成本，改善了劳动条件，从而促进了文明生产，保证了生产的安全和提高了生产能力。
1.1热工自动控制系统的发展、现状及内容在科学技术高度发达的二十世纪，在工程和科学发展中，自动控制技术的发展起着极为重要的作用。
所谓自动控制就是在没有人直接参与的情况下，通过控制设备使被控对象或生产过程自动地按照预定的规律运行。
给水控制系统分析任务书
一、毕业设计(论文)主要内容汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，它是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志，汽包水位控制一直受到很高的重视。
随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积减少，负荷变化和其他扰动对水位的影响将相对增大，从而对水位控制系统提出了更高的要求。
给水全程控制可以实现对汽包水位有一个高速度、高稳定性的控制过程,提高系统的调节品质。
这就产生了全程给水控制系统：1. 了解全程给水的概念、任务和要求。
2. 掌握串级PID控制器的原理及设计，掌握串级三冲量给水控制的内外回路和前馈通路的作用。
3. 了解全程给水控制系统方案及控制过程，对给水全程控制系统进行分析及整定。
对给水全程控制系统的单、三冲量系统的切换进行分析，分析三冲量系统与单冲量调节系统之间的切换与跟踪问题。
介绍采用变速泵的给水控制系统，分析给水泵的安全工作区。
4. 设计全程给水控制系统SAMA图，并对机组启动的各阶段进行分析。
分析包括：①25%负荷以前的控制系统设计与分析②25%-30%负荷之间的控制系统分析与设计③30%-x%负荷之间的控制主系统设计与分析④x%-100% 负荷之间的控制主系统设计与分析⑤100%-0%将负荷过程设计与分析⑥调节器之间的无扰切换逻辑设计与分析⑦控制方式的各种切换逻辑的形成⑧各个系统之间的无扰切换逻辑的设计与分析⑨给水RB系统的设计与分析二、基本要求1、针对所研究题目查阅相关文献资料（15篇以上），对论文题目和要求有详细全面的了解，在此基础上完成2000字以上的文献综述。
2、经常向指导老师汇报论文的进展情况，及时与老师沟通，共同探讨论文中遇到的疑难问题。
3、根据任务书中论文主要内容的要求制定论文的整体结构，明确各章节需要完成的主要内容。
按照毕业设计任务书中的进度要求，认真完成任务书中规定的各项任务。
5、查找与论文有关的英文文献，并在规定时间内认真完成文献的翻译，英文文献中的图表需使用绘图软件完成，附在译文中。
给水系统分析
沈阳工程学院课程设计设计题目：300MW机组给水全程控制系统设计学院自动化学院班级自动化B13 学生姓名学号 2000000000 指导教师邓玮李玉杰职称副教授副教授起止日期：2014年06月23日起——至2014年06月29日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：300MW机组给水全程控制系统设计学院自动化学院班级自动化B13学生姓名学号 2000000000 指导教师邓玮李玉杰职称副教授、副教授课程设计进行地点：教学楼F座619室任务下达时间：2014 年06 月23日起止日期2014年06月23日起——至2014年06月29日止自动化系主任2014年06月20日批准1.设计主要内容及要求；（1）给水控制对象动态特性分析；（2）给水控制系统控制方案设计与原理分析；（3）控制系统组态图分析；（4）CAD制图。
2.对设计说明书、论文撰写内容、格式、字数的要求；（1）.课程设计说明书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。
（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。
课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。
应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。
（3）.说明书（论文）手写或打印均可。
手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。
（4）. 课程设计说明书（论文）装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。
3.时间进度安排；沈阳工程学院热工过程控制系统课程设计成绩评定表学院（系）：自动化学院班级：自动化B13 学生姓名：摘要火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国的重点能源工业之一。
大型火力发电机组具有效率高、投资省、自动化水平高等优点，在国内外发展很快。
给水控制系统是火电厂非常重要的控制子系统。
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。
汽包锅炉串级三冲量给水全程控制系统设计
…
ｒ
ｓ
ｆ Ｉ （ Ｐ ｈ ） ； Ｇ一
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㈤
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＿
一 （ １ － ２ ）
Ｃ
ｐ Ｄ 所 以上式可以写为 ｈ： Ｚ —（ Ｊ＿ ＿
Ｇ（ ） Ｓ（ ２ ）蒸 汽流量扰动下水位 的动态性
按照上式可以设计出水位压力 自 动校正线路。 ②过热蒸汽流量信 号压力 、温度校正 过热蒸汽流量测量通常采用标准喷嘴。 这种喷嘴基本上是按 定压运 行额定工况参数设计 ， 在该参数下运行时 ， 测量精度是较高的。但在 全
时， 锅炉吸收更多的热量 ， 蒸发强度增 加。 如果汽机的进 汽量不加调节 ，
我厂全程给水控制采用两 台给水泵控制 ， 在一台给水泵故障后 ， 机 组将Ｒ Ｂ ，这就为全程给水控制 系统提 出更高的要求 ， 我们应该充分考 虑一台给水泵停 运后对控制系统 的影响 。同时我厂采用循环流化床锅 炉 ，通过循 环灰 量、风煤配 比等手段来控制床温 ， 实现８ ５ ０～９ ５ ０ ℃左右
（ 二 ）串级三 冲量给水控 制系统参数校正 （ １ ） 测量信号的 自动校正 锅炉从启动到正常运行或是从正常运行到停炉的过程中， 蒸汽参数 和负荷在很大 的范 围内变化 ， 这就使水位 、 给水流量和蒸汽流量测量信 号的准确性受到影响 。 为 了实现全程 自动控制 ， 要求这些测量信号能够
包压力 Ｐ ｂ 的函数 ，即
—
水 位在给水扰动下 的传递 函数可表示为 ：
均为汽
旦 ： 三 一
： 兰
大容量汽包锅炉给水全程分层递阶控制系统设计与分析
中 图分类号 ：ＴＫ３ ３ ２
文献 标识 码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０— １ ８ ２ ０ ） ３０ ０ — ３ ０ ８０ ９ （ ０ ７ ０ — ０ １０
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｎａ ｙ ｉ ｆ ｆ ｅ ｗａ ｅ ｕ ｌ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｅ ａ ｃ ｉ ａ ｓ ｇ ｎｄ ａ ｌ ｓ ｓ ｏ ｅ ｄ－ ｔ ｒ ｆ ｌ－ ｒ ｃ ｓ ｉ ｒ ｒ ｈ ｃ ｌ ｃ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ａ ｇ — ａ ａ ｉｙ ｄ ｕ ｂ ｉｅ ｏ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｆ ｒ ｌ ｒ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔ ｒ ｍ ｏ ｌ ｒ
摘 要 ：指 出了大容 量汽 包锅 炉给 水全 程控 制 系统在设计 与分析 中存在 的 问题 ，根据 大
容 量 汽 包锅 炉给 水 系统的 工 艺流程 和控 制任务 ，采 用大 系统分层 递阶控制 思想 ，提 出 了 大容量 汽 包锅 炉给水全程 分 层 递阶控 制 系统设计 与分析 的新 方法 。
维普资讯
第２ ７卷／ ０ ７年第 ３ ２０ 期
湖
大容量汽包锅 炉给水全程分层递阶控制 系统设计与分析 ＊
潘 维加 ，鲁 峰
（． 长 沙理 工大 学能 源与 动力 工程 学院 ，湖 南 长 沙 ４ ０ ７ ； １ １０ ６
２ 湖 南华 电长 沙发 电有 限公 司，湖 南 长 沙 ４ ０ ０ ） ． １ ２ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｘｉｔｎ ｅ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅｍｓ ｏ ｅ ｄ ｗａ ｅ ｕｌ ｐ ｏ ｅ ｓｃ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ａ ｇ — ａ ａ ｉ ｒ ｍ ｏ ｌｒ ｗｅ ｅ ｓｒｃ ： ｅ ｅ ｓ ｉ ｇ ｄ ｓｇ ｒ ｂｌ ｆ ｆ ｅ — ｔ ｒ ｆ ｌ ｒ ｃ ｓ ｏｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｆ ｒ ｌｒ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔ ｄ ｕ ｂ ｉ ｒ — ｙ ｅ
300MW火电机组给水控制系统的设计.
目录1选题背景 (2)1.1引言 (2)1.2设计目的及要求 (2)2方案论证 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (4)3过程论述 (5)3.1总体设计 (5)3.2详细设计 (6)3.2.1信号的测量部分 (6)3.2.2单冲量控制方式 (10)3.2.3串级三冲量控制方式 (11)3.3信号监测 (12)3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12)3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13)3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13)3.4工作方式 (13)3.5切换与跟踪 (13)3.5.1切换 (13)3.5.2跟踪 (14)3.6控制器选型 (14)4结论 (14)5课程设计心得体会 (15)6参考文献 (15)1选题背景：1.1引言火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。
但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。
大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。
给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。
1.2设计目的及要求本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。
全厂地下管道给排水方案
全厂地下管道给排水方案清晨的阳光透过窗帘的缝隙，洒在办公室的角落，我坐在桌前，手握一支笔，开始构思这个全厂地下管道给排水方案。
这对我来说，是个再熟悉不过的课题，十年的经验让我对这个领域有了深刻的理解。
我们得明确这个方案的目标：确保全厂给排水系统的正常运行，提高用水效率，降低排水污染。
那么，就是具体方案的内容了。
一、给水系统设计1.水源选择考虑到水源的稳定性和水质，我们选择地下水作为主要水源。
在水源地附近设置水源井，通过水泵将水输送至全厂。
2.给水管道布局给水管道采用枝状布局，从水源地向各用水点延伸。
管道直径根据用水量及输送距离来确定，确保输送效率。
3.给水设施在用水点附近设置给水设施，包括水龙头、阀门等。
为防止水压波动，设置减压阀和水泵变频控制系统。
二、排水系统设计1.排水管道布局排水管道采用重力流和压力流相结合的方式，将污水输送至污水处理设施。
管道直径根据排水量及输送距离来确定。
2.排水设施在排水点附近设置排水设施，包括检查井、雨水井等。
为防止污水倒灌，设置检查井内的止回阀。
3.污水处理全厂产生的污水经过预处理、生化处理、深度处理等环节，达到排放标准后排放。
三、系统运行与维护1.给水系统运行与维护（1）定期检查水泵、阀门等设备，确保正常运行。
（2）定期检测水源水质，确保水质达标。
（3）定期清洗给水管道，防止管道内壁结垢。
2.排水系统运行与维护（1）定期检查排水管道，发现问题及时处理。
（2）定期清理检查井、雨水井，防止堵塞。
（3）定期检测污水处理设施，确保处理效果。
四、节能环保措施1.给水系统节能措施（1）采用高效节能水泵，降低能耗。
（2）合理布局管道，减少水头损失。
2.排水系统节能措施（1）采用重力流排水，减少泵送能耗。
（2）优化污水处理工艺，降低能耗。
3.环保措施（1）提高用水效率，减少水资源浪费。
（2）加强污水处理，减少污染物排放。
五、方案实施与监督1.实施步骤（1）制定详细的施工方案，明确施工顺序和工艺。
DLT657-1998火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程
火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程 DL/T657—1998
Code for on-line acceptance test of modulating control system in fossil fuel power plant
中华人民共和国电力工业部 1998-03-19 批准
可用率 A ≥90% 投入率 P ≥95% 可用率统计数据填入附录 C(标准的附录)格式的表中。
附录 A(标准的附录)
验收测试品质指标
A1 机炉协调系统的静态、动态品质指标，见表 A1。
表 A1 机炉协调系统的静态、动态品质指标
负荷范 给定负荷
系统
方式
围
变化速率 Δp s Δt s
%Pe
%Pe/min MPa ℃
差数据填入表 B2 之中。 6.3 机组负荷指令变化扰动试验。
试验时，机组工况及试验条件见 4.2。 机炉协调系统在机炉协调方式下工作。机组负荷稳定，分别在 3%P e/min 及 5%P e/min 的给定负荷变化速率下，阶跃增加(或减少)机组负荷指令 10%～15%P e，记录有关参数。待 机组功率稳定后，阶跃减少(或增加)机组负荷指令 P D，记录有关参数。每一给定负荷变化速 率下，增减负荷指令试验交替进行。增减指令试验各进行三次。 将各参数动态偏差平均值填入附录 B(标准的附录)的表 B2 之中。 6.4 给水全程控制系统性能测试 给水全程控制系统在机组负荷指令变化扰动下的性能，已通过 6.3 项试验考核。本项试 验侧重从全程控制角度考核该系统的功能、性能。 根据设计要求，从锅炉机组上水(或从点火)开始，投入给水全程控制系统。随着机组负 荷升高，给水控制系统的构成方式应能自动地进行切换，并满足汽包水位控制的要求。在机 组减负荷直至停炉的过程中，给水控制系统应有与上述相反的切换过程。 将试验结果填入附录 B(标准的附录)的表 B1、表 B3 之中。 6.5 子控制系统性能测试 完成 6.3、6.4 项试验后，根据需要还要对机组各(或部分)主要子控制系统分别进行性能 测试。这些子系统包括：主蒸汽压力、机组功率、燃料、送风、引风、一次风量、一次风压、 磨煤机出口温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度及给水等控制系统。单元机组其他辅助控制系 统，经调整试验，投入运行后，应建立其投入率、可用率档案，纳入各电力局的经常性考核 之中。模拟量控制系统验收测试时，可不再对其进行性能考核试验。 机组在 4.2 所示正常工况下稳定运行。被测试控制系统处于自动方式。阶跃加入 15%～ 20%内部扰动，记录其被调量变化过程。增、减方向内部扰动试验各进行三次。 将各系统被调量动态偏差平均值填入附录 B(标准的附录)的表 B4 之中。 7 抗干扰能力及系统可靠性测试 7.1 抗射频干扰能力测试。用频率为 400MHz～500MHz、功率为 5W 的步话机作为干扰源， 在距敞开门的机柜 1.5m 处工作时，系统应能正常工作。 7.2 变送器冗余功能测试。重要参数测量变送器，常采用三取二冗余配置。分别停用一台 或两台变送器，应有相应报警信息出现，且其模拟信号运算功能亦应有相应变换。 7.3 控制器冗余功能测试。模拟量控制系统中，控制器常采用冗余配置。在系统正常运行 时，制造一故障，系统应能从运行中的控制器自动切向备用的控制器，并发出报警信号。切 换过程对控制系统工作，对机组运行不产生干扰。 上述测试结果填入附录 B(标准的附录)的表 B5 之中。 8 可用率及投入率考核 8.1 模拟量控制系统投入试运行起，开始考核其可用率和投入率。单元机组模拟量控制系 统的统计工作宜借助编入 DCS 的程序自动进行统计。考核统计时间不得少于三个月。 8.2 模拟量控制系统的“统计套数”按下列原则确定： a)机炉协调控制系统按 4 套(协调方式、锅炉跟踪、汽轮机跟踪和手动方式)统计。 b)给水控制系统按 3 套统计。 c)锅炉的其他控制系统按 1.2 套统计。 d)其他简单的控制系统按自然套统计，有一套算一套。 8.3 单套模拟量控制系统的可用率可按下列公式计算：
第二章+锅炉自动控制系统
串级三冲量给水控制系统图
燃烧率阶跃扰动下的水位响应曲线
在燃烧率Q阶跃变化时，水位的响应曲线如图2-8所示。水位变化的动态特 性用下列传递函数表示：
GHQ ( s)
——为迟延时间（s）。
H (s) K [ ]e s Q( s ) (1 Ts)2 s
上式与蒸汽流量的扰动影响下的传递函数相类似，但增加了一个纯迟延环节。
(4) 根据运行中汽包“虚假水位”现象的 情况。设定蒸汽流量信号强度系数 D 。如“虚假水位”现象严重，可适当加强蒸 汽流量信号，例如可使蒸汽流量信号强度为 给水流量信号强度的1～3倍。但若因此需要 减小给水流量信号强度，则需要重新修正主、 副调节器的整定参数。 (5) 进行机组负荷扰动试验，要求同单级三 冲量系统。
1） 串级三冲量给水控制系统的组成为： (1) 给水流量W、给水流量变送器 rw 和给水流量反馈装置 aw 、副调节器PI2、 执行机构 K Z 、调节阀 K 组成的内回路（或称副回路）。
(2) 由水位控制对象 W01 s 、水位变送器 rH 、主调节器PI1和内回路组成 的外回路（或称主回路）。 (3) 由蒸汽流量信号D及蒸汽流量测量装置 rD 、蒸汽流量前馈装置
本章主要学习模拟量控制系统中锅炉部分的各主要子控制系统：给水控制系统、气 温控制系统和燃烧控制系统。
一、 模拟量闭环控制系统（MCS）
主要包括以下子系统： 1．锅炉给水控制系统 锅炉给水控制系统是调节锅炉的给水量以适应机组负荷（蒸汽量）的变化， 保持汽包水位稳定（对于汽包锅炉）或保持在不同锅炉负荷下的最佳燃水 比（对于直流锅炉） 2．汽温控制系统 汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主蒸汽温度控制和 再热蒸汽温度控制 （过热气温调节：喷减温水；再热气温调节：烟气挡板位置）
锅炉给水控制系统 ppt课件
ppt课件
26
1．测量系统
（1）汽包水位测量 （2）主蒸汽流量测量 （3）主给水流量测量
H f (p, pb )
D f ( p1 , Ts )
W f (p, TW )
WT W
W
i 1
n
i
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2．汽包水位控制系统
汽包压力pb 泵出口压力 汽包水位 蒸汽流量 f(x ) ∑ A △ PID3 A △ PID4
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四、给水泵运行问题
保证泵的安全工作区是首先要考虑的问题。
图20 给水泵的安全工作区
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因此，采用变速泵构成给水全程控制系 统时，一般会有：
（1）给水泵转速控制系统：根据锅炉负荷要求， 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。
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3. 给水泵最小流量控制系统
泵最小流量 给定值 A 泵入口流量
－
△ PID
T 流量小于某定值 N Y
A
T1
流量大于某定值 N T2 f(x) 循环回路调节阀 Y
A A
100% 0%
图11-22 给水泵最小流量控制系统原理图
ppt课件
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5 给水全程控制实例
一、给水热力系统及调节机构
f1(× K MEDIAN SELECT 汽包水位H
× K
H k ( f1 ( pb ) p) f 2 ( pb )
一段式全程给水控制系统的应用研究
该 系 统 以 控 制 给 水 母 管 压 力 为 基 础 ， 锅 炉 启 动 上 水 阶 在 段 维 持 一 定 的 给 水 流 量 ， 足 锅 炉 上 水 的 要 求 ； 锅 炉 点 火 满 在
到 ３ ％ 负 荷 以 下 阶 段 ， 受 给 水 压 力 偏 差 及 汽 包 水 位 偏 差 ５ 接 的 微 分 前 馈 信 号 ，与 给 水 泵 转 速 控 制 系 统 配 合 ， 持 给 水 母 维
运行 。
采 用 变 速 给 水 泵 、 程 给 水 控 制 系 统 实 现 锅 炉 各 种 运 行 工 况 全
的 给 水 控 制 ，以 保 证 锅 炉 的 安 全 、稳 定 运 行 ，减 轻 运 行 人 员
的 劳 动 强 度 ，提 高 机 组 效 率 ，降 低 辅 机 的 损 耗 ，但 由 于 各 种
给 水 泵 最 小 流 量 采 用 调 节 阀 闭 环 控 制 ， 是 阳 城 电 厂 给 水 控 制 系 统 与 其 它 机 组 相 比 的 一 个 突 出 特 点 ， 根 据 给 水 泵 的 上 限 特 性 曲 线 控 制 给 水 流 量 ， 不 仅 保 证 了 给 水 泵 工 作 区 内 安 全 运 行 ， 防 止 汽 蚀 ， 时 极 大 限 度 地 提 高 了给 水 泵 的 工 同 作效率。
为 一 个 整 体 来 考 虑 ， 有 利 于 提 高 机 组 的 效 率 和 给 水 泵 的 安 更
全 、 效 运 行 ， 采 用 该 方 案 关 键 在 于 克 服 两 个 系 统 之 间 的 高 但
Ｍｗ 机 组 的 锅 炉 给 水 系 统 由 ２台 各
中图 分类 号 ： ＴＫ３ ２
文献 标 识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：６ １０ ２ （ ０ ２ 增 刊 １０ ３ —３ １７—３０ ２０ ） — ０ ００
300MW火电机组给水控制的设计
300MW火电机组给水控制的设计摘要：随着发电机组容量的增加和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。
为了减轻运行人员的劳动强度，保证机组的安全运行，要求实现更为先进，适合范围更宽，功能更为完备的自动控制系统。
这就产生了全程控制系统。
所谓全程控制系统是指在启停和正常运行时均能实现自动控制的系统。
给水控制系统是火力发电厂非常重要的控制子系统，稳定的汽包水位是汽包锅炉安全运行的重要指标。
火电厂给水系统构成复杂，汽包水位受到机组负荷，汽包压力、温度，给水量等多项参数的影响；不同负荷阶段，给水设备不同，又需要采取不同的控制方式。
关键词：全程控制系统无扰切换单级三冲量串级三冲量300 MW thermal power unit water control designAbstract：Along with the increase of generating unit capacity and parameter unceasing enhancement, the unit control and operation management become more and more complex and difficult. In order to reduce the operational personnel Labour intensity, guarantee the unit operation, demanding more advanced, suitable for a wider, function and more complete automatic control system. This creates the whole control system. So-called process control system refers to the start-stop and normal operation are to achieve automatic control system. Water control system is the coal-fired power plant very important control subsystem, stable drum drum water level is an important index of the safe operation of the boiler. Thermal water system structure is complex, the drum water level by the unit loads, steam pressure, temperature, water etc. Several parameters influence; Different load stage, water supply equipment, and the need to adopt different different control modes.Key words：Process control system Undisturbed switch Single grade three impulse Cascade three impulse1选题背景随着发电机组容量的增加和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。
APS控制系统实施方案
启动过程包括以下 6 个断点 (1) 机组启动准备断点
锅炉，燃机，汽机各辅助系统启动。 锅炉上水 启动前条件检查。 (2) 燃机启动断点 燃机点火，升速。 燃机发电机（GTG）并列、初负荷。 HRSG 升温、升压。 (3) 蒸汽轮机启动断点 蒸汽轮机冲转、暖机、升速至同期转速。
Emerson Process Management Power & Water Solutions Jingneng Gaoantun Project
在 APS 系统中设置断点控制，将整个启动、停止过程分 成相对独立的若干个程序段，在每个程序段中完成各自的 控制内容。采用断点控制方式，各个断点既相互联系，又 相互独立，只要满足断点条件，各个断点均可独立执行。
3-2. 断点设置 断点的划分可根据机组的实际情况和运行习惯来划分， 对于二拖一联合循环机组，APS 启动过程设置 6 个断点，停 止过程设置 3 个断点：
APS 通过负荷主控回路给出机组停运负荷目标 值，以一定速率减负荷；启动 ST 高、中、低压 蒸汽退汽功能组
（2） 汽机解列 ST 发电机解列、
（3） GT 发电机解列 停运高、中、低压蒸汽系统功能组
（4） HRSG 停运 HRSG 泄压或保压停炉 关闭疏水阀 停运高、中、低压给水功能组
单元机组协调控制系统-(CCS)
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二、协调控制系统分析 1．负荷运算 负荷运算电路只有在协调控制方式下才起作 用,负荷运算的任务可以用一个操作、两个校 正、一个限制来概括。 一个操作是电路的中间部分，通过“操作员 设定”的手动操作单元，运行人员使用鼠标 或键盘可以设定机组负荷的大小。
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两个校正为主汽压力校正和频率偏差校正。 当主汽压力不等于压力给定数值后,由负荷 运算模块最左侧的压力校正支路对机组负 荷进行校正，以保证主汽压力等于给定数 值。当机组频率和电网频率出现偏差后， 由负荷运算模块最右侧的频率偏差校正支 路对机组负荷进行校正，以保证机组输出 负荷和电网的负荷需求相平衡。
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二、汽包锅炉给水控制系统 (一)给水控制的任务 汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给 水量适应锅炉的蒸发量,以维持汽包水位在规 定的范围内，保持给水流量的相对稳定。 (二)给水控制对象的动态特性 主要的扰动有:给水流量W、锅炉蒸发量D、 炉膛热负荷等。
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1．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。 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，属于多容无自平衡 能力对象。
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三、协调控制的基本原则
从锅炉燃烧率改变到引起机组输出电功率 变化,其过程有较大的惯性和迟延，如果只 是依靠锅炉侧的控制，必然不能获得迅速 的负荷响应。而汽轮机进汽调节阀动作， 可使机组释放(或储存)锅炉的部分能量，使 输出的电功率有较迅速的响应。因此，为 了提高机组的响应性能，可在保证安全运 行的前提下，充分利用锅炉的蓄热能力， 在负荷变动时，通过汽轮机进汽调
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第五章 单元机组协调控制系统 (CCS) 5.1 协调控制系统的基本概念 大容量机组的汽轮发电机和锅炉都是采用单 元制运行方式。所谓单元制就是由一台汽轮 发电机组和一台锅炉所组成的相对独立的系 统。单元制运行方式与以往的母管制运行方 式相比,机组的热力系统得到了简化，而且使 蒸汽经过中间再热处理成为可能，从而提高 了机组的热效率。
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目前，大型火电单元机组都采用机、炉的联合启动的方式，锅炉、汽轮机按照启动曲线要求进行滑参数启动。具有中间再热的单元机组多采用定压法进行滑参数启动。随着机组容量的增大、参数的提高，在启动和停机过程中需要监视和操作的项目增多，操作的频率也增高，采用人工调节已不适应生产要求，而必须在启、停过程中也实现自动控制。所谓全程控制系统是指机组在启停过程和正常运行时均能实现自动控制的系统。全程控制是相对常规控制系统而言的，全程控制包括启停控制和正常运行工况下控制两方面的内容。常规控制系统一般只适用于机组带大负荷工况下运行，在启停过程或低负荷工况下，一般要用手动进行控制，而全程控制系统能使机组在启动、停机、不同负荷工况下自动运行。以给水控制系统为例，常规串级三冲量给水系统只能在负荷达到额定负荷70%时，才能投入自动，在此以前全部为手动操作，而全程给水系统从锅炉点火启动开始便可以投入自动。
摘
本文在讨论给水调节系统的被控对象动态特性、热工测量信号、调节机构特性的基础上，分析了三冲量给水控制系统的结构及工作原理，提出了实现单元制给水全程控制系统应考虑的问题及控制方案。随着锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和完善的。针对目前发电厂给水系统的现状及其存在的问题，结合发电厂300MW机组配置,发电厂300MW机组给水全程调节系统的构成原理和控制功能，分析了系统的总体结构、工作原理、控制过程、系统切换方式、控制逻辑、调试及参数整定原则。
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锅炉从启动到正常运行的过程中，蒸汽参数和负荷在很大范围内变化，这就使水位、给水流量和蒸汽流量测量的准确性受到影响。为了实现给水全程自动控制，必须对这些测量信号自动进行压力、温度校正（补偿）。在实际应用时，补偿公式中一些参数的确定要依据理论计算及现场调试综合求取，通过动态补偿回路确保上述信号在负荷变化时的精度。
2.1.1
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2.1所示。当给水流量阶跃增加ΔW后，水位H的变化如图中曲线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，但由于给水温度低于汽包内饱和水的温度，给水吸收了原有饱和水中的部分热量使水面下汽泡容积减少，实际水位响应曲线可视为由H1和H2两条曲线叠加而成，所以扰动初期水位不会立即升高。当水面下汽泡容积的变化过程逐渐平衡，水位就反应出由于汽包中储水量的增加而逐渐上升的趋势，最后当水面下汽泡容积不再变化时，由于进、出工质流量不平衡，水位将以一定的速度直线上升。
图2.1.2燃烧量阶跃扰动下水位响应曲线
上述四种扰动在锅炉运行中都可能经常发生，给水流量扰动作为内部扰动，汽包水位对其响应的动态参数（τ、ε）是给水控制系统调节器参数整定的依据。蒸汽流量D、燃料量B和汽包压力Pb扰动作为外部扰动，会造成水位波动。蒸汽流量D和燃料量B的变化是产生“虚假水位”的根源。所以在给水控制系统里常常引入D、B信号作为前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质，而这也是目前大型锅炉给水控制系统采用三冲量或多冲量的根本原因。
Key Wordsfeed water, feed water control, control system, drum water level, automatic regulation
引
汽包锅炉给水自动调节的任务就是在机组带负荷运行的整个工况下，自动控制锅炉的给水流量，使其适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内变化。
大型机组的控制与运行管理相当复杂，尤其是当机组承担调峰任务时，负荷波动频繁，而且机组的启停次数相应增加。这时，运行人员要依靠自动化系统的功能，保证机组的安全运行。因此，大容量发电机组要求具有在不同负荷和工况下，都能充分发挥控制作用的自动调节系统，这就产生了全程调节系统。所谓全程调节系统是指在机组启停过程和正常运行的全过程都能实现自动调节的调节系统。给水全程控制是现代控制理论发展的必然趋势，它最大程度地节省锅炉从点火升压到带满负荷及至事故状态下紧急停炉的繁杂操作，可以实现对汽包水位有一个高速度、高稳定性的控制过程，提高系统的调节品质。
3.1
由于汽包中饱和水和饱和蒸汽的密度随压力变化，因而影响水位测量的准确性。这里拟考虑采用电气校正回路进行压力校正，即在差压变送器后引入校正回路。
图3.1燃烧量阶跃扰动下水位响应曲线
式子中：△P为平衡容器输出的差压，ρc，ρw，ρs分别是平衡容器内水的密度，汽包内饱和水的密度，汽包内饱和蒸汽的密度。
汽包水位过高，会影响到汽包内汽水分离装置的正常工作，使出口蒸汽含水过
多而使过热器结垢，容易造成过热器损坏，同时汽包出口蒸汽中含水过多，也会使过热器的温度急剧变化，直接影响机组的安全经济运行；汽包水位过低，则可能破坏锅炉的水循环系统，造成水冷壁管破裂。因而，保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全经济运行的必要条件，然而，汽包水位又是锅炉运行中变化最频繁的参数，故给水流量的调节操作也是运行中最频繁的操作，锅炉给水自动调节是十分重要的调节系统。
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2.1
汽包水位是由汽包中的储水量和水面下的汽泡容积决定的，因此凡是引起汽包中储水量变化和水面下的汽泡容积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。
汽包水位动态特性较为复杂，一是对汽包水位扰动有四个来源，二是“虚假水位”问题的存在，特别是后一个问题使得人们设计出“三冲量”给水控制系统。了解、掌握汽包水位动态特性是保证给水自动控制系统顺利投入的基本要求。
关键词：给水全程，给水控制，控制系统，汽包水位，自动调节
Abstractபைடு நூலகம்
Based on the discussion of the feed water regulating system controlled object dynamic characteristic, thermal measurement signals, adjusting mechanism on the basis of analysis of the characteristics, structure and working principle of the three element feed-water control system, is proposed to realize the unit water supply problems should be considered in system and control scheme of the whole control. With the large capacity, high parameter boiler towards development, water supply systems using automatic control system is essentialway, it can reduce the labor intensity of the operation personnel, to ensure the safe operation of the boiler. For the large capacity and high parameters of the boiler, the water supply system is very complex and perfect. In view of the present situation of water supply system of power plant and its existing problems, combined with the configuration of 300MW power plant, the whole feed water regulating system for 300MW unit of power plant construction principle and control function, analysis of the overall structure, working principle, control process,the system switching mode, control logic,debugging and tuning principle.
图2.1.1给水流量阶跃扰动下水位响应曲线
2.1.2
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扰动下水位变化的阶跃响应曲线如图2.2所示。当蒸汽流量突然阶跃增大时，由于汽包水位对象是无自平衡能力的，这时水位应下降，如图2.2中H1曲线所示。但当锅炉蒸发量突然增加时，汽包水下面的汽泡容积也迅速增大，即锅炉的蒸发强度增加，从而使水位升高，因蒸发强度的增加是有一定限度的，故汽泡容积增大而引起的水位变化可用惯性环节特性来描述，如图2.1.2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2.2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的形式：在负荷突然增加时，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，在负荷突然减少时，水位反而先下降），这种现象称为“虚假水位”现象。这是因为在负荷变化的初期阶段，水面下汽泡的体积变化很快，它对水位的变化起主要影响作用的缘故，因此水位随汽泡体积增大而上升。只有当汽泡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，这时水位就随负荷增大而下降，呈无自平衡特性。