施耐德电气工业自动化介绍

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给水流量扰动下的水位特性

当给水流量阶跃增加后。

一方面进入汽包内的给水流量增大，水位上升。

另一方面，由于温度较低的给水进入省煤器、 汽包和水循环系统，从 这些容器中原有的饱和汽水、中吸收一部分热量，是汽包水面下的气泡 容积有所减小。

实际上，当给水流量改变后，水位并不会立即变化。
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蒸汽流量扰动下的水位特性

当蒸汽量阶跃增加后。

不考虑气泡容积的变化，水位应该直线下降。


如单独考虑气泡容积的变化，饱和压力下降使蒸发强度增强，气泡容积 迅速增加，水位迅速上升。

14-25%负荷阶段，此阶段，已接近旁路阀最大流量，控制系统打开 主给水电动门，在单冲量方式下，通过控制电动给水泵转速来控制 汽包水位。
25-35%负荷阶段，此阶段，实现电动给水泵的串级三冲量控制。 35-50%负荷阶段，此阶段，启动一台汽泵，转入控制汽泵转速的方 式。此时，由一台汽泵和电泵并列运行，且采用三冲量方式控制水 位。 50%以上负荷阶段，此阶段，启动另一台汽泵，逐步降低电泵给水 负荷，增加汽泵负荷。最终汽包水位稳定，停运电泵。作为备用， 系统由两台汽泵采用三冲量方式来控制水位。
副调节器为给水流量调节器，它根据给水流量偏差控制给水流量， 蒸汽流量信号作为前馈信号来维持负荷变动时的物质平衡，由此构 成一个前馈-反馈双回路三冲量控制系统。
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给水系统工作过程

0-14%负荷阶段，在此阶段，主给水电动门关闭，汽包水位的控制 采用单冲量控制通过控制旁路调节阀的开度来实现。
无论何种外部扰动，最终水位稳定的前提都是锅炉流入量与流出量 的物质平衡，这也就是给水控制采用三冲量原因。ivision - Name – Date -
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给水控制系统 给水控制系统基本方案 程序演示
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锅炉给水控制系统
工业事业部 中国自动化解决方案中心 杨博 Sep 2011
给水控制系统 给水控制系统基本方案 程序演示
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给水控制的任务

使给水流量与锅炉蒸发量相适应，维持汽包水位在规定范围内。 汽包水位过高会影响汽包内汽水分离装置工作，造成出口蒸汽水份 过多，是过热器结垢而烧坏，严重可导致汽轮机进水。 汽包水位过低，会破坏锅炉的水循环，甚至引起爆管。 给水控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生 某些重大事故等各种不同工况下，都能实现给水自动控制的系统， 而且从一种控制状态的判断、转换、故障检测也由系统本身完成。
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给水控制的特点

由于给水流量改变有一定的滞后时间才能影响水位，如果等到水位 偏离给定值在控制给水流量，水位必然要产生较大变化。

为了克服“虚假水位”现象引起的调节器误动，给水控制系统常引 入蒸汽流量作为前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。
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单冲量控制

采用汽包水位信号和一个调节器的反馈控制系统。 对于外扰时“虚假水位”明显的水位现象，该系统存在严重不足。

当某刻蒸汽流量增加，大于给水流量，正确的控制应是及时增加给水流 量。但是由于“虚假水位”的存在使水位不是下降而是上升。于是调节 器会使给水进一步减少，更加剧了流量不平衡，使系统更加的震荡。
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给水控制对象的动态特性

汽包水位主要决定于汽包中的储水量和水面下的气泡容积。 主要的给水控制扰动

给水流量扰动：来自给水调节阀、给水泵转速波动等引起给水流量给变 得一些因素。 蒸汽负荷扰动：汽轮机负荷变化而引起蒸汽流量的改变，使水位发生变 化。 锅炉炉膛热负荷扰动：由于锅炉燃烧率的变化改变了蒸发强度而引起的 蒸汽流量和汽水容积中气泡体积的变化。


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给水控制系统 给水控制系统基本方案 程序演示
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当蒸汽流量突然增加时，虽然锅炉给水量小于蒸发量，但开始阶段水位 不仅不下降，反而迅速上升。 反之亦然，水位反而先下降。这种现象通常被称为“虚假水位”
在燃烧率不变的条件下，当蒸汽流量变化时，水位的变化具有特殊形式。


在负荷变化的初始阶段，气压的变化使汽泡容积变化很快，对水位起主要 作用。当汽泡容积与汽包压力相适应而稳定后，水位的变化就由物质平衡 的关系来决定。

由上可见，单冲量控制系统结构简单，一般仅用于锅炉低负荷阶段 的给水控制。
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串级三冲量控制

串级三冲量控制系统由主、副两个调节器和三个控制元素（汽包水位、
蒸汽流量、给水流量）构成。


主调节器称为水位调节器，它根据水位偏差产生给水流量给定值。