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1、第七章 汽包锅炉给水自动调节系统 The Feedwater Control System第一节 被调对象的动态特性第二节 给水调节系统的类型第三节 给水调节系统实例第一节 被调对象的动态特性 The Dynamic Characteristics of Controlled Object 掌握被调对象的动态特性是设计和整定好自动调节系统的前提。 给水自动调节系统被调对象的示意图 :（）给水量；（）蒸汽量；（）锅炉燃烧率。汽包水位(steam drum level)变化原因示意图 被调量变化的主要原因：一给水量扰动时的动态特性 给水量扰动时，汽包水位的变化过程可以分别从两个角度加以分析：1、仅
2、仅从物质平衡的角度来分析；2、仅仅从热平衡的角度来分析。综合上述两种角度分析的结果，对曲线和曲线进行线性叠 加，得到在给水量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线：式中：迟延时间 s；飞升速度 ； 在给水量扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平衡能力特性。二蒸汽量扰动时的动态特性 蒸汽量扰动时，汽包水位的变化过程同样可以从两个角 度加以分析。1仅仅从物质平衡的角度来分析2仅仅从热平衡的角度来分析。综合上述两种角度分析的结果，得到在蒸汽量阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线。动态特性的数学描述为：式中： k比例系数 ， T时间常数飞升速度1蒸汽量扰动主要取决于汽轮机的运行工况，属于外部扰动 ，锅炉燃烧
3、率扰动其实也是一种间接的外部扰动。很显 然这两种物理量是不可能作为调节汽包水位的调节手段的，调 节作用量只能选择给水量。2“虚假水位” (level swell)现象主要是来自于蒸汽量的变化 ，显然蒸汽量是一个不可调节的量（对调节系统而言），但它 是一个可测量，所以在系统中引入这些扰动信息来改善调节品 质是非常必要的。 结论：第二节 给水调节系统的类型 一、单级三冲量给水自动调节系统 （Single Stage Three-Element Feedwater Control System) 说明： 单级 三个冲量：W、D、 H3. 双回路：内、外 整定的具体步骤和稳定性分析如下： 1内回路(i
4、nner loop)的分析与整定内回路的主要任务是当给水流量侧产生自发性扰动时 ，必须迅速消除扰动，使被调量（汽包水位H）基本不受 到自发性扰动的影响；当内回路外部发生扰动汽包水位H 发生变化时，内回路要具有快速随动的特性，使给水流量 W尽快地起到调节汽包水位的作用。2外回路(outer loop)的分析与整定我们把内回路系统的近似方框图代替到图7-10中，并 去除不影响调节系统稳定性的前馈信号通道，就得到外 回路系统方框图。外回路已可以看作是一个单回路调节系统，所以可以采 用整定单回路调节系统的方法来整定外回路。 4. 蒸汽流量侧 的选择 要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即 ：在
5、正常运行时，可认为D=W，D=W，则有D=W因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系数D必须等于给水流量侧分流器的分流系数W。三串级三冲量给水自动调节系统(Cascade Three-Element Feedwater Control System ) 串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克服静 态偏 差完全由主调节器实现，分流系数D取值不必考虑 静态偏差的问题，D值可取得大一些，以利于更好地改 善调节过程的调节品质。分流系数W取值影响内回路的 稳定性，在外回路中，可通过主调节器的和Ti来整 定，W的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。方框图为：串级三冲量给水自动调节系统的整定步
6、骤如下 ：2外回路(outer loop)整定3蒸汽流量侧D的选择1内回路(inner loop)整定四采用变速泵的给水调节系统 1变速泵的类型变速泵有两种类型：（1） 电动调速 泵（2） 汽动调速泵。 2变速泵的特性 3采用变速泵的调节系统任务（1）通过改变给水泵的转速改变给水流量，维持汽包水位在允许范围；（2）通过改变给水调节阀开度，控制给水泵的出口压力，保证给水泵在安全区内工作；（3）通过控制再循环水阀门的打开和关闭，保证给水泵流量不低于规定的最小流量；上述三个任务分别由三个给水调节子系统实现。第三节 给水调节系统实例 一给水全程调节的基本概念给水全程自动调节就是在机组运行的全过程（包括
7、起停过程和低负荷运行）都能实现自动的调节。二全程调节要解决的主要问题1测量信号的准确性。解决的思路：找出汽包水位、给水流量和蒸汽流量的测量准确性 受影响的原因，即：哪些物理量影响测量信号的准确性，并找出它们 之间的函数关系，在设计调节系统时引入这些物理量，根据函数关系 在调节系统加以校正。从常规的调节过渡到全程调节会遇到许多新的技术问题,主要有：在低负荷运行时宜采用单冲量调节系统，在非低负荷工况 下（一般取满负荷的25%左右为界）宜采用三冲量调节系统。 解决的方法是在调节系统中增加逻辑控制功能。2调节系统的结构切换 。低负荷运行时通常采用改变调节阀门的开度改变给水流量 ；高负荷运行时采用改变给
8、水泵转速改变给水流量。3. 调节机构的切换 。三调节系统实例图7-19是某电厂300MW汽轮发电机组中的给水全程自动调 节系统简图。 调节系统接受三个测量信号：汽包水位、给水流量和汽 轮机调节级后压力。其中，汽包水位信号的修正和补偿是通 过汽包压力信号来实现的。图中含有串级三冲量给水调节系统，1#调节器是主调 节器，2#和3#调节器是副调节器，分别控制电动泵、汽动泵 以及旁路阀。图中含有两个单冲量调节系统，也分别控制电 动泵、汽动泵和旁路阀，其中4#调节器控制电动泵与旁路阀 ，5#调节器控制汽动泵。单冲量和三冲量之间的切换是由逻 辑控制组件实现的， 调节系统采用了一台额定出力为100%的汽动变速泵和 一台额定出力为50%的电动变速泵。
