二期给水控制系统.docVIP

第七节 给水控制系统 一、概述 1．给水控制的任务与重要性 锅炉给水控制的主要任务是使锅炉的给水量跟踪锅炉的蒸发量，保证锅炉进出的物质平衡和正常运行所需的工质。对于汽包锅炉，给水控制的主要任务就是维持汽包水位在允许范围内。所以，锅炉给水控制系统又称为锅炉水位控制系统。 对于汽包锅炉，汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数之一，也是保证汽轮机安全运行的条件之一。汽包水位过高会降低蒸汽品质，危及汽机的安全；水位过低则影响锅炉水循环、危及锅炉的安全，使某些水冷壁管束得不到炉水冷却而烧坏，甚至引起锅炉爆炸事故。 汽包水位实现自动控制，不仅可提高锅炉汽轮机组的安全性，还可提高锅炉运行的经济性，特别是对于高参数，大容量火电机组，实现锅炉给水自动控制的必要性和重要性更为突出。 2．给水控制手段及特点 (1) 电动定速泵+调节阀 对于早期投产的中小机组，通常采用定速给水泵，通过控制给水调节阀开度改变给水流量来维持汽包水位为给定值。这种给水控制方案，其节流损失较大。 (2) 电动调速泵+调节阀 对于上世纪80年代以后投产的200MW机组，大多采用电动调速泵和调节阀相结合的形式来控制汽包水位。这种控制方案虽燃减少了调节阀的节流损失，但消耗电能较多。 (3) 汽动泵+电动调速泵+调节阀 近年来投产的300MW及以上的机组，除极个别进口机组(如珞璜电厂的机组)外，几乎全部采用汽动给水泵、电动调速给水泵及调节阀三者相结合的方式来控制汽包水位。这种控制方案克服了前两种方案的缺点，是一种效率较高的给水控制手段。 3．给水控制系统的基本结构 对于汽包锅炉，给水控制系统可采用以下三种基本结构。 (1) 单冲量控制系统 单冲量给水控制系统的基本结构如图1-28(a)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，但克服给水自发性扰动和蒸汽流量扰动的能力较差，汽包水位在动态过程中超调量较大、稳定性较低。在大型机组的给水控制中，这种系统也有应用，主要应用在低负荷阶段。这是因为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，不宜采用三冲量控制。 (2) 单级三冲量控制系统 单级三冲量给水控制系统的基本结构如图1-28(b)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量。与单冲量系统相比，该系统引入了两个物质流量信号，即引入用于克服虚假水位的蒸汽流量信号(前馈信号)和用于抑制给水自发性扰动的给水流量信号(局部反馈信号)。当蒸汽流量(负荷)改变时，通过前馈控制作用，可及时改变给水流量，维持进出锅炉的物质平衡，这有利于克服虚假水位影响；当给水流量发生自发性扰动时，通过局部反馈控制作用，可抑制这种扰动对给水流量以及汽包水位的影响，这有利于减少汽包水位的波动。因此，三冲量给水控制系统在克服扰动、维持汽包水位稳定、提高给水控制质量方面优于单冲量给水控制系统。 图1-28 给水控制系统的基本结构 (a) 单冲量控制； (b) 单级三冲量控制；(c) 串级三冲量控制 原则上，在负荷达到一定值以上、疏水和排污阀逐渐关闭、汽和水趋于平衡、流量逐渐增大、测量误差逐渐减小时，可采用三冲量给水控制方式。但单级三冲量控制系统要求蒸汽流量和给水流量值在稳态时必须相等，否则汽包水位将存在静态偏差，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器参数的整定需兼顾较多的因素，所以，在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 串级三冲量给水控制系统的基本结构如图1-28(c)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，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。该系统结构较复杂，但各调节器的任务比较单纯，系统参数整定相对单级三冲量系统要容易些，而且该系统不要求稳态时给水流量与蒸汽流量测量信号严格相等，并可保证稳态时汽包水位无静态偏差，其控制品质较高，是现场广泛采用的给水控制系统。 4．给水全程控制系统 所谓给水全程控制，是指机组从启动到带满负荷的全过程中的任何工况