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摘要：锅炉给水控制系统的作用就是维持汽包水位与主蒸汽流量的平衡，使得汽包内水位处于动态平衡的状态，我厂自投产以来，给水自动一直投入后无法稳定运行，本文详细分析了给水自动控制系统投入后运行不稳定的原因，给出了给水自动系统的改进方案以及参数调整。
关键词：给水自动；三冲量；PID；前馈
引言
在锅炉运行过程中，汽包水位是一个重要参数，当外界负荷减少引起蒸汽流量降低时，蒸汽流量小于给水流量，从而引起汽包水位变高，容易引起蒸汽带水，使得蒸汽品质恶化，引起主蒸汽管道和汽轮机内严重的水冲击。当外界负荷增加引起蒸汽流量增加时，蒸汽流量大于给水流量，从而使得汽包水位降低，容易引起汽包干锅，水冷壁因温度过高而爆炸，因此维持汽包水位处于理想位置显得特别重要[1]。锅炉给水控制系统的作用就是维持汽包水位与主蒸汽流量的平衡，使得汽包内水位处于动态平衡的状态，从而使得机组安全稳定的运行。
一、锅炉给水控制系统的分析
1.运行方式的分析
北元热电分公司NO.1-4炉共用一套母管制给水系统，6台带液偶调节变速给水泵，采用4用2备的运行方式，一台给水泵即可满足一台480t/h锅炉满负荷给水需求。主给水管道有两路，一路为100%主路调节阀，另一路为100%旁路调节阀。
机组正常运行时，主蒸汽系统和主给水系统均采用母管制运行方式。NO.1-4机负荷稳定运行，主蒸汽压力平稳，主蒸汽流量平稳，对汽包液位的影响较小。但由于4台给水泵出口压力不平衡，造成了4台给水泵之间存在给水耦合、相互干扰抢水现象，影响着给水流量的波动，造成汽包水位不稳定。
2.控制方案的分析
原自动给水控制采用串级三冲量控制系统。汽包液位为被控变量，其与汽包液位设定值的偏差作用于主调节器，输出给水流量的设定值，再用该设定值与给水流量的偏差作用于副调节器，输出至给水调节阀，控制给水流量，实现汽包液位的自动调节[2]。
但在实际调试过程中发现，当投入自动后，给水调节阀进行调节时，经常出现给水流量与其设定值偏差过大而导致强制手段运行。通过观察给水调节阀反馈与给水流量的曲线发现，给水调节阀开大时，对应的给水泵出口压力下降，导致实际的给水流量基本无变化。只有对给水泵液偶勺管执行器调节时，给水流量才能快速响应达到预定的给水量，保障汽包液位的平衡。
3.自动控制设备的分析
给水调节阀和调节型电动执行器的的精度直接影响了自动调节的品质。
通过对给水阀门开度反馈与阀门控制指令的曲线观察发现，DCS调节指令变化超过1%，就地执行机构才会响应。且部分给水调节阀执行器由于减速机构减速效果差，当自动运行时电机频繁启停，阀门与执行器的连接铜套时有故障。
观察给水泵液偶勺管执行器指令与反馈的曲线，如图（1）所示，棕色曲线为给水泵指令，粉色曲线为给水泵反馈，DCS调节指令变化超过1%，就地执行机构才会响应。
图（1）
给水泵勺管每变化1%时，给水流量变化超过40t/h。如图（2）所示，粉色曲线为副调节器的设定值，黄色曲线为副调节器的过程值，当给水泵勺管关闭1%时，给水流量突降，使得给水流量的设定值与过程值偏差超过30t/h，触发手操器强制手动，给水退出自动运行。
图（3）
3）优化PID控制参数
根据被控对象惯性大，滞后时间长、响应慢的特点，所以在串级PID的主调节器的参数设置当中，尽量考虑加大比例作用，如图（4）所示，主调节器PT=40，TI=400，KD=1，依靠比例快速响应水位变化，调整给水流量，同时增大积分时间，弱化积分作用，以免在积分作用下偏差随着时间累计而增强，造成副调节器中的给水流量与蒸汽流量的偏差无法得到修正[3]。
图（5）
在副调节器中，主要由于修正流量偏差带来的影响，如图（5）所示，PT=120，TI=60，KD=1，比例作用相对主调节器要小一些，防止调门动作幅度大，引起给水压力波动，同时加强积分时间常数，消除静差[4]。
3.控制设备的改进
将给水泵液偶勺管执行器更换为灵敏度更高的执行器，从源头上确保给水压力与给水流量的稳定，避免给水流量的大幅度波动，确保给水自动的调节品质得到保障。
将给水调节阀执行器更换带有减速机构且灵敏度更高的执行器。这样可以加快副回路输出的响应速度，减少调节阀与执行器连接铜套的故障率，保障给水自动运行的安全平稳。
三、结束语
给水自动的调节品质直接影响到锅炉的安全运行，通过上述方案改进给水自动控制的软、硬件后，给水自动的调节品质明显提高，汽包液位的控制明显优于运行人员手动调整，提高了运行人员的监盘效率，提高了给水系统的运行水平。
参考文献：
[1]陈银田，电厂锅炉给水自动调节系统.《能源与动力工程》，2004
[2]王建辉，自动控制原理[M]，北京：清华大学出版社，2001
[3]王孝东，锅炉水位三冲量调节系统，新疆有色金属[J]，2005
[4]方康玲，过程控制系统，武汉理工大学出版社，2006
论文作者:呼瑞鹏,李伟,郝政
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/5
标签：汽包论文; 流量论文; 蒸汽论文; 水位论文; 调节阀论文; 设定值论文; 偏差论文; 《防护工程》2019年12期论文;