锅炉给水控制系统
燃气锅炉的控制系统及其操作方法
燃气锅炉的控制系统及其操作方法随着我国经济的快速发展，燃气锅炉的应用越来越广泛。
燃气锅炉控制系统是整个锅炉系统的关键所在，能够确保燃气锅炉的安全、高效、稳定地运行。
本文将对燃气锅炉控制系统及其操作方法进行探讨。
一、燃气锅炉控制系统的组成燃气锅炉控制系统主要由以下几个部分组成：自动控制系统、填料控制系统、液位控制系统、排污控制系统、加药控制系统、给水控制系统和燃气供应系统。
这些系统在燃气锅炉的生产过程中，相互协调作用，以确保锅炉的安全、稳定、高效运行。
1.自动控制系统自动控制系统是燃气锅炉的核心，主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
其主要功能是监测锅炉出水温度、烟气温度、压力等参数，根据这些参数来指挥燃烧器的工作，并对锅炉的运行状态进行调整。
自动控制系统可以实现批量自动生产，提高生产效率，降低人工干预的可能性，大大提高了燃气锅炉的安全性和稳定性。
2.填料控制系统燃气锅炉填料控制系统主要用于控制内部填料的加注量和压力，确保填料的均匀分布以及压力的平衡。
填料控制系统主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
在锅炉生产过程中，系统可以根据锅炉负荷的变化来调整填料的量和压力，从而保证锅炉的工作效率和稳定性。
3.液位控制系统液位控制系统主要用于控制锅炉水位以及补给水的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
它可以精确地控制锅炉内部水位，确保锅炉的充水量和污水排放的流量。
液位控制系统的合理设计和操作，可以保证锅炉的稳定性、安全性和高效性。
4.排污控制系统燃气锅炉排污控制系统主要用于控制废气排放和污水排放的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
排污控制系统的作用非常重要，一般情况下污水和废气排放对环境造成的危害很大。
通过排污控制系统的运行，可以减少对环境的污染，保证锅炉运行环境的清洁和安全。
5.加药控制系统加药控制系统主要用于对锅炉内部水进行磷酸盐和硫酸盐等药品的添加。
发电厂锅炉给水控制系统
摘要随着科技的发展，人们越来越离不开电。
大型火力发电厂地位显得尤其重要。
其机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性，尤其是大型骨干机组。
大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。
本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统，即锅炉汽包水位控制。
其要求是提供合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应符合的需要。
为此，生产过程的各个主要工艺参数必须加以严格控制。
锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。
主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。
发电厂锅炉给水控制系统1.概述大型火力发电机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性，尤其是大型骨干机组。
大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。
本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统，即锅炉汽包水位控制。
锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统。
在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。
若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。
同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。
《锅炉给水控制系统》课件
07
结论
本课程的主要内容总结
锅炉给水控制系统的重要性和作用
介绍了锅炉给水控制系统的基本概念、原理和功能，以及其在工业生 产中的重要性和作用。
给水控制系统的组成和原理
详细介绍了给水控制系统的组成，包括传感器、控制器、执行器等， 以及各部分的工作原理和相互之间的联系。
控制策略和控制算法
讲解了常用的控制策略，如PID控制、模糊控制等，以及控制算法的 设计和实现。
实际应用案例分析
通过实际案例的分析，介绍了给水控制系统在工业生产中的应用和效 果。
对未来学习和实践的建议
深入学习控制理论
建议学习者深入学习控制理论，了解各种控 制算法的原理和应用场景。
实践操作和实验
建议学习者多进行实践操作和实验，通过实 际操作加深对给水控制系统的理解。
关注新技术发展
建议学习者关注新技术的发展，了解最新的 控制技术和应用趋势。
随着自动化技术的发展，出现了各种 形式的自动控制系统，如PID控制器 、模糊控制、神经网络控制等。
03
锅炉给水控制系统的组成与工作 原理
组成部件
传感器
用于检测锅炉给水流量、压力、温度等参数 ，并将检测信号传输至控制器。
执行器
接收控制指令，调节给水阀门开度，控制给 水流量。
控制器
根据传感器传输的信号，通过运算处理，输 出控制指令。
控制策略
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PID控制策略
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PID控制是一种经典的控制策略，通过比例、积分和微分 三个环节来调整控制信号，以减小系统的误差。
在此添加您的文本16字
PID控制策略简单易行，但对参数调整要求较高，否则可 能导致系统性能不佳。
锅炉中的给水控制系统
（1）单冲量控制系统单冲量水位控制系统，它以汽包水位作为唯一的控制信号，单冲量水位控制系统由汽包、变送器、调节器、执行器及调节阀等组成。
其原理是变送器将水位信号送到调节器，调节器根据实测水位和给定值的偏差，经过运算放大器后输出调节信号驱动执行器改变调节阀开度，改变锅炉上水量，使水位维持在容许的范围之内。
对于水在汽包内的停留时间较长，且负荷又比较稳定的情况，“虚假水位”现象不严重，采用单冲量控制系统，进行PID调节一般就能满足生产要求。
所以，单冲量水位控制统结构简单，运行可靠，适用于水容量大，上升速度小，负荷变化不大，控制质量要求不高的小容量锅炉系统。
（2）双冲量控制系统双冲量控制系统。
它是在单冲量水位自动调节的基础上，加入蒸汽流量作为前馈信号便构成了所谓的双冲量水位控制自动调节系统。
这种以锅炉汽包水位测量信号作为主控信号，以蒸汽流量信号作为前馈信号构成的“前馈一反馈”控制系统。
引入蒸汽流量来校正不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且能使给水调节阀的动作及时，从而提高控制质量。
但是双冲量汽包水位控制系统存在的问题是：控制作用不能及时反映给水方面的扰动，当给水量扰动时，控制系统等同于单冲量的控制。
因此，如果给水母管压力经常波动，给水调节阀前后压差不易保持正常时，不易采用双冲量控制系统。
（3）三冲量控制系统当代工业锅炉都向大容量高参数方向发展，一般的锅炉容量越大，汽包的容水量就越小，容许波动的蓄水量就更小，这种情况下如果给水中断，可能会出现危急水位。
这样很容易因缺水在几分钟内就发生事故。
如果几台锅炉并列运行还会出现几台锅炉汽包水位控制相互干扰的现象。
而在双冲量水位自动控制中，对于给水量这种自发性变化不能及时反映出来，要经过一定的延时后，给水量的扰动才能通过汽包的水位变化而被发觉。
此后克服扰动过程中几台锅炉的水位控制还相互影响使得控制过程非常复杂。
针对双冲量控制系统的不足引入了三冲量水位控制系统。
(完整版)汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计毕业设计论文
目录引言 (1)第一章第一章给水控制系统的动态特性 (3)1.1锅炉给水控制系统的任务 (3)1.2 给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 (3)1.2.1 给水控制对象的动态特性 (3)1.2.2 各种扰动下水位的动态特性 (5)第二章给水自动控制系统的基本要求和基本结构 (9)2.1 给水控制系统的基本要求 (9)2.2 给水控制系统的基本结构及分析 (9)2.2.1 单冲量给水控制系统 (9)2.2.2 前馈-反馈三冲量给水控制系统 (10)2.2.3 串极三冲量给水控制系统分析 (16)第三章给水控制系统的无扰切换 (20)3.1 测量信号的自动校正 (20)3.1.1 水位信号的压力校正 (20)3.1.2 过热蒸汽气流信号的压力、温度校正 (22)3.1.3 给水流量信号的温度校正 (23)3.2 给水控制系统的切换 (24)3.2.1 给水流量测量装置切换系统 (24)3.2.2 大小给水调节阀门的切换 (28)3.2.3 系统的无扰切换 (29)第四章系统的参数整定及MATLAB仿真 (32)4.1 控制系统的参数整定方法 (32)4.1.1 广义频率特性法 (32)4.1.2 工程整定法 (33)4.2 调节器的选取 (35)4.3 参数整定及MATLAB仿真 (36)4.3.1 单冲量调节系统的参数整定及MATLAB仿真 (36)4.3.2 串级三冲量调节系统的参数整定 (37)4.3.3 整个系统和各种扰动量下的SIMULINK结构图和仿真图 (41)结论 (45)参考文献 (46)谢辞 (47)引言自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，在火电厂的生产过程中也采用了自动控制技术。
在火电厂的生产过程中采用的热工自动控制系统，是伴随着社会对电能需求的日益增加、单机容量的日益扩大和自动控制技术在火力发电厂中应用的深度与广度与日俱增而逐步发展起来的。
电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。
工业锅炉给水控制系统研究
工业锅炉给水控制系统研究作者：梁君坦来源：《商品与质量·消费视点》2013年第07期摘要：锅炉是工业发展中非常重要的动力设备，在工业生产中，锅炉的稳定运行是整个生产过程的基础。
而锅炉的给水系统在锅炉运行中占据着重要的位置，为了进一步促进锅炉的稳定运行，本文就重点分析了工业锅炉给水控制系统的相关技术。
关键词：工业锅炉；给水控制系统；研究与分析锅炉是整个国民经济的基础动力，其安全稳定的运行是确保工业稳定发展以及能源节约利用的基础保证。
由于这种动力系统主要以加热作为动力来源，所以容易产生爆炸等危险，所以安全性是锅炉运行的基础。
给水控制系统是锅炉系统的一个组成部分，做好给水系统的控制研究是保证系统安全运行的重要基础。
一、工业锅炉以及汽包控制1.工业锅炉简介这是一种在工业生产中比较重要的能量准换装置，其能够将燃料燃烧过程中产生的化学能转换为工业热能，随后利用一定的设备将这些热能转换为工业生产所需要的能量运行方式。
随着我国工业经济发展水平的不断提高，其对工业锅炉的要求也不断提高，最主要的表现就是容量逐渐增大、锅炉运行参数以及锅炉的运行效率不断提高。
整个锅炉系统主要有四个部分组成，分别是燃烧系统、汽水系统、辅助系统以及送风引风系统。
锅炉系统的主要工艺流程如图1。
2.系统控制与汽包控制在工业生产过程中，锅炉要根据生产发展的需要，为整个系统输送一定数量和质量的蒸汽有效满足汽轮机的主要需求。
在工业锅炉运行系统中，给水系统是影响锅炉稳定性的重要因素，所以为了保证锅炉运行的安全性，这里重点分析锅炉的汽包系统以及相关控制理论。
锅炉属于一种动态特性比较复杂同时对控制要求又比较高的控制对象，所以在控制系统的设计过程中，要充分发挥计算机控制系统的先进与稳定性，明确锅炉生产过程的实际以及被控制对象的主要动态性，只有这样才可以促进系统运行的稳定性，并将其构成合理的控制系统，这样才可以达到相关的控制目的。
影响汽包水位变化的是给水流量以及蒸汽流量的变化情况。
电厂锅炉给水控制系统
第25卷 第3期2018年3月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.252018 No.3电厂锅炉给水控制系统孟庆忠1，姜宗星2（1.国家电投集团东北电力有限公司 本溪热电分公司，沈阳 117008；2.山东鲁能控制工程有限公司，济南 250023）摘 要：火力发电厂中，水是整个系统的主要工作介质。
如何在整个系统流程中将给水控制好，对系统稳定、安全、高效运行有着至关重要的作用。
本文从给水控制发展和实际应用角度出发，比较不同设备和工况下的控制方案。
关键词：火电厂；单冲量；三冲量；锅炉给水控制中图分类号：TM621.6 文献标志码：ABoiler Feed Water Control System in Power PlantMeng Qingzhong 1, Jiang Zongxing 2(1.SPIC NORTHEAST ELECTRIC POWER CO.,LTD., Benxi Thermal Power Branch, Shenyang, 117008, China；2.Shandong Luneng Control Engineering Co., Ltd., Ji'nan, 250023, China)Abstract：In thermal power plant, water is the main working medium of the whole system. How to control the water supply in the whole system process is very important to the stability, safety and efficient operation of the system. From the development of water supply control and practical application, the control schemes under different equipments and working conditions are compared.Key words：thermal power plant；single impulse；three impulse；boiler feed water control0 引言大型火电发电机组由锅炉、汽轮机、发电机和辅机设备组成，工艺流程复杂，对设备参数的监控、操作和控制繁多。
第三章 直流锅炉给水控制系统
下限特性
＋ 电动给水泵C运行
T3
＜
PID
给水旁路调节阀指令 给水泵出口压力控制
3、循环流量与储水箱水位控制
储水箱水位 循环流量 调节阀开度（％） f (x) 偏置 80 ∑ SP PID 40 20 V≯
A
100
小溢流阀
大溢流阀
60
6500
7000
7500
8000
8500
储水箱水位/mm
循环调节阀调节指令
燃水比例失调会引起汽温变化，仅依靠调节减温 水流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化，超 出减温水流量的可调范围。 利用减温水流量与锅炉总给水流量的比值（喷水 比）来对燃水比进行校正。 喷水比校正燃水比原则：确定不同工况机组负荷 下的喷水比，当实际喷水比偏离给定值时，说明是 由于燃水比例失调而使过热汽温过高或过低，因此 这时不能仅依靠调节减温水流量来控制汽温，而是 要利用喷水比偏差来修改锅炉总给水流量，也就是 进行燃水比校正，进而通过改变给水流量W来调节 汽温。
＋
∑7
∑8
∑9
T1
A
T2
A
T3
A
汽泵 A 转速指令 nA
汽泵 B 转速指令 nB
电泵 C 转速指令 nC
图 14－11 采用中间点温度的给水控制方案
二、 采用焓值信号的给水控制
当给水量或燃料量扰动时，焓值变化方向与 其变化方向一致，所以可采用焓值来反映燃水比 变化。 采用分离器出口过热蒸汽的焓值信号，其原因 （1）能快速反应燃水比； （2）出口过热蒸汽为微过热蒸汽，微过热蒸汽 焓值比分离器出口微过热蒸汽温度在反应燃水比 的灵敏度和线性度方面具有明显的优势。
PID1
D
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G HW (s)W H ((s s))s1ss(1s)
图2 给水流量阶跃扰动下的水位响应曲线
3
二、蒸汽流量扰动下的水位动态特性
K2
D
1 T2s
+H
_
s
图5 蒸汽流量对水位影响的方框图
GHD (s)H D((ss))1 KT22ss
图4 蒸汽流量阶跃扰动下的水位响应曲线
4
三、炉膛热负荷扰动下水位控制对象的动态特性
但存在三个问题：
（1）当负荷变化产生虚假水位时，将使控制
器反向错误动作；
（2）对蒸汽流量扰动不灵敏；
汽包水位 水位给定 值
△ PID
（3）对给水自发性干扰不能有效及时克服。
执行机构
图11 单冲量给水控制系统
9
二、单级三冲量给水控制系统
汽包
过热器 蒸汽流量D Δp
Δp
αD
省
煤
器
PID
αW
给
Kz
水
流
Δp
某300MW机组的蒸汽流量计算公式为
DD 0
T T 0 11p p0 11D 0
273 t01p1 273 t1 p01
D——主蒸汽流量，t／h； D0——额定工况下的主蒸汽流量，为985t／h； p1——调速级压力，为13．16MPa； p01——额定工况下的调速级压力，MPa； t1——调速级温度，℃； t01——额定工况下的调速级温度, 540．6℃；
汽包锅炉给水控制系统
1 概述
1
一、给水控制任务
使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以 维持汽包水位在规定的范围内，同时保持 稳定的给水流量。
汽包水位是一个重要的监控参数，反 映了锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关 系。
水位高： 水位过低 ：
2
一、给水流量扰动下水位的动态特性
W
s
+H
－
1 s
图3 给水流量扰动下汽包水位的方框图
式中D0——参考工况下级组内的蒸汽流量，kg／h； p01——参考工况下级组前的蒸汽压力，MPa； T01——参考工况下级组前的蒸汽温度，K； P02——参考工况下级组后的蒸汽压力，MPa； D——变动工况下级组内的蒸汽流量，kg／h；
P1——变动工况下级组前的蒸汽压力，MPa； T1——变动工况下级组前的蒸汽温度，K；
11
＋ －＋ －ຫໍສະໝຸດ Gc2(s)KZKμ
ΔW W
αW
γW
图15 内回路方框图
Gc1(s)
1/αWγW
W
H
GHW(s)
γH 图16 主回路等效方框图
Gc1(s)w1W11(1T1 i1s)
等效主调节器仍然是比例积分调节器，但等效的比例带为
1* WW1
12
蒸汽流量前馈系数αD的选择：
DDWW
13
4 给水全程控制
7
三、组合方式
• 300MW及以上机组，采用节流调节方式和给水泵调速方 式相组合的方式调节给水量，即由汽动给水泵、电动调速 给水泵及调节阀三者相结合的方法来调节给水量。
• 在低负荷阶段利用电动给水泵保证泵出口与汽包之间的差 压（或泵出口压头），由给水调节阀（或给水旁路调节阀） 来调节给水流量，进而控制汽包水位；
图6 燃料量扰动下的水位特性
5
2 给水流量调节方式
一、节流方式
优点：简单、可靠 缺点：节流损失大
图7 节流调节系统示意图
图8 节流调节原理 6
二、给水泵调速方式
图9 水泵变速调节系统示意图
图 10 水泵变速调节原理
调速泵有：
（1）电动调速泵，原动机是定速电动机，电动机与水泵之间的轴联接采用液力联轴 器，改变液力联轴器中的油位高度即实现水泵转速的改变。 （2）汽动调速泵，动力是小汽轮机，改变小汽轮机的进汽流量实现给水泵转速的改 变。小汽轮机转速由独立的MEH控制。
量
W 图12 单级三冲量给水控制系统
10
三. 串级三冲量给水控制系统
汽包
过热器 蒸汽流量D Δp
Δp
αD
HS ＋
省
PID1
－
煤
器
PID2 αW
给
Kz
水
流
Δp
量
W 图13 串级三冲量给水控制系统
Gc1(s)
＋ ＋
－
αD Gc2(s)
D
γD
GHD(s)
W
H
KZ
Kμ
GHW(s)
αW
γW
γH
图14 串级三冲量給水控制系统原理框图
W k p
只考虑温度 修正
Wk (t, p)p 0
19
3. 蒸汽流量测量
弗留格流量计算公式是目前应用于蒸汽流量计算中较为普遍的方法。
（1）在所考虑的变动工况范围内，当级组内的各级隔板喷嘴和动叶栅 中的汽流均未达到临界状态时，且有背压的汽轮机组，则
D p12 p22 T01
D0
p021p022 T1
• 在负荷超过某一值（对应的给水流量需求接近调节阀的最 大通流能力）且汽动给水泵尚未启动时，由电动调速给水 泵来调节给水流量，进而控制汽包水位；
• 在汽动给水泵启动后，逐步由电动调速给水泵过渡到汽动 给水泵来调节给水流量。电动给水泵只在机组启动阶段或 汽动给水泵故障时使用。
8
3 给水控制基本方案
一 、单冲量给水控制系统
P2——变动工况下级组后的蒸汽压力，MPa。
20
（2）而当在所考虑的变动工况范围内，当级组内始终有
一列或一列以上的喷嘴或动叶栅中的汽流处在临界状 态或超临界状态时，由于级组后的蒸汽压力的变化不 可能对级组前的蒸汽压力状态产生影响，且背压为真 空的机组，这时
D p1 T01 D0 p01 T1
21
图18 密度与汽包压力关系
由于汽包中心水位线与联通管下部开孔中心垂直距离为B mm，因此，汽包中相对于中心水位线的水位为
hHBa
a为修正值
17
图19 差压汽包水位测量原理图
18
2. 给水流量测量
每台给水泵入口设有流量孔板，测量单台给水泵流量。在主 给水管道．上设有给水流量喷嘴，测量进入锅炉的主给水流量。
一、全程控制概述 全程控制系统是指机组在启停过程和
正常运行时均能实现自动控制的系统。全 程控制包括启停控制和正常运行工况下控 制两方面的内容。
14
二、对给水全程控制系统的要求
给水全程自动控制系统有一些特殊要求：
（1）锅炉负荷变化范围很大，须对水位、给水流量和蒸汽流量测量信 号进行压力、温度校正。
（2）给水量变化范围很大，保证给水泵工作在安全工作区内。 （3）控制系统和调节机构切换时，须保证这种切换应是无扰的。
15
三、信号测量校正
• 1. 汽包水位测量
图17 单室平衡容器水位测量示意图 平衡容器输出差压Δp为
p p p a L w H s ( L H ) ( a s ) L ( w s ) H
16
H(a s)Lp (ws)
asf1(pb)
wsf2(pb)
H f1(pb)Lp f2(pb)