第07章汽包锅炉给水动调节系统ppt课件

1、第七章第七章 汽包锅炉给水自动调汽包锅炉给水自动调节系统节系统The Feedwater Control The Feedwater Control SystemSystem第一节第一节 被调对象的动态特性被调对象的动态特性第二节第二节 给水调节系统的类型给水调节系统的类型第三节第三节 给水调节系统实例给水调节系统实例第一节第一节 被调对象的动态特性被调对象的动态特性 The Dynamic Characteristics of The Dynamic Characteristics of Controlled Object Controlled Object 掌握被调对象的动态特性是设计和整

2、定好自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。动调节系统的前提。 给水自动调节系统被调对象的示意图给水自动调节系统被调对象的示意图: : （给水量；（给水量； （蒸汽量；（蒸汽量； （锅炉燃烧率。（锅炉燃烧率。汽包水位汽包水位(steam drum level)(steam drum level)变化原因示意变化原因示意图图 被调量变化的主要原因：被调量变化的主要原因：一给水量扰动时的动态特性一给水量扰动时的动态特性 给水量扰动时，汽包水位的变化过程可以分别从两个给水量扰动时，汽包水位的变化过程可以分别从两个 角度加以分析：角度加以分析： 1 1、仅仅从物质平衡的角度来分析；

3、、仅仅从物质平衡的角度来分析； 2 2、仅仅从热平衡的角度来分析。、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，对曲线和曲线进行线性叠综合上述两种角度分析的结果，对曲线和曲线进行线性叠加，得到在给水量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线：加，得到在给水量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线：式中：式中：迟延时间迟延时间 s s； 飞升速飞升速度度 ；1)s(s(s)G01 在给水量扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平衡在给水量扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平衡 能力特性。能力特性。二蒸汽量扰动时的动态特性二蒸汽量扰动时的动态特性 蒸汽量扰动时，汽包水位的变化过程同样可以从两个角

4、蒸汽量扰动时，汽包水位的变化过程同样可以从两个角度加以分析。度加以分析。 1 1仅仅从物质平衡的角度来分析仅仅从物质平衡的角度来分析 2 2仅仅从热平衡的角度来分析。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，得到综合上述两种角度分析的结果，得到在蒸汽量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线。在蒸汽量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线。动态特性的数学描述为：动态特性的数学描述为：s1Tsk(s)G02 1 k式中：式中： kk比例系数比例系数 ， TT时间时间常数常数 飞升飞升速度速度1 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，蒸汽量扰动主要取决于汽轮机的运行工况，属于外

5、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。节作用量只能选择给水量。2 2“虚假水位虚假水位” ” (level swell)(level swell)现象主要是来自于蒸汽量的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），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但它是一个可测量，所以在系统中引

6、入这些扰动信息来改善调节品质是非常必要的。节品质是非常必要的。 结论：结论：第二节第二节 给水调节系统的类型给水调节系统的类型 一、单级三冲量给水自动调节系统一、单级三冲量给水自动调节系统（Single Stage Three-Element Feedwater Control System) 说明：说明： 单级单级 三个冲量：三个冲量：W W、D D、H H 3. 3. 双回路：内、外双回路：内、外 整定的具体步骤和稳定性分析如下：整定的具体步骤和稳定性分析如下： 1 1内回路内回路(inner loop)(inner loop)的分析与整的分析与整定定 内回路的主要任务是当给水流量侧产生自

7、发性扰动时，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，使被调量汽包水位必须迅速消除扰动，使被调量汽包水位H H基本不受到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自发性扰动的影响；当内回路外部发生扰动汽包水位H H 发发生变化时，内回路要具有快速随动的特性，使给水流量生变化时，内回路要具有快速随动的特性，使给水流量W W尽快地起到调节汽包水位的作用。尽快地起到调节汽包水位的作用。2 2外回路外回路(outer loop)(outer loop)的分析与整定的分析与整定 我们把内回路系统的近似方框图代替到图我们把内回路系统的近似方框图代替到图7-107-10

8、中，并中，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。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。用整定单回路调节系统的方法来整定外回路。 4. 蒸汽流量侧蒸汽流量侧 的选择的选择 D 要使静态偏差为零，静态时必须满足要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即：即：wwDDWD 在正常运行时，可认为在正常运行时，可认为D=W，D=W，则有，则有 D=W 因而，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系因而，为了克服

9、静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系数数D必须等于给水流量侧分流器的分流系数必须等于给水流量侧分流器的分流系数W。三串级三冲量给水自动三串级三冲量给水自动调节系统调节系统(Cascade Three-Element Feedwater Control System ) 串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克服串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克服静静态偏态偏 差完全由主调节器实现，分流系数差完全由主调节器实现，分流系数D取值不必考虑取值不必考虑静态偏差的问题，静态偏差的问题，D值可取得大一些，以利于更好地改值可取得大一些，以利于更好地改善调节过程的调节品质。分流系数善调节过程的调节品质

10、。分流系数W取值影响内回路的取值影响内回路的稳定性，在外回路中，可通过主调节器的稳定性，在外回路中，可通过主调节器的和和Ti来整来整定，定，W的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。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：2 2外回路外回路(outer loop)(outer loop)整整定定 3 3蒸汽流量侧蒸汽流量侧DD的选择的选择 1内回路(inner loop)整定四采用变速泵的给水调节系统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）

11、汽动调速泵。 2 2变速泵的特性变速泵的特性 3 3采用变速泵的调节系统任务采用变速泵的调节系统任务 （1 1通过改变给水泵的转速改变给水通过改变给水泵的转速改变给水流量，维持汽流量，维持汽 包水位在允许范围；包水位在允许范围；（2 2通过改变给水调节阀开度，控制给水泵的出口压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；力，保证给水泵在安全区内工作；（3 3通过控制再循环水阀门的打开和关闭，保证给水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；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。上述三个任务分别由三个给水

12、调节子系统实现。第三节第三节 给水调节系统实例给水调节系统实例 一给水全程调节的基本概念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全过程包括起停过程和低负荷运行都 能实现自动的调节。能实现自动的调节。二全程调节要解决的主要问题二全程调节要解决的主要问题1 1测量信号的准确性。测量信号的准确性。 解决的思路：找出汽包水位、给水流解决的思路：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，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，即：哪些物理量影响测量信号的准确性，并找出它们

13、之间的函数关系，在设计调节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。调节系统加以校正。从常规的调节过渡到全程调节会遇到许多新的技从常规的调节过渡到全程调节会遇到许多新的技 术问题术问题, ,主要有：主要有： 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。2调节系统的结构切换。调节系统的结构切换。 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；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。高负荷运行时采用改变给水泵转速改变给水流量。3. 调节机构的切换。调节机构的切换。三调节系统实例三调节系统实例图图7-197-19是某电厂是某电厂300MW300MW汽轮发电机组中的给水全程自动调节汽轮发电机组中的给水全程自动调节系统简图。系统简图。 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。