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案例頻道 摘要：通過對汽包給水的控制特性及給水設(shè)備特性的分析，提出一種可靠的給水全程控制系統(tǒng)，其中的控制系統(tǒng)的設(shè)計是參考陜西國華錦界能源有限公司的系統(tǒng)特點設(shè)計的。
關(guān)鍵詞：給水；調(diào)節(jié)；全程控制
Abstract: A credible control system of feed water has been proposed by analyzing the control characteristic of drum feed water and the characteristic of feed water equipment. This control system is designed according to the system characteristic of ShanxiGuohuaJinjie Power Generation Co.,Ltd .
Key words: Feed water; Accommodate; Whole control
在鍋爐的啟停過程中，給水控制十分重要，并且控制項目多，操作頻繁，因此在大型機組中要求能實現(xiàn)全程調(diào)節(jié)的給水控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)擴大了調(diào)節(jié)范圍，是具有邏輯保護功能的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是程序控制、保護和自動調(diào)節(jié)相結(jié)合的綜合性調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比常規(guī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能更全，更先進，特別適用于調(diào)峰機組和啟動頻繁的鍋爐。
所謂全程控制系統(tǒng)，是指機組在正常運行、負荷變化和啟停過程中均能進行自動控制的系統(tǒng)。
全程包括以下幾個過程：
（1）鍋爐點火、升溫升壓；
（2）開始帶負荷；
（3）帶小負荷；
（4）由小負荷到大負荷運行；
（5）由大負荷又降到小負荷；
（6）鍋爐滅火后冷卻降溫降壓。
給水全程自動控制的任務(wù)是：在上述過程中，控制鍋爐的進水量，以保持汽包水位在正常范圍內(nèi)變化，同時對鍋爐的水循環(huán)和省煤器要有保護作用。保持水位和保護省煤器實際體現(xiàn)在水位和給水流量兩個參數(shù)的協(xié)調(diào)。水位是靠調(diào)節(jié)給水流量來保持的，而給水流量變化得過分劇烈，將會對省煤器的安全運行帶來威脅。所以，給水控制的任務(wù)實際上包括兩方面的內(nèi)容：即在保持水位在工藝允許的范圍內(nèi)變化的條件下，盡量保持給水流量穩(wěn)定。一般這兩者之間的調(diào)節(jié)質(zhì)量要求是互相矛盾的，因此在整定控制系統(tǒng)的參數(shù)時要注意兩個參數(shù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。
下面就給水全程自動控制進行一下初步的探討。
1 給水全程控制中的一些問題
1.1 對給水全程控制系統(tǒng)的要求
給水全程控制要求在鍋爐運行的全過程都自動地完成給水調(diào)節(jié)所規(guī)定的兩項任務(wù)，它比常規(guī)給水控制復(fù)雜得多，因此，對給水全程控制系統(tǒng)提出以下要求：
（1）實現(xiàn)給水全程控制可以采用改變給水調(diào)節(jié)門開度即改變給水管道阻力的方法來改變給水量，也可以采用改變給水泵轉(zhuǎn)速即改變給水壓力的方法來改變給水量。前一種方法節(jié)流損失大，給水泵的消耗功率多，不經(jīng)濟，故在一般單元機組的大型鍋爐中都采用后一種方法。在給水全程控制系統(tǒng)中不僅要滿足給水調(diào)節(jié)的要求，同時要保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。這就需要有兩套控制系統(tǒng)來完成。
（2）由于機組在不同的負荷下呈現(xiàn)不同的對象特性，要求控制系統(tǒng)能適應(yīng)這樣的特性。隨著負荷的增長和減低，系統(tǒng)要從單沖量過渡到三沖量系統(tǒng)，或從三沖量過渡到單沖量系統(tǒng)，由此產(chǎn)生了系統(tǒng)的切換問題，并且必須有保證兩套系統(tǒng)相互無擾切換的控制線路。
（3）由于全程控制系統(tǒng)的工作范圍較廣，對各個信號的準確測量提出了更嚴格的要求。例如，在機組啟停過程及高低負荷等不同工況下，給水流量和汽溫、汽壓等參數(shù)都變化很大，所以給水流量、蒸汽流量和汽包水位信號都要進行溫度壓力的校正補償。一般在機組啟停到升負荷過程中，對給水流量都應(yīng)采用不同的孔板進行測量，這樣就產(chǎn)生了給水流量測量裝置的切換問題。
（4）在多種調(diào)節(jié)機構(gòu)的復(fù)雜切換中，給水全程控制系統(tǒng)都必須保證無干擾。高低負荷需用不同的閥門，調(diào)節(jié)閥門的切換伴隨著有關(guān)截門的切換，而截門的切換過程需要一定的時間，導(dǎo)致了水位保持的困難。在低負荷時采用改變閥門的開度來保持泵的出口壓力，高負荷時用改變調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速保持水位，這又產(chǎn)生了閥門與調(diào)速泵間的過渡切換問題。所有這些切換都要求安全無擾地進行。
1.2 測量信號的自動校正
鍋爐從啟動到正常運行或是從正常運行到停爐的過程中，蒸汽參數(shù)和負荷在很大的范圍內(nèi)變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量的測量準確性受到很大影響。為了實現(xiàn)全程自動控制，要求這些測量信號能夠自動地進行溫度、壓力校正。
測量信號自動校正的基本方法是：先推導(dǎo)出被測參數(shù)隨溫度、壓力變化的數(shù)學(xué)關(guān)系，然后利用各種運算電路進行運算，實現(xiàn)自動校正。
（1）汽包水位的測量與校正
在DCS系統(tǒng)中，通過I/O模件將現(xiàn)場變送器來的三個汽包水位信號和三個汽包壓力信號分別采集進入該系統(tǒng)中，然后利用如下關(guān)系式進行校正計算。
式中：pb ：汽包壓力信號； h：經(jīng)壓力校正的汽包水位；△p：平衡容器輸出的差壓信號；F1(pb)，F(xiàn)1(pb) 是
根據(jù)汽包內(nèi)飽和汽、飽和水密度隨汽包壓力變化的關(guān)系曲線 擬 合 的 近 似 函 數(shù) ：
其中：p1：50℃時的水密度(或平衡容器內(nèi)的水密度)，ρ′：汽包內(nèi)飽和水密度，ρ ′′：汽包內(nèi)飽和汽密度， L：上、下連通管距離，g：重力加速度。
得到校正后的三個水位信號 ha,hb,hc 后，再利用“三取中”選擇模塊，取出其中一個最合適的信號，作為汽包水位信號的測量值。另外，還要對校正的水位信號分別進行高限值、低限值監(jiān)視，對選出的水位信號進行高限/低限監(jiān)視和報警。一旦出現(xiàn)越限，立刻發(fā)出一開關(guān)量信號送至FSSS進行相應(yīng)操作。
（2）給水流量信號的測量與校正
實驗表明，當給水溫度為100.0℃不變，壓力在0.196～19.6MPa的范圍內(nèi)變化時，給水流量的測量誤差為0.47%；若給水壓力保持19.0MPa不變，給水溫度在100.0～290.0℃的范圍內(nèi)變化，給水流量的測量誤差為13.0%，所以在對給水流量信號進行校正時，通常只考慮溫度變化對給水流量的影響，校正關(guān)系式如下：
式中：FW：總給水流量， p ? ：節(jié)流件前后差壓， t：給水溫度， SW：減溫噴水總流量。
從校正關(guān)系式不難看出，除需對給水流量進行節(jié)流差壓測量外，還需測量給水的溫度及減溫水的總流量。DCS中的I/O模件將現(xiàn)場變送器送來的兩個給水流量，兩個給水溫度，兩個一級減溫水流量，兩個二級減溫水流量和兩個再熱器減溫水流量信號采集進入該系統(tǒng)，經(jīng)過選擇后進行校正計算。另外，還對給水流量、給水溫度測量信號進行高限、低限監(jiān)視和報警，一旦發(fā)生越限則立刻產(chǎn)生一開關(guān)量信號送至相關(guān)的邏輯回路；對校正的總給水流量進行高限監(jiān)視和報警。
（3）蒸汽流量信號的測量與校正
對于不同的運行工況，因蒸汽的溫度、壓力不同，導(dǎo)致其密度發(fā)生變化，故需對蒸汽流量進行溫度、壓力校正。但由于汽輪機調(diào)速機(第一級)的壓力與蒸汽流量成某一對應(yīng)關(guān)系，而且它對蒸汽流量非常靈敏，因此，大型機組蒸汽流量信號的測量均采用汽輪機調(diào)速級壓力信號代表蒸汽流量信號，并用過熱器出口汽溫進行校正。對校正后的蒸汽流量信號進行高限、低限監(jiān)視和報警。
1.3 給水控制中的閥門切換
當機組啟動時，機組的負荷較低，如：低于15%BMCR(額定負荷)時為低負荷狀態(tài)，由電動變速泵和旁路調(diào)節(jié)閥共同完成給水控制的任務(wù)。此時，主給水電動閥處于關(guān)閉位置。
當旁路給水調(diào)節(jié)閥開度大于設(shè)定值(如90%開度)時，若汽包水位正常，主燃料系統(tǒng)正常條件滿足，則主給水電動閥自動打開。
1.4 給水控制系統(tǒng)的無擾切換
一般給水全程控制系統(tǒng)在低負荷狀態(tài)采用單沖量控制系統(tǒng)，在高負荷狀態(tài)時，采用三沖量控制系統(tǒng)，故需解決好系統(tǒng)之間的無擾切換問題。
1.5 給水泵安全運行的特殊要求
采用變速泵的給水全程控制系統(tǒng)要求給水泵運行在安全工作區(qū)內(nèi)。電動變速泵的速度控制借助液力齒輪聯(lián)軸器完成，通過改變液力聯(lián)軸器勺管位置的高低，控制工作油量的多少以達到控制速度的目的。在整個運行過程中，保證泵組的安全運行是至關(guān)重要的問題。
變速給水泵的安全工作區(qū)可以在泵的流量-壓力特性曲線上表示出來，如圖1所示。變速泵的安全工作區(qū)由六條曲線圍成：①最高轉(zhuǎn)速曲線maxn ；②最低轉(zhuǎn)速曲線minn ；③最高壓力曲線maxp ；④最低壓力曲線minp ；⑤上限特性曲線Qmin ；⑥下限特性曲線Qmax 。其中，最高和最低轉(zhuǎn)速曲線由泵組的調(diào)速裝置所限制，工作點不會越出其外邊，且高性能現(xiàn)代高速給水泵的出口最高壓力均高于管道的承壓能力，所以保證給水泵安全運行應(yīng)采取的措施主要是不使泵的工作點處在上限和下限特性曲線之外，不使泵出口壓力落入最低壓力線Pmin 之下。圖1中的陰影線包圍的部分即為變速泵的安全工作區(qū)。由圖可見，壓力高時，安全區(qū)范圍較寬，壓力低時安全區(qū)的范圍變窄。圖中還作出了鍋爐在定壓運行和滑壓啟動過程中的壓力-負荷(給水流量)曲線。定壓運行的壓力-負荷曲線為一條水平直線，工作點大部分都在安全區(qū)以內(nèi)，僅有一個小部分落在上限特性曲線以外。如果主給水泵為全容量泵，基本上可不用采取措施，也能確保水泵安全運行。對于滑壓啟動和運行的單元機組，鍋爐在某段時間內(nèi)的運行壓力較低，所以主給水泵的出口壓力也較低，由圖1可以看出，在滑壓運行中如果負荷較大，壓力—負荷曲線可能越出下限特性曲線之外，此時要采取保證給水泵安全運行的措施。
圖1 變速泵的流量-壓力特性曲線
無論是定壓運行還是滑壓運行，低負荷階段，給水泵工作點都會落在上限特性曲線之外，為防止出現(xiàn)這種情況，最有效的措施是低負荷時增加給水泵的流量，目前采取的辦法是在泵出口至除氧器水箱之間安裝再循環(huán)管道，當泵的流量低于某一設(shè)定的最小流量時，再循環(huán)門自動開啟，增加泵體內(nèi)的流量，從而使低負荷階段的給水泵工作點也在上限曲線之內(nèi)。隨著機組負荷的逐漸增大，給水流量也會增大，當流量高于某一設(shè)定值時，再循環(huán)門將自動關(guān)閉。變速泵下限特性曲線決定了不同壓力下水泵的最大負荷能力。當給水流量較大時，如果安全工作區(qū)窄，則工作點可能會移到下限特性曲線之外，這是不能允許的，因此要采取措施加以防止。目前采用的方法是提高上水管道的阻力，即關(guān)小泵出口流量調(diào)節(jié)閥門，以提高水泵的出口壓力，使工作點重新移入安全區(qū)以內(nèi)，如圖2所示。在滑壓運行時，設(shè)給水泵工作點在“a”點處，泵轉(zhuǎn)速為1n，泵出口壓力為1p，給水量為1W，當機組負荷增大，給水流量要求為 2W時，如果水泵仍在1n轉(zhuǎn)速下運行，通過開大給水調(diào)節(jié)閥門來增大給水流量，則工作點將沿1n曲線由“a”點移到“c”點，落在水泵安全工作區(qū)以外，這是不允許的。解決問題的辦法是關(guān)小給水調(diào)節(jié)閥門，使泵的出口壓力升高，同時使水泵轉(zhuǎn)速由n增至2n ，當給水流量達到負荷要求數(shù)值時，工作點將由“a”點移動到“b”點，不會滑到安全工作區(qū)以外，保證了給水泵的安全運行。
圖2 泵出口壓力調(diào)整時的工況
綜上所述，采用變速泵構(gòu)成全程給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，應(yīng)考慮設(shè)置以下幾個子系統(tǒng)：
①給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)鍋爐的負荷要求，通過調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)整給水量的大小。
②給水泵最小流量控制系統(tǒng)。低負荷時為了不使水泵的工作點落在上限特性曲線的外邊，可通過增大水泵再循環(huán)流量的辦法來維持水泵流量不低于設(shè)計要求的最小流量值。
③給水泵出口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的任務(wù)是通過調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥門的開度來維持給水泵出口壓力，保證給水泵工作點不落在下限工作特性曲線之外及最低壓力線Pmin之下。
以上三個子系統(tǒng)中，第一個是必須設(shè)置的；第二個子系統(tǒng)，對于現(xiàn)代大型高速給水泵組來說，自身已設(shè)置了這套控制系統(tǒng)，用戶一般不必要再另外設(shè)計；對第三個子系統(tǒng)要根據(jù)所選泵型的特性及系統(tǒng)設(shè)計方案來具體考慮，若能保證水泵安全運行，則可以不設(shè)置該系統(tǒng)。
2 給水控制對象的動態(tài)特性
汽包爐給水調(diào)節(jié)對象的被調(diào)量是水位H。由鍋爐原理知道，影響水位的擾動量有多個，主要的有鍋爐蒸發(fā)量 、給水量W、汽包壓力pb 、爐膛熱負荷等。所謂給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性是指在上述各種擾動作用下，水位H的響應(yīng)特性。
2.1 給水量擾動下的水位特性
給水調(diào)節(jié)對象在給水量W擾動下的動態(tài)特性是對象調(diào)節(jié)通道的特性。在給水量階躍擾動下，水位H的響應(yīng)曲線如圖3所示。由響應(yīng)曲線可以知道這個對象的特點是有遲延、有慣性、沒有自平衡能力。當給水量突然增加，給水量雖然大于蒸發(fā)量，但由于給水溫度低于汽包飽和水溫度，水面下汽泡總?cè)莘e相對減小，實際水位響應(yīng)曲線可由H1和H2兩條曲線疊加而成，所以擾動初期水位不會立即升高，經(jīng)過一段時間后才開始逐漸增加。由于進、出工質(zhì)流量不平衡，最終水位將以一定的速度直線上升。這種特性可由下述近似傳遞函數(shù)表示：
式中：ε—水位響應(yīng)速度，即單位給水量擾動時，水位的變化速度；τ—遲延時間。vvvvvv2.2 蒸汽流量擾動下的水位特性vvvvvvvv這種特性屬于負荷外部擾動下的動態(tài)特性。由鍋爐原理知道，在蒸汽負荷擾動下，有虛假水位現(xiàn)象，水位的響應(yīng)曲線見圖4所示。由圖知，實際水位響應(yīng)曲線由兩條曲線疊加而成，即總水位響應(yīng)特性為：H=H1+H2，虛假水位現(xiàn)象與鍋爐參數(shù)及蒸汽負荷變化大小有關(guān)。蒸汽負荷擾動下的水位響應(yīng)特性可用下述近似傳遞函數(shù)來描述：
2.3 燃料量擾動下的水位特性
當鍋爐燃料量發(fā)生擾動時，爐內(nèi)吸熱量增加而使鍋爐內(nèi)蒸發(fā)加強，若此時汽輪機負荷未增加，則汽輪機側(cè)調(diào)節(jié)閥開度不變。隨爐內(nèi)熱負荷的增大，鍋爐出口壓力提高，蒸汽流量也相應(yīng)增加，蒸汽負荷量將大于給水流量，造成工質(zhì)流入、流出量不平衡。根據(jù)上述分析，水位理應(yīng)下降，但是由于蒸發(fā)量增大，鍋內(nèi)汽水總?cè)莘e隨之增大，于是出現(xiàn)了虛假水位現(xiàn)象。燃料量擾動下的水位響應(yīng)曲線如圖5所示。由圖可看出，這種擾動下的“虛假水位”現(xiàn)象不太嚴重，水位上升幅值較小，遲延時間較長。
綜上所述，汽包爐給水調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性有以下特點：
• 調(diào)節(jié)通道中存在遲延和慣性，并且無自平衡能力。遲延和慣性的存在使給水調(diào)節(jié)機構(gòu)變化相對水位變化的影響存在滯后，因此調(diào)節(jié)過程中將會出現(xiàn)動態(tài)偏差。無自平衡能力的響應(yīng)速度越大，水位對擾動反應(yīng)越敏感，調(diào)節(jié)的難度也相應(yīng)增大，調(diào)節(jié)過程中的水位動態(tài)偏差也將增大。
• 蒸汽負荷擾動(外擾)時，存在“虛假水位”現(xiàn)象。虛假水位現(xiàn)象是不能通過閉環(huán)系統(tǒng)用調(diào)節(jié)給水流量的辦法來減小的，這也增大了水位調(diào)節(jié)的難度。顯然由于虛假水位現(xiàn)象的存在，是不能只根據(jù)水位H一個信號進行調(diào)節(jié)的。
圖3 給水量擾動下的水位特性
圖4 負荷擾動下水位的響應(yīng)曲線
圖中：H—實際水位響應(yīng)曲線；H1—僅考慮鍋內(nèi)貯水量變化的水位響應(yīng)特性；H2—僅考慮鍋內(nèi)工質(zhì)容積變化所引起的水位變化特性。
鑒于以上原因，現(xiàn)代大型汽包爐的給水調(diào)節(jié)多應(yīng)用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即以水位H作系統(tǒng)的被調(diào)量信號；以蒸汽流量D作為系統(tǒng)的前饋信號；以給水流量W構(gòu)成系統(tǒng)的輔助被調(diào)量，形成三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于給水量調(diào)節(jié)器位于系統(tǒng)的閉環(huán)以內(nèi)，所以給水量W擾動下的水位特性最為重要，是系統(tǒng)整定的主要依據(jù)。
圖5 燃料量擾動下的水位特性
3 變速泵給水控制系統(tǒng)的基本方案
采用變速泵的給水控制系統(tǒng)有兩種基本方案，即兩段式控制方案和一段式控制方案，現(xiàn)對這兩種方案的工作原理簡單介紹如下。
3.1 兩段式給水控制方案
兩段式給水控制方案的工作原理如圖6所示。這種控制方案中設(shè)置了兩個子控制系統(tǒng)：
圖6 變速泵兩段式給水控制方案
圖中：0 H —水位給定值；H—水位；D—蒸汽流量；W—給水流量；bp —汽包壓力； p ? —調(diào)節(jié)閥前后壓差； pp —泵出口壓力； Hp —泵出口至汽包的靜壓力
① 汽包水位控制系統(tǒng)
汽包水位控制系統(tǒng)（圖6a)是一個串級三沖量給水控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)水位偏差 () H H − 0 的校正信號、蒸汽流量前饋及給水流量反饋三個信號的綜合作用，控制給水調(diào)節(jié)閥門開度，以調(diào)整給水流量W，維持汽包水位等于其給定值，即 H=HO。
② 調(diào)節(jié)閥前后差壓控制系統(tǒng)
調(diào)節(jié)閥前后差壓控制系統(tǒng)（圖6b)是一個單回路控制系統(tǒng)，其任務(wù)是通過調(diào)節(jié)變速泵的轉(zhuǎn)速來維持調(diào)節(jié)閥前后差壓不變，保證調(diào)節(jié)閥在整個調(diào)整過程的流量特性接近理想流量特性，同時也可防止低負荷時調(diào)節(jié)閥承受過大差壓。該系統(tǒng)也可稱為給水泵出口壓力控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器M3入口的信號平衡關(guān)系為：
式中： KD 為上水管道阻力，這里以蒸汽流量信號取代給水流量信號，目的在于提高反應(yīng)速度，盡快平衡負荷擾動。由平衡關(guān)系式可看出，當機組剛剛起動時，PB=0，KD2=0，此時泵的出口壓力為pp=ph+?p，泵出口壓力只是保證差壓 p?和克服靜壓pH ，此時調(diào)節(jié)器M3控制泵低速啟動。當鍋爐負荷不斷增加時，pb與KD2信號不斷加強，泵不斷升速，當負荷穩(wěn)定以后，泵的轉(zhuǎn)速也就穩(wěn)定下來。
大、小值選擇器是用來進行泵最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速限制的，以保證泵在限定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作。
3.2 一段式給水控制方案
兩段式給水控制方案是通過控制給水調(diào)節(jié)閥開度的辦法調(diào)整給水流量，變速泵僅用于維持給水調(diào)節(jié)閥前后的差壓為定值。因此，這個方案的不足之處在于給水節(jié)流能量損失較大，變速泵的調(diào)速范圍又未得以利用，不能充分發(fā)揮變速泵的優(yōu)點。
一段式給水控制方案正好和兩段式給水方案相反，其工作原理如圖7所示，該方案也由兩個子系統(tǒng)構(gòu)成。
圖7 一段式給水調(diào)節(jié)方案
① 汽包水位控制系統(tǒng)
汽包水位控制系統(tǒng)（圖7a)也是一個串級三沖量給水控制系統(tǒng)，與兩段式控制方案的區(qū)別在于這個系統(tǒng)輸出的調(diào)節(jié)作用是控制變速泵的轉(zhuǎn)速。通過調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水流量的大小，維持汽包水位為給定值。
② 泵出口壓力控制系統(tǒng)
由于給水泵的安全工作區(qū)范圍較窄，系統(tǒng)中又設(shè)置了泵出口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)（圖7b)通過調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥的開度來控制泵的出口壓力，防止工作點落在下限特性以外。
圖中函數(shù)發(fā)生器F(x)模擬泵的流量和壓力之間的工作特性曲線，下限特性對應(yīng)的壓力與泵最低允許壓力pmin兩信號經(jīng)過大選模塊選出大者送至調(diào)節(jié)器M3入口，作為給水泵出口壓力的定值信號，同時泵的出口壓力信號pp作為反饋信號也送到M3入口，該系統(tǒng)為隨動系統(tǒng)。M3的輸出去的控制給水調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)整泵的出口壓力，可保證在任何給水流量下，水泵的工作點都不會落到下限特性以外。
3.3 錦能公司采用的給水全程控制系統(tǒng)介紹
（1）給水調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)
圖8為鍋爐給水旁路閥控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)由一單沖量單回路反饋控制系統(tǒng)和一個串級三沖量控制系統(tǒng)構(gòu)成。其作用是當給水泵啟動或低負荷時，用來維持汽包水位在設(shè)定值。
圖8 給水旁路閥控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
圖9 給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
（2）給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)
總體結(jié)構(gòu)如圖9所示。該系統(tǒng)主要包括以下幾個組成部分：
• 汽包水位單沖量控制信號的形成回路；
• 汽包水位串級三沖量控制信號的形成回路；
• 給水泵出口至省煤器入口差壓控制信號形成回路；
• 給水泵出力平衡信號的形成回路；
• 各臺泵轉(zhuǎn)速控制回路等。
（3）給水泵最小流量控制系統(tǒng)
為了泵的安全運行，本機組的給水全程控制中專門設(shè)置了最小流量控制系統(tǒng)。當給水泵出口流量低于最小值時，為防止汽蝕，將最小流量調(diào)節(jié)閥開到相應(yīng)開度，使給水泵工作點回到最小流量保護限以內(nèi)。
本機組三臺給水泵各配置一套最小流量控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理完全相同，如圖10所示。給水泵最小流量控制系統(tǒng)能夠保證在運行過程中，給水泵總是工作在給水泵流量與給水泵出口壓力特性曲線的安全范圍。
圖10 給水泵最小流量控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
由上述的三大控制系統(tǒng)加上給水泵的順序控制及給水電動門的順序控制共同組成了錦能公司的給水全程控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)在低負荷時，電動泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)負責維持給水泵出口至省煤器入口差壓等于設(shè)定值的任務(wù)。由于給水旁路調(diào)節(jié)閥自動控制系統(tǒng)始終負責維持汽包水位等于水位設(shè)定值的任務(wù)。所以，在機組運行在低負荷工況時，只要“給水旁路調(diào)節(jié)在自動方式”，那么，電動泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)必定工作在“差壓調(diào)節(jié)方式”。這樣兩個控制系統(tǒng)就可以相互配合共同完成穩(wěn)定汽包水位和保證給水設(shè)備安全兩個控制任務(wù)。
在高負荷工況下，給水旁路閥不再起調(diào)節(jié)作用，給水旁路閥調(diào)節(jié)被切除，此時完全由給水泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)三沖量來控制汽包水位，維持汽包水位等于水位設(shè)定值。
此種設(shè)計兼顧了兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)點，充分發(fā)揮電動泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和閥門調(diào)節(jié)的作用，盡可能的減少節(jié)流損失，使機組的給水得以實現(xiàn)全程控制的同時又增加了機組的經(jīng)濟性。
4 結(jié)論
給水全程控制具有多樣性，可以根據(jù)不同的機組和不同的控制要求設(shè)計，只要能使機組的給水得到安全的控制，使機組的經(jīng)濟效益得到提高。給水全程控制不必拘泥于固定的設(shè)計，能充分的發(fā)揮機組的設(shè)備性能就應(yīng)是一個非常好的設(shè)計，以上提供的分析和方案僅供參考。
作者簡介
王迎旭（1974-），男，河北邢臺人，工程師，高級技師，2012年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)。曾擔任機控班班長、生技部熱控主管等職務(wù)，一直從事熱工檢測和自動控制系統(tǒng)的檢修維護和技術(shù)管理工作，現(xiàn)就職于北京國際電氣工程有限責任公司。
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