07热动一班韩修毕业论文正文123

华中科技大学文华学院毕业设计（论文）华中科技大学文华学院毕业设计（论文）题目：300MW单元机组汽包水位控制系统分析、设计与仿真学生姓名：韩修学号：070303011135学部（系）：机械与电气工程学部专业年级：07级热能与动力工程指导教师：周慧职称或学位：硕士2011年5月18日华中科技大学文华学院毕业设计（论文）I300MW单元机组汽包水位控制系统分析、设计与仿真摘要锅炉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安全运行的重要指标。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。目前使用的火电厂给水控制系统存在着各自的不足之处，往往难以满足火电机组复杂工况的要求。针对这些情况，为了保证汽包水位维持在要求值，本文首先分析了给水控制对象的动态特性，在此基础上设计出了采用汽动调速泵、电动调速泵、调节阀三者结合的汽包水位控制系统，低负荷时通过改变旁路调节阀的开度来调节给水量，用单冲量控制系统控制汽包水位；高负荷时通过改变给水泵转速改变给水量，用串级三冲量控制系统控制汽包水位，保证对汽包水位蒸汽流量和给水流量的准确测量。给水调节阀、汽泵、电泵之间，单冲量系统和三冲量系统之间都能实现无扰切换，既能满足机组全程控制要求，又有良好的调节性能和运行经济性。关键词：锅炉给水控制；三冲量控制系统；单冲量控制系统华中科技大学文华学院毕业设计（论文）IITheDesignOfBoilerFeedwaterControlSystemOfThe300MWThermalPowerUnitAbstractFeedwaterControlSystemisoneofthemostimportantcontrolsysteminathermalPowerplant.Stabilizationofthedrumlevelisoneofessentialparameterwhichindicatedsafeoperationofthedrumboiler.Drumlevelisaffectedbytheunitload,pressandtemperatureofthedrum,feedwaterfluxandetc.Becauseofusingdifferentequipmentatdifferentstages,itshouldapplydifferentcontrolmethods.Theeffectoffullrangefeed-watercontrolsystemdoesnotoftenbesatisfiedwhenpowerunitisindifficultsituationbecauseofitsimperfect.Inordertomaintainthelevelofthedrumwaterinrequestedvalue,Basingonanalysisoffeed-watercharacterfirstly,thissystemadoptstimingwhichismovedbysteamandelectromotion-timingpumpandadjustingvalve.Itutilizesbypassvalvestoregulatethefeed-waterandusessingleimpulsetocontrolthelevelofdruminlowerload.Atthehighloadcondition,changetherotatingspeedofsteamorelectricityfeedwaterpumpstoensurethewaterlevelofthedrum,usingthreeimpulsetocontrolthelevelofdrum.Thelevelofsteamandfeed-watercanbemeasurednicety.Non-disturbanceswitchingcanberealizedamongfeed-watervalves,steamandelectricitydrivenpumps,singleandthreeimpulse.Thatnotonlymeettherequirementsofthewhole-coursecontroloftheunit,butalsoensurethesatisfactoryregulatingperformanceandoperatingeconomics.Italsohaveniceregulateperformanceandcirculatingeconomy.Keywords:Boilerfeed-watercontrol;Three-elementcontrolsystem;Single-elementcontrolsystem华中科技大学文华学院毕业设计（论文）目录摘要··························································································IABSTRACT················································································II1绪论·························································································11.1课题背景及其意义···································································11.2锅炉给水控制系统的发展和现状·················································12汽包锅炉给水控制系统·································································82.1锅炉给水全程自动控制系统的概念··············································82.2给水全程自动控制系统的任务····················································82.3给水全程自动控制系统的要求····················································82.4给水控制对象的动态特性··························································92.5给水全程控制的基本方案·························································122.6300MW机组全程给水自动控制系统的设计与分析·························152.7给水RB分析········································································183汽包水位控制系统的MATLAB仿真·············································203.1控制系统的分析和整定··························································203.2汽包水位控制系统SIMULINK模型设计······································203.3汽包水位控制系统仿真··························································21结论··························································································23参考文献····················································································24华中科技大学文华学院毕业设计（论文）4致谢·························································································25华中科技大学文华学院毕业设计（论文）11绪论1.1课题背景及其意义随着电力需求的增长，我国的火力发电开始向建设大容量、高参数的大型机组方向发展。扩大单机容量可使发电容量迅速增长以适应生产发展的需要，同时可使基建投资下降、设备费用降低、减少运行费用以及节约金属材料消耗。但是，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度要求也越高。我国最近几年新建的300MW，600MW火电机组基本上都采用国内外最先进的分散控制系统（DCS），对全厂各个生产过程进行集中监视和分散控制。汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志。汽包水位维持在一定允许范围内，是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。水位过高会影响汽水分离器的正常运行，蒸汽品质变坏，使过热器管壁和汽轮机叶片结垢。严重时会导致蒸汽带水，造成汽轮机水冲击而损坏设备。水位过低则会破坏水循环，严重时将引起水冷壁管道变形爆裂[1]。因此，汽包水位控制一直受到很高的重视。另一方面，随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积减小，负荷变化和其它扰动对水位的影响将相对增大。这必将加大水位控制难度，从而对水位控制系统提出了更高的要求。但是，由于给水系统的复杂性，真正能实现全程给水控制的火电机组还很少[2]。因此，对全程给水控制系统进行全面的学习和掌握，是本文的重点内容。全程给水控制在控制汽包水位满足要求过程中发挥着不可估量的作用，没有一个好的给水全程控制系统，不但不能满足水位控制的要求、降低经济效益，有时甚至会带来灾难性的后果。因此，对给水全程控制系统的研究，在电力生产过程中有着重大的作用。当前，电力行业正在进行“场网分离，竞价上网”的市场改革，同时电网要求各大型机组的负荷能够接受电网调度直接遥调（AGC），这些对机组的运行提出了更高的要求。完善和优化全程给水控制无疑是一个非常具有现实意义的课题。1.2锅炉给水控制系统的发展和现状现在随着单元机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的项目越来越多，因此，为了机组的安全和经济运行，必须实现锅炉给水从机组的启停到正常运行，又到停炉冷却全部过程均能实现自动控制。锅炉在不同负荷和参数时，给水被控对象的动态特性是不同的，低负荷时由于蒸汽参数低，负荷变化小，虚假水位现象不太严重，通常对维持水位恒定的要求又不高，因此，一般可采用给水调节阀调节汽包水位，给水泵维持给水差压相结合的控制方式和单冲量给水控制方式。在高负荷时，由于水位动态特性复杂，且汽包存在着严重的“虚假水位”现象，为了保证给水系统的安全可靠，高负荷时大华中科技大学文华学院毕业设计（论文）2多采用串级三冲量控制系统[3-5]。1.2.1西门子公司全程给水系统设计方案西门子公司设计的350MW机组全程给水控制系统分为给水启动调节阀控制系统和给水泵转速控制系统两部分。给水启动调节阀控制系统实际上就是给水压力控制系统，其工作原理简化方框图如图1.1所示。显然这是一个前馈—反馈控制系统。其作用是当锅炉启动及低负荷工况时，维持给水泵出口母管压力在安全工作范围，同时协助给水泵转速控制系统稳定汽包水位。PT1Y=F(x)主汽流量D++主汽压力++MAX给水泵保护压力Pp+1.5MPaPmin最小压力+-+-泵出口差压ΔP至转速控制系统X-tXP