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摘要：水作为火力发电厂中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
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。其中，锅炉侧主要是燃烧控制系统和汽水控制系统等。目前，锅炉给水控制已采用自动调节方式，而锅炉水位调节品质间接反映出炉内物质平衡状况，它是监测锅炉、汽轮机安全运行的重要参数之一。
1给水控制的发展
1.1电泵和调节阀
比较早投产的中小机组，一般采用电动定速泵，通过控制给水调节阀的开度来控制汽包水位。这种控制方案弊端是有较大节流损失。
1.2电调泵和调节阀
20世纪80年代及以后投产的机组，大都采用了电动调速给水泵和调节阀相结合的方式来控制汽包水位。控制方式在负荷较低时，由给水调节阀或者旁路阀完成汽包水位控制任务;在负荷较高时，由电动调速泵完成汽包水位控制任务。这种方案虽然能减少阀的节流损失，但电动泵始终在运行，消耗电能较多。
2给水控制系统的结构
2.1单冲量控制
单冲量给水控制系统是一个PI调节器，对汽包水位信号进行控制。系统相对简单，整定方便，但对给水自发性扰动和蒸汽流量扰动的调节能力差，会使汽包水位在运行中的超调较大和稳定性较差。在机组负荷较低时，因为锅炉疏水和排污等影响，给水流量与蒸汽流量存在着较大的偏差，且流量低，测量误差比较大，此阶段时采用单冲量控制。
2.2单级三冲量控制
单级三冲量给水控制是一个PI调节器，对汽包水位、蒸汽流量和给水流量等3个信号进行控制，与单冲量控制相比，此方式优点在于克服虚假水位的蒸汽流量信号和抑制给水自发性扰动的给水流量信号。当蒸汽流量发生变化时，由前馈控制作用，能够快速改变给水流量，让进出锅炉内的物质达到平衡，克服虚假水位非常有利;如果给水发生自发性扰动时，局部反馈控制作用，减少给水流量对汽包水位的影响，有利于汽包水位的稳定y7。因而，三冲量控制系统对于克服汽包水位扰动、维持稳定、提高给水质量有明显优势。
3给水全程控制
3.1给水全程控制概述
机组从启动到满负荷运行整个过程的给水控制不是由某种单一的单冲量或三冲量控制系统来完成的，而是由单冲量控制系统与三冲量控制系统的相互结合所组成，能够完善地自动切换和联锁逻辑功能。给水热力系统及调节组成，如图1所示。单台机组配有:50%容量的电动调速给水泵I台;50%容量的汽动给水泵两台。主给水电动截止阀、给水旁路截止阀和容量的给水旁路调节阀，安装在高压加热器与省煤器之间。由小汽轮机驱动两台汽动给水泵，小汽轮机电液控制系统(MEH)控制其转速，协调控制系统的给水控制系统并设置转速给定值，给水全程控制系统控制流程图如图1所示。电动给水泵控制，通过给水旁路调节阀前后差压的反馈，控制回路调节阀前后的差压，该回路的PII调节器根据旁路调节阀前后差压的偏差进行控制运算，并由切换器T2选通。
图1给水热力系统及调节组成
3.2系统工作原理
给水全程控制系统中由多种控制方式组成，这些控制方式是在机组运行的不同负荷阶段，通过逻辑判断及其切换器(如T1,T2等)来选取的。也就是说机组在不同的负荷阶段和不同的给水控制特性下，由不同的控制方式以满足运行需求，实现给水连续控制hlo1)初始负荷在0%一14%阶段时，主给水电动截止阀是关闭的，T2选通PI1的输出，由电动给水泵控制旁路调节阀前后的差压，PI2调节器控制给水调节阀开关。此时，汽包水位是单冲量控制方式。此时，机组负荷低、给水流量比较小，用旁路调节就能很好地控制汽包水位。2)当负荷在14%一25%阶段时，逻辑联锁控制开启主给水电动截止阀，同时将给水旁路调节阀前后差压控制方式切换到手动模式，T1、T2选通器把汽包水位控制模式切换到由PI3控制的单冲量方式。从14%负荷至给水旁路截止阀离开全开位置到关闭的过程中，给水旁路调节阀和电动给水泵共同控制汽包水位;直至25%负荷期间，电动给水泵用单冲量方式来控制汽包水位。3)当负荷在25%一35%阶段时，T1选通器把汽包水位控制切换到PI4和PIS调节器控制，此阶段由电动泵串级三冲量控制方式控制汽包水位。4)当负荷在35%一50%阶段时，启动一台汽动泵。MEH系统控制汽动泵转速达临界转速以上(如3100rpm)时，控制交由CCS来控制汽动泵的转速。此阶段，一台汽动泵和一台电动泵同时运行，控制方式采用串级三冲量来控制汽包水位。5)当负荷在50%以上阶段时，启动另一台汽动泵，MEH系统控制汽动泵转速达临界转速以上(如3100rpm)时，控制交由CCS来控制汽动泵转速，此时逐步降低电动泵负荷并慢慢增加汽动给水泵负荷。当电动给水泵负荷慢慢降低到最低值时，此时检查汽动给水泵工作正常、汽包水位稳定，可使电动给水泵停运作为备用。此时，两台汽动给水泵采用串级三冲量方式来控制汽包的水位。机组降负荷时，给水控制方式的切换与升负荷阶段过程大致相反。
图2给水全程控制系统控制流程图
结语
锅炉汽包水位是一种非线性、变化大、藕合强的多变量控制系统。在锅炉运行的整个过程中，水位是一个重要的调节控制参数。如果水位过高，就会影响汽水分离效果，影响用汽设备的安全运行;水位过低，就会满足不了汽水循环要求，情况严重时导致锅炉爆炸。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，所以锅炉汽包水位的控制稳定非常重要，在电厂实际运行中，应根据锅炉给水控制要求优化控制流程，以满足其安全稳定的运行要求。
参考文献
[1]李欣展.浅谈锅炉的运行维护和保养[J].中国新技术新产品，2017(09).
[2]李江红，刘亚波，张国平．浅谈锅炉的安全运行管理与维护保养[J]．中国高新技术企业，2012(26)．
论文作者:李攀科1,王翠竹2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/16
标签：汽包论文; 水位论文; 冲量论文; 负荷论文; 锅炉论文; 控制系统论文; 旁路论文; 《基层建设》2018年第17期论文;