300MW火電機組給水控制系統(tǒng)的設(shè)計

#圖6給水流量測量信號3.2.2單沖量控制方式在單沖量給水控制系統(tǒng)中，是一個只采用汽包水位信號和一個調(diào)節(jié)器的反饋控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中，水位信號經(jīng)平衡容器轉(zhuǎn)換成差壓，再經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成電信號。當(dāng)汽包水位發(fā)生變化時，如水位下降，則差壓增加，電信號增大，調(diào)節(jié)器的輸入偏差變大，經(jīng)過控制器運算，產(chǎn)生的輸出信號作用到執(zhí)行機構(gòu)，使閥門開度變大，給水流量增加，水位回升，差壓減小，使調(diào)節(jié)器的輸入變差減小。當(dāng)偏差逐步消失時，調(diào)節(jié)器的輸出不再變化，實現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。單沖量給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但對于內(nèi)繞延遲大，外擾有明顯虛假水位，存在一定的不足，在低負(fù)荷階段，由于鍋爐疏水和排污等因素的影響，使給水流量和蒸汽流量存在著嚴(yán)重的不平衡，且流量太小，測量誤差較大，低負(fù)荷時的汽包壓力低且虛假水位也不嚴(yán)重，在機組啟、停及低負(fù)荷運行工況，采用單沖量控制。單沖量控制系統(tǒng)如圖七所示。通過單沖量調(diào)節(jié)器PI1控制給水旁路閥和電動泵。給水旁路閥及每臺給水泵操作回路均配有手動/自動（M/A）操作站。汽包水位測量值H與汽包水位設(shè)定值進行比較，其偏差經(jīng)單沖量調(diào)節(jié)器、切換器、比例器K2和M/A操作站去控制給水旁路調(diào)節(jié)閥，此時電動泵保持一定轉(zhuǎn)速，以滿足啟動和低負(fù)荷下給水流量的需求。當(dāng)旁路調(diào)節(jié)閥開度大于95%時，自動打開主給水電動門，電動泵可進入自動方式運行。此階段仍采用單沖量控制方式，單沖量調(diào)節(jié)器PI1和M/A操作站控制電動給水泵轉(zhuǎn)速，以維持其包水位，由于采用旁路閥水位控制系統(tǒng)與電動泵轉(zhuǎn)速水位控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)不同，采用了不同的比例系數(shù)K1和K2。3.2.3串級三沖量控制方式本次設(shè)計中，在負(fù)荷大于30%時，采用串級三沖量控制方案，該水系統(tǒng)有主、副兩個調(diào)節(jié)器和三個沖量（汽包水位、蒸汽流量、給水流量）構(gòu)成。于單級三沖量相比，該系統(tǒng)多采用了一個調(diào)節(jié)器，兩個調(diào)節(jié)器分工明確、串聯(lián)工作。主調(diào)節(jié)器PI2根據(jù)水位偏差產(chǎn)生給水流量校正信號。系統(tǒng)中電動泵副調(diào)節(jié)器PI3和氣動泵副調(diào)節(jié)器PI4共用一個主調(diào)節(jié)器PI2。系統(tǒng)控制方式如圖八。在給水流量和蒸汽流量信號測量可靠，且蒸汽流量大于或等于30%時，系統(tǒng)可切換到三沖量控制方式。這是一個以汽包水位為主信號，以蒸汽流量為控制信號，一給水流量為反饋信號的串級三沖量控制系統(tǒng)。三沖涼主調(diào)節(jié)器輸出加上蒸汽流量信號D作為副調(diào)節(jié)器的給定信號，給水流量W是反饋信號。在負(fù)荷由30%繼續(xù)升到100%滿負(fù)荷階段，均采用串級三沖量控制方案。在氣動泵未運行前，采用電動泵控制給水流量，三沖量主調(diào)PI2和電動泵副調(diào)PI3構(gòu)成串級三沖量電動控制方式。當(dāng)負(fù)荷繼續(xù)升高到30%~40%時，氣動泵小汽機開始沖轉(zhuǎn)、升速，當(dāng)氣動泵轉(zhuǎn)速進一步上升、氣動泵流量逐步提高，電動泵流量逐漸下降后，可投入氣動泵自動，使電動泵退回到手動。當(dāng)負(fù)荷升到40%~50%時，啟動第二臺氣動泵運行。這時，三沖量主調(diào)PI2和氣動泵副調(diào)PI4構(gòu)成串級三沖量氣動泵控制方式，MEH系統(tǒng)以氣動泵轉(zhuǎn)速控制信號控制3.3信號監(jiān)測3.3.1給水旁路調(diào)節(jié)閥控制強制切到手動當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，給水旁路調(diào)節(jié)閥控制強制切到手動汽包水位設(shè)定值與實際值偏差大；汽包水位信號故障；汽包壓力信號故障；給水旁路調(diào)節(jié)閥控制指令與反饋偏差大；選擇電泵控制水位信號；給水旁路調(diào)節(jié)閥前截止閥關(guān)閉；給水旁路調(diào)節(jié)閥后截止閥關(guān)閉。3.3.2電動給水泵強制切到手動當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，電動給水泵強制切到手動：汽包水位設(shè)定值與實際值偏差大；汽包水位信號故障；電泵未運行；電泵入口流量信號故障；三沖量調(diào)節(jié)時，給水流量信號故障；三沖量調(diào)節(jié)時，過熱器噴水流量信號故障；三沖量調(diào)節(jié)時，蒸汽流量信號故障；電泵轉(zhuǎn)速指令與反饋偏差大；電泵入口流量指令與反饋偏差大。3.3.3汽動給水泵強制切到手動汽動給水泵和電動給水泵切手動條件基本相同，具體可見邏輯圖。3.4工作方式給水旁路閥單沖量控制、電動泵單級單沖量控制、電動泵串級三沖量控制、汽動泵串級三沖量控制。3.5切換與跟蹤3.5.1切換在機組啟'停及低負(fù)荷運行工況(機組負(fù)荷＜x%時，X由電廠自定，一般為30),采用電動泵單沖量控制，當(dāng)機組負(fù)荷〉X%時，先轉(zhuǎn)為電動泵串級三沖量控制，后轉(zhuǎn)為氣動泵串級三沖量控制。3.5.2跟蹤跟蹤原則為：電動泵單級單沖量工作時，電動泵三沖量副調(diào)跟蹤單沖量調(diào)節(jié)器輸出；電動泵三沖量工作時，單沖量調(diào)節(jié)器跟蹤閥位信號(電動泵手動)；電動泵手動時，單沖量調(diào)節(jié)器跟蹤副調(diào)輸出(電動泵自動)；汽動泵手動工作時，三沖量主調(diào)跟蹤給水流量信號，副調(diào)跟蹤閥位信號3.6控制器選型均選PID控制器。根據(jù)需要可將積分時間置無窮或?qū)⑽⒎謺r間置零。結(jié)論經(jīng)過這段時間的學(xué)習(xí)，答疑，以及資料查詢，能夠部分理解了300MW發(fā)電廠的給水控制系統(tǒng)工藝流程。給水全程自動控制系統(tǒng)是指對鍋爐的給水量在機組正常運行、負(fù)荷變化以及啟停過程中均能進行自動控制的系統(tǒng)。顯然，給水全程控制系統(tǒng)要比常規(guī)給水控制系統(tǒng)復(fù)雜。汽包鍋爐給水自動控制的任務(wù)是維持汽包水位在一定的范圍內(nèi)變化。隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的擴大，對給水控制提出了更高要求。機組在高、低負(fù)荷下呈現(xiàn)不同的對象特性，要求給水全程控制系統(tǒng)能適應(yīng)這種變參數(shù)的特性，主要是調(diào)節(jié)器的參數(shù)要隨著被控對象特性的變化而自適應(yīng)的調(diào)整。通過對鍋爐汽包給水控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性的分析，提出采用單沖量和三沖量給水控制系統(tǒng)，單沖量給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，運行可靠，三沖量給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但調(diào)節(jié)質(zhì)量比較高。通過對三沖量控制系統(tǒng)的研究實現(xiàn)給水水位自動控制的要求。機組在高、低負(fù)荷下呈現(xiàn)不同的對象特性，要求給水全程控制系統(tǒng)能適應(yīng)這種變參數(shù)的特性，主要是調(diào)節(jié)器的參數(shù)要隨著被控對象特性的變化而自適應(yīng)的調(diào)整使我對所學(xué)的知識有了更進一步的理解。5課程設(shè)計心得體會通過本次課程設(shè)計更加讓我認(rèn)識到過程控制在電廠汽輪機等實際生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用和重要作用，進一步深刻地理解了電廠熱工過程自動控制的相關(guān)基本概念、基礎(chǔ)理論和方法，進一步加深了我對自動化專業(yè)的熱愛。同時更能夠為我在步入社會，開始工作的動手實踐能力提供了基礎(chǔ)。鞏固了應(yīng)用操作，將平時學(xué)習(xí)內(nèi)容系統(tǒng)地聯(lián)系在一起，在與同學(xué)的共同討論研究中，培養(yǎng)了團隊精神和協(xié)作能力。6參考文獻王建國，孫靈芳，張利輝.電廠熱工過程自動控制.北京：中國電力出版社，2009張磊編.超超臨界火電機組集控運行.北京:中國電力出版社，2008.9D.E.Seborg等.過程的動態(tài)特性與控制.北京：電子工業(yè)