第二章 锅炉自动控制系统..

第二节 锅炉给水自动控制系统
一．给水控制的任务及调节手段
1 给水控制的任务
锅炉给水控制的任务是使给水量适应于锅炉的蒸发量，以保持锅炉运行中的汽水 流量平衡，并维持汽包水位在规定的范围内。汽包水位是锅炉运行中的一个重要 的监控参数，它反映锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系。维持汽包水位在一 定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。 随着锅炉容量增大和参数提高，汽包容积相对缩小，而锅炉蒸发受热面的热负荷显著 提高，加快了负荷变化时水位变化的速度。同时大容量锅炉要求实现给水全程控制， 即在锅炉起动时就投入给水自动．从而对给水控制提出了更高的要求。 2 给水控制的调节手段 （1）采用定速泵 （节流调节） 通过改变给水调节阀的开度来控制给水流量，称为给水流量的节流调节方式 特点：采用节流调节方式，方法简单可靠，缺点是节流损失大，增加泵消耗的 功率，同时调节阀门处在很高压力下工作，容易磨损和损坏，另外由于定速泵 起动转矩大，配置的电动机容量比水泵的额定容量大得多，很不经济。
给水流量阶跃扰动下的水位响应曲线
当给水流量扰动时，水位变化的动态特性表现为有惯性、无自平衡能力的特征。
给水流量扰动下汽包水位的动态特性，可用传递函数表示为：
Wow s W s H s

s 1 s

s 1 s

水位对象相当于一个一阶惯性环节与积 分环节相串联或反向并联而形成。
由响应曲线可以求出 和

（响应速度，即给水流量改变一个单位流量
时的水位变化速度）
tan OB 1 H W OA W W
其中延迟时间 可以用响应时间
OA
Ta
1
W ——指给水流量的阶跃值。


来表示水位对扰动影响的快慢。
Ta
1

W
H
响应时间的物理意义：当扰动量为100%（从满负荷突然变化为0），水位（被 调量）变化100%所需要的时间。
管路特性工作曲线
最小流量
最大流量
给水流量的水泵变速调节 a.水泵变速调节示意图 b）水泵变速调节原理图
（3）泵的安全工作区 最小流量曲线 最大流量曲线 最高给水压力 泵安全工作区 最高转速 最低给水压力 最低转速
变速水泵的压力一流量特性及安全工作区
泵的上限特性曲线亦称为最小流量曲线，它表示给水泵在不同转速下必须满足的最小 流量，低于这个流量，泵内由于机械能做功产生的热量不能及时带走，使得给水加热 井汽化，导致汽蚀。泵的下限特性曲线，亦称为最大流量曲线，它表示给水泵在不同 转速下允许的最大流量，大于这个流量，泵内静压最低值将低于给水温度下的饱和压 力，在管道静压最低值部分给水将发生汽化，导致汽蚀。
二 锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）(或燃烧器管理系统——BMS）
FSSS的功能可分为锅炉保护和燃烧器控制两部分，具体包括：锅炉炉膛的吹扫、锅 炉点火、燃油泄漏实验、炉膛火焰监视、炉膛压力和灭火保护、燃烧器控制、磨煤 机组启停、磨煤机给煤机保护、主燃料跳闸（MFT）等。一旦在运行中出现危险时， 系统控制主燃料跳闸（MFT），切断进入炉膛的一切燃料。主燃跳闸后仍然维持炉 内通风、吹扫以及清除炉膛及尾部烟道中的可燃物气体。
泵全关
泵全开
最小流量 最大流量
节流调节系统示意图 （2）采用变速泵
节流调节原理图
通过改变水泵的转速控制给水流量， 变速泵又分为电动变速泵和汽动变速泵： 电动变速泵的驱动电动机经液力联轴器与水泵相联结，通过改变液力联轴器中勺管的 径向行程，改变联轴器的工作油量，实现给水泵转速的改变。 汽动给水泵由小汽轮机直接驱动，通过控制小汽轮机的进汽量，改变汽动泵的转速。
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。
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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）
3．锅炉燃烧控制系统
锅炉燃烧过程自动控制的主要任务是使锅炉的燃烧率随时适应外界负荷的需求， 实现安全经济运行。 锅炉燃烧过程自动控制主要包括三项控制内容： 1 燃料控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应地改变锅炉燃 烧的燃料量（单位时间内送入炉膛的燃料重量），包括燃料量控制和制粉控制，前 者包括给煤量控制系统、燃油控制系统和总燃料量控制系统。后者主要包括制粉设 备的控制。 2 送风量控制系统 为了实现经济燃烧，必须相应地调节送风量，使送风量（单 位时间内送入炉膛的空气重量）与燃料量相适应。 3 引风量控制系统（单位时间内从炉膛引出的烟气重量），即炉膛压力控制系统， 严格保证炉膛压力维持在相对安全范围内，使之与送风量相适应。
第二章 火力发电厂锅炉 自动控制系统
第一节 锅炉控制概述
锅炉自动控制系统的任务是根据机组的负荷要求，向汽轮机供给足够的、在规定压力 和温度范围内的蒸汽，同时保证锅炉安全经济运行。锅炉的自动控制包括模拟量闭环 控制系统、辅机顺控系统和炉膛安全监控系统。它是单元机组协调控制系统的基础级 控制系统，是实现单元机组协调控制的必要条件。
二．控制对象的动态特性
汽包水位决定于汽包中的贮水量和水面下的汽泡容积。引起汽包中贮水量和水面 下汽泡容积变化的因素很多，主要有锅炉的蒸汽负荷D、给水流量W和炉膛热负 荷Q等。 1．给水流量扰动下水位变化的动态特性
不考虑气泡容积变化的水位变化曲线
只考虑气泡容积变化的水位变化曲线
给水控制对象结构示意图
2．蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性
蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电 机的负荷变化，属于外部扰动。
沸腾曲线
不考虑沸腾作用时的水位变化曲线
水位在蒸汽流量扰动下的动态特性可用以下传递函数表示：
GHD
K2 H ( s) D(s) 1 T2 s s