给水系统过程控制课程设计-汽包锅炉给水控制
15页1、1 给水控制系统的任务12 锅炉机组给水控制系统12.1 给水控制系统的基本方案12.2 给水控制系统基本要求32.3 给水全程控制的关键问题42.4 锅炉汽包42.4.1 汽包的工作原理42.4.2 影响汽包水位变化的因素52.5 控制回路SAMA分析52.5.1 水位信号校正52.5.2 给水流量信号校正72.5.3 主蒸汽流量信号校正82.5.4 旁路给水控制82.5.5 电动泵的控制82.5.6 汽动泵的控制92.5.7 单冲量/三冲量转换93 控制过程分析103.1 启动、冲转及带25%负荷103.2 升负荷25%30%113.3 30%100%负荷阶段113.4 减负荷过程124 控制过程中的跟踪与切换124.1 阀门和泵的运行及切换124.2 泵组的切换124.3 系统间的无扰切换124.4 跟踪原则135 总结13参考文献141 给水控制系统的任务汽包锅炉给水控制的任务是使给水量适应锅炉的蒸发量,维持汽包水位在规定的范围呢。通过本课程设计,能较好的运用过程控制的基本概念、基础理论与方法,根据大型火电机组的生产实际,对火电机组的过程控制系统进行分析,设计出原理正确、功能较
2、为全面的300MW火电机组给水控制系统。2 锅炉机组给水控制系统2.1 给水控制系统的基本方案目前大多数锅炉分为汽包锅炉和直流锅炉两种。他们的给水控制任务有些不同。汽包锅炉给水自动控制系统的任务是维持汽包水位在设定数值。直流锅炉给水自动控制系统的任务,是使用给水流量来控制锅炉负荷或控制过热器中某点温度。对于汽包锅炉给水控制系统来说,有三种基本结构如下图:1单冲量控制系统:其基本结构如图1(1)所示,该系统是一个只采用汽包水位信号和一个PI调节器的反馈控制系统。这种给水控制系统结构简单,整定方便,但使用它来调节水位,汽包水位波动较大,稳定性也较低。2单级三冲量控制系统:其基本结构如图1(2)所示,该系统采用一个PI调节器,并根据汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号的变化去控制给水流量。与单冲量系统相比,该系统引入了蒸汽流量信号和给水流量信号,引入的蒸汽流量信号(前馈信号)可以克服汽包的虚假水位,引入给水流量信号可以抑制给水自发性扰动,保持了给水流量的稳定。事实上由于检测、变送设备的误差等因素的影响,蒸汽流量和给水流量这两个信号的测量值在稳态时难以做到完全相等,且单级三冲量控制系统一个调节
3、器参数整定需兼顾较多的因素,所以,现实中很少采用单级三冲量给水控制系统。3串级三冲量控制系统:其基本结构如图1(3)所示,该系统由主、副两个PI调节器和三个冲量(汽包水位、蒸汽流量、给水流量)构成。与单级三冲量系统相比,该系统多采用了一个PI调节器,两个调节器分工明确、串联工作,主调节器PI1为水位调节器,它根据水位偏差产生给水流量给定值,副调节器PI2为给水流量调节器,它根据给水流量偏差控制给水流量,并消除给水侧的扰动;蒸汽流量信号作为前馈信号用来维持负荷变动时的物质平衡,由此构成的是一个前馈反馈双回路控制系统。可见,串级三冲量控制系统比单级三冲量控制系统的工作更合理,控制品质要好,是现场广泛采用的给水控制系统。水位给定值汽包水位执行机构执行机构执行机构PIPI2PI1+-KKKK给水流量调节器(1)单冲量控制 (2)单级三冲量控制 (3)串级三冲量控制图1 给水控制系统的基本结构目前,大机火电机组,特别是300MW及以上的机组,其汽包锅炉的给水控制系统大都采用给水全程控制系统。这种系统并不是某种单一的单冲量或三冲量控制系统,而是单冲量和三冲量控制系统有机结合所构成的给水控制系统,且
4、具有完善的控制方式自动切换和连锁逻辑。为保证机组的安全运行,我们对给水控制系统提出了很高的要求:在控制设备正常的条件下,不需要操作人员干涉,就能保证汽包水位在允许范围内,这是一个比较复杂的过程,因此对给水控制系统提出以下要求:1.在给水控制系统中,不仅要满足给水调节的要求,同时还要保证给水泵工作在安全区内,这往往需要有两套控制系统来完成,即所谓的两段调节。2.由于机组在不同的负荷下呈现不同的对象特性,要求控制系统能适应这样的特性。随着负荷的增长或降低,系统要能从单冲量过度到三冲量,或从三冲量过度到单冲量系统,由此产生了系统的切换问题,并且必须保证两套系统相互切换的控制线路。3.由于给水自动控制范围较宽,对各个信号的准确测量提出了更高的、更严格的要求。4.在多种调节机构的复杂切换过程中,给水控制系统都必须保证无扰。另外,点火后升温升压过程中,由于锅炉没有输出蒸汽流量,给水量及其变化量都很小,此时单冲量调节系统也不十分理想,就需要开启阀门的方法(双位调节方式)进行水位调节。5.给水自动控制还必须适应机组的定压运行和滑压运行工况,必须适应冷态启动和热态启动的情况。随着锅炉容量和参数的提高,汽
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