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CCS讲义


第一节

协调控制系统 CCS 概述

CCS 是一种连续的调节系统(Continuious Control System) ,被控的变量是模拟量。 电站的最终目标是满足电网负荷要求,要靠锅炉和汽轮发电机共同配合,由于两者特 性有较大差异,所以为了既满足电网需求,又能使机组安全稳定运行,必须协调锅炉和汽 轮机之间的运行,所以需要一种负荷协调

控制系统(Coordinated Control System) 。 这种系统往往是将被控量与设定值进行比较,经调节器运算后输出控制信号,使被控 量发生变化,最终使被控量等于或接近设定值,系统是一个闭合的回路。所以又称其为闭 环控制系统(Closed loop Control System) 。 所以 CCS 术语有三种来源,但本质上并无很大区别。狭义上讲,CCS 只是指负荷协调 控制系统,广义上讲,单元机组上所有的连续调节系统都属于 CCS。 电厂生产过程采用自动化技术已有较长历史,相对于其它工业部门具有较高的自动化 水平,而且仍以较快的速度发展。促使这种发展的主要因素有: (1)随着大容量、高参数汽轮发电机组的出现,要求监控的参数越来越多,因此,自动控 制系统已成为锅炉。汽轮发电机组不可缺少的组成部分。为了保证机组的安全、经济 运行对自动化设备的可靠性,以及对自动控制系统的性能都提出了更高的要求。 (2)电子技术的发展也为自动化提供了越来越完备的仪表和设备。特别是随着计算机控制 技术的发展,微机分散控制系统(DCS) ,以其功能全面、组态灵活、安全可靠的优 点,而被广泛应用于火电厂的自动控制。 淮北二电厂 2?300MW 单元机组,采用 WDPF 分散控制系统作为控制设备,自动化水 平高、功能全。在以后各节中,将对该机组主要闭环控制系统的设计思想进行分析。下面 先介绍一些基础知识。 1.自动控制的基本概念及术语 被控对象――被控制的生产过程或设备,也称为调节对象或简称对象。例如汽包水位 控制系统中的汽包。 被控量――控制系统所要控制的参数,又称为被调量,例如汽包水位。 设定值――被控量所要达到或保持的数值。例如汽包水位定值 。 扰动量――破坏被控量与设定值相一致的一切作用,例如汽包水位控制系统中的蒸汽 流量、给水量。 调节器――用于自动控制系统中的控制装置、或具有相似作用的软件。例如 P、PI、 PID 调节器。 控制指令――或称调节指令。一般是调节器的输出信号,也可是运行人员手动给出的 控制信号,该信号被送往执行机构。 执行机构――接受控制指令、对被控对象施加作用的机构。也称为执行元件、 执行器。 例如,机械执行机构、电动执行机构、液压执行机构。 控制机构――其动作可以改变进入对象的质量或能量的装置,例如给水阀门、空气挡

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板。 2.自动控制系统的分类 实际生产过程中采用的自动控制系统的类型是多种多样的,从不同的角度出发,可以 进行不同的分类。 (1)按设定值变化的规律来分,有恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统。 恒值是指设定值不随时间而变化。例如电厂锅炉水位、汽温控制系统,属于这 一类型 (2)按系统的结构来分,有闭环控制系统、开环控制系统和复合控制系统。 闭环控制系统亦称反馈控制系统,这是一种最基本的控制系统。在闭环控制系 统中。被控量信号以反馈方式送入调节器的输入端,作为不断引起控制作用的 依据,而控制的目的是尽可能地减少被控量与其设定值之间的偏差,因此,信 号是沿控制系统的闭合回路传递的。 如果系统中不存在被被控量的反馈回路, “调节器” 只是根据直接或间接反映 扰动输入的信号来控制,例如前馈控制系统,这种控制系统被称为开环系统。 开关量控制,例如阀门的开、关,挡板的开、关、电机的启、停,一般称为顺 序控制,但也有一些电厂将这类系统称为开环控制系统。 生产过程中,开环控制和闭环控制常常配合使用,组成复合控制系统,例如前 馈、反馈控制系统。 (3)按控制系统闭环回路的数目来分,有单回路控制系统和多回路控制系统,例如 机组负荷协调控制系统就是一种多回路控制系统。 (4)按系统特性分,有线性控制系统和非线性控制系统。 所有各种类型的控制系统中,最基本、也是目前热工生产达程中用得比较广泛的,是 线性闭环、恒值控制系统。 3.自动调节器的典型动态特性 在最基本的热工自动控制系统中,自动调节器和被控对象组成一个相互作用的闭合回 路。在这种系统中,调节器根据被控量 Y 与设定值 Z 的偏差信号 e,而使执行机构按一定 的规律动作,从而引起控制机关位置 m 的变化。 目前的调节器的动态特性一般由三种典型调节作用组成,它们是比例、积分和微分作 用,即 P、I、D 作用。即使 DCS 应用于电厂以后,PID(规律)仍然是主要的控制器。 (1)比例作用(P 作用) 比例作用的动态方程为 m=ke,K 称为比例系数, ? ?

1 k

称为比例带。

比例作用的规律是, 偏差 e 愈大, 控制机关位移量 m 也愈大, 偏差 e 的变化速度 快, 控制机关的移动速度也快。 当采用 P 作用调节器时, 控制机关位置 m 与被控量或相关变量的数值之间必然存在着 一一对应的关系,因此,在不同负荷时(即对应不同的控制机关位置) ,被控量与设定值之 间的偏差也不同,也就是说,调节过程结束时,被控量总是有偏差的。合适确定比例带, 一般总能使系统达到稳定,δ 越大,对提高稳定性愈有利,但调节过程速度放慢,静态时 被控量与设定值偏差也增大。

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(2)积分作用(I 作用) 积分作用的动态方程式为 m ? e ? dt ,从该式可以看出,如果被控量不等于给定 值,即 e ? 0 ,执行机构就不会停止动作,只有在 e =0,即偏差消失时,执行机构才停止 动作,因此,调节过程结束时,被控量必定是无差的。 在调节过程中,积分作用也存在着不合理的一面,即如果参数整定不当,会使调节过 程发生振荡。 (3)微分作用(D 作用) 微分作用的动态方程式是 m ? 不应再不会,

?

de ,从上式可以看出,调节过程结束时,偏差 e dt

de 必须等于零,所以控制机构位置不会有变化,这样就不能适应负荷的变 dt

化,因此,仅有微分作用是不能执行控制任务的。 但微分作用的特点是其控制作用与偏差的变化速度成正比。在调节过程的开始阶段, 被控量 Y 虽然偏离设定值不大,但如果其变化速度较快,微分作用可以使执行机构产生一 个较大的位移。也就是说 D 作用比 P、I 作用超前,它加强了控制作用,限制了偏差的进一 步增大,所以微分作用可以有效地减少动态偏差。 (4)比例、积分、微分(PID)调节器 比例、积分、微分调节器的动态方程式为

m?

1? 1 de ? ? ? e ? edt ? T d ? ? ?? T dt i ? ?

δ 称为比例带, Ti 称为积分时间常数,Td 称为微分时间常数。 这种调节器有比例、积分、微分作用的特点,因此,在采用这种调节器时,只要三个 作用配合得当,就可以避免调节过程过分振荡,可得到无差的控制结果(积分作用) ,又能 在调节过程中加强控制作用,减少动态偏差(微分作用) 。 调节过程的品质应从三个方面来衡量,即稳定性,准确性(动态、静态偏差) ,以及 快速性(调节时间) 。不能认为稳定性越高,调节品质就越好,在整定 P、I、D 参数时,应 从稳定性、准确性、快速性三方面综合考虑。 4.主要的热工对象特性 对象特性可以用静态特性和动态特性来描述。静态特性描述的是对象平衡时输出与输 入之间的关系,而动态特性是描述对象动态变化过程中输出与输入之间的关系。分析被控 对象的动态、静态特性有利于设计性能优良的控制系统。对象特性可以通过理论计算、试 验方法获得。后面各节在对系统进行分析时,将对某些对象的对象特性进行分析。 5. 跟踪和无扰动切换 自动调节系统通常可以有两种或多种运行方式,例如手动、自动方式;采用 DCS 后, 为了实现最优的控制性能和实现全程自动控制,对于同一个被控量,可能有多种控制方案。 当进行方式切换或方案切换时,应该是无扰动的。为了实现无扰动切换,就必须采用跟踪 技术。关于 WDPF 系统的跟踪方法,可参见 WDPF 讲义。本讲义对一些重要的跟踪在介绍

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有关系统时也将进行分析。 6.提高 CCS 可靠性及控制性能的措施 (1)为了提高测量信号的可靠性,除了在计算机硬件上采取必要措施(如提高 转换精度、采用抗干扰措施等)外,还用软件对测量进行处理。例如(质量检查、双测 量处理、三测量处理) (2)MRE ,切手动。在出现影响投入自动的信号后,为了安全起见,应将系统 强切到手动方式。 (3)PLW ,优先降。当出现某些异常或特殊情况时,将不再采用正常的控制信 号,而是自动地降低控制输出。 (4)PRA, 优先增。与 PLW 相似,但,是增加控制输出。 (5)BI, 闭锁增。负荷协调控制系统中采用的一种功能。当某一被调量,例 如燃料量,跟不上燃料量需求指令的变化,且差距越来越大时,则闭锁机组负荷指令的增 加。详细描述请参见负荷协调控制系统一节。 (6)BD , 闭锁减。与 BI 相反。 (7)RU、RD, 迫升/迫降。负荷协调控制系统在出现异常时的一种升/降负荷的 行为。 (8)RB, 快速减负荷。在出现主要辅机跳闸时,负荷协调控制系统自动快速降 低负荷。 (9)为了均衡负荷和实现无扰切换,对于多执行机构,采用平衡回路 7.淮北二厂 CCS 所涉及的过程控制系统 由 WDPF 实现,包括下列控制策略 (1)凝汽器热井水位控制 9 号 DPU (2)除氧器水位控制系统 7 号 DPU (3)除氧器压力控制 12 号 DPU (4)汽包水位控制(又称为给水控制) 7 号 DPU (5)过热蒸汽温度控制系统 10 号 DPU (6)再热蒸汽温度控制系统 10 号 DPU (7)燃料量控制 2 号 DPU (8)送风量控制(氧量控制) 4 号 DPU (9)引风量控制(炉膛负压控制) 5 号 DPU (10)二次风挡板控制(二次风箱与炉膛间的差压控制)4 号 DPU (11)一次风压控制 4 号 DPU (12)燃油控制 4 号 DPU (13)制粉系统控制,包括 磨入口负压控制(-300~-500Pa)1 号 DPU 磨出口温度控制(100~105℃) 1 号 DPU (14)其它子系统 (15) 在上述子系统的基础上,是机组负荷协调控制控制系统 14 号 DPU

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8.SAMA 图 CCS 用 SAMA 图来描述控制策略。以下是 CCS SAMA 图图例。

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9.SAMA 图中几个重要缩写及含义 LWI 禁止减。这时,无论是手动还是自动,都不能减小控制输出。当出现异常情况 时,如果继续减小控制输出会使控制性能进一步恶化的话,则应禁止减小控制输出。 RAI 禁止增。与 LWI 相似,但,是不允许增加控制输出。 MRE 切手动。 ARE 切自动。 PLW 优先降,又称减超弛。 PRA 优先增,又称增超驰。 另外: 在 PID 控制器旁标有 direct 或 indirect, direct 表示对 PV-SP 进行 PID 运算, indirect 则表示对 SP-PV 进行运算, 目的是实现负反馈

第二节

测量信号的处理

过程变量的测量与处理是构成闭环控制系统的一个重要组成部分,为了保证自动调节 系统具有较好的品质,就必须使测量信号具有一定准确性。

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在热力设备运行过程中,有许多因素会影响到测量的准确性,特别是由于测量元件、 变送器或电路故障,可能会导致测量信号的失真甚至错误,进而使自动控制系统不能正常 运行。对测量信号进行处理的目的,就是为了提高测量信号的可靠性和准确性,为提高自 动控制系统的品质创造必要条件。 对于某一过程变量,根据其在过程中的重要程度,可分别采取单测量、双测量或三测 量处理方法。 单测量是指使用一个测量元件(一个变送器)测量工厂中某一点上的物理参数。对那 些不太重要的参数或者是被用于记录、显示、补偿等用途的参数,例如加热器水位、燃油 压力、给水温度等,一般采用这种测量方法。 对于那些被认为对工厂运行相对重要的参数,例如凝汽器热井水位、屏式过热器出口 汽温等,采用双测量方法,即采用两个测量元件(变送器) ,测量同一个意义的参数。 对于那些对工厂安全、经济运行非常重要的参数,往往采用三测量方法,即用三个测 量元件(变送器)测量同一个意义的过程参数。例如,主蒸气压力、机组负荷、炉膛压力、 汽包水位、高温过热器出口汽温等。 当用多个测量元件测量同一个参数时,究竟用哪一个测量元件(变送器)测出的参数 作为自动控制系统所使用的过程变量呢? 这就需要由相应的算法来处理和选择。 对单测量的处理较为简单,仅需对测量信号进行质量的检查,若无质量问题,则说明 该测量可用于自动控制系统,否则就不能用作自动控制系统中的过程变量信号,系统就不 能以自动方式运行,测量处理算法将发出切手动信号。这里说明一下,所谓一个信号出现 了质量问题一般是指,一个输入信号的值是一个非法数值,或者是一个不在正常的测量范 围内的值,或输入信号的值长时间未得到更新。 而对双测量和三测量的处理则相对复杂一些,下面分别予以说明。 一、 双测量处理算法 SM2XMTRS SM2XMTRS--Select and Mointor 2 Transmitter Signals。 SM2XMTRS 是WDPF中的一个文本算法 (软件模块) , 它监视两个模拟量变送器的 输入,检查它们的质量以及两者的偏差。该算法产生的输出,根据所选择的方式,可能是 两个输入中的任意一个(A 或 B),也可能是其中的较大者(HIGHER)、较小者(LOWER)或两 者的平均值(AVERAGER)。运行人员可以通过WDPF所提供的图形界面进行选择。图 2 -1 所示的是 WEStation CRT 上的一个用于双测量选择的图形界面举例。

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图 2-1

Westation CRT 上的双测量选择界面举例

(一)方式选择 1.当算法第一次执行时,根据跟踪输入算法 TRIN 初始化时的规定,选择某一个信号。 2.变送器A方式 当变送器B出现质量报警,或两个变送器都有质量报警时,将自动选择A方式;当A 无质量报警时,可通过图形界面上的选择按钮由运行人员选择A;当B无质量报警而A有 质量报警时,不可能选择A方式。 3.变送器B方式 当变送器A出现质量报警,而B无质量报警时,将自动选择B方式;当B无质量报警 时,也可通过选择按钮由运行人员选择B方式。 4.当A和B都无质量问题时,可用按钮选择其中的较低者或较高者。 关于 TRIN: 如果 TMODE 被初始化,且 TMODE 请求信号为 TRUE,又无质量报警,则按照下表 进行方式选择。 TRIN 1 平均值 2 较低者

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较高者 A B

若 TRIN 不是 1~5,或者是对 TRIN 未作初始化,则选择平均值。 如果上一个方式被禁止了,或者由于质量问题,或者存在大偏差报警而不能进入某一 个方式,那么,将选择下一个优先级较低的方式。平均值方式的优先级最高,而 B 的优先 级最低。直到选择一个未遭禁止的方式。 如果两个测量都有质量报警,则该算法的输出选择零输出,而方式仍为 A 方式。 当 TMODE 信号为 FALSE 时,可由运行人员任意选择不同的方式。 (二)该算法的输出 1.XOUT: 将按照所选择的方式,决定用哪一个信号值输出,作为 CCS 中的过程变量。 它们可能是平均值、较低者、较高者、变送器A或变送器B。 2.XDEV: 变送器偏差报警 当两个变送器测量值的偏差大于偏差报警死区值 ALDB 时,或两个变送器信号都含有 非法数值时,将产生变送器偏差报警。 3.XABQ: 变送器A质量报警 当变送器A模拟量值为 BAD 或 NOT GOOD 时,将产生变送器A质量报警。 4.XBBQ: 变送器B质量报警 当变送器B模拟量值为 BAD 或 NOT GOOD 时,将产生变送器B质量报警。 5.XALM: 变送器异常报警 两个变送器中任一个有质量报警、或者两个输入或其中一个有非法数值、或两个变送 器的值的偏差大于控制偏差死区 CNDB 时,将产生变送器异常报警。 6.MRE: 切手动 当两个变送器都有质量报警或两者偏差大于 CNDB 时,将发出切手动信号。 用图形界面上的 DEV 按钮, 可决定是否对偏差进行检查。在界面上若显示出红色的 "DEV CHECK"则说明当前对偏差是进行检查的, 若此时出现大偏差, 将会产生 MRE 信号。 ; 如果再按下 DEV 按钮, 则取消检查。 若取消检查, 则只有在两个变送器都出现质量报警时, 才会产生 MRE,而不管是否有大的偏差; 7.PBPT: 打包的数字输出 它包含两个变送器质量报警、MRE、变送器异常报警、跟踪请求信号、该算法的方式、 禁止对控制偏差报警检查而产生 MRE 等特征状态。 (三)其它说明 如果使用 RATE 或 DBND 参数,那么, 1.SM2XMTRS 在方式切换时,将按照用户输入的速率(单位/秒) ,将控制系统采用 的过程变量 XOUT 从一个旧值变化到新的值。否则,若 RATE 值中输入的是零或无输入, 则在方式变化时,输出 XOUT 立即变化到新的值。

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2.当 XA 和 XB 两者偏差的绝对值小于 ALDB-DBND 时,XDEV 状态才会消失。若 DBND 没有或为零,则在 XA 与 XB 的偏差回到 ALDB 以下时 XDEV 才会消失。 3.CNDB 状态的消除与 XDEV 相似. 在对 SM2XMTRS 算法定义时,要定义一个字段 CNTL(控制指示字) ,这是一个整形 数。在该字段中, 第0位---平均值选择,0表示不允许,1表示允许。 第1位---低值选择, 0表示不允许,1表示允许。 第2位---高值选择, 0表示不允许,1表示允许。 第3位---质量报警类型, 0代表 BAD,1代表 NOTGOOD。 二、三测量处理算法 MEDSEL2 Median Value Selector Quality and Deviation Check MEDSEL2 是一个文本算法,是一个三测量处理算法,它监视每一个输入的质量以及它 们之间的偏差。 只要没有质量报警和偏差报警,算法的输出将选取三个测量中的中间值,否则,算法 将决定选取最好或最可能正确的输入,或者是选取输入值的平均值。 该算法除了产生 XOUT 输出外,还将产生一个高值报警输出 HI,低值报警输出 LO, 以及 12 个数字信号,用来指示输入信号的状态。 MEDSEL2 算法的主要功能是: 1.若两个测量无质量报警,当两者的偏差大于控制偏差死区 CNDB 时,则产生一个控 制偏差报警。同样,当偏差大于报警偏差死区 ALDB 时,则产生一个报警偏差报警。ALDB 应小于 CNDB。 2.如果所有变送器都有质量报警,则算法输出为零,即 XOUT=0。如果 XOUT 的值是 非法的,或三个输入都出现质量报警,则输出 XOUT 的质量为 BAD。 3.如果有两个输入存在质量报警,则 XOUT 选择第三个无质量报警的输入。 4. 如果只有一个输入有质量报警, 而且其它两个输入没有控制偏差报警, 那么, XOUT 等于那两个无质量报警的输入信号的平均值。 5.如果只有一个输入出现质量报警,而另两个无质量报警,但有控制偏差报警,那么, XOUT 在两个好的测量中选择。 a, 如果其中的较大者大于高报警限值 HMTR, 而较小者不小于低报警限值 LMTR, 则取较低者。 b, 如果其中的较小者小于低报警限值 LMTR, 而较大者不大于高报警限值 HMTR, 则取较大者。 c,根据控制字中的规定选择其中的一个。 6.如果三个输入都不存在质量报警,但三个当中两两之间都有控制偏差报警,那么, a,如果其中最大者大于 HMTR,而最小者不小于 LMTR,则选最小者。 b,如果其中最小者小于 LMTR,而最大者不大于 LMTR,则选最大者。 c,根据控制字的规定,选择最大者或最小者。

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7.如果没有质量报警,但其中之一与另外两个都有控制偏差报警,而另两个之间没有 控制偏差报警,那么,XOUT 是那两个无控制偏差报警的输入信号的平均值。如果,三个 都无质量报警, 而有两个之间存在控制偏差报警, 但与第三个无控制偏差报警, 那么, XOUT 取第三个变送器的值。 8.如果三个都无质量报警,也无控制偏差报警,而两两之间都有报警偏差报警(或都 无报警偏差报警) ,那么,将取它们的中间值输出。 9.如果三个都无质量报警,也无控制偏差报警,但有一个变送器与另两个都有报警偏 差报警,而另两个之间无报警偏差报警,那么,取另两个的平均值输出。 10.如果无质量报警,也无控制偏差报警,但有两个输入存在报警偏差报警,而它们 与第三个却无报警偏差报警,那么,XOUT 取第三个变送器的值。 该算法除了产生 XOUT 输出外,还将产生下列输出: (1)XBQ:质量报警。若三个都存在质量报警,则,XBQ 为 TRUE(真)。 (2)XABQ: A质量报警。 (3)XBBQ: B质量报警。 (4)XCBQ: C质量报警。 (5)ABDC: A与B之间存在控制偏差报警。 (6)ACDC: A与C之间存在控制偏差报警。 (7)BCDC: B与C之间存在控制偏差报警。 (8)ABDA: A与B之间存在报警偏差报警。 (9)ACDA: A与C之间存在报警偏差报警。 (10)BCDA:B与C之间存在报警偏差报警。 (11)XALM: 变送器异常报警。当任一变送器输入有质量报警,或者任意两个变送 器的偏差大于控制偏差死区 CNDB 或报警偏差死区 ALDB 时,称为变送器异常报警。 (12)MRE: 切手动 当下列情形出现时,产生 MRE 信号: a,所有变送器都有质量报警 b,一个存在质量报警,而另两个无质量报警的输入之间却又存在控制偏差报警。 c,三个之间都有控制偏差报警。 MRE 信号可能是脉冲信号,也可能是保持信号,这取决于控制指示字 CNTL 的规定。 CNTL 控制指示字的第0位,表示 MRE 输出类型,0代表脉冲,1代表保持。 打包的数字输出 PBPT 包括了 MRE、变送器异常报警、质量报警、控制偏差报警、报 警偏差报警等信息。

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第三节

平衡电路的原理、XMASTER 算法及 M/A 站

一 、平衡电路一般原理 对于同一个过程变量,有时由两个或多个执行机构及辅助设备共同控制。例如,一次风 母管压力,它由两台一次风机共同控制;二次风母管压力由两台送风机共同控制;炉膛压 力由两台引风机控制,等等。 在这类多执行机构的系统中,每个执行机构都配有手动/自动控制站(M/A站) ,执 行机构的动作可以由它们共同的控制器进行自动控制,也可由运行人员分别在相应的手动 /自动控制站手动操作。 以双执行机构的系统为例,在正常情况下,两控制站都可投入自动方式,控制器的自 动控制信号分别经过相应的控制站去控制对应的执行机构,两执行机构及辅助设备在自动 控制信号的控制下同时改变出力。 但是当其中一侧设备由于某种缺陷而不能产生与另一侧的设备同等的出力时,就希望 能通过适当的操作,降低存在缺陷的一侧的控制输出,同时将这一侧减少了的出力,由另 一侧自动予以补偿,这样可避免对过程产生较大扰动。 如果一侧控制站处于手动方式,运行人员可手动从控制站上改变控制输出。在这种情 况下,有两点要求应予以考虑。第一,当系统处于平衡状态,手动调整一侧的控制输出时, 应该有适当的“电路”自动对另一侧处于自动方式的控制站的输出予以修正,使两侧控制 输出之和保持不变,以尽量减小对过程的扰动。第二,处于手动方式的控制站的输入应自 动跟随该站的手动输出,以便实现从手动方式向自动方式的无扰切换。 如果两站都处于手动方式,应考虑两个站分别投入自动时的无扰切换。 平衡“电路”正是考虑上述要求而设计的。图 3-1 该电路的原理方框图。 1.当两个控制站都处于自动方式时,设PI调节器输出的自动控制信号为 Co,A侧控 制站的输出为 Ca,B侧控制站的输出为 Cb,正常时,Ca=Co,Cb=Co,两控制站的输出之 和为2Co 此时,因两个站都处于自动方式,切换开关T2选择 bo 输出。运行人员可通过B站上 的设定值按钮,设置一偏置值 bo,bo 又被称为手动偏置。加入偏置后,两站输出分别为 Ca =Co+bo,Cb=Co-bo,两控制站输出之和仍为2Co,即加入偏置后,对A、B两站的控 制输出进行了重新分配,而对系统不会产生扰动。 2.设A站被置为手动,B站仍为自动。切换开关T1将选择 δ 1 ,即A站输出与 A 站输入之间的偏差Ca-C1, 积分器将根据该偏差进行运算, 并改变其输出 b1, 直到偏差 δ 1=0,即Ca=C1。这样,当A站再切向自动时是无扰动的。切换开关T2将选择 b1 输 出,b1 被称为自动偏置。由图 3-1 可见,Ca=Co+b1 , 所以,b1=Ca-Co;对于B站, 其输出 Cb=C2=Co-b1 ,所以,Cb=2Co-Ca,Ca+Cb=2Co, 即手动调整 Ca 不会对两 站控制输出之和产生影响。为了能够无扰地切向自动,bo 应跟踪 b1 。

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若A站自动,B站手动,平衡“电路”的功能与上述情形是相似的。 3.若A、B两站都处于手动方式,两站手动输出分别为 Ca、Cb,此时PI调节器的 输出 Co 将跟踪 (Ca+Cb) /2。 切换开关 T1选择 δ 1 , T2选择 b1, 平衡时应有 Ca=C1=Co+b1 =(Ca+Cb)/2+b1 ,所以,b1=(Ca-Cb)/2;而 C2=Co-b1=(Ca+Cb)/2-(Ca-Cb)/2 =Cb。也就是说,平衡时,Ca=C1,Cb=C2,即两个站的输入与输出都是相等的,这样, 任何一个站从手动切向自动时都不会产生扰动。

图 3-1

平衡电路原理框图

二、XMASTER 算法 淮北二电厂 2?300MW 机组采用 WDPF 集散控制系统作为控制设备, 在 WDPF 中, 平 衡电路功能是用 XMASTER 算法实现的。 该算法能监视下游多达16个算法的运行方式,在下游所有的算法都要求上游算法跟 踪时,XMASTER 算法执行一个由用户定义的跟踪。 XMASTER 可以用来平衡下游 M/A 站算法的输出。

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实际的下游算法的数量是由用户初始化确定的。用户将该算法的输出连接到下游算法 的串级输入上。 在组态 XMASTER 算法时,用户规定了哪一个算法使用 XMASTER 输出,图形控制语 言自动地连接相应的返回信号,XMASTER 算法检查返回信号,看有多少个下游算法在请 求上游算法跟踪 (也就是看有下游多少个 M/A 站在手动方式) , 然后根据这个信息及控制类 型计算出一个输出,再将这个输出送到下游算法的输入端。 XMASTER 有一种控制类型称为平衡型(MA BALANCER) 。在这种控制类型下, 如 果所有的下游 M/A 站都要求上游算法跟踪,例如下游各 M/A 站都在手动方式,那么, XMASTER 算法的输出将是下游各站返回信号中的最大者、最小者或平均值(在组态时规 定) 。 如果下游任一个站不要求上游的 XMASTER 算法跟踪,例如下游某些站处于自动方式 时,那么,XMASTER 的输出将是一个平衡值。这个平衡值能使所有的下游算法的输出的 平均值等于经增益修正和偏置过的输入值(XMASTER 上游的自动控制信号) 。 三、M/A 站 M/A 站的功能主要是为运行人员提供一个与生产过程的接口,通过它,运行人员可改 变控制输出、修改设定值、进行手动/自动切换等操作;在 M/A 站上还以柱状图、数值、字 母显示的形式,显示过程变量、设定值、控制输出等参数及手动/自动状态。WDPF 的 M/A 站有两种实现形式,一种形式是采用软站,即 Soft station, 在 WDPF 的 WEStation 的 CRT 上,以图形的形式显示出 M/A 站的“操作面板” ,如图 3-2 所示,在软站上,除了正常显 示站的手/自动状态外,运行中可能还会显示“MRE” 、 “PLW” 、 “PRA”字样,这些字样分 别表示存在强切手动信号、优先降、优先增。根据系统的划分,一般可将与某一个系统有 关的 M/A 站集中在同一幅画面上,例如,将引风系统中 A 和 B 两台引风机入口静叶 M/A 站放在同一个画面上。软站的另一种出现形式是在系统模拟图中,在有关执行机构附近有 一 POKE 区,当球标激活该 POKE 区时,将弹出与该执行机构对于的一个软站。M/A 站的 另一种形式是 LIM 站,LIM 站安装于 BTG 盘上,又可称为硬站, 面板如图 3-3 所示。 有些控制系统只采用软站作为运行人员与过程的接口,例如燃油压力控制站(燃油再循环 阀控制站) 、汽轮机润滑油温度控制站等等。但对于那些相对重要的系统,往往既采用软站, 又采用硬站。在这种情况下,从软站进行的操作与从硬站 LIM 进行的操作是等效的,两种 站的面板上显示的参数值及系统状态也是相同的。但硬站 LIM 除了具有手动或自动两种运 行方式外, 还有一种就地(LOCAL)控制方式; 在就地方式时, 即使 WDPF 的 DPU 出现故障, 也能通过 LIM 对执行机构进行手动控制。关于 M/A 算法的详细说明,请参见 WDPF 讲义 中对算法的描述。

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图 3 -2 软站面板举例

图 3-3

LIM 面板

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第四节
一、过程描述

凝汽器水位控制系统

图 4-1 凝汽器热井补水系统 汽轮机低压缸的排汽,在凝汽器中凝结,凝结水经过凝泵升压后,送往除氧器,其间 经过了除盐装置,轴封加热器,凝结水流量调整门,8 号、7 号、6 号、5 号低加。运行过 程中,由于排汽量的变化、或除氧器要求的凝结水量的变化、或种种原因造成的工质损失, 都会引起热井水位的变化。可以从补水箱向凝汽器补水,通过调节补水量可以控制热井水 位。由于运行过程中,凝汽器热井为真空状态,水箱中的水会自动流进热井,所以本机组 没有设补水泵。 补水量可以通过补水管道上的两只调节阀来调节,如图 4-1。 在出现热井水位高高时,由 SCS 控制的一电动门可以将凝结水送回补水箱。 二、调节系统的任务,影响水位的因素以及调节手段 1.任务:维持热井水位在设定值附近,水位过低,会影响凝泵工作,导致汽蚀;水位太高, 则会影响蒸汽凝结,影响真空。 2.影响热井水位的因素 a. 低缸排汽量。 b. 凝结水量(进入除氧器) 。

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c. d.

补水量。 回水量。 其中低压缸排汽和补水是进入热井的质量, 而凝结水流量和回水量是流出热井的质量。 当两者不平衡时,热井水位则会变化。 3.调节手段 在上述影响因素中,排汽量与机组负荷有关,而负荷是外界对机组的负荷要求决定的, 随着负荷的变化,排汽凝结量也随之变化;而凝结水量则要根据除氧器水位要求而变,因 此,a 和 b 都不能成为调节凝汽器水位的手段,只有 c、d 可作为调节手段,其中 d 只有在 水位高高时,可以用于放水。 所以正常时,用 A、B 补水阀调节补水量,从而调节热井水位。 三、控制原理

图 4-2 凝汽器热井水位控制系统原理图 凝汽器热井水位控制系统原理如图 4-2 所示,分析如下。 1.正常情况 (1)由水位变送器测量(单测量)获得过程变量信号 PV。对 PV 将进行质量判别,同时进 行高值检查和低值检查,以判别水位是否正常,供逻辑使用。

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(2)设定值 SP 的形成 SPA 由两部分组成,一部份是从 B 阀 M/A 站上由运行人员给出的水位设定值,另一部 分是从 A 阀站上加的偏置值,SPA=SPB+bias, 即 SPA 大于 SPB。 (3)SPA 和 PV 的偏差,经过 PIDA 调节器运算,形成 A 阀的自动控制信号,去控制 A 阀 开度,最终使 PV=SPA,当 PV 长时间小于 SPA 时,A 阀将开足;若水位 PV 继续降低,当 PV 小于 SPB 时,那么 B 阀将执行控制。 (4)B 阀 M/A 站的设定值 SPB 比 SPA 要低,当水位继续下降,低于 SPB 时,PIDB 的输出 开始增加,逐渐打开 B 阀,加强补水。 2.特殊情形 (1) 当热井水位过低时, (由低限判别算法 /L 提供信号) 将超驰打开两只补水阀 (100%) 。 (2)当热井水位过高时, (由高限判别算法 H/ 提供信号)超驰关两只补水阀。 (3)当出现水位高高时, (由水位开关提供) ,SCS 将打开凝汽器到补水箱电动门。 3.M/A 站方式: (1)当出现超驰开、超驰关(PLW、PRA)时,A、B 站切手动。 (2)当 A 阀开度指令与其实际位置偏差大时,A 站切手动。 当 B 阀开度指令与其实际位置偏差大时,B 站切手动。 (3)*水位测量质量坏时,A、B 站都切手动。 (注:文中加*处是作者的建议。以下同) 。 4.站的显示 A 站:SP 设定值偏置 PV 过程变量(水位) CO A 阀指令 B 站:PV 显示水位 SP 显示水位定值 CO B 阀指令

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第五节
一、过程描述

除氧水位控制系统

图 5-1 凝结水系统流程 如图 5-1 所示,凝水经过凝结水泵升压,送往轴封加热器,在轴封加热器的出口,有 一个流量元件,用于测量凝结水流量,此后,再经过除氧器水位控制阀送往 8、7、6、5 号 低加,进入除氧器。 在除氧器水位控制阀旁有一个旁路阀,由 SCS 控制,这是一可中间停的电动门,用于 在凝结水量不够时,协助除氧器水位控制阀向除氧器补水。 除氧器贮水箱中的水由给水泵升压,成为给水,送往 3、2、1 号高加,在高加出口, 设有流量元件,用于测量进入锅炉汽包的给水量。 二、系统的任务,影响除氧器水位的因素及控制手段 1.任务 该系统的任务是维持氧除器的水位为设定值。氧除器的水位过高会影响汽轮机安全运行 (汽机进水) ,氧除器的水位过低,则可能导致给水泵汽蚀,影响给水泵的安全。 2.影响除氧器水位因素: a. 凝结水量 b. 给水量(包括过热、再热器减温水) c. 抽汽量(以及进入除氧器的辅汽量) d. 来自高加的疏水量 其中给水量代表流出除氧器的质量,而凝结水量、抽汽和疏水是进入除氧器的质量,当 进入和流出不平衡时,则导致除氧器水位变化。 3.控制水位的手段

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在上述影响除氧器水位的因素中,b 给水量是汽包水位控制的要求,c 抽汽是不加控制 的,d 疏水随高压加热器运行情况而变,因此可以用作控制除氧器水位的变量,只有 a 凝结 水量。 在本系统中,将通过控制除器水位控制阀(又称凝结水量控制阀)的开度,控制进入 除氧器的凝结水流量,继而控制除氧器水位。 三、控制原理

图 5-2 除氧器水位控制原理图 除氧器水位控制系统原理如图 5-2 所示,分析如下。 1.正常情形 (1)由两个液位变送器测出除氧器的水位,经 SM2XMTRS 选择后,获得 PV 信号,并用 H/ 算法,判别除氧器水位是否过高。 (2)设定值 SP 由运行人员在 M/A 站上设定。 (3)当给水流量小于 30%时,由单冲量(1E )PI 调节器①自动控制水位,最终使 PV= SP。 (4)当负荷大于 30%时,将自动选择三冲量方案,切换是自动、无扰的。此时,凝结水流

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量控制器 PID②根据流量元件测得的凝结水流量反馈信号的变化, 自动地改变除氧器水位控 制阀的开度,随时使凝结水流量与其设定值相一致,这样有利于克服凝结水量的自发扰动。 给水量作为前馈信号(包括减温水量) ,被当作凝结水流量控制器的设定值的一部分, 当给水流量增加时,凝结水量设定值随之增加,从而使凝结水量控制器 PID②的输出增加, 凝结水控制阀门将开大,增加凝结水量(可将这一过程称为粗调) 。 这样可以使凝结水量快速响应给水量的变化。可以说,如果说进入除氧器的凝结水量 与流出除氧器的给水量同步变化的话,则除氧器水位将变化不大,但由于还存在抽汽和高 加疏水的影响,所以除氧器水位仍然会有所变化,对于这个变化,三冲量控制器(3E 控制 器、也称为主调节器)PID③的输出将发生变化,该调节器的输出,可认为是凝结水流量控 制器 PID②的设定值的另一部分,PID②将根据其设定值,对凝结水量作进一步调整。可以 看出,最终将由 PID③消除水位偏差(这一过程可称为细调) 。 所以这是一个串级三冲量控制方案,此时, 若:流量降到 30%以下 或给水量信号质量坏 或凝结水流量质量坏 则切向单冲量控制。这一切换也是自动且无扰的。 2.特殊情形 (1)当除氧器水位过高时(H/算法提供) ,将超驰关闭凝结水量控制阀。 (2)当凝结水控制阀开足后,若仍不能满足除氧器对凝结水量的要求,则利用 SCS 开 旁路门。 3.M/A 站的方式 当: a. 除氧器水位高; b. 阀指令与实际阀位偏差大; c. 过程变量与设定值偏差大,即 SP-PV 过大; d. *除氧水位测量 BQ 时, 则切手动(MRE) 4.M/A 站指示 PV:除氧器水位 SP:除氧器水位设定值 CO:水位控制阀位指令

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第六节
一、过程描述

除氧器压力控制系统

图 6-1 除氧器压力控制系统流程 如图 6-1,本机组用高压辅助蒸汽,或汽机的四级抽汽对凝结水加热、除氧。为了保 证除氧效果,应该使凝结水始终处于饱和状态。一旦欠饱和,则蒸汽快速凝结,除氧器压 力将下降,这时就需要快速补充蒸汽量。 在启动之初,由于四级抽汽压力较低,所以要用辅汽来加热。当四抽压力达到一定的 值以后,除氧器将改为随四抽滑压运行,对四级抽汽是不加调节的。 所以除氧器压力控制实际上是指启动初期对进入除氧器的辅汽量的控制。 二、影响因素与控制手段 显然,凝结水流量和辅汽量的变化将对除氧器压力产生影响。 如前节所述,为满足除氧器水位控制要求,凝结水量不断调整,不可能作为除氧器压 力的控制变量,所以只有通过控制辅汽流量来控制除氧器压力。这里,用除氧器压力控制 阀(辅汽至除氧器的气动调节阀) ,来控制进入除氧器的辅汽流量。 三、控制原理 除氧器压力控制系统原理如图 6-2 所示,分析如下。 1.正常情况下 (1)除氧器压力信号,即 PV 由压力变送器获得。 (2)设定值 SP 则由运行人员从压力控制阀 M/A 站上设定。 若辅汽至除氧器的电动门已经打开,则由运行人员设定的值作为除氧器压力控制设定 值,否则,定值将跟踪过程变量,即 SP-PV=0,控制器输出不再变化, (实际上,此时控 制阀已被超驰关闭) 。

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正常情况下,除氧器压力控制器将根据除氧器压力与设定值的偏差,控制除氧器压力 控制阀的开度,从而使压力 PV=设定值 SP。

图 6-2 除氧器压力控制系统原理图 2.特殊情形 当辅汽到除氧器电动门关闭时,将超驰关闭控制阀。 另外,SCS 在四抽至除氧器电动门打开后,会自动切除压力控制阀的压缩空气气源。 3.站的方式 当 MFT 或者阀位指令与实际阀位偏差大时,或*压力测量质量坏时,将切手动。 4.站显示 PV:除氧器压力 SP:压力设定值 CO:阀位指令

第七节

汽包水位控制(给水控制)系统

一、过程描述 如图 7-1 所示,本机组配了三台给水泵:A 和 B 为汽动泵(TDBFP) ,C 为电动泵 (MDBFP) ,电动给水泵作为汽动给水泵的备用泵,也作为启动给水泵。三台给水泵的转速 都是可调的。每台泵的容量可维持机组 50%负荷运行。

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图 7-1 给水系统流程图 电泵转速通过液力耦合器调整,汽泵通过 BFPT 控制器控制小机进汽,从而调节转速。 给水泵打出的水进入给水母管,一部分被用作过热器的减温水,另外的部分经过 3、2、 1 号高加进入锅炉省煤器、汽包,在高加的出口,安装有流量测量元件,可测出进入汽包的 给水量。 在高加出口、省煤器的入口处,设计了一组阀门。 (1)主给水门,正常运行时全开。 (2)启动阀 1、2,正常运行中一般不用 (3)小流量调节门及前后的电动门,又可称为启动旁路门。 二、系统的任务,影响水位的因素及调节手段 1.任务:汽包水位过高会影响汽水分离效果,使蒸汽带水;汽包水位过低,会影响汽水循 环,甚至干锅。汽包水位控制系统的任务就是维持锅炉汽包水位为设定值,实现全程水位 自动控制。 2.影响因素与调节手段 影响水位的因素主要有: (1)流出汽包的蒸汽流量 (2)放水或排污量 (3)进入汽包的给水流量 从质量平衡角度看,当流出汽包的蒸汽流量、排污、放水量和进入汽包的给水量不平 衡时,汽包水位将发生变化。 (4)汽包压力的变化。汽包压力的变化可能会导致“虚假”水位现象。例如:当汽包

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压力 Pd 下降时,汽包中的饱和水就会大量汽化,产生大量汽泡,使得水位升高,往往是由 于汽轮机用汽量 D 增加导致 Pd 下降,即 D ↑ 导致 H↑ 。而从质量平衡角度看,流出汽 包的质量增加,应使水位下降,所以这种水位上升现象是一种“虚假”水位现象。同样由 于用汽量 D 减少,Pd 升高,将导致水位暂时下降(也是虚假水位现象) 。 上述几种主要因素中,蒸汽量取决于外界负荷的要求,汽压的变化则是燃料量、蒸汽 量等综合影响的结果,而只有给水量是一个可控制的量,可以用作汽包水位调节手段。 汽包对象特性如图 7-2:

图 7-2 汽包对象特性 由于这样一种特性,当只用一种简单的 PI 调节,即只根据水位调节时,就会导致错误 的动作。例如:D ↑ 导致 H ↑,而 H ↑ 要求给水 W ↓ ,这将使得 D 与 W 严重不平 衡,所以接下来的是水位快速回落,系统很难稳定。所以汽包水位控制系统一般都设计成 三冲量串级控制方案。 现已经确定,给水流量是调节手段,那么,如何调节给水量呢? 可用两种方法:一是节流(阀门)调节。可通过启动旁路阀调节给水量,二是转速调 节。 如图 7-3 所示,当给水泵定速运行时,其 P-Q 线不动,假定原工作点在 A(流量为 QA) ,若关小阀门,管道阻力特性线则上移,工作点将上移至 B,流量变为 QB,从而实现 了流量的调节。 节流调节的缺点是节流造成节流损失,会降低机组的效率。所以,大容量机组在正常 运行时,都采用转速调节,即通过调整给水泵转速调节给水量。 当机组正常运行时,主给水门将全开,旁路门全关,管道阻力特性不变。假定原工作 点为 A,流量显 QA,转速为 nA ,若升高转速到 nB ,则泵的 P-Q 线将上移,工作点移到 B,此时流量变为 QB,所以也实现了流量控制。

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图 7-3 给水泵流量-压力特性 三、控制原理 1.主要信号的获取 (1)水位信号

图 7-4 平衡容器结构 汽包水位测量采用如图 7-4 所示的平衡容器。图中△P 为差压,γ a 为平衡容器中 饱和水的比重,可近似认为不变,近似为 50 度时水的比重,γ ’和γ "分别为汽包中的饱 和水和饱和蒸汽的比重,h 为汽包水位。因此根据流体静力学原理有 △P= L?γ a-[hγ ’ + (L-h)?γ "] = L(γ a-γ ")-h(γ ’-γ ") ∴ h=[-△P+L(γ a-γ ")] / (γ ’-γ ") γ ’和γ "都是汽包压力的函数, 记 L(γ a-γ ") =f1(P) (γ ’-γ ")=f2(P)

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则, h=[-△P+f1(P)]/f2(P)

图 7-5

汽包水位的求取

(2)主蒸汽流量信号: 流出锅炉的主蒸汽流量,包括进入汽轮机的蒸汽和进入高压旁路的蒸汽流量。根据 费留格尔公式,流经汽轮机汽流量是汽机一级压力函数,因此不再需要在主蒸汽管道上 加装流量测量元件,从而可以避免用测量孔板而产生的节流损失。主蒸汽流量计算原理 如图 7-6 所示。

图 7-6

主汽流量的计算

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(3)给水流量

图 7-7 总给水流量的计算 总给水流量信号按照图 7-7 的原理求得。 计算总的给水流量的目的,是为了与前述主蒸汽流量相比较,因为蒸汽流量中不但包 括流出汽包的蒸汽量还包括减温水转换成的蒸汽量,所以,为了反映进、出汽包的水、汽 质量的平衡,这里总的给水流量不仅包括从主给水管道测出的进入锅炉汽包的给水流量, 还应包括减温水量,每一只减温水阀的流量都由测量元件测出。 减温水量=1 级+2 级左+2 级右+3 级左+3 级右。 2.汽包水位设定值 SP 由运行人员从启动控制阀(或称为启动旁路阀)的 M/A 站上给定。 3.单冲量控制方案 启动之初,主给水门关闭,启动阀 1、2 也关闭,启动控制阀前后的电动门打开(参见 图 7-1) ,此时,电泵定速运行,通过启动控制阀的节流作用,调节给水流量控制水位。原 理如图 7-8 所示。

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图 7-8 给水控制系统原理图 此时,启动控制阀控制器 PID①对设定值和水位值之间的偏差进行 PID 运算,自动控 制指令经启动控制阀 M/A 站输出,去控制启动控制阀的开度,改变进入汽包的给水,最终 使水位等于定值。 随着负荷的开高,要求的给水量增加,该启动控制阀逐渐开大,到了一定开度以后, 调节性能变差,这时应该手动逐渐打开主给水门(通过 SCS) ,或者,当负荷增加,控制阀 开大以后,当发现控制阀已无法再对给水进行调节时,手动升高电泵转速,提高压头,增 加给水,此时,启动控制阀仍然可以自动地将水位维持在设定值上。 随着负荷继续升高,给水压力已升得较高,阀门承受的节流压差也越来越大,当启动 控制阀门已开到 90%以后,可以将电动给水泵转速控制投自动。给水控制由阀门节流调节 方式变成了给水泵转速调节方式。 此时单冲量控制器 PID②将对水位与定值之间的偏差进行计算, PID②的输出经电泵 M/A 站, 输出到电动给水泵勺管控制机构, 自动调整电泵转速, PID②最终使水位等于定值。 在电泵转速控制投自动的同时,启动控制阀 M/A 站,自动地切成手动,以防止责任不分, 互相干扰. 如前所述,随负荷升高,节流加强,所以此时 应手动打开主给水门,作为调节型阀门,不能 长期处于一个高温高压环境中,所以当主给水门全开后,则发出一个脉冲,超驰关闭启动控 制阀。

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4.三冲量控制方案 负荷继续升高后,仅用 PID②这个单冲量调节器,已难以保证调节品质,当负荷(蒸汽 流量)大于 30%以后,将自动采用三冲量控制方案。PID 调节器③(又称为给水流量调节 器)接受给水流量反馈信号,当给水流量由于扰动而发生波动时,该调节器会快速地调节 泵的转速, 有效克服给水波动。 用蒸汽流量信号作为给水流量调节器 PID③的设定值的一部 分,是为了使进入锅炉的给水量与流出锅炉的蒸汽量随时保持平衡。 (不严格地讲,只要能 保持两者平衡,就能保持水位不变) ,这样可以有效地克服虚假水位对调节品质的影响。 为了最终使水位能保持在定值上,PI 调节器④(称为三冲量水位调节器)将对水位与 其定值的偏差进行 PI 运算,其输出成为给水量设定值的另一部分。PI 调节器④最终将水位 维持在设定值(细调) 。 5.小机的投运 (1)随着负荷进一步升高,则需启小机。逐步升高小机转速,升高泵的出口压头,当转速 大于 3000 RPM 时,小机可投入遥控方式,此后,可在小机的 M/A 站上控制转速。小机的 运行及控制可参见本套讲义的 BFPT 控制部分。 当泵的出口压头略大于给水母管压头时, 打 开汽泵出口门,并继续手动调节汽泵转速,使汽泵转速与电泵转速逐步接近。此时水位仍 将由电泵自动维持。 当汽泵和电泵流量相近时,可将汽泵投自动,此时汽动给水泵将按三冲量方案自动调 节。 此后建议再启动第二台汽动泵。 将电动泵转速控制 M/A 站切手动,逐渐降低电泵转速,当其流量较低时,关闭其出口 门,停电泵(若要将其作为备用泵,出口门可以不关) 。为了使两汽泵的负荷均衡,所以用 了 MASTER 算法。 当电泵跳闸时,勺管指令超驰至 0,同样,当小机跳闸时,到小机去的指令超驰至 0 (PLW) 。 四、站方式 1.在启动控制阀 M/A 站 当下列任一条件出现时切手动 a. MFT b. 水位测量 BQ c. 主阀全开 d. 指令到与实际阀位偏差大 e. 电泵 M/A 站投入自动 f. 汽泵 A 或汽泵 B 投入自动 2. 电泵 M/A 站 当下列任一条件出现时,切手动: a. MFT b. 水位测量 BQ c. 电泵跳闸

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d. 指令与勺管实际位置偏差较大 e. A 、B 汽泵都投入了自动 f. 启动控制阀在自动,且开度小于 90% 3.汽动给水泵(A) a. A 泵跳闸 b. BFPT 控制器的速度信号 BQ c. 速度指令与实际速度偏差大 d. 启动控制阀在自动 e. 不可能投三冲量(蒸汽流量 BQ、给水流量 BQ) f. MFT g. 水位 BQ *h. BFPT 控制器不在遥控方式。 五、站指示: 1.启动控制阀 M/A 站 SP:水位设定值 PV:汽包水位 CO:阀的开度指令。 2.电泵 M/A 站 PV:显示电泵转速 CO:为勺管指令 3.汽泵 M/A 站 PV:显示汽泵转速 CO:为送往 BFPT 控制器的遥控转速指令

第八节

给水泵最小流量控制

一、系统流程 除氧器水箱中的水是饱和水,给水泵入口水可认为是接近饱和的水,汽蚀裕量不大, 若给水泵流量太低(例如启动时或负荷较低时) ,泵的效率就会较低,加上冷却不够,则可 能导致汽蚀,为了防止汽蚀,在泵的出口与除氧器水箱之间设有一再循环管,装有一个再 循环控制阀,如图 8-1,可用它分流一部分流量。

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图 8-1 给水泵再循环系统 二、任务及手段 该系统的任务:控制泵的流量不低于规定的值。 手段:调节再循环阀的开度。 三、原理(以电泵为例) 给水泵最小流量控制原理如图 8-2。 1.测量:泵的入口处有一流量元件,用双测量获得流量信号,并用 H/、/L 进行高低 判断。 2.最小流量设定值。一般来说,不同的转速下要求的最小流量是不同的,如图 8-3 所示,最小流量是转速的函数。运行中,运行人员可以利用再循环控制 M/A 站的设定值接 钮对最小流量设定进行偏置。有些机组的最小流量设定值为常数。 3.PI 调节器对设定值和实际流量的偏差进行运算,给出再循环控制阀的开度指令。 4.特殊情形: a. 当给水泵的流量已经足够大且再循环阀开度已经较小, 则超驰关 (PLW) 再循环阀 (脉 冲) ; b. 电动泵跳闸,或电动泵流量较小,超驰开(PRA)再循环阀(脉冲信号) 。 四、站方式 当阀位指令与实际阀位偏差大时,切手动。 *当流量测量 BQ 时,切手动。 五、站指示 SP:显示经过偏置以后的最小流量定值。 PV:显示泵的流量

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图 8-2 给水泵最小流量控制原理图

图 8-3 最小流量线

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第九节

过热蒸汽温度控制系统

一、过热汽温控制系统的任务 过热汽温是影响机组安全运行及经济运行的重要参数之一。过热汽温较高时,机组热效 率则相对较高,但过高的过热汽温是汽机金属材料所不允许的。由于过热器处于锅炉的高温 区且承受着高压,尽管它的材料采用的是昂贵的耐高温高压的合金钢 ,但主汽温的设计值已 接近钢材允许的极限温度,强度方面的安全系数也很小,所以过热器金属超温是不允许的. 过热汽温控制的任务是维持过热器出口汽温即主汽温度在允许的范围内,并对过热器实 现保护,使管壁金属温度不超过允许的工作范围。正常运行时,一般过热器温与额定值偏差不 超过±5℃. 二、过热汽温控制对象的静态和动态特性 分析汽温控制对象的特性,是为了分析影响汽温的因素和影响方式,并寻找到合适的 控制手段。 影响过热汽温的因素很多,有些是设计问题,也有许多是运行问题,因此要维持一定 的过热汽温,首先要分析一下影响过热汽温的因素。只有这样才能设计出优良的过热汽温 控制系统。 1.静态特性 (1)锅炉负荷与过热汽温的关系 锅炉负荷(一般可用总风量代表)增加时,炉膛中燃烧的燃料增加,但炉膛中的最高温度没 有多大变动,炉膛辐射放热量相对变化不大,使得炉膛出口烟温增高。 这说明负荷增加时,每千 克燃料的辐射放热百分率减少;而在炉膛后的对流换热区中,由于烟温和烟速的提高,每千克 燃料的对流放热百分率将增大。 因此,对于对流式过热器来说,当锅炉的负荷增加时,出口汽温 的稳态值升高;辐射式过热器则具有相反的汽温特性,即当锅炉负荷增加时,会使出口汽温的 稳态值降低。如图 9-1 。

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图 9-1 汽温与锅炉负荷的关系 两种过热器的串联配合 ,可以取得较平的汽温特性 ,但在一般采用这两种过热器串联的 锅炉中,过热器出口的过热蒸汽温度,在某个负荷范围内,随锅炉负荷的增加将有所升高。 (2)过剩空气系数与过热汽温的静态关系 过剩空气量改变时,燃烧生成的烟气量亦改变,因而所有对流受热面吸热改变,而且对离 炉膛出口较远的受热面影响显著。目前大多数锅炉的过热器均以对流吸热为主,当增大过剩 空气量时,将使过热汽温上升。 (3)给水温度与汽温的关系 提高给水温度,将使过热汽温下降 ,这是因为产生每千克蒸汽所需的燃料量减少了,流经 过热器的烟气量也减少了。因此,是否投入高压给