《热力过程自动化》课件-21 给水控制系统

给水控制系统水位的调节水位动态特性给水被控对象动态特性123目录CONTENTS45给水控制基本方案1内容回顾1就地式液位计1双色水位计图5-5差压式水位计1—平衡容器;2—压力信号导管;3—差压计差压式水位计在火电生产过程中是应用最为普遍的一种水位计。它是静压式液位测量仪表,在汽包水位、高压加热器水位、除氧器水位测量中都能得到应用。1差压式液位计1差压式液位计工作原理1差压式液位计测量误差1电接点液位计1水位的调节意义汽包水位分正常水位、报警水位和保护动作水位三种。汽包水位标准线一般在汽包中心线下100~150mm处，水位波动在标准水位上下50mm以内称正常水位。在锅炉运行中应维持水位在正常水位范围内，并有一定的波动。汽包水位达到报警水位时，应采取紧急措施恢复正常水位。汽包水位达到保护动作水位时，保护装置动作，锅炉自动降低负荷直至机组停止运行。1水位的调节当汽包水位过高时，汽包蒸汽空间高度减小，汽水分离效果下降，蒸汽携带水分增加，蒸汽品质恶化;水位严重过高时蒸汽大量带水，过热汽温急剧下降，蒸汽管道、汽轮机温度剧变，产生很大的热应力，还可能发生水锤，打坏汽轮机叶片等严重事故。水位过低，引起下降管进口带汽和汽化，使水循环恶化。现代锅炉给水品质改善，汽水分离装置改进，并采取加强水循环等措施，可使正常水位扩大。1汽包水位特点在火电厂中，汽包水位的测量难度最大，汽包水位特点如下:1.汽包内水位忽上忽下剧烈周期波动不易被反应；2.炉水中含盐碱，受汽水冲击形成泡沫汽水界面不明显；3.汽包水位横切面特点是中间凸起，水位在汽包壁成带状升高，并超过中间部位各处水位不一致还有虚假水位的存在。1汽包水位监视系统因此汽包水位的监视工作特别重要，常见的汽包水位的监视系统有如下特点:在汽包两端各装一只就地的一次水位计;多只机械式或电子式二次水位计（如差压计、电接点式、电子记录式水位计等），其信号直接接到操作盘上;有的锅炉还用工业电视监视汽包水位;设有高、低水位报警与跳闸。1给水控制任务1给水被控对象动态特性1给水被控对象动态特性1给水被控对象动态特性1给水被控对象动态特性基本扰动：给水调节阀开度变化造成的给水流量扰动。1给水被控对象动态特性自发扰动：给水调节阀前后压差变化引起的给水流量扰动。1给水被控对象动态特性外部扰动：汽轮发电机组的负荷变化1给水被控对象动态特性1给水被控对象动态特性1给水被控对象动态特性1课堂练习【单选题】给水自动控制系统中，在给水流量扰动下，汽包水位___________A.将出现“虚假水位”B.将立即变化C.不是立即变化，要迟延一段时间D.变化不确定C1课堂练习【单选题】从汽包水位来反应储水量来看控制对象是一个________的对象A.比例环节B.有自平衡能力C.无自平衡能力D.比例积分环节C1给水流量控制方式有两种最基本的控制给水流量方式:第一种是节流控制方式，它是通过改变调节阀开度，进而改变管路流通特性来控制给水流量的，该方式有节流损失，故一般是在锅炉低负荷时采用;第二种是给水泵调速方式,它是通过改变给水泵的转速，进而改变给水泵特性来控制给水流量的,是锅炉运行正常时广泛采用的一种流量控制方式。1给水流量控制方式电动定速给水泵+调节阀节流控制方式：1给水流量控制方式电动调速给水泵+调节阀给水泵调速方式：1给水流量控制方式汽动给水泵+电动调速泵+调节阀组合方式：1给水流量控制方式给水运行方式现代大型锅炉一般采用两台可调速汽动给水泵和一台可调速电动给水泵。在机组启动过程中，电动给水泵先在最低转速运行，CCS采的给水指令控制给水调节阀。机组负荷约25%时，第一台汽动给水泵投入运行，处于电动给水泵与汽动给水泵并列运行状态。当达到一定给水流量时给水调节阀全开，CCS指今控制电动泵液力耦合器转速。负荷再增大后第二台汽动给水泵启动，手动方式增速至与第一台汽动给水泵同步，可由手动切换自动。两台汽动给水泵都运行后，电动给水泵手动减速并停运。1给水流量控制方式1课堂练习【判断题】汽动给水泵转速控制系统，应在机组启动时投入运行错误1给水控制基本要求1给水控制基本方案1给水控制基本方案1.单冲量给水控制系统1给水控制基本方案2.串级三冲量给水控制系统1给水控制基本方案2.串级三冲量给水控制系统1给水全程控制要求1测量信号的校正1测量信号的校正1测量信号的校正1测量信号的校正1测量信号的校正1测量信号的校正汽包锅炉水位保护框图1给水全程控制方案1给水全程控制方案1给水全程控制方案1600MW机组给水热力系统示意图1600MW机组给水热力系统1600MW机组给水热力系统1水位动态特性引起水位变化的原因汽包内的物质平衡被破坏;汽包内的工质状态发生了变化1水位动态特性1课堂练习【单选题】大、中型锅炉水位控制对象的滞后时间及飞升速度比较大，“虚假水位”现象也较严重，为了保证水位的控制质量，广泛采用________给水自动控制系统.A.单冲量B.双冲量C.三冲量D.以上均可C1给水控制的基本方案1给水控制的基本方案1给水控制的基本方案1课堂练习【单选题】为避免在“虚假水位”作用下调节器产生误动作，在给水控制系统中引入________信号作为补偿信号A.给水流量B.蒸汽流量C.汽包压力D.给水温度B1给水控制的基本方案1给水控制的基本方案对比单冲量水位控制系统是汽包水位自动控制中最简单最基本的一种形式,是典型的单回路定值控制系统,但它不能克服“虚假水位"的影响,而且没有给水流量信号的反馈,所以水位波动较大。双冲量水位控制系统是在单冲量控制的基础上,引进蒸汽流量作为前馈信号。该控制系统的特点是:引入的蒸汽流量前馈信号可以消除"虚假水位"对调节品质的不良影响。三冲量水位控制系统抗干扰能力强,适用于大中型中压锅炉。三冲量控制方案水位的控制方案,其特点是使用的设备少,整定方法比较简单,调节机构动作比较平稳。1全程给水控制系统现代大型锅炉采用全程给水控制。锅炉启动过程中，由于蒸汽流量和给水流量测量误差大，两个流量之间的差值也大，故只能采用单冲量控制给水，即在给水流量小于30%时，用水位信号单冲量控制；给水流量大于30%时，自动从单冲量切换到三冲量控制。1全程给水控制系统要求(1）锅炉从启动到正常运行的过程中，蒸汽参数和负荷在很大范围内变化，如果不对汽包水位、给水流量和蒸汽流量信号进行压力,温度校正的话，就会影响这些信号的测量准确性。为了实现全程控制，必须对这些测量信号自动进行压力、温度校正。(2）由于大型单元机组除了在锅炉启动最初阶段采用节流方式控制给水流量外，其他情况下多采用控制给水泵转该实现给水流量自动控制。因而在给水全程控制系统中不仅要满足给水流量控制的要求，同时还要保证给水泵工作在安全工作区域内。1全程给水控制系统要求(3）由于锅炉给水对象的动态特性在不同负荷时是不一样的，在高、低负荷时要用不同形式控制系统。低负荷(一般指蒸汽流量低于额定值的30%）时，机组处于滑压运行过程，参数较低，负荷变化范围小，虚假水位不太严重，可以采用单冲量给水控制系统;高负荷时采用串级三冲量给水控制系统。因此，随负荷的变化出现两种系统的切换问题，而且必须保证这种切换应是双向无扰的。1全程给水控制系统要求(4）在多种调节机构的复杂切换过程中，给水全程控制系统必须保证无干扰。高、低负荷需用不同的给水流量调节机构，必须解决给水调节机构之间的切换问题。在低负荷时采用改变阀门开度来保持水位，高负荷时用改变调速泵的转速保持水位，这就需要解决好阀门与调速泵间的过渡切换问题。(5）给水全程控制还必须适应机组定压运行和滑压运行工况，必须适应冷态启动和热态启动情况。1课堂练习【单选题】在下列哪些情况下汽包水位控制会由三冲量切换至单冲量________A.蒸汽流量小于30%B.汽包水位变送器之间信号偏差大C.汽包压力变送器之间信号偏差大D.蒸汽流量大于70%A课后视频墙砌斜了，小工给老总反