300MW火电机组给水控制系统的设计

#图6给水流量测量信号3.2.2单冲量控制方式在单冲量给水控制系统中，是一个只采用汽包水位信号和一个调节器的反馈控制系统。系统中，水位信号经平衡容器转换成差压，再经差压变送器转换成电信号。当汽包水位发生变化时，如水位下降，则差压增加，电信号增大，调节器的输入偏差变大，经过控制器运算，产生的输出信号作用到执行机构，使阀门开度变大，给水流量增加，水位回升，差压减小，使调节器的输入变差减小。当偏差逐步消失时，调节器的输出不再变化，实现了无差调节。单冲量给水控制系统结构简单，但对于内绕延迟大，外扰有明显虚假水位，存在一定的不足，在低负荷阶段，由于锅炉疏水和排污等因素的影响，使给水流量和蒸汽流量存在着严重的不平衡，且流量太小，测量误差较大，低负荷时的汽包压力低且虚假水位也不严重，在机组启、停及低负荷运行工况，采用单冲量控制。单冲量控制系统如图七所示。通过单冲量调节器PI1控制给水旁路阀和电动泵。给水旁路阀及每台给水泵操作回路均配有手动/自动（M/A）操作站。汽包水位测量值H与汽包水位设定值进行比较，其偏差经单冲量调节器、切换器、比例器K2和M/A操作站去控制给水旁路调节阀，此时电动泵保持一定转速，以满足启动和低负荷下给水流量的需求。当旁路调节阀开度大于95%时，自动打开主给水电动门，电动泵可进入自动方式运行。此阶段仍采用单冲量控制方式，单冲量调节器PI1和M/A操作站控制电动给水泵转速，以维持其包水位，由于采用旁路阀水位控制系统与电动泵转速水位控制系统的执行机构不同，采用了不同的比例系数K1和K2。3.2.3串级三冲量控制方式本次设计中，在负荷大于30%时，采用串级三冲量控制方案，该水系统有主、副两个调节器和三个冲量（汽包水位、蒸汽流量、给水流量）构成。于单级三冲量相比，该系统多采用了一个调节器，两个调节器分工明确、串联工作。主调节器PI2根据水位偏差产生给水流量校正信号。系统中电动泵副调节器PI3和气动泵副调节器PI4共用一个主调节器PI2。系统控制方式如图八。在给水流量和蒸汽流量信号测量可靠，且蒸汽流量大于或等于30%时，系统可切换到三冲量控制方式。这是一个以汽包水位为主信号，以蒸汽流量为控制信号，一给水流量为反馈信号的串级三冲量控制系统。三冲凉主调节器输出加上蒸汽流量信号D作为副调节器的给定信号，给水流量W是反馈信号。在负荷由30%继续升到100%满负荷阶段，均采用串级三冲量控制方案。在气动泵未运行前，采用电动泵控制给水流量，三冲量主调PI2和电动泵副调PI3构成串级三冲量电动控制方式。当负荷继续升高到30%~40%时，气动泵小汽机开始冲转、升速，当气动泵转速进一步上升、气动泵流量逐步提高，电动泵流量逐渐下降后，可投入气动泵自动，使电动泵退回到手动。当负荷升到40%~50%时，启动第二台气动泵运行。这时，三冲量主调PI2和气动泵副调PI4构成串级三冲量气动泵控制方式，MEH系统以气动泵转速控制信号控制3.3信号监测3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动当出现下列情况之一时，给水旁路调节阀控制强制切到手动汽包水位设定值与实际值偏差大；汽包水位信号故障；汽包压力信号故障；给水旁路调节阀控制指令与反馈偏差大；选择电泵控制水位信号；给水旁路调节阀前截止阀关闭；给水旁路调节阀后截止阀关闭。3.3.2电动给水泵强制切到手动当出现下列情况之一时，电动给水泵强制切到手动：汽包水位设定值与实际值偏差大；汽包水位信号故障；电泵未运行；电泵入口流量信号故障；三冲量调节时，给水流量信号故障；三冲量调节时，过热器喷水流量信号故障；三冲量调节时，蒸汽流量信号故障；电泵转速指令与反馈偏差大；电泵入口流量指令与反馈偏差大。3.3.3汽动给水泵强制切到手动汽动给水泵和电动给水泵切手动条件基本相同，具体可见逻辑图。3.4工作方式给水旁路阀单冲量控制、电动泵单级单冲量控制、电动泵串级三冲量控制、汽动泵串级三冲量控制。3.5切换与跟踪3.5.1切换在机组启'停及低负荷运行工况(机组负荷＜x%时，X由电厂自定，一般为30),采用电动泵单冲量控制，当机组负荷〉X%时，先转为电动泵串级三冲量控制，后转为气动泵串级三冲量控制。3.5.2跟踪跟踪原则为：电动泵单级单冲量工作时，电动泵三冲量副调跟踪单冲量调节器输出；电动泵三冲量工作时，单冲量调节器跟踪阀位信号(电动泵手动)；电动泵手动时，单冲量调节器跟踪副调输出(电动泵自动)；汽动泵手动工作时，三冲量主调跟踪给水流量信号，副调跟踪阀位信号3.6控制器选型均选PID控制器。根据需要可将积分时间置无穷或将微分时间置零。结论经过这段时间的学习，答疑，以及资料查询，能够部分理解了300MW发电厂的给水控制系统工艺流程。给水全程自动控制系统是指对锅炉的给水量在机组正常运行、负荷变化以及启停过程中均能进行自动控制的系统。显然，给水全程控制系统要比常规给水控制系统复杂。汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高要求。机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求给水全程控制系统能适应这种变参数的特性，主要是调节器的参数要随着被控对象特性的变化而自适应的调整。通过对锅炉汽包给水控制系统的结构和动态特性的分析，提出采用单冲量和三冲量给水控制系统，单冲量给水控制系统结构比较简单，运行可靠，三冲量给水控制系统结构较复杂，但调节质量比较高。通过对三冲量控制系统的研究实现给水水位自动控制的要求。机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求给水全程控制系统能适应这种变参数的特性，主要是调节器的参数要随着被控对象特性的变化而自适应的调整使我对所学的知识有了更进一步的理解。5课程设计心得体会通过本次课程设计更加让我认识到过程控制在电厂汽轮机等实际生产生活中的广泛应用和重要作用，进一步深刻地理解了电厂热工过程自动控制的相关基本概念、基础理论和方法，进一步加深了我对自动化专业的热爱。同时更能够为我在步入社会，开始工作的动手实践能力提供了基础。巩固了应用操作，将平时学习内容系统地联系在一起，在与同学的共同讨论研究中，培养了团队精神和协作能力。6参考文献王建国，孙灵芳，张利辉.电厂热工过程自动控制.北京：中国电力出版社，2009张磊编.超超临界火电机组集控运行.北京:中国电力出版社，2008.9D.E.Seborg等.过程的动态特性与控制.北京：电子工业