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给水控制系统培训教材1. 给水控制系统 直流炉的给水系统对主汽温度、主汽压力以及负荷均有较大影响当给水流量扰动时，由于加热段、蒸发段延长而推出一部分蒸汽，因此开始压力和功率是增加的，但由于过热段缩短使汽温下降，最后虽然蒸汽流量增加但压力和功率还是下降，汽温经过一段时间的延迟后单调下降，最后稳定在一个较低的温度上要保证过热度的稳定，首先需要保持好燃料—给水的配比，进而保证机炉协调控制的质量1.1 信号处理1.1.1给水流量补偿公式给水流量取省煤器入口流量（三个信号），并对其进行密度补偿，补偿用的省煤器入口给水温度信号进行二取均的信号处理补偿后对省煤器入口流量三取中，作为控制信号给水流量补偿的原理公式如下：其中： 节流装置实际输出差压 节流装置设计时采用的额定工况下的给水密度kg/m3 系数 给水实际密度，是给水温度的折线函数，kg/m3省煤器入口给水温度对应的给水密度值省煤器入口给水温度50110170230260290320密度1000.38964.382914.342850.284811.547766.44711.74未补偿的省煤器入口给水流量乘省煤器入口给水密度进行开方后再乘9.7927等于补偿后的省煤器入口给水流量。

主给水温度对应的给水密度值主给水温度50110170230260290320密度1111111未补偿的主给水流量乘主给水密度进行开方后再乘9.7927等于补偿后的主给水流量1.1.2 焓值计算焓：在某一状态下单位质量工质比容为v，所受压力为P，反抗此压力，该工质必须具备Pv的压力位能单位质量工质内能和压力位能之和称为比焓比焓的符号为h，单位KJ/Kg.其定义式为：h=u+Pv，对mKg工质H=mh=U+PV由上式可以看出，工质的状态一定，则内能U及PV一定，焓也一定，即焓仅为状态所决定，所以焓也是状态参数省煤器出口焓值是省煤器出口水温和出口水压的计算值，单位kJ/kg，存在60s的省煤器蓄热延迟时间分离器出口焓值是分离器出口温度和储水箱放汽压力的计算值1.1.3储水箱水位对补偿后的储水箱水位三取中，依据储水箱放汽压力有密度补偿储水箱放汽压力对应的函数值1放汽压力0.1251012141618函数10.98260.9740.9599460.9320.9181650.9021880.882920.85815储水箱放汽压力对应的函数值2放汽压力181920212222.42530函数20-0.008935-0.0243-0.04091-0.05863-0.06597-0.11679-0.21872储水箱放汽压力对应的函数值3放汽压力0.1251012141618函数30.957820.8398630.7523560.6328640.5848350.5339280.477580.41134储水箱放汽压力对应的函数值4放汽压力181920212222.42530函数40-0.04149-0.08073-0.08554-0.10163-0.10964-0.17286-0.33151[未补偿的储水箱水位*-1+9800*(函数1+函数2)]/ (函数3+函数4)=补偿后的储水箱水位。

1.2 给水控制方案给水设备由一台35 %的电泵和两台50 %的汽泵组成.管道上并联35 %负荷的启动旁路阀门和给水主路电动门 低负荷时，给水流量低于2100t/h时（延时5s），给水通过调节电泵勺管实现差压（给水阀前压力与给水压力的差压）控制；给水流量大于2100t/h时（延时60s），给水自动切换到流量控制低负荷时，给水走旁路，手动控制给水泵转速以控制给水压力，给水为流量控制方式当单元负荷指令小于12％、给水旁路全开或任意给水泵在自动时，给水旁路自动切手动 负荷大于35％后，给水走主路，电泵处于流量方式自动控制给水；并泵后，当汽泵投入自动后，电泵自动切手动电泵与汽泵不同时投自动给水控制在汽泵投入自动后，通过控制汽泵转速实现控制省煤器入口流量汽泵转速由下层MEA控制实现1.3给水控制原则给水量要适合蒸汽流量(减去喷水流量)的需求给水流量是当前负荷煤量对应下的主汽流量和焓增的计算值焓值控制投入后，依据设定焓值允许对当前焓值进行一定范围限制的修正，既而改变给水流量实现设定焓值的匹配温差控制投入后，温差修正焓值设定，通过对分离器出口焓增的修正实现过热器入口温度的控制，最终通过给水流量来达到和温度匹配的要求。

主汽流量，给水量和喷水量之间的一旦出现偏差，将改变炉膛内蒸发段的蒸发点引起主汽温度，主汽压力的波动需要注意的是焓值控制器的修正范围限制和温差控制器输出的修正范围限制，一旦修正达限值，若工况还需进行继续修正，可以切手动，重新投入自动即可正常工况这种情况比较少见另外还设计了焓值波动下给水的快速响应功能和高加解列时对给水的补偿功能1.4给水控制说明稳定工况状态焓值控制器的输出为0,蒸发段焓增不作任何修正的参与流量计算所谓的省煤器流量设定值就是通过MC23043－003的除法功能块实现的,计算式按要求加入了很多修正环节.在稳定的最大锅炉出力下,给水需求与理论值相等.任何一个汽水循环系统若与设计值产生偏差,都会引起给水需求的变化.这包括主蒸汽温度的改变用分离器出口焓值和一级减温入口温度差来调节给水流量当主汽流量持续增大时，给水流量的增加将会引起蒸发点的上移，因此就会降低分离器分离器出口焓值，一段时间延迟后，一级过热器入口温度和焓值都将降低，这将增大一级过热器入口温度设定值与其测量温度的偏差一级过热器入口温度设定值自动产生，一级减后温度的四阶惯性延迟和锅炉主控负荷对一级过热入口温度给出设定值它与一级过热器入口温度测量值相减得到D T 温度偏差送进温差控制器块。

如果过热器入口温度过低，那么温差控制器将增加焓值以抬升过热器入口温度温差控制的输出加到焓值控制器的设定值上 温差控制器和焓值控制器是作为锅炉主控指令与水量关系的修正正因为是修正关系，它们的输出强度应该有一定的限制流量控制有最小流量要求，MC23043－005高选块实现这个功能这样就使实际流量始终大于Benson 流量（低于本生流量蒸发段没有纯正意义的干蒸汽） 1.5给水控制要点 a. 逻辑中包括了蒸发段吸收热量设计值计算系统需求定量的给水量,这个给水量没有考虑给水温度的影响.若高加未投入,焓值控制器的测量值一段时间延迟后将会发现给水低温扰动.通过计算省煤器出口焓值变化,就可提早发现温变,相应的修正给水流量设定值,从而使系统能量平衡. b. 控制器限制 稳定工况下给水流量的设定值是使用供给给水的热量除以”测量”蒸发段焓增计算出来的.再用给水流量设定值减去省煤器出口最小流量(本生流量)如果给水流量小于本生流量(即处于本生状态以下),那么结果将是负值.低限就将这个负值保持在0值. 0值使焓值控制的限制变化在大于0的范围. 当低于本生点工况时就有效的保证焓值控制焓值控制器限制就是为保护焓值控制运行在本生点工况下的情况；过本生点工况时,产生一个低限,且是个负值.这个限值将逐渐的增大，直达到它的–100kJ/s.；当锅炉运行在与本生流量相差36T/h,即在本生点以上工况时,限值随偏值增大而增大,直到它达到最大值100kJ/s.省煤器流量偏置同样被温差控制限制值所使用，低限在流量偏置大于25kg/s 时才开始起作用,否则它的输出保持在0值.随之偏置增大,低限值将越小,直达到它的–100kJ/s. c. 焓值解耦逻辑 焓值控制器输出的改变会立即作用到给水上,又由于焓值的改变又同时改变燃烧率,燃烧一调整就又使得汽水回路的焓值又被改变,焓值解耦控制就是消除这种相互影响的。

d. 储水箱水位和给水控制之间的相互保护1.6给水控制中需要建立的概念Ø 温差控制构建于焓值修正的温差控制又可以称作为减温水量校正调节它以控制一减入口温度来实现过热器内主汽的温升从而保持一定的减温水量保证设备安全的同时保持稳定的主汽温度Ø 焓值控制的水量计算主汽流量设计值（煤）－喷水量设计值（煤）＝给水流量设计值（煤）×【分离器出口焓值设计值（煤）－省煤器出口焓值设计值（煤）】－部件吸热（分离器压力计算值）＝煤对水的设计吸热量分离器出口焓值设计值（煤）－省煤器出口焓值测量值】焓增基数+dPID偏差（分离器出口焓值设定与测量值）给水量设计值＝煤对水的设计吸热量÷水的焓增Ø 焓值控制的意义控制分离器出口状态参数（P，T）达到额定参数而这个参数是与煤量（标准煤）的放热量匹配的一定温度下的焓值一定，那么压力也将是一定的而主汽流量由于焓值控制的关系也保持一定那么炉侧整个工况将是一个能量的平衡焓值与主汽流量之积就能代表主汽做功的能力）此时的主汽品质将得到保障Ø 剩下的将是设计值曲线的准确性问题若煤质校正环节没有投入，而燃煤的发热量与设计煤种发热量偏差较大，就可能导致水煤比的不平衡，因此可能引起超温或主汽参数不高等问题。

这是一个值得关注的问题Ø 未转干态前储水箱水位和给水流量的干扰问题冲转等工况时，机侧调门大幅动作，引起储水箱水位大幅波动，依据控制方案，当水位2 直流炉控制应该注意的内容2.1机、炉之间耦合严重,常规的控制系统难以达到高的控制效果，超临界机组难点之一就在于这种非线性耦合由于直流锅炉在汽水流程上的一次性循环特性，没有汽包这类参数集中的储能元件，在直流运行状态汽水之间没有一个明确的分界点，给水从省煤器进口就被连续加热、蒸发与过热，根据水、湿蒸汽与过热蒸汽物理性能的差异，可以划分为加热段、蒸发段与过热段三大部分，在流程中每一段的长度都受到燃料、给水、汽机调门开度的扰动而变化，从而导致了功率、压力、温度的变化2.2汽机扰动对锅炉的耦合特性直流锅炉汽水一次性循环特性，使超临界锅炉动态特性受末端阻力的影响远比锅筒式锅炉大当汽机主汽阀开度发生变化，影响了机组的功率,同时也直接影响了锅炉出口末端阻力特性,改变了锅炉的被控特性,由于没有汽包的缓冲，汽机侧对直流锅炉的影响远大于对汽包锅炉的影响其特性不但影响了锅炉的出口压力，而且由于压力的变化引起了给水流量的变化，延长了锅炉侧汽水流程的加热段，导致了温度的变化。

2.3锅炉燃料扰动对压力、温度、功率的影响燃料发生变化时，由于加热段和蒸发段缩短，锅炉储水量减少，在燃烧率扰动后经过一个较短的延迟蒸汽量会向增加的方向变化，当燃烧率增加时，一开始由于加热段蒸发段的缩短而使蒸发量增加，也使压力、功率、温度增加2.4给水扰动对压力、温度、功率的影响当给水流量扰动时，由于加热段、蒸发段延长而推出一部分蒸汽，因此开始压力和功率是增加的，但由于过热段缩短使汽温下降，最后虽然蒸汽流量增加但压力和功率还是下降，汽温经过一段时间的延迟后单调下降，最后稳定在一个较低的温度上2.5被控参数之间的耦合关联在直流锅炉中，压力控制是最重要的被控对象，因为压力的变化不仅影响机组负荷的变化，还会影响给水流量的变化，从而导致对温度的影响从上面的总结可以看出，直流锅炉的一次循环特性，使机组的主要控制参数功率、压力、温度均受到了汽机调门开度、燃料量、给水量的影响从而也证明了直流锅炉是一个三输入/三输出相互耦合关联及强的被控特。