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1、铁岭电厂#3机组汽包水位控制系统设计摘 要本文针对给水调节系统的被控对象动态特性、热工测量信号、调节机构特性，分析了三冲量给水控制系统的结构及工作原理，实现单元制给水全程控制系统应考虑的问题及控制方案。300MW机组汽包水位系统的构成原理和控制功能，系统的总体结构、工作原理、控制过程、系统切换方式、控制逻辑、调试及参数整定原则。300MW机组汽包水位控制系统，采用两台汽动给水泵和1台启动/备用电动给水泵供水。控制方案采用单/三冲量结合，在低负荷时采用单冲量控制，在高负荷时采用三冲量控制,实现了全程给水自动控制。该系统的结构设计合理、功能完善、使用可靠，实现了启动初期锅炉进水直至停机锅炉放水全工
2、况下汽包水位的控制，大大的减少了运行人员，达到了减员增效的目的，具有积极的推广应用价值。关键词 汽包水位控制，单冲量，三冲量，全程给水自动控制AbstractAccording to the water supply control system of the controlled object dynamic characteristic, thermal measurement signal, adjusting mechanism characteristics, analyzed three impulse feed-water control system structure and
3、 working principle, implementation unit feedwater control system should consider the problem and control scheme.300MW full-range feed-water control system of the composition principle and control function, system structure, working principle, process control, system switching mode, control logic, de
4、bugging and parameters setting principle. 300MW unit boiler feedwater control system, using two steam feed pump and 1startup / standby electric feedwater pump. Control scheme using single / three impulse combination, when the low load using a single impulse control, in the high load using three impu
5、lse control, to achieve the full automatic feed water control. The system design and reasonable structure, perfect function, reliable use, realize the startup stage of boiler water to stop water under all operating conditions of boiler drum water level control, greatly reducing the operating personn
6、el, achieved the goal of synergism of depletion of numbers, has positive popularization application value. Key Words Boiler feedwater control，Single impulse，Three impulse，All range feedwater automatic control 目 录摘要IAbstractII1 引言11.1 课题背景及选题意义11.1.1 自动控制技术在电厂的应用11.1.2 火电厂自动化的内容11.2 本设计研究的主要内容21.3 火电
7、厂基本生产过程31.4 汽包水位控制系统简介42 给水被控对象的动态特性62.1 汽包水位的动态特性62.2各种扰动下水位变化的动态特性72.2.1 给水流量扰动下对象的动态特性72.2.2 蒸汽流量扰动下对象的动态特性82.2.3 炉膛热负荷扰动下对象的动态特性93 铁岭电厂#3机组汽包水位控制系统设计103.1 给水控制系统总体方案的确定103.2 给水控制系统设计103.2.1 汽包水位控制系统基本任务103.2.2 给水控制系统原理图113.3 汽包水位控制系统控制策略设计113.3.1 汽包的工作原理123.3.2 影响汽包水位变化的因素123.3.3 汽包水位的测量133.4 测量
8、信号的自动校正143.4.1 水位信号的压力校正143.4.2 过热蒸汽流量信号的压力、温度校正153.4.3 给水流量信号的温度校正154 铁岭电厂#3机组汽包水位控制SAMA图分析164.1 给水全程控制的关键问题164.2 控制回路SAMA图分析164.2.1 热工信号的测量164.2.2 旁路给水控制194.2.3 电动泵的控制204.2.4 汽动泵的控制214.2.5 单冲量/三冲量转换225 铁岭电厂#3机组全程给水控制过程分析245.1 串级三冲量汽包水位控制系统265.1.1 汽包水位控制概况265.1.2 串级三冲量汽包水位控制系统的工作原理275.2 调节器的选择285.3
9、 串级三冲量汽包水位控制系统的参数整定295.3.2 主、副调节器的参数整定295.3.2 前馈通路的设计31总结33致谢34参考文献35附录36A1.1 给水系统SAMA图136A1.2 给水系统SAMA图237A1.3 给水系统SAMA图338A1.4 给水系统逻辑图139A1.5 给水系统逻辑图240A1.6 给水系统逻辑图341A1.7 给水系统逻辑图442- 33 -铁岭电厂#3机组汽包水位控制系统设计1 引 言1.1 课题背景及选题意义随着电力事业的飞速发展，火电厂机组容量的不断扩大，参数不断提高，如何保护单元机组的安全、经济运行，减少事故，提高设备的可靠性和运行的经济性，是十分重
10、要的问题。大量事实证明，采用先进的热工自动化技术是提高机组安全、经济运行水平行之有效的措施。目前生产过程自动化的程度已成为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志，这在电力行业更为突出。因为现代化大型火力发电机组普遍为高参数，大容量单元机组是由锅炉、汽轮发电机组及辅机组成的庞大的设备群，如果不配备与之相适应的自动化系统，其生产过程无法正常运行。可以说，自动化系统已成为与机、炉、电等主设备不可分割，而且同等重要的组成部分。1.1.1自动控制技术在电厂的应用电能由于其固有的优点而成为国民经济各领域最广泛使用的能量，从而成为人类社会生产和生活中时刻不能离开的二次能源，电力已经深入到社会生产和生活的各个领
11、域，一个国家的电气化程度已成为国民经济现代化的一个重要标志。只有电力产业的迅速发展才有可能保证整个国民经济的迅速而稳步的发展1。热力发电厂是电力工业的重要组成部分。热力发电厂包括燃化石燃料（煤、油、气）的火力发电厂与使用核燃料的核动力电厂，迄今为止，热力发电厂在世界大多数国家中仍占着各种发电形式中的主导地位，我国的火力发电占70%左右，而且根据我国国情，火力发电厂基本是燃煤电厂。目前的大型燃煤电厂都已经有了非常先进的自动控制系统，自动控制水平的高低是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。电力工业中电厂热工生产过程自动化技术相对于其它民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，
12、电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志2。早期的自动控制系统因热力发电机组单机容量小，对控制系统要求也不高，所以非常简单，只需对给水、汽温、汽压和汽机的转速作简单的控制。这些控制系统大多分散在锅炉和汽机车间就地安装，整个电厂的机、炉、电也是分散控制的。随着现代科学技术的发展，发电机组已由中温、中压、中小容量发展到今天的大容量、高参数的单元机组2。1.1.2 火电厂自动化的内容火电厂自动化的范围是极其广泛的，它包括主机、辅助设备、公用系统等的自动化，大致可以分为四个基本内容： (1)自动检测。自动检测是对生产过程及设备的参数、信号自动进行转换、加工处理、显示并
13、记录下来。它相当于人和自动化的“眼睛”。火电厂需要连续进行检测的信号有温度、压力、流量、液位、电流、电压、转速、频率、振动、气体成分、汽水品质等。检测所采用的装置有测量仪表、记录仪表、巡回检测装置、工业电视等。 (2)自动调节。自动调节一般是指正常运行时操作的自动化，即在一定范围内自动地适应外界负荷变化或其他条件变化，使生产过程正常进行。火电厂的自动调节主要有锅炉水位调节、汽温调节、燃烧调节、辅助设备调节等。将程序控制技术、逻辑功能和保护同自动调节结合起来，可以实现全程控制，即在机组启动、停止及正常运行的全过程中，实现自动控制，如水位全程控制。 (3)远方控制及程序控制。远方控制是通过开关或按
14、钮，对生产过程中重要的调节机构和截止机构实现远距离控制。程序控制主要是指机组（或局部系统、设备）在启动、停止、增减负荷、事故处理时的一系列操作的自动化。 (4)自动保护。自动保护是利用自动化装置对机组（或系统、设备）状态、参数和自动控制系统进行监视，当发生异常时，送出报警信号或切除某些系统和设备，避免发生事故，保证人身和设备的安全。火电厂的自动保护对象主要有锅炉、汽轮发电机本体、辅助设备、局部工艺过程等。上述的自动检测、自动调节、远方控制及程序控制、自动保护，一般用常规的模拟仪表来实现，也可以用微型计算机来实现。微型计算机可靠、价廉，还有很强的计算、逻辑判断、记忆功能，它能快速计算机组在正常运
15、行时以及启停过程中的重要数据，进行事故分析、处理。以前，微型计算机在火电厂主要由于数据处理及运行监视指导，随着电子技术的发展，微型计算机，特别是微处理机已经在火电厂中得到了广泛应用3。1.2 本设计研究的主要内容本文设计的题目是300MW机组汽包水位控制系统设计。现300MW机组的锅炉由哈尔滨锅炉厂制造，该锅炉为亚临界参数，中间再热自然循环汽包炉，额定发量为1021 t/h ,主蒸汽温度540摄氏度，主蒸汽压力18.2 MPa，再热蒸汽量825 t/h 。机组采用的分散控制系统是Ovation系统。Ovation控制器采用冗余配置，可靠性高，与连接方便，不需要专用门路和用户协议，可在企业范围内实时多点通信。其主要内容：(1)针对300MW大型火力发电机组汽包水位控制的工艺过程，研究生产实际中常用的锅炉给水控制策略。(2)结合实际进行水位控制系统控制方案的设计。1.3 火电厂基本生产过程
