热工自动控制系统详解

第七章 汽包锅炉给水控制系统试验
浙江大学冯晓露
上一页
返回目录
第七章 汽包锅炉给水控制系统试验
一、汽包水位控制系统信号的测量和修正
1。汽包水位的测量 玻璃管水位计：主要用于就地观察水位 电触电水位计：曾用于水位保护 差压式水位计：主要用于水位的控制，目前也作为水位保护信号源，但在 锅炉起停过程中误差较大，此时应以电极式水位计为准
( p,t)
18.56 p
(kg / m3)
0.001t 1.66 0.0561 p
3、给水流量的计算和修正
Q K P t 273
t－－－给水温度 K－－－流量系数
二、汽包水位控制对象特性试验
1．给水量Ｗ扰动时的动态特性
∙ 给水量Ｗ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程可以分别从两个角度加以分析：
第一节 过热蒸汽温度调节系统
锅炉过热器结构示意图
一．过热蒸汽温度的动态特性试验
三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。 1．蒸汽量扰动时，过热蒸汽温度的动态特性
∙特点是有迟延，有惯性，有自平衡能力。阶跃响应曲线 蒸汽量变化对汽温变化的传递函数可用下式近似表示：
G(s) (s) K D e s
1、单级三冲量给水自动调节系统的组成
D
2．内回路(inner loop)的分析与整定
内回路的主要任务是当给水流量侧产生自发性扰动时，必须迅速 消除扰动，使被调量（汽包水位H）基本不受到自发性扰动的影响； 当内回路外部发生扰动汽包水位H 发生变化时，内回路要具有快速随 动的特性，使给水流量W尽快地起到调节汽包水位的作用。
1、仅仅从物Biblioteka 平衡的角度来分析； 2、仅仅从热平衡的角度来分析。
综合上述两种角度分析的结果，对曲线１和曲线２进行线性叠加，得到 在给水量Ｗ阶跃扰动下，汽包水位Ｈ的实际变化曲线：
∙ 在给水量Ｗ扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平 衡
能力特性。
G 01(s)
s(τ
ε s

1)
式中：τ──迟延时间 s；
式中 θ 2──导前汽温 θ 1──过热器出口汽温 wθ ──减温喷水量
∙减温水量扰动时过热蒸汽温度被调对象的阶跃响应曲线图：
汽温对象的传递函数可用下式表示：
G02
(s)

K2 (1 T2S )n2
一般n2=2
G01 (s)

K1 (1 T2 S )n1
一般n1≥2
G(s)

G02
(s)G01 (s)
ε──飞升速度，即单位给水流量改变时水位的变化速度 ；
2．蒸汽量Ｄ扰动时的动态特性
∙ 蒸汽量Ｄ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程同样可以从两个角度加以
分析。 1．仅仅从物质平衡的角度来分析 2．仅仅从热平衡的角度来分析。
在蒸汽量Ｄ阶跃扰动下，汽包水位的实际变化曲线。
动态特性的数学描述为：
G02(s)

K (1 TS
)n
二．串级汽温调节系统
1．系统构成及工作原理
Wθ
θ2
rθ2
P Z
→ →
→→
θ1
k Ts
1
εs
式中： k──比例系数 ， T──时间常数 ε ──飞升速度
3．燃料量扰动时的汽包水位动态特性
燃料量扰动时的汽包水位的变化与蒸汽流量扰动时相近，只是虚假水位更 轻些，迟延时间也较短。
汽包水位动态特性的特点总结：
1、具有迟延； 2、具有“虚假水位”现象； 3、无自平衡能力
三、 单级三冲量给水调节系统及参数整定
1、串级三冲量给水控制系统的组成
2．内回路(inner loop)整定 与单级三冲量系统的内回路一样
3．外回路(outer loop)整定
等效主调：
K1 (1 1 )
W W
T1S
4．蒸汽流量侧α D的选择 此时蒸汽流量信号不一定与给水流量信号严格配合，即:
D W
五、 变速给水泵的安全工作
设计变速泵最小流量控制系统：用一次测量元件和流量变送器对各个给 水泵的入口流量进行测量，通过各泵的再循环调节阀将泵出口的部分给水流 回除氧器，以保证通过给水泵的流量高于设计的最小流量。
第八章 汽温调节系统
The Steam Temperature Control System
第一节 过热蒸汽温度调节系统
θ1
G(s)
(b)
图 8-3 直接喷水减温系统 （a）直接喷水减温系统示意；（b）对象框图
导前区：导前汽温θ 2测点前至减温器 惰性区：过热器出口汽温θ 1测点到导前汽温测点
G02 (s)

2 (s)
w (s)
G01 (s)

1 (s) 2 (s)
G(s)

1 (s)
w (s)

G02 (s)G01 (s)
W (S) 1
I (S ) W W
3．外回路(outer loop)的分析与整定
外回路可以看作是一个单回路调节系统，所以可以采用整定单 回路调节系统的方法来整定外回路。
4. 蒸汽流量侧 D 的选择
要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即：
D D D W w w
在正常运行时，可认为D=W，γ D=γ W，则有
2。差压式水位计的计算和修正
H

L a
L S w s
p

H0
2、蒸汽流量的测量和修正
D K P ( p,t)
( p,t) －－－过热蒸汽密度，过热蒸汽压力和温度的函数
p - - - - - 过热蒸汽绝对压力 t - - - - - 过热蒸汽温度 K - - - - - 流量系数
α D=α W
因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系数α D必须 等于给水流量侧分流器的分流系数α W。
四、 串级三冲量给水调节系统及参数整定
串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克 服静态偏差完全由主调节器实现，分流系数α D取值不必 考虑静态偏差的问题，α D值可取得大一些，以利于更好 地改善调节过程的调节品质。分流系数α W取值影响内回 路的稳定性，在外回路中，可通过主调节器的δ 和Ti来整 定，α W的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。
D(s) 1 TD S
2．烟气侧扰动时过热蒸汽温度的动态特性
阶跃响应曲线：
烟气扰动时的过热器出口汽温的阶跃响应曲线
∙特点是：有迟延、有惯性、有自平衡能力。
3．减温水量扰动时过热蒸汽温度的动态特性
减温器（导前区）
→
（惰性区）
→
Ⅰ段
Ⅱ段
喷水
喷水调节门
θ2
Wθ
（a）
→
θ1
Wθ
G02(s) θ2 G01(s)