直流锅炉给水控制
直流锅炉控制
摘要锅炉超大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。
对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和比较完善的。
直流锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。
随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启停过程中需要监视的参数及控制的项目越来越多，超临界机组锅炉给水控制系统是超临界机组控制系统中的重点和难点。
近些年来，研究超临界机组给水的文献相应增多，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。
本文介绍了直流锅炉的给水控制策略，包括对直流锅炉的发展历程、应用、结构特点、启动系统、给水控制系统的工作任务；同时还介绍了直流锅炉给水系统的控制原理,介绍了前馈、反馈、串级控制的特点和应用；主要通过对直流锅炉给水控制系统分析与研究，介绍了直流锅炉的给水控制系统的工艺流程，重点介绍了给水控制系统的控制回路，给水信号回路的测量，给水流量的控制回路，以及给水控制回路的指令形成和控制方法，还包括一些辅助回路的控制策略。
最后简略的介绍了直流锅炉给水控制的技术发展。
关键词: 超临界直流锅炉；给水控制系统；前馈-串级控制；给水泵AbstractThe boiler faces, the high parameter development large capacity, uses the automatic control system for the aqueous system is essential, It may reduce the movement personnel's labor intensity, guarantees boiler's safe operation. Regarding the large capacity high parameter boiler, it gives the aqueous system is very complex and perfect. The once-through boiler will be the national future development direction, for the aqueous system is important link. Along with thermal power unit capacity enhancement and parameter increase, unit, in opens stops the parameter which and the control project in the process needs to monitor are getting more and more, the supercritical unit boiler gives the water control system is in the supercritical unit control system's key point and the difficulty. Recent year, studies the supercritical unit to increase correspondingly for the water literature, the thermal power unitis bigger, its equipment structure is more complex, the automation also requests to be higher.This article introduced once-through boiler for the water control policy, including to once-through boiler's development process, applies, the unique feature, the initialize the system, to give the water control system's work mission; Simultaneously also introduced the once-through boiler for aqueous system's control principle, introduced the forward feed, the feedback, the cascade control characteristic and the application; Mainly through to the once-through boiler for the water control system analysis and the research, introduced the once-through boiler gives the water control system's technical process, Introduced with emphasis for the water control system's control loop, for the water signal channel's survey, for the discharge of water control loop, as well as forms for the water control loop's instruction with the control method, but also includes some subsidiary loop's control policy. Finally brief introduction once-through boiler to water control technological development.Key word: Supercritical once-through boiler; Water control system; Forward feed-cascade control; Feed pump目录引言 10.1 论文研究的背景和意义 10.2 国内外研究动态及相关文献综述 20.3 论文的主要工作及难点 30.3.1 论文的主要工作 30.3.2 论文的难点 3第一章超临界机组系统简介 51.1 超临界直流炉特性简介 51.1.1 超临界机组的概况 51.1.2 超临界机组的发展历程 51.1.3 超临界机组在我国的应用 61.1.4 超临界机组的结构特点 71.1.5 超临界机组控制中存在的问题71.2 超临界直流锅炉给水全程控制系统 81.3 超临界直流锅炉给水系统的组成及运行 81.3.1 超临界直流锅炉给水系统的组成 81.3.2 超临界机组锅炉给水系统的运行 91.4 直流锅炉给水控制系统的工作任务 11第二章前馈串级调节系统122.1 前馈控制系统122.1.1 前馈控制概述 122.1.2 前馈控制的特点及结构形式 122.1.3 前馈控制原理 132.2 前馈—反馈控制系统 152.2.1 前馈-反馈控制系统原理152.2.2 前馈-反馈控制的设计原则162.3 串级控制系统172.3.1 PID控制概述172.3.2 串级PID控制 19第三章直流锅炉给水控制系统的分析与研究 233.1 火电厂直流给水系统介绍 233.1.1 直流锅炉给水控制系统介绍 233.1.2 直流锅炉给水控制系统的工艺流程243.1.3 给水系统信号回路的测量243.2 给水流量控制回路253.3 给水流量指令形成回路263.3.1 过热度的控制 263.3.2 主调节器温度给定值的设定 263.4 给水泵控制回路 283.4.1 给水泵的汽蚀及其解决措施 283.4.2 给水泵公用指令形成回路293.4.3 给水泵控制回路303.4.4 电动给水泵流量控制回路323.4.5 给水控制回路总结 323.5 给水阀控制回路 323.5.1 锅炉给水旁路调节阀控制343.5.2 给水泵最小流量再循环阀控制35第四章超临界直流锅炉给水控制技术发展374.1 四回路给水调节控制系统 374.1.1 四回路给水调节控制系统374.1.2 用蒸发器吸热及其焓增控制燃水比384.1.3 采用汽水分离器出口焓值校正燃水比失调 38 4.1.4 结论 394.2 直流炉的给水控制新思路 394.2.1 直流方式下给水的控制思路 394.2.2 直流方式下给水指令的分析 404.2.3 直流方式下的给水控制的投用414.3 基于中间点焓值校正的给水自动控制结构41 4.3.1 蒸发器理论吸热量计算 424.3.2 焓值控制回路 434.3.3 一级减温器前后温差控制回路434.3.4 基于中间点温度校正的给水自动控制结构 43 4.3.5 给水流量自动的超驰控制44结论45参考文献46谢辞48引言随着我国国民经济的高速发展，工农业生产和人民生活对电力的需求不断增长，电力工业通过引进、消化、吸收国外的先进技术和管理经验，得到了迅速的发展。
直流锅炉对给水水质要求[1]
![直流锅炉对给水水质要求[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/2dd15b47804d2b160a4ec017.png)
B.杂质在直流锅炉内的沉积特性
式为镁盐的高温水解产物氢氧化镁及碱式碳酸镁。 （２）钠的化合物：氯化钠在蒸汽中的溶解度很大，主要 被蒸汽带往汽轮机，沉积在炉管中的量很少。 硫酸钠在蒸汽中的溶解度很小，也主要沉积在炉管中。 氢氧化钠虽然在蒸汽中的溶解度较大，但由于它能与管 壁上的金属氧化物反应生成亚铁酸钠，所以可能会部分沉 积在炉管中。
E.给水水质控制标准
汽溶解带到汽轮机中，所以给水中的含硅量也应由汽轮机 进口蒸汽中允许的含硅量来决定。
目前认为，汽轮机进口蒸汽中的含二氧化硅量小于20μg/L 时，基本不会在汽轮机中沉积二氧化硅，所以直流锅炉给 水的含二氧化硅量应不大于20μg/L。
E.给水水质控制标准
谢谢！
直流锅炉中加热蒸发过热区不是截然分开的它们之间没有明显的界线由于运行工况的改变蒸发区的未端会随时发生前后移动当燃烧工况发生变化使水冷壁管热负荷降低时加热区和蒸发区就要延长这样蒸发区的未端就向前移动这时含水量较多的汽水混合物进入到工况变化前是蒸干过程快结束和微过热区的管段内因而将原先沉积在管壁上的钠盐溶解下来带入在工况变化前的过热区管段内在那里水分被蒸干一部分钠盐双沉积在管壁上另一部分则被蒸汽溶解带走
D.影响杂质沉积过程的因素
影响杂质沉积过程的因素主要有三个。 （1）杂质在高温水中的溶解度：高温水中钙镁盐和硫 酸钠的溶解度随温度的升高而降低，所以直流锅炉的参数 越高，水中的杂质越容易达到饱和浓度，于是在蒸汽湿分 较高的区域中沉积下来。对于在高温水中溶解度很小的杂 质，如氧化铁，当它在给水中含量较高时，甚至可能在沸 点之前就在炉管中沉积下来。 由于各种杂质在水中的溶解度各不相同，它们在给水 中含量也不相同，在实际运行过程中不同杂质达到饱和浓 度的次序也各有先后，这就使得杂质在系统中沉积过程绵 延得很长的原因。 （2）蒸发管的热负荷及管内传质过程：锅炉炉膛各部
直流锅炉燃烧及给水调整
直流锅炉燃烧及给水调整一、直流锅炉给水控制的特点与给水控制对象动态特性1、锅炉启动阶段（湿态运行），为了水冷壁的安全，启动一开始就必须以最小安全流量向锅炉连续上水，同时维持储水罐水位正常，以保证机组的安全运行。
2、转干态以后，蒸发量不仅决定于燃烧率同时也决定于给水流量，给水调节的任务是满足机组负荷的需要同时维持中间点温度有合适的过热度，防止返回湿态和水冷壁及过热器超温，对过主汽温进行粗调。
给水投自动后，锅炉负荷经动态延迟函数器、函数器得出相应锅炉负荷下需要的给水流量再加上经中间点温度修正的信号（机组负荷大于55%时中间点温度给定值被喷水比修正）作为给水流量最终给定值，给水流量测量值（经给水温度修正后）与其给定值的偏差经PID计算后作为给水控制信号送给给水泵转速控制系统。
3、给水流量扰动下的动态特性：给水流量阶跃增加时，蒸发量、汽温、汽压的变化都存在迟延，运行时要注意分析总结了解其动态特性，尤其是对主汽温的延迟较大，这对正常调整和异常工况的处理很有帮助。
二、过热汽温的调节1、蒸汽流量扰动下过热汽温对象的动态特性：燃烧率增加对流式过热器出口的汽温升高，辐射式过热器出口的汽温降低，最终末级过热器出口的汽温仍随着负荷的增加/减少而升高/降低。
当蒸汽流量扰动时，由于过热器上各点的汽温几乎同时变化，因此过热器出口汽温变化的延迟很小，如果蒸汽流量的增加是汽机侧引起的，则在锅炉燃烧率调整之前，过热汽温是随着蒸汽流量的上升而下降，这就是为什么超温的时候开大汽机调门能快速把主汽温度降下来的道理（严重超温时可利用锅炉的蓄热适当加负荷：CCS或TF方式下将滑压开关退出，适当将主汽压力给定值设小，让汽机开调门）。
2、烟气传热量扰动下过热汽温对象的动态特性：沿着过热器整个长度方向上，烟气的传热是同时发生变化的，所以过热汽温的变化很快，迟延时间很小，其动态特性较好，但作为调温手段较困难。
3、减温水量扰动下过热汽温对象的动态延迟和惯性较大，手动操作时不要大起大落。
600MW超临界W直流锅炉串级回路给水控制
火焰 ，燃 烧 产 物 气 流 上 升 进 入 燃 尽 室 。 如 图 １
所示。
Ｉ
特性变化速度也加快 ，这就需 要控制系统能够达 到在很 短 的控 制周 期 内 ，更 快 速 、更 及 时 的达 到
稳 定 的要求 。具 体 的流程 如 下 图 ２所示 。
巨 主兰 量 三 三曼
Ｉ ａ Ｉ ｂ
ｌ
ｌ Ｃ
Ｉ
Ｉ
ｌ
热 水段
２
蒸发 段 ３
微过 热段
４
图 ２ 直 流 锅 炉 汽 水 流 程
３ 直 流 锅 炉 的运 行 特 点
直 流 锅炉 运行 方式 不 同于 汽 包 锅 炉 ．煤 量 与
给水流 量偏 差 会 直 接影 响 主汽 温 度 的 变化 。仅 靠
在过 热汽 温上 ．因此 常 用 过 热 蒸 汽 汽 温 的偏 差 来 校正 给水 流量 和 燃 烧 率 的 比例 ，一 般 采用 能 较 快
反 映燃水 比的汽水 过 渡器 （ 分 离 器 ） 出 口处 的温
图 ４ 给 水 控 制 逻 辑 示 意 图
度 （ 中间点 温度 ，也 叫微 过 热 温 度 ） 作 为 煤 水 比 的修正信 号 。如 图 ３所 示 。
４ ． ３ 给水流 量 指令逻 辑 组态 超 临界 Ｗ 火 焰直 流炉 给水 串级 控 制 回路 主调
节 器采用 比例 、积 分 、微分 分 离方式 ， 比例增 益 、 微 分时 间 、积分 速 度 根 据 机 组 负荷 自动 改 变 ．主 调 节器 的输 出为 锅 炉 主 控指 令 经 函数 转 换 为 给水 流 量 ，给水 流量 设定 根 据设 计 煤 种 的发 热 量 自动 改 变 ，但 考 虑煤 种发 热量 变化 或其他 因素 的影 响 ， 会 导致水 煤 比偏 离 设 计 值 ．此 时 通 过 中间 点温 度
直流锅炉给水与负荷调整的关系
直流锅炉给水与负荷调整的关系关键词：直流锅炉给水控制负荷调整引言：直流锅炉因其金属耗量少、无厚壁元件、启停速度快、负荷适应性强，逐渐成为我国电力工业发展主流。
由于直流锅炉水冷壁全部由小直径管组成，管壁又薄，所以工质和金属的蓄热能力较小，一般只有汽包锅炉的1/2——1/4，因而当外界负荷变化时，引起的压力变化速度往往是汽包锅炉的的一倍以上。
又由于其蒸发、加热、过热没有固定的界限，所以无论是水、燃料、还是受热面吹灰等扰动，都将导致各区段出口温度的变化和分界线的移动。
因此，需要良好的静态和动态调节特性。
下面我们讨论一下直流锅炉给水的调节：一、直流锅炉的形式：直流锅炉工质流动是依靠给水泵的压头来实现的。
给水在给水泵压头的作用下顺序一次通过加热、蒸发、过热，即水冷壁中工质流量等于蒸发量。
但在启动初期因压力低，工作稳定性差，且给水流量低，容易造成水冷壁局部过热，不能保证水冷壁安全运行，因此直流锅炉必须加装复杂的启动系统。
典型的启动系统主要有以下两种——水冷壁给水泵①水冷壁给水泵②1，系统①依靠给水泵及水冷壁出口电动门调整水冷壁的压力及流量，保证锅炉安全稳定运行。
工质经分离器分离后，蒸汽进入过热器，水排至疏水扩容器。
随着负荷的增加逐渐开满水冷壁出口调整门，关闭分离器放水电动门，变为纯直流运行方式。
这种启动方式要排放大量工质、热量，不经济。
2，系统②启动分离器分离出的水经炉水循环泵并入给水去水冷壁，保证水冷壁有足够的工质冷却。
随着负荷的增加逐渐加大给水量，减少循环水量直至停止炉水循环泵运行变为纯直流运行方式。
二，直流锅炉给水控制：以我厂300MW机组为例，介绍直流锅炉给水控制。
我厂锅炉设备概况，#5、6锅炉为德国Babcock公司设计、制造，部分受热面由武汉锅炉厂分包制造的BLK－1025型亚临界参数、一次中间再热、本生型液态排渣直流锅炉。
该炉采用直吹式制粉系统、旋流燃烧器、双燃烧室、“W”型火焰、100％飞灰复燃、塔式、紧身封闭布置。
关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析
关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析伴随国内经济水平的快速提升，电力生产已然是重中之重的一个环节。
早期生产因为技术条件不足，普遍选用参数较低、能耗较大且污染严重的燃煤系统。
经过不断发展，当前国内逐步利用效率更高且污染较轻的系统取代传统燃煤机组。
随着电力领域的持续前行，超临界直流锅炉也出现在实际生产之中，不同种类的锅炉设备所适用的场合有所差异，同时内部给水控制架构也不尽相同，所以在实际应用过程中始终存在不足之处。
本文就针对目前超临界直流锅炉的发展进行研究，对内部控制系统存在的问题提出对应的优化方案。
[关键词]超临界;直流锅炉;给水控制系统;汽温调节Nie Xin-yang[Abstract]With the rapid improvement of domestic economic level，electric power production has become one of the most important links. Due to the lack of technical conditions in early production，coal-fired systems with low parameters，large energy consumption and serious pollution were generally selected. After continuous development，the current domestic use of higher efficiency and less pollution system to replace the traditional coal-fired units. With the continuous development of the electric power field，supercritical once through boiler also appears in the actual production. Different types of boiler equipment are suitable for different occasions，and the internal water supply controlstructure is also different，so there are always deficiencies in the actual application process. In this paper，the development of supercritical once through boiler is studied，and the corresponding optimization scheme is proposed for the problems existing in the internal control system.[Keywords]supercritical; once through boiler; feed water control system; steam temperature regulation超臨界直流锅炉相较于原有的燃煤系统来说，不管是容量、效率还是环保等方面都有着质的飞跃。
直流锅炉控制
电厂660 MW 机组锅炉为DG2000/26.15-Ⅱ型超超临界参数变压直流型锅炉
减温水流量 锅炉指令BD 中间点汽温 负荷指令
f(t)
f(t)
f(x)
∑
PI
× 燃料量M 给水指令 燃料率指令 原控制方案
主汽温度在锅炉运行稳定的情况下波动达到15℃左右，变负 荷过程中，有时汽温波动达到30℃。
改进 （1）协调控制协调，汽机控制加压力限制；避免汽轮 机调门动作对锅炉的储能过度的释放，导致汽温骤然 下降。
第三节 直流锅炉控制方案
一、直流锅炉的控制任务
直流锅炉的控制任务和汽包锅炉基本相同； （1）使锅炉的蒸发量迅速适应负荷的需要； （2）保持蒸汽压力和温度在一定范围内； （3）保持燃烧的经济性； （4）保持炉膛负压在一定范围内。 直流锅炉的控制系统也包括给水、燃料、送风、炉膛压 力和汽温等控制系统。 在给水控制、过热汽温控制、直流锅炉特有的启动过 程控制（或燃料控制）上有所不同，而送风、炉膛压力和 再热汽温等控制系统与汽包锅炉相同。
燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温 度都随着改变，可选择锅炉受热面中间位置某点 蒸汽温度作为燃水比是否适当的信号。 中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而 且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多。中间 点温度过热度越小，滞后越小，也就是越靠近汽 水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小。超 临界机组一般取汽水分离器出口蒸汽温度作为中 间点温度来反映燃水比。
（1）调整给水量（以燃料为基础控制）
锅炉指令BD
燃料量M
给水流量W
f (t )
f (x ) 基本给水指令 × 分离器出口温度修正 减温器进出口温差修正 以及其它修正
燃料调节器
给水调节器
启机提问：为什么要求尽可能提高除氧器温度？
机组启动过程中，一直强调要尽可能提高除氧器的温度，今天简单学习一下提高除氧器温度的意义。
一、锅炉冷态上水的时候我们都都知道，提高除氧器的温度目的就是为了提高锅炉给水温度。
对于直流锅炉来说，一般规定锅炉上水时的给水温度控制在20～70℃，同时要严格控制进水速度，夏季进水时间不小于1.5小时，冬季进水时间不小于2.5小时，当水温与启动分离器壁温的温差大于50℃时，应适当延长进水时间。
冬季进水流量控制在50t/h，夏季控制在90t/h，当贮水箱见水以后，水位控制在6860～9160mm，进行开式清洗。
这个时候除氧器的温度要求不需要太高，和锅炉金属温度要匹配，也是为了使锅炉缓慢加热、膨胀，防止水冷壁等产生较大的热应力，引起水冷壁漏泄等事故。
二、锅炉点火阶段当锅炉开式循环清洗结束后，就可以启动炉水循环泵进行闭式冲洗，使炉水在省煤器、水冷壁内进行循环，锅炉水冷壁等逐渐受热与给水温度相当。
闭式循环清洗结束后可以开始建立点火流量进行点火。
然后按照冷态启动曲线进行升温升压，这个阶段按照锅炉升温升压的曲线控制。
我们厂的规程规定是：当贮水箱内壁金属温度在100℃以下时，饱和温度升温率不得超过1.1℃/min。
在汽轮机冲转前，饱和温度升高速率不得超过1.5℃/min。
过程饱和温度不可大起大落或者变化幅度过大，严格按照机组升温升压曲线控制，避免管壁内氧化皮剥落。
三、锅炉升温升压阶段在锅炉升温升压这个阶段除氧器的温度控制就显得格外重要了。
因为锅炉点火初期，煤粉燃烧着火不好，燃烧不完全，存在大量的不完全燃烧损失，而且还需要大量的燃油助燃，这个成本还是比较高的，具体可以参考笔记：这个阶段锅炉燃烧的效率是非常低的，如果通过临炉蒸汽进入除氧器加热提高给水温度，对于除氧器这种混合式换热器来说效率会提升很多，减少了锅炉启动过程中燃油、燃煤以及辅机耗电率的消耗，节能效果是非常显著的。
三、提高锅炉给水温度的手段鉴于在机组启动过程中提高给水温度节能效果显著，因此很多电厂采取各种措施来提高给水温度，这里举两个例子。
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喷水比校正燃水比原则： 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 荷下的喷水比，当实际喷水比偏离给定值时， 是由于燃水比例失调而使过热汽温过高或过低， 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， 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， 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 是进行燃水比校正，进而通过改变给水流量 来调 节汽温。 节汽温。
负荷>100MW
汽泵A转速指令nA ＋ － ＋ 汽泵B转速指令nB ∑6 积分作用 泵 总 转 速 指 令 PID3 ＋ n∑ 电泵C转速指令nC 泵公用转速指令n0 ＋ ＋ ∑7 汽泵A偏置bA T1 A 汽泵B偏置bB T2 A ＋ ∑8 电泵C偏置bC T3 A ＋ ＋ ∑9 ＋ ＋ 给水流量控制指令
给水流量控制指令
以焓增为基础的给水控制方案
锅炉负荷在35%~100%MCR范围内，没有 循环水流量和省煤器入口最小流量限制时， 省煤器入口给水流量（锅炉给水流量）给 定值SP3为
水吸收的热量 SP3 = 焓增＋焓增修正
储水箱饱和温度 负荷指令
低温过热器 入口焓值
省煤器 出口焓值
f1(t)
f2(t)
锅炉指令 BD
汽水分离器 出口温度
汽水分离器 压力
机组负荷 指令
减温水流量 总给水流量
f1(t) f2(t) 动态延 时 f1(x)
滤波
f3(x) ＋ 喷水比给定值 － ÷ 喷水比 f3(t) f4(x) 喷水比校正
汽水分离器 温度给定值
∑2
f2(x)
燃水比
0 A1 ＋ ＋ A － ＋ PV1 D 给水基本指令 ∑5 ＋ SP2 ＋ － PID2 PV2 PID1 ∑4 ＋ 指令校正 ∑1 SP1 ＋ T
1、最小流量控制系统
级过热
级过热
过热二级减温 水 过热
温过热 再热减温 水 凝 汽 汽 器 器 凝
过热一级减温水 一级过热
汽
锅 锅 炉 炉 启 动 动 系 系 统 统 扩 最 小 容 流 器 量 箱 水 集 启
水 分 离 器 水 冷 壁
截 止 阀 大溢流 调节阀
水 水
储 水 箱
溢流 调节阀
再
调节阀
减温水流量Wj 减温水流量 省煤器 水冷壁 汽水分离器 低温过热器 屏式过热器 末级过热器
给水流量 W
直流锅炉的喷水减温示意图
燃水比例失调而引起汽温的变化时，仅依靠调节减温水 燃水比例失调而引起汽温的变化时， 流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化， 流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化，一般最大喷水 流量为锅炉额定负荷下的给水流量10％左右， 流量为锅炉额定负荷下的给水流量 ％左右，会失去调节作 用而影响锅炉安全运行。 用而影响锅炉安全运行。 为了避免因燃水比失衡而导致减温水流量变化过大， 为了避免因燃水比失衡而导致减温水流量变化过大，超出 可调范围， 可调范围，因此可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）来对燃水比进行校正。
汽泵A转速指令nA汽泵B转Βιβλιοθήκη 指令nB电泵C转速指令nC
采用中间点温度的给水控制方案
第二杰 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， 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； ）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 ）出口过热蒸汽为微过热蒸汽， 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。 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。 机组负荷大范围变化时，工质压力将在超临界到亚临界的广泛范 围内变化。由水和蒸汽的热力特性可知，其焓值－压力－温度之间为 非线性关系，蒸汽的过热度越低，热值－压力－温度之间关系的非线 性度越强，特别是在亚临界压力下饱和区附近，这种非线性度更强。 在过热度低的区域，当增加或减少同等量给水量时，焓值变化的正负 向数值大体相等，但微过热汽温的正负向变化量则明显不等。如果微 过热汽温低到接近饱和区，则焓值/温度斜率大，说明给水量扰动可 引起焓值的显著变化，但温度变化却很小。
下限特性 f1(x) 安全裕量 ＋ ＋ ∑1 － ＋ △1 100% 汽动给水泵A运行 N T1 A N T2 △2 A ＋ ∑2 － f2(x)
下限特性 f3(x) 安全裕量 ＋ ＋ A ∑3 － ＋ △3 汽动给水泵B运行 N ＋
下限特性
＋
电动给水泵C运行
A
T3
＜
PID
给水旁路调节阀指令
给水泵出口压力控制
第四节 其它有关给水控制问题
给水控制系统时，一般会有： 给水控制系统时，一般会有：
（1）给水泵转速控制系统：根据要求，调节给水 ）给水泵转速控制系统：根据要求， 泵转速，改变给水流量； 泵转速，改变给水流量； （2）给水泵最小流量控制系统：低负荷时，通过 ）给水泵最小流量控制系统：低负荷时， 水泵再循环办法来维持水泵流量不低于设计要求 的最小流量值， 的最小流量值，以保证给水泵工作点不落在上限 特性曲线的外边； 特性曲线的外边； （3）流量增加闭锁回路或给水泵出口压力控制系 ） ），保证给水泵工作点不落在最低压力线下和 统），保证给水泵工作点不落在最低压力线下和 下限工作特性曲线之外。 下限工作特性曲线之外。
f3(t)
f4(x)
省煤器出口 焓值 Y
f6(t) N T1
省煤器入口 流量低
f7(t)
＋ ∑5
－
f1(x) 蒸汽流量 PV2 设计值
f2(x)
f3(x) 喷水流量 设计值
f4(t)
f5(t)
－ ＋ ∑1
＞ KJ/Kg －
∑4
测量焓增
给水流量 设计值(Kg/s)
Kg/s
＋ ∑2 设计焓增 热容量 K N Y T1 K MJ/Kg f5(x) 设计焓增
燃水比改变后， 燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温 度都随着改变， 度都随着改变，可选择锅炉受热面中间位置某点 蒸汽温度作为燃水比是否适当的反馈信号。 蒸汽温度作为燃水比是否适当的反馈信号。 中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致， 中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而 且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多。 且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多。中间 点温度过热度越小，滞后越小， 点温度过热度越小，滞后越小，也就是越靠近汽 水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小。 水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小。超 临界机组一般取汽水分离器出口蒸汽温度作为中 间点温度来反映燃水比。 间点温度来反映燃水比。
调节阀
热 水 调节阀 水
热
流
水流
小汽机转速
汽动给水泵 入口给水流量
汽动给水泵 入口给水温度 汽动给水泵入口 给水温度测点故障 T1
1.0 f2(x) 偏置 f1(x) A
∑
A
× PV PID N Y T2 A 0%
SP V≯ ≮≯
再循环阀关
再循环阀开
T3
A
100%
再循环阀开度指令
给水泵最小流量控制方案
直流锅炉给水控制系统
用燃料量控制汽温的迟延时间比用给 水流量控制汽温迟延时间大， 水流量控制汽温迟延时间大，因此超临界 机组通常采用调节给水流量来实现燃水比 控制的控制方案。 控制的控制方案。 为了稳定汽温， 为了稳定汽温，必须要有一个能快速 反映燃水比失衡信号。 反映燃水比失衡信号。
第一节 采用中间点温度的给水控制
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（％） 100 f (x) 偏置 80 ∑ SP 40 PID 20 A 60 小溢流阀 大溢流阀
V≯
6500
7000
7500
8000
8500
储水箱水位/mm
循环调节阀调节指令
循环流量控制方案
溢流阀开度与水位关系
负荷指令
SP2
f1(x) f2(x)
蒸汽焓表
汽水分离器出口焓值 （KJ/Kg）
PID2
f3(x)
f4(x) kP1 Ti1 ∑1 焓增 焓增修正 ∑3 PV1 PID1 SP1
≮≯ 焓值修正 ∑2
过热器入口焓值 给定值（KJ/Kg）
水吸收热量 N ÷ Kg/s 省煤器 最小流量 ＞ A ＞ ＋ ∑4 K SP3 PID3 T/H PV3 省煤器入口给水流量 － D 循环水流量
∆Q = ∆ H ∆Q = W ∆h
△h工质焓增 ，W为给水流量 。
给水控制策略 :
∆Q W= ∆h
也就是根据省煤器出口到低温过热器入口这段工质所吸收 的热量（水吸收的热量）和省煤器出口到低温过热器入口 这段工质的焓增（焓增）来调节给水量。
锅炉指令
汽水分离器 出口温度
储水箱压力
一级减温器 前后温差 PV2
锅炉指令BD
一级减温器 前后温差
机组负荷 指令
调节级压力
分离器 出口温度
分离器 出口压力
f2(x)
SP1 PID1 f1(x) 分离器出口焓值给定值 焓值计算 ∑2 f1(t) SP2 分离器出口焓值 PID2 f3(x)
指令校正 ∑2 给水基本指令 SP3 锅炉总给水流量 PID3
给水流量控制指令
采用焓值信号的给水控制方案
第三节 采用焓增信号的给水控制
采用焓增信号的给水控制方案其原理是： 在稳定的直流工况下，根据热力学第一定 律，由省煤器出口到低温过热器入口这段 工质（水）所吸收的热量△Q为：
∆Q = ∆H + ωt