300MW机组给水控制系统设计分析

华北电力大学本科毕业设计（论文）目录摘要........................................................................IAbstract.....................................................错误!未定义书签。1.绪论......................................................................11.1课题研究意义............................................................11.2国内外研究现状综述......................................................11.2.1国内现状综述..........................................................11.2.2国外现状综述..........................................................21.3论文的主要工作..........................................................22给水全程控制系统..........................................................42.1给水调节对象的动态特性..................................................42.1.1给水扰动对水位的影响..................................................42.1.2负荷扰动对水位的影响..................................................42.1.3燃料量扰动对水位的影响................................................52.2测量信号的自动校正......................................................62.2.1水位信号的压力校正....................................................62.2.2过热蒸汽流量信号压力、温度校正........................................82.2.3给水流量测量信号的温度校正............................................92.3给水泵安全运行特性要求.................................................103单元制给水全程自动控制系统...............................................123.1单元制机组给水系统介绍.................................................123.1.1汽水循环过程概述.....................................................123.1.2主给水系统流程.......................................................123.2锅炉给水全程控制的特点.................................................133.3汽包水位三冲量给水控制系统............................................143.3.1三冲量控制系统结构原理...............................................143.3.2三冲量控制系统的工程整定.............................................153.3.3汽包水位的串级控制系统...............................................173.4控制中的跟踪与切换.....................................................183.4.1三冲量与单冲量之间的无扰切换.........................................193.4.2阀门与泵的运行及切换.................................................193.4.3电动泵与汽动泵间的切换...............................................193.4.4执行机构的手、自动切换...............................................204丰城电厂300MW机组给水控制系统分析.......................................21华北电力大学本科毕业设计（论文）4.1300MW机组给水系统简介.................................................214.2MAX1000给水控制画面分析...............................................224.2.1MAX1000中CCS画面基本功能介绍.......................................224.2.2给水系统主要操作过程.................................................234.3给水控制系统的逻辑分析.................................................244.3.1给水控制系统逻辑简图.................................................244.3.2给水控制系统逻辑分析.................................................25结论.......................................................................27参考文献...................................................................28致谢........................................................错误!未定义书签。华北电力大学本科毕业设计（论文）I300MW机组给水控制系统分析摘要汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，是衡量汽水系统是否平衡的重要标志。维持汽包水位在允许范围内，是保证机组安全运行的必要条件。本文首先介绍给水调节系统被控对象的动态特性、热工测量信号及其自动校正原理、调节机构特性等基本知识，随后分析了单元制机组给水控制系统中三冲量、单冲量控制的结构及工作原理，以及其之间的自动转换过程。丰城电厂300MW机组是典型的汽动泵和电动泵共同使用的混合型给水系统。文章在深入理解给水系统结构及启动过程中给水系统相关操作的基础上，结合MAX1000给水控制操作员站的相关画面，对给水控制的具体逻辑图进行了详细分析。关键词：锅炉；给水全程控制；汽包水位；自动调节华北电力大学本科毕业设计（论文）11绪论1.1课题研究意义随着电力需求的增长，以及能源和环保的要求，我国的火电建设开始向大容量、高参数的大型机组靠拢。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。自动化装置已成为大型设备不可分割的重要组成部分，大型生产过程都是依赖于这样的配置来运行的。我国最近几年新建的3OOMW、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控制。在单元机组若干重要参数控制系统的设计及整定中，汽包水位是锅炉安全运行的主要参数之一，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志。维持汽包水位在一定允许范围内，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，使过热器管壁和气轮机叶片结垢。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破裂。另一方面，随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积减少，负荷变化和其他扰动对水位的影响将相对增大。这必将加大水位控制的难度，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。因此，对全程给水控制进行优化，增强给水系统的控制效果和适应能力成为迫切需要解决的问题。1.2国内外研究现状综述1.2.1国内现状综述目前，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动到正常运行，又到停炉冷却全部过程均能实现。我国大型火电机组的给水控制基本上还是采用经典的PID控制算法。不同的控制公司在给水控制策略的设计上虽然各有特点差异，但基本上还是遵循了单冲量和三冲量控制相结合的控制模式，采用的也基本上是调阀和调泵相结合的控制方法。虽然从理论上讲，现有的控制方法应该可以实现机组的全程给水自动。但是，实际上由于给水系统和机组运行的复杂性，机组在启动和低负荷时往往投不上自动。另外，机组在高负荷时，虽然可以实现三冲量给水自动且正常情况时效果也不错。但其控制系统的鲁棒性较差，适应异常工况的能力和出现设备故障的情况时的自调整能力也较差。因此，如何真正实现全程给水控制是现今控制工程人员急于解决的一个课题。锅炉全程给水控制系统通常采用以下两种控制方案：一是两段式全程给水控制,采用变速给水泵控制给水母管压力,采用给水调节阀控制汽包水位,这一方案从热力系统上将给水控制系统和汽包水位控制系统分段,一定程度上华北电力大学本科毕业设计（论文）2克服了两系统之间的相互影响,但不利于机组的经济运行和给水泵的安全运行,特别是不能适应较大的负荷变化。二是一段式给水控制,采用变速给水泵控制汽包水位,采用给水调节阀控制给水母管压力,这一方案将给水控制系统和汽包水位控制系统作为一个整体来考虑,这样更有利于机组效率的提高和给水泵的安全、高效运行,但必须克服两系统之间的相互影响。总的来说，国内机组实现全程给水控制考虑的方案一般是在低负荷时，用启动调节阀控制汽包水位，调速给水泵维持给水母管压力，采用单冲量的控制方式；高负荷时，使用调速给水泵控制汽包水位，大旁路调节阀维持给水压力，采用三冲量的控制方式。它由单冲量和三冲量两个调节回路组成全程给水控制,当负荷大于30%时为三冲量,当负荷小于30%或三冲量变送器故障时为单冲量。由于不同容量的机组其给水系统结构不一样，其控制方式及控制设备也有区别，因而实现给水全程自动系统的方案也有不同，这就要求在考虑方案时，要结合具体的控制对象进行合理的设计，同时参考其它同类型机组一些成功的设计、调试经验，重新完善原汽包水位调节系统的设计及组态，最终选定一种合理且切实可行的设计方案，来实现锅炉给水自动系统的全程控制。1.2.2国外现状综述以西门子公司设计的某350MW机组全程给水控制系统为例，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。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内，同时协助给水泵转速控制系统稳定汽包水位。其控制特点是：在三冲量控制系统