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1、 目 录 摘 要：2关键词：21选题背景31.1系统的任务31.2相关的技术要求42设计理念43设计过程的详细分析53.1给水控制对象的动态特性53.2给水自动控制系统的根本方案73.3三冲量给水自动控制系统83.3.1单级三冲量给水自动控制系统83.3.2串级三冲量给水自动控制系统93.4变速泵的给水控制103.5信号的测量及校正103.5.1汽包水位信号103.5.2给水流量信号123.5.3主蒸汽流量信号133.6各种工况之间的互相切换与跟踪133.6.1工况之间的切换133.6.2 工况之间的跟踪143.7给水泵最小流量控制系统153.8锅炉给水全程控制方案153.9 300MW火电机
2、组给水热力系统简图164 设计系统的控制分析164.1总控制原理图164.1.1单冲量控制方式164.1.2三冲量控制方式174.2逻辑框图184.3系统的组成185设计系统总结196心得体会197参考文献20300MW火电机组给水控制的设计摘 要：随着发电机组容量的增加和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。为了减轻运行人员的劳动强度，保证机组的平安运行，要现更为先进，适合围更宽，功能更为完备的自动控制系统。这就产生了全程控制系统。所谓全程控制系统是指在启停和正常运行时均能实现自动控制的系统。给水控制系统是火力发电厂非常重要的控制子系统，稳定的汽包水位是汽包锅炉平安运行的
3、重要指标。火电厂给水系统构成复杂，汽包水位受到机组负荷，汽包压力、温度，给水量等多项参数的影响；不同负荷阶段，给水设备不同，又需要采取不同的控制方式。关键词：全程控制系统 无扰切换 单级三冲量 串级三冲量300 MW thermal power unit water control designAbstract：Along with the increase of generating unit capacity and parameter unceasing enhancement, the unit control and operation management bee more and
4、 more plex and difficult. In order to reduce the operational personnel Labour intensity, guarantee the unit operation, demanding more advanced, suitable for a wider, function and more plete automatic control system. This creates the whole control system. So-called process control system refers to th
5、e start-stop and normal operation are to achieve automatic control system. Water control system is the coal-fired power plant very important control subsystem, stable drum drum water level is an important index of the safe operation of the boiler. Thermal water system structure is plex, the drum wat
6、er level by the unit loads, steam pressure, temperature, water etc. Several parameters influence; Different load stage, water supply equipment, and the need to adopt different different control modes.Key words：Process control system Undisturbed switch Single grade three impulse Cascade three impulse
7、 1选题背景火电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点的能源工业之一。大型火力发电机组具有效率高、投资省、自动化程度高等优点，在国外开展很快。给水控制系是电厂非常重要的控制子系统。汽包水位是锅炉平安运行的重要参数，同时它还是衡量着锅炉汽水系统物质是否平衡的标志，因此水位控制系统一直受到重视。 随着发电机组容量的增加和参数的不断提高，机组的控制与运行管理变得越来越复杂和困难。为了减轻运行人员的劳动强度，保证机组的平安运行，要现更为先进，适合围更宽，功能更为完备的自动控制系统。这就产生了全程控制系统。所谓全程控制是指在机组正常运行、负荷变化以及启停过程中均能对被控参数进展自动控制。而给水全程自
8、动控制系统是指对锅炉的给水量在机组正常运行、负荷变化以及启停过程中均能进展自动控制的系统。显然，给水全程控制系统要比常规给水控制系统复杂。汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的围变化。随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高要求。因为汽包水位变化得更快，锅炉负荷变化对水位的影响更大，给水系统也相应更复杂。对大容量、高参数锅炉来讲，给水系统采用自动控制是必不可少。本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统，即锅炉汽包水位控制。锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统。在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。假设水位过高，那么会影响汽水别离的效果，使用气设备发生故障；而
9、水位过低，那么会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包水位在允许的围变化。本次课程设计研究发电厂给水控制系统的控制方式及整定。1.1系统的任务锅炉给水控制系统的任务是在锅炉启动、停炉及正常运行过程中控制锅炉的给水量，使给水量适应锅炉的蒸发量，并保持汽包水位在允许围，及对锅炉的水循环和省煤器起保护作用。具体有以下两个方面的要求：1保持汽包水位在一定的围。汽包水位是影响锅炉平安运行的重要因素，水为过高，会破坏汽水别离装置的正常工作，严重时会
10、导致蒸汽带水增多，从而增加在过热器壁上合汽轮机叶片上的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。水位过低，那么会破坏水循环，引起水冷壁的破裂。正常运行时的水位波动围：30-50mm异常情况：200mm事故情况：350mm2保持稳定的给水量。在稳定工况下，给水量不应该时大时小地剧烈波动，否那么，将对省煤器和给水管道的平安运行不利。1.2相关的技术要求300MW火电机组给水控制比常规控制给水控制要复杂的多，因此，对给水全程自动控制系统提出以下要求：1实现全程控制可以采用该变调节阀门的开度，但是由于在大型机组中给水泵消耗功率多，不经济，所以一般采用改变给水泵转速来改变给水量，在全程控制中，不仅要满足给
11、水量调节要求，同时还要保证给水泵工作在平安区。2由于机组在高，低负荷呈现不同的对象特性，要求控制系统能适应这样的特性，随着负荷的增长和下降，系统要从单冲量过渡到串级三冲量系统，或者从串级三冲量系统过渡到单冲量，由此产生了系统的切换问题，并且必须有保证实现相互无扰切换。3由于全程控制系统的工作围较宽，对各个信号的准确测量提出了更严格的要求，例如，在上下负荷不同的情况下，给水流量的数值相差很大，必须采用不同的孔板测量，这就产生了给水流量装置切换的问题。4在各种调节机构的工作过程中，给水全程控制系统都必须保证无干扰，随着负荷大小的变化，需要不同的调节阀门调节给水，这就要求解决切换问题，在低负荷时采用
12、改变阀门的开放来保持泵的出口压力，高负荷时采用改变调速泵的转速来保持水位，这由产生了阀门与调速泵间的切换问题。点火后升温升压过程中，由于锅炉没有输出蒸汽量，给水量及其变化量很小，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展水位调节，在这些切换中，系统都必须相应的平安可靠，才能保证给水泵工作在平安工作区。5给水全程控制系统还必须适应机组定压运行和滑压运行工况。必须适应冷态起动和热态起动。6测量信号能自动地进展压力、温度校正。2设计理念本设计首先分析了给水控制对象运行特性，在此根底上确定了给水控制系统的根本方案，即以汽包水位为主信号，蒸汽流量为前馈信号，给水流量为反响信号的
13、单级三冲量自动控制方案。为了进一步提高控制质量，本设计也采用了串级三冲量控制系统。也就是说，给水全程自动调节系统设计了两套控制系统：单冲量给水控制和三冲量给水控制。机组正常运行时，锅炉给水控制一般采用三冲量给水调节系统；在启停炉过程中，当负荷低于满负荷的30%时，蒸汽流量信号很小，测量误差相对增大，此时由三冲量给水调节系统改为单冲量给水调节系统。此外，给水全程自动调节系统还对水位测量信号进展压力修正，以及进展旁路给水和主给水管道阀门的切换等。3设计过程的详细分析3.1给水控制对象的动态特性汽包水位是工业蒸汽锅炉平安、稳定运行的重要指标，是锅炉蒸汽负荷与给水间物质是否平衡的重要标志，维持汽包水位
14、正常是保证锅炉和汽轮机平安运行的必要条件。汽包锅炉给水控制系统的作用是使锅炉的给水量自动适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定围波动。汽包炉给水控制对象的构造如图1所示。汽包水位是由汽包中储水量和水面下汽包容积所决定的。因此，但凡引起汽包中储水量和水面下汽包容积的各个因素都是给水控制对象的扰动。具体地说，有四个方面：给水量W扰动，蒸汽负荷D扰动，锅炉炉膛热负荷Q扰动及汽包压力的扰动。由于汽包压力扰动经常是伴着蒸汽负荷或热负荷扰动而产生的，所以不单独讨论。图1 给水控制对象构造示意图1给水量扰动下水位变化的动态特性图2为给水量扰动下的阶跃响应曲线。图2 给水量扰动下的阶跃响应曲线。水位在给水扰动下
15、的传递函数可表示如下：水位对象可近似为一个一阶惯性环节与积分环节的串联或反向并联。2蒸汽负荷扰动下水位变化的动态特性图3为蒸汽负荷D扰动下的阶跃响应曲线。图3 蒸汽负荷扰动下的阶跃响应曲线。水位在蒸汽负荷扰动下的传递函数可表示如下：水位被控对象可视为积分环节与惯性环节的并联。3锅炉炉膛热负荷下水位变化的动态特性锅炉炉膛热负荷Q就是指燃料量M的扰动。图4为燃料量M扰动下的阶跃响应曲线。图4 燃料量M扰动下的阶跃响应曲线。水位被控对象和在蒸汽负荷D扰动下的水位被控对象相似，即积分环节与惯性环节的并联，但是增加了一个纯延迟环节。水位自动控制系统中，影响水位变化的主要因素是蒸汽负荷，燃料量和给水量。其中前两个因素是由锅炉负荷所决定的，属于对象的干扰作用，习惯上称成为外扰；而给水量是维持水位的调节量，属于对象的调节作用，习惯上称成为扰。因此，给水量扰动时动态特征参数是影响控制系统调节质量的主要参数，是计算和整定参数的主要依据。3.2给水自动控制系统的根本方案据前面对给水控制对象动态特性的分析，在设计给水控制系统时应该考虑以下问题：1
