锅炉给水控制系统ppt

五、全程给水一般控制方案
300MW以上机组通常配置 台给水泵： 以上机组通常配置3台给水泵 以上机组通常配置 台给水泵： ％，一 （1）电动给水泵 台，容量为额定容量的 ％或30％，一 ）电动给水泵1台 容量为额定容量的25％ ％， 般是作为启动泵和备用泵； 般是作为启动泵和备用泵； ％，正常运行 （2）汽动给水泵两台，容量各为额定容量 ％，正常运行 ）汽动给水泵两台，容量各为额定容量50％， 时用。 时用。 汽包锅炉给水控制系统包括汽包水位控制系统和给水 电动和汽动给水泵）最小流量控制系统。 泵（电动和汽动给水泵）最小流量控制系统。 为适应机组的各种运行方式， 为适应机组的各种运行方式，汽包水位控制系统设计 为多回路变结构控制系统。 为多回路变结构控制系统。
α Dγ D > αW γ W
4 给水全程控制
一、全程控制概述 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。 正常运行时均能实现自动控制的系统。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。 制两方面的内容。
二、对给水全程控制系统的要求
给水全程自动控制系统有一些特殊要求： 给水全程自动控制系统有一些特殊要求：
3 给水控制基本方案
一 、单冲量给水控制系统
但存在三个问题： 但存在三个问题：
（1）当负荷变化产生虚假水位时，将使控制 ）当负荷变化产生虚假水位时， 器反向错误动作； （2）对蒸汽流量扰动不灵敏； ）对蒸汽流量扰动不灵敏； （3）对给水自发性干扰不能有效及时克服。 ）对给水自发性干扰不能有效及时克服。
ε
s
D
+ H _
图5
蒸汽流量对水位影响的方框图
K2 H (s) ε G HD ( s) = = − D( s ) 1 + T2 s s
图4 蒸汽流量阶跃扰动下的水位响应曲线
三、炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性
图6 燃料量扰动下的水位特性
2 给水流量调节方式
一、节流方式 优点：简单、可靠 缺点：节流损失大
以上关系式确定成立的首要前提是： 以上关系式确定成立的首要前提是 ： 汽机通流 部分的结构特征保持不变。 部分的结构特征保持不变 。 当汽机通流部分由于 叶片表面结垢、 破损、 叶片表面结垢 、 破损 、 变形或动静部分间隙发生 变化而导致汽道面积改变时， 变化而导致汽道面积改变时 ， 应用上述公式计算 所得的数值中会附带有相应的误差。 所得的数值中会附带有相应的误差 。 所以要以汽 机运行及其性能试验中实测的数据为准。 机运行及其性能试验中实测的数据为准。 汽轮机第一级压力通常采用三个独立检测回路 三个压力变送器） 取中值， （ 三个压力变送器 ） 取中值 ， 再经主蒸汽温度补 此外， 偿 。 此外 ， 由汽机调节级压力信号经函数运算形 成主蒸汽流量信号之外， 成主蒸汽流量信号之外 ， 还应加上旁通蒸汽流量 信号。 信号。
水位、 （1）锅炉负荷变化范围很大，须对水位、给水流量和蒸汽流量测量信 ）锅炉负荷变化范围很大，须对水位 给水流量和蒸汽流量测量信 号进行压力、温度校正。 号进行压力、温度校正。 （2）给水量变化范围很大，保证给水泵工作在安全工作区内。 ）给水量变化范围很大，保证给水泵工作在安全工作区内。 （3）控制系统和调节机构切换时，须保证这种切换应是无扰的。 ）控制系统和调节机构切换时，须保证这种切换应是无扰的。
一、给水流量扰动下水位的动态特性
ε
W
s
ετ 1 + τs
+
H
－
图3 给水流量扰动下汽包水位的方框图 3
G HW ( s) =
H ( s) ε ετ ε = − = W ( s) s 1 + τs s(1 + τs)
图2 给水流量阶跃扰动下的水位响应曲线
二、蒸汽流量扰动下的水位动态特性
K2 1 + T2 s
＋ －
Gc1(s)
1/αWγW
W GHW(s)
H
γH 图16 主回路等效方框图
Gc1 ( s ) =
1
1
α wγ W δ 1
(1 +
1 ) Ti1 s
等效主调节器仍然是比例积分调节器， 等效主调节器仍然是比例积分调节器，但等效的比例带为
δ 1* = α W γ W δ 1
蒸汽流量前馈系数αD的选择：
h=H −B+a
a为修正值 为修正值
图19 差压汽包水位测量原理图
2. 给水流量测量
每台给水泵入口设有流量孔板，测量单台给水泵流量。 每台给水泵入口设有流量孔板，测量单台给水泵流量。在主 给水管道．上设有给水流量喷嘴，测量进入锅炉的主给水流量。 给水管道．上设有给水流量喷嘴，测量进入锅炉的主给水流量。
W = k ∆p ρ
只考虑温度 修正
γ (t , p) × ∆p W =k γ0
3. 蒸汽流量测量
弗留格流量计算公式是目前应用于蒸汽流量计算中较为普遍的方法。 弗留格流量计算公式是目前应用于蒸汽流量计算中较为普遍的方法。 （1）在所考虑的变动工况范围内，当级组内的各级隔板喷嘴和动叶栅 ）在所考虑的变动工况范围内， 中的汽流均未达到临界状态时，且有背压的汽轮机组， 中的汽流均未达到临界状态时，且有背压的汽轮机组，则
三、组合方式
• 300MW及以上机组，采用节流调节方式和给水泵调速方 及以上机组， 及以上机组 式相组合的方式调节给水量，即由汽动给水泵、 式相组合的方式调节给水量，即由汽动给水泵、电动调速 给水泵及调节阀三者相结合的方法来调节给水量。 给水泵及调节阀三者相结合的方法来调节给水量。 • 在低负荷阶段利用电动给水泵保证泵出口与汽包之间的差 或泵出口压头），由给水调节阀（或给水旁路调节阀） ），由给水调节阀 压（或泵出口压头），由给水调节阀（或给水旁路调节阀） 来调节给水流量，进而控制汽包水位； 来调节给水流量，进而控制汽包水位； • 在负荷超过某一值（对应的给水流量需求接近调节阀的最 在负荷超过某一值（ 大通流能力）且汽动给水泵尚未启动时，由电动调速给水 大通流能力）且汽动给水泵尚未启动时， 泵来调节给水流量，进而控制汽包水位； 泵来调节给水流量，进而控制汽包水位； • 在汽动给水泵启动后，逐步由电动调速给水泵过渡到汽动 在汽动给水泵启动后， 给水泵来调节给水流量。 给水泵来调节给水流量。电动给水泵只在机组启动阶段或 汽动给水泵故障时使用。 汽动给水泵故障时使用。
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。 保ห้องสมุดไป่ตู้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
因此， 因此，采用变速泵构成给水全程控制系 统时，一般会有： 统时，一般会有：
（1）给水泵转速控制系统：根据锅炉负荷要求， ）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； 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 ）给水泵最小流量控制系统：低负荷时， 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， 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； 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 ）流量增加闭锁回路（ 系统）， ），保证给水泵工作点不落在最低压力线下 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。 和下限工作特性曲线之外。
D = D0
2 p12 − p 2 2 2 p 01 − p 02
T01 × T1
式中D 参考工况下级组内的蒸汽流量， ／ ； 式中 0——参考工况下级组内的蒸汽流量，kg／h； 参考工况下级组内的蒸汽流量 p01——参考工况下级组前的蒸汽压力，MPa； 参考工况下级组前的蒸汽压力， 参考工况下级组前的蒸汽压力 ； T01——参考工况下级组前的蒸汽温度，K； 参考工况下级组前的蒸汽温度， ； 参考工况下级组前的蒸汽温度 P02——参考工况下级组后的蒸汽压力，MPa； 参考工况下级组后的蒸汽压力， 参考工况下级组后的蒸汽压力 ； D——变动工况下级组内的蒸汽流量，kg／h； 变动工况下级组内的蒸汽流量， ／ ； 变动工况下级组内的蒸汽流量 P1——变动工况下级组前的蒸汽压力，MPa； 变动工况下级组前的蒸汽压力， 变动工况下级组前的蒸汽压力 ； T1——变动工况下级组前的蒸汽温度，K； 变动工况下级组前的蒸汽温度， ； 变动工况下级组前的蒸汽温度 P2——变动工况下级组后的蒸汽压力，MPa。 变动工况下级组后的蒸汽压力， 变动工况下级组后的蒸汽压力
三、信号测量校正
• 1. 汽包水位测量
图17 单室平衡容器水位测量示意图 平衡容器输出差压∆p为 平衡容器输出差压 为
∆p = p+ − p− = γ a L − γ w H − γ s ( L − H ) = (γ a − γ s ) L − (γ w − γ s ) H
H=
(γ a − γ s ) L − ∆p (γ w − γ s )
γ a − γ s = f1 ( pb )
γ w − γ s = f 2 ( pb )
f 1 ( pb ) L − ∆p H= f 2 ( pb )
图18 密度与汽包压力关系
由于汽包中心水位线与联通管下部开孔中心垂直距离为B 由于汽包中心水位线与联通管下部开孔中心垂直距离为 mm，因此，汽包中相对于中心水位线的水位为 ，因此，
γD GHD(s)
∆p 省 煤 器 PID1
αD
HS ＋ － Gc1(s)
＋ ＋ －
W Gc2(s) KZ Kµ GHW(s)
H
αW
γW γH
PID2 αW
图14 串级三冲量給水控制系统原理框图
给 水 流 量 W
Kz ∆p 图13 串级三冲量给水控制系统
∆W ＋ －
Gc2(s)
KZ
Kµ
W
αW
γW 图15 内回路方框图
T01 p1 D = × D0 p 01 T1
某300MW机组的蒸汽流量计算公式为 机组的蒸汽流量计算公式为
D = D0 T01 273 + t 01 p p × 1 = D0 × 1 T1 p 01 273 + t1 p 01
D——主蒸汽流量，t／h； 主蒸汽流量， ／ ； 主蒸汽流量 D0——额定工况下的主蒸汽流量，为985t／h； 额定工况下的主蒸汽流量， 额定工况下的主蒸汽流量 ／ ； p1——调速级压力，为13．16MPa； 调速级压力， 调速级压力 ． ； p01——额定工况下的调速级压力，MPa； 额定工况下的调速级压力， 额定工况下的调速级压力 ； t1——调速级温度，℃； 调速级温度， 调速级温度 t01——额定工况下的调速级温度 540．6℃； 额定工况下的调速级温度, 额定工况下的调速级温度 ． ℃
（2）而当在所考虑的变动工况范围内，当级组内始终有 ）而当在所考虑的变动工况范围内，
一列或一列以上的喷嘴或动叶栅中的汽流处在临界状 态或超临界状态时， 态或超临界状态时，由于级组后的蒸汽压力的变化不 可能对级组前的蒸汽压力状态产生影响， 可能对级组前的蒸汽压力状态产生影响，且背压为真 空的机组， 空的机组，这时
执行机构 图11 单冲量给水控制系统 △ PID 汽包水位 水位给定 值
二、单级三冲量给水控制系统
过热器 汽包 蒸汽流量D 蒸汽流量 ∆p
∆p 省 煤 器
αD
PID
αW
给 水 流 量 W
Kz ∆p 图12 单级三冲量给水控制系统
三. 串级三冲量给水控制系统
过热器 蒸汽流量D 蒸汽流量
D
汽包
∆p
αD
图7 节流调节系统示意图
图8 节流调节原理
二、给水泵调速方式
图9 水泵变速调节系统示意图
图 10 水泵变速调节原理
调速泵有： 调速泵有：
（1）电动调速泵，原动机是定速电动机，电动机与水泵之间的轴联接采用液力联轴 ）电动调速泵，原动机是定速电动机， 改变液力联轴器中的油位高度即实现水泵转速的改变。 器，改变液力联轴器中的油位高度即实现水泵转速的改变。 （2）汽动调速泵，动力是小汽轮机，改变小汽轮机的进汽流量实现给水泵转速的改 ）汽动调速泵，动力是小汽轮机， 小汽轮机转速由独立的MEH控制。 控制。 变。小汽轮机转速由独立的 控制
汽包锅炉给水控制系统
1 概述
一、给水控制任务
使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量， 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， 维持汽包水位在规定的范围内，同时保持 稳定的给水流量。 稳定的给水流量。 汽包水位是一个重要的监控参数， 汽包水位是一个重要的监控参数，反 映了锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关 系。 水位高： 水位高： 水位过低 ：