毕业设计火电厂给水控制系统分析Word文档格式.doc

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Abstract

Thepowerplantisamajorpartofthepowerindustryinourcountry,aswellasoneofthemostimportantenergyindustries.Largeturbine-generatorunitshavetheadvantagesofhigherefficiency,lessinvestmentandhigherlevelofautomation,whichdeveloprapidlyaroundtheworld.Feed-watercontrolsystemisaveryimportantsubsystemofthepowerplant.Waterlevelofboilerdruminpowerstationisoneofthemaincontrolparametersforsafeoperation,whichreflectsthebalanceofboilerloadandfeed-water.Thusthewaterlevelcontrolsystemisalwayshighlyconcerned.

Chaptertwofirstlydiscussedthetargetofthewaterlevelcontrolsystem,thenintroducesthetheoryofcommonwaterlevelcontrolsystemandthestructuresofitstransducers,controllersandactuator.Chapterthreeanalyzesthedynamiccharacteristicsofdrumboilerfeed-watersystem,introducesthemeasurementsofwaterlevel,feed-waterflowandsteamfolw（theso-calledthreeimpulses）.Theimpactofthreeimpulses’disturbancesonthecontrolsystemisdiscussedaswell.Inchapterfourwemainlydiscussedthecontrolstrategicsofwaterlevelcontrolsystem.Suchassingleimpulse,pairsofimpulseandthreeimpulses,etc.

KeyWordswaterlevel,threeimpulses,controlstrategic

23

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章绪论 1

1.1给水控制系统的意义 1

1.2给水系统的控制方法 1

1.3给水系统的优化 1

第二章给水控制系统原理 3

2.1给水控制系统的任务 3

2.2常规的水位控制系统的构成 3

2.2.1测量部分 3

2.2.2调节器部分 3

2.2.3执行器部分 4

2.2.4常规的汽包水位控制系统 4

第三章控制系统结构分析 5

3.1给水调节对象的动态特性 5

3.2汽包水位的测量 6

3.2.1汽包水位信号的测量与补偿 6

3.2.2给水流量信号的补偿 6

3.2.3蒸汽流量的测量 6

3.3系统扰动分析 7

3.3.1给水扰动 7

3.3.2蒸汽流量扰动 9

3.3.3燃料量扰动 10

3.3.4其他扰动 10

3.4控制中的跟踪与切换 11

3.4.1无扰切换的原理 11

3.4.2三冲量与单冲量之间的无扰切换 11

3.4.3阀门与泵的运行及切换 11

3.4.4电动泵与汽动泵间的切换 11

3.4.5执行机构的手、自动切换 12

3.4.6给水系统无扰切换的结构 12

第四章给水系统控制策略的研究 14

4.1系统控制功能 14

4.2锅炉汽包水位控制策略 14

4.2.1单冲量控制系统 14

4.2.2双冲量控制系统 15

4.2.3串级三冲量给水控制系统 15

4.2.4汽包炉全程给水控制系统 15

4.2.5低负荷给水调节 15

4.2.6高负荷给水调节 16

4.3汽包水位三冲量给水控制系统 17

4.3.1三冲量控制系统结构原理 17

4.3.2三冲量控制系统的工程整定 18

4.3.3汽包水位的串级控制系统 20

总结 22

致谢 23

参考文献 24

第一章绪论

1.1给水控制系统的意义

1.2给水系统的控制方法

随着机组容量的增大，运行参数的不断提高，对汽包水位的控制品质要求也会越高，为了机组的安全、经济运行，需要采用设计更合理、功能更完善的控制系统，给水自动控制系统可以大大减轻运行人员的劳动强度，汽包水位的稳定性也得到极大的提高，保障了机组的安全、稳定运行。

在徐春梅，张浩，杨平的“汽包水位串级三冲量非线性PID控制系统”中针对锅炉汽包水位控制系统的特点，提出了基于非线性PID控制器（NLPID）的汽包水位二三冲量串级控制方案。

在串级控制中，内回路采用P控制以快速消除给水扰动，外回路采用非线性PID控制以保证汽包水位稳定在给定值，并有效克服蒸汽流量的扰动该控制策略结构和算法简单，通过仿真结果验证，相对于常规串级PI-P控制方案，该控制方案具有良好控制品质和较强的鲁棒性，可有效克服蒸汽流量扰动和给水流量扰动。

且在对象参数变化较大时仍能获得稳定的调节品质。

在吴小亮，代芳的“基于模糊神经网络的锅炉汽包水位控制器的设计”中将模糊网络理论引入锅炉汽包水位控制系统中，以解决水位稳定性控制的问题，针对DSP具有高速运算能力的特点，采用TMS320LF2407对数据进行采集、运算处理，试验结果证明了其时效性。

使水位显示具有较好的实时性，而且实验室模拟锅炉汽包水位控制系统的水位误差很小，不超过5mm。

1.3给水系统的优化

在陈建国的“300MW机组给水系统优化改造的实践与思考”中通过对目前火电厂300MW机组给水系统的配置及运行情况进行分析，发现如果采用给水泵汽轮机备用汽源改造等措施，可以成功实现机组无电泵启动，这为提高机组运行的可靠性和启停机的灵活性提供了新的思路。

在此基础上，引出了大型火电机组是否有必要配置电动给水泵的思考，

并提出了在条件合适的机组上取消配置电动给水泵的建议。

在郑国强的“300MW机组给水系统运行方式优化”中主要分析茂名热电厂I*300MW机组给水最小流量阀在给水逻辑临界流量负荷时，采取的人为干预的方法对运行方式产生的影响。

给水泵最小流量保护装置在火电厂中尽管占得比重比较小，但他的正常投入和运

行，及合理的改变运行方式，却对给水泵的安全，经济运行及设备的安全运行起到了至关重要的作用。

茂名热电厂#6机组在临界给水再循环工况下采取的切换最小流量阀运行方式的办法是可行并且是有效地。

在郑炜的“某电厂300MW机组给水自动控制系统改进”中介绍了某电厂给水自动控制系统存在的问题，通过改进，一电一汽并列运行时可投给水自动，并可投给水全程自动。

通过对给水全程自动控制系统的改进，使锅炉汽包水位的稳定得到了较大的保证，减轻了运行人员的操作强度，并能够满足机组协调控制及特殊工况下对汽包水位控制的要求，有力地保证了机组安全稳定运行。

在潘广立，冯琼，冯平平的“锅炉给水系统的改造”中提出锅炉给水系统的改造的实施关键是解决了硫化热水池热水中炭黑、胶沫、悬浮油脂等的过滤问题，并将其回收用于除氧器供水；

完善凝结水回收系统、回收利用锅炉排污的热量，使除氧器的上水温度由20℃提高到87℃，降低了锅炉排污率，节约了大量能源。

在罗洋的“汽泵全程给水在国产300MW机组上的应用”中以国电安顺发电有限公司一期1号2号机组为例，介绍了国产300MW机组给水系统设计和运行情况，分析了国产300MW机组给水系统运行方式所存在的问题，进行了给水系统运行方式的改进，对机组启停时全程应用汽动给水泵控制锅炉上水进行了详细的分析讨论。

经过改造后，很大程度的降低了厂用电耗、提高了机组的经济性、安全性、可靠性。

同时为国内同类型机组使用汽泵全程给水提供了一定的参考价值。

第二章给水控制系统原理

2.1给水控制系统的任务

给水系统是发电厂热力系统的重要组成部分，因此在任何情况下都要保证不间断向锅炉供水。

其中，工质流量大、压力高，对发电厂安全、经济、灵活运行至关重要。

给水泵是给水系统的心脏，为工质的传送提供动力。

传统小容量机组一般采用定速泵配合给水操作平台的方式工作，随着单机容量不断增大，操作平台中调节阀承受的压力差越来越大，节流损失越来越严重，安全性和经济性也就得不到保障。

为此，现代大容量火电机组大都采用变速给水泵，一般采用汽动给水泵作为运行泵，电动给水泵仅在启动阶段或事故情况下使用，正常运行工况下作为备用泵。

对于汽包锅炉而言，汽包水位是锅炉运行的重要指标，保持水位在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件，水位过高、过低、都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不利的影响。

首先，水位过高，会影响汽包内的汽水分离，饱和水蒸汽将会带水过多，导致过热器管壁结垢并损坏，使过热蒸汽的温度严重下降。

如以此过热蒸汽带动气轮机，则将因蒸汽带液损坏汽轮机的叶片，造成运行的安全事故。

然而，水位过低，则因汽包内的水量较小，而负荷很大，加快水的汽化速度，使汽包内水量的变化速度很快，如不及时的加以控制，有可能使汽包内的水完全汽化。

由于汽包是无自平衡的单容环节，且给水是先经过省煤器，该对象的特点是有延迟、有惯性、无自平衡能力，所以其特性是惯性环节，积分环节和有一定的延迟的组合。

汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内，保持汽包水位正常同时保持给水流量稳定。

给水控制对象的被控量是汽包水位H。

影响水位变化的因素很多，主要的有锅炉蒸发量D、给水量w、汽包压力P、锅炉负荷等。

2.2常规的水位控制系统的构成

常规的水位控制系统由测量部分、调节控制部分、和执行器和调节