汽包锅炉给水三冲量控制

第三节
给水调节系统实例
一．给水全程调节的基本概念
给水全程自动调节就是在机组运行的 全过程（包括起停过程和低负荷运行）都 能实现自动的调节。
二．全程调节要解决的主要问题
从常规的调节过渡到全程调节会遇到许多新的技 术问题,主要有：
1．测量信号的准确性。
解决的思路：找出汽包水位、给水流量和蒸汽流量的测量准确 性受影响的原因，即：哪些物理量影响测量信号的准确性，并找出 它们之间的函数关系，在设计调节系统时引入这些物理量，根据函 数关系在调节系统加以校正。
说明：
１． 单级
２． 三个冲量：W、D、H
3.
双回路：内、外
整定的具体步骤和稳定性分析如下：
1．内回路(inner loop)的分析与整定
内回路的主要任务是当给水流量侧产生自发性扰动时， 必须迅速消除扰动，使被调量（汽包水位H）基本不受到 自发性扰动的影响；当内回路外部发生扰动汽包水位H 发 生变化时，内回路要具有快速随动的特性，使给水流量W 尽快地起到调节汽包水位的作用。
D D D W w w
在正常运行时，可认为D=W，γD=γW，则有 αD=αW 因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系 数αD必须等于给水流量侧分流器的分流系数αW。
三．串级三冲量给水自动调节系统 三．串级三冲量给水自动调节系统
((Cascade Three-Element Feedwater Control System ) Cascade ThreeThree-Element Feedwater Control System )
图7-19是某电厂300MW汽轮发电机组中的给水全程自动调 节系统简图。
调节系统采用了一台额定出力为100%的汽动变速泵和 一台额定出力为50%的电动变速泵。
调节系统接受三个测量信号：汽包水位、给水流量和汽 轮机调节级后压力。其中，汽包水位信号的修正和补偿是通 过汽包压力信号来实现的。 图中含有串级三冲量给水调节系统，1#调节器是主调 节器，2#和3#调节器是副调节器，分别控制电动泵、汽动泵 以及旁路阀。图中含有两个单冲量调节系统，也分别控制电 动泵、汽动泵和旁路阀，其中4#调节器控制电动泵与旁路阀， 5#调节器控制汽动泵。单冲量和三冲量之间的切换是由逻辑 控制组件实现的，
方框图为： 方框图为：
串级三冲量给水自动调节系统的整定步骤如下： 串级三冲量给水自动调节系统的整定步骤如下： 1．内回路(inner loop)整定
2．外回路(outer loop)整定 ．外回路( loop)整定
3．蒸汽流量侧αD的选择
四．采用变速泵的给水调节系统
1．变速泵的类型
变速泵有两种类型： （ 1） 电动调速泵
2．“虚假水位” (level swell)现象主要是来自于蒸汽量的变化， 显然蒸汽量是一个不可调节的量（对调节系统而言），但它是 一个可测量，所以在系统中引入这些扰动信息来改善调节品质 是非常必要的。
第二节 给水调节系统的类型
一、单级三冲量给水自动调节系统 （Single Stage Three-Element Feedwater Control System)
2．调节系统的结构切换。
在低负荷运行时宜采用单冲量调节系统，在非低负荷工况 下（一般取满负荷的25%左右为界）宜采用三冲量调节系统。 解决的方法是在调节系统中增加逻辑控制功能。
3. 调节机构的切换。
低负荷运行时通常采用改变调节阀门的开度改变给水流 量；高负荷运行时采用改变给水泵转速改变给水流量。
三．调节系统实例
∙
给水自动调节系统被调对象的示意图:
∙
被调量Ｈ变化的主要原因： （１）给水量Ｗ； （２）蒸汽量Ｄ； （３）锅炉燃烧率。
汽包水位(steam dr来自百度文库m level)变化原因示意图
一．给水量Ｗ扰动时的动态特性
? 给水量Ｗ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程可以分别从两个 角度加以分析： 1、仅仅从物质平衡的角度来分析； 2、仅仅从热平衡的角度来分析。
2．外回路(outer loop)的分析与整定
我们把内回路系统的近似方框图代替到图7-10中，并 去除不影响调节系统稳定性的前馈信号通道，就得到外 回路系统方框图。 外回路已可以看作是一个单回路调节系统，所以可以采 用整定单回路调节系统的方法来整定外回路。
4.
蒸汽流量侧 D 的选择
要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即：
在蒸汽量Ｄ阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线。
动态特性的数学描述为：
G02(s)
k ε Ts 1 s
1
式中： k──比例系数 ， k

T──时间常数 ε ──飞升速度
? 结论：
1．蒸汽量扰动主要取决于汽轮机的运行工况，属于外部扰动， 锅炉燃烧率扰动其实也是一种间接的外部扰动。很显 然这两种物理量是不可能作为调节汽包水位的调节手段的，调 节作用量只能选择给水量。
第七章 汽包锅炉给水自动调节系统 The Feedwater Control System
第一节 第二节 第三节 被调对象的动态特性 给水调节系统的类型 给水调节系统实例
第一节 被调对象的动态特性 The Dynamic Characteristics of Controlled Object
? 掌握被调对象的动态特性是设计和整定好自动调节系统的前提。
串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克服静 态偏 差完全由主调节器实现，分流系数αD取值不必考虑 差完全由主调节器实现，分流系数α 静态偏差的问题，αD值可取得大一些，以利于更好地改 静态偏差的问题，α 善调节过程的调节品质。分流系数αW取值影响内回路的 善调节过程的调节品质。分流系数α 稳定性，在外回路中，可通过主调节器的δ和Ti来整 稳定性，在外回路中，可通过主调节器的δ 定，αW的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。 定，α
综合上述两种角度分析的结果，对曲线１和曲线２进行线性叠 加，得到在给水量Ｗ阶跃扰动下，汽包水位Ｈ的实际变化曲线：
? 在给水量Ｗ扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平衡 能力特性。
G 01 (s)
ε s(τ s 1)
式中：τ──迟延时间 s；
ε──飞升速度
；
二．蒸汽量Ｄ扰动时的动态特性
? 蒸汽量Ｄ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程同样可以从两个角 度加以分析。 1．仅仅从物质平衡的角度来分析 2．仅仅从热平衡的角度来分析。 综合上述两种角度分析的结果，得到
（2） 汽动调速泵。
2．变速泵的特性 3．采用变速泵的调节系统任务
（1）通过改变给水泵的转速改变给水流量，维持汽 包水位在允许范围；
（2）通过改变给水调节阀开度，控制给水泵的出口压 力，保证给水泵在安全区内工作； （3）通过控制再循环水阀门的打开和关闭，保证给水 泵流量不低于规定的最小流量；
上述三个任务分别由三个给水调节子系统实现。