一、概述
1.给水控制的任务与重要性
锅炉给水控制的主要任务是使锅炉的给水量跟踪锅炉的蒸发量,保证锅炉进出的物质平衡和正常运行所需的工质。对于汽包锅炉,给水控制的主要任务就是维持汽包水位在允许范围内。所以,锅炉给水控制系统又称为锅炉水位控制系统。
对于汽包锅炉,汽包水位是表征锅炉安全运行的重要参数之一,也是保证汽轮机安全运行的条件之一。汽包水位过高会降低蒸汽品质,危及汽机的安全;水位过低则影响锅炉水循环、危及锅炉的安全,使某些水冷壁管束得不到炉水冷却而烧坏,甚至引起锅炉爆炸事故。 汽包水位实现自动控制,不仅可提高锅炉汽轮机组的安全性,还可提高锅炉运行的经济性,特别是对于高参数,大容量火电机组,实现锅炉给水自动控制的必要性和重要性更为突出。 2.给水控制手段及特点 (1) 电动定速泵+调节阀
对于早期投产的中小机组,通常采用定速给水泵,通过控制给水调节阀开度改变给水流量来维持汽包水位为给定值。这种给水控制方案,其节流损失较大。 (2) 电动调速泵+调节阀
对于上世纪80年代以后投产的200MW机组,大多采用电动调速泵和调节阀相结合的形式来控制汽包水位。这种控制方案虽燃减少了调节阀的节流损失,但消耗电能较多。 (3) 汽动泵+电动调速泵+调节阀
近年来投产的300MW及以上的机组,除极个别进口机组(如珞璜电厂的机组)外,几乎全部采用汽动给水泵、电动调速给水泵及调节阀三者相结合的方式来控制汽包水位。这种控制方案克服了前两种方案的缺点,是一种效率较高的给水控制手段。 3.给水控制系统的基本结构
对于汽包锅炉,给水控制系统可采用以下三种基本结构。 (1) 单冲量控制系统
单冲量给水控制系统的基本结构如图1-28(a)所示,该系统是一个只采用汽包水位信号和一个PI调节器的反馈控制系统。这种给水控制系统结构简单,整定方便,但克服给水自发性扰动和蒸汽流量扰动的能力较差,汽包水位在动态过程中超调量较大、稳定性较低。在大型机组的给水控制中,这种系统也有应用,主要应用在低负荷阶段。这是因为在低负荷阶段由于锅炉疏水和排污等因素的影响,使给水流量和蒸汽流量存在着严重的不平衡,且流量太小,测量误差较大,不宜采用三冲量控制。 (2) 单级三冲量控制系统
单级三冲量给水控制系统的基本结构如图1-28(b)所示,该系统采用一个PI调节器,并根据汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号的变化去控制给水量。与单冲量系统相比,该系统引入了两个物质流量信号,即引入用于克服虚假水位的蒸汽流量信号(前馈信号)和用于抑制给水自
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发性扰动的给水流量信号(局部反馈信号)。当蒸汽流量(负荷)改变时,通过前馈控制作用,可及时改变给水流量,维持进出锅炉的物质平衡,这有利于克服虚假水位影响;当给水流量发生自发性扰动时,通过局部反馈控制作用,可抑制这种扰动对给水流量以及汽包水位的影响,这有利于减少汽包水位的波动。因此,三冲量给水控制系统在克服扰动、维持汽包水位稳定、提高给水控制质量方面优于单冲量给水控制系统。
水位 汽包 给定值 水位 蒸汽 流量 汽包 给水 水位 水位 流量 给定值 蒸汽 水位 汽包 流量 给定值 水位 给水 流量 – + – + + – + △ PI1 △ – △ + + + PI △ PI PI2 执行机构 执行机构 – 执行机构 (a) (b) 图1-28 给水控制系统的基本结构
(c)
(a) 单冲量控制; (b) 单级三冲量控制;(c) 串级三冲量控制
原则上,在负荷达到一定值以上、疏水和排污阀逐渐关闭、汽和水趋于平衡、流量逐渐增大、测量误差逐渐减小时,可采用三冲量给水控制方式。但单级三冲量控制系统要求蒸汽流量和给水流量值在稳态时必须相等,否则汽包水位将存在静态偏差,事实上由于检测、变送设备的误差等因素的影响,蒸汽流量和给水流量这两个信号的测量值在稳态时难以做到完全相等,且单级三冲量控制系统一个调节器参数的整定需兼顾较多的因素,所以,在现实中很少采用单级三冲量给水控制系统。 (3) 串级三冲量控制系统
串级三冲量给水控制系统的基本结构如图1-28(c)所示,该系统由主、副两个PI调节器和三个冲量(汽包水位、蒸汽流量、给水流量)构成。与单级三冲量系统相比,该系统多采用了一个PI调节器,两个调节器分工明确、串联工作,主调节器PI1为水位调节器,它根据水位偏差产生给水流量给定值,副调节器PI2为给水流量调节器,它根据给水流量偏差控制给水流量,蒸汽流量信号作为前馈信号用来维持负荷变动时的物质平衡,由此构成的是一个前馈——反馈双回路控制系统。该系统结构较复杂,但各调节器的任务比较单纯,系统参数整定相对单级三冲量系统要容易些,而且该系统不要求稳态时给水流量与蒸汽流量测量信号严格相等,并可保证稳态
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时汽包水位无静态偏差,其控制品质较高,是现场广泛采用的给水控制系统。 4.给水全程控制系统
所谓给水全程控制,是指机组从启动到带满负荷的全过程中的任何工况均能实现自动控制的给水控制系统。
给水全程控制系统需解决的技术问题是:① 测量信号的自动校正;② 不同工况下应采用不同的给水控制方案,而且能自动切换,切换时无扰动。 (1) 测量信号的自动校正
锅炉从启动到正常运行的过程中,蒸汽参数和负荷在很大范围内变化。使汽包水位、蒸汽量、给水流量的测量准确性受到影响。为了实现给水全程控制,应对这三个信号进行校正。即对汽包水位进行压力校正。对蒸汽流量进行温度、压力校正、对给水流量进行温度校正。 (2) 给水全程控制的基本控制方案 1) 锅炉启动及低负荷阶段
在锅炉启动及低负荷阶段,采用单冲量给水控制系统,采用电动变速泵,不能采用汽动泵,改变给水调节阀开度来控制给水流量。 2) 高负荷阶段
在高负荷阶段,采用串级三冲量给水控制系统,可采用电动泵,也可以采用汽动泵,国产300MW机组一般均采用汽动泵,通过改变变速泵的转速来改变给水流量。
二、珞璜电厂的给水控制系统
(一) 给水热力系统简介
珞璜电厂二期工程2×360MW机组的给水热力系统简图如图1-29所示。每台机组配有三台50%额定容量的电动给水泵,其中一台作为备用。改变给水泵转速是通过控制给水泵液力偶合器的勺管位置予以实现的。在高压加热器与省煤器之间有主给水和旁路汽水两条给水管道。在旁路给水管道上安装旁路给水电动截止门和旁路给水调节阀(又称为启动给水调节阀),在主给水管道上安装有主给水电动截止门和主给水调节阀。
主给水电动截止门(FSRUV019) 主给水调节阀 汽包 高加 省煤器 1#、2#、3#电动给水泵 给水旁路 给水旁路调节阀 电动截止门
图1-29 给水热力系统简图
(二) 给水控制系统的原理框图及基本控制原理
珞璜电厂二期工程2×360MW机组的给水控制系统的原理框图如图1-30所示。该给水控制系统为全程控制系统。其控制方案为:启动时采用单冲量给水控制系统,具有一定负荷后采用
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三冲量给水控制系统,并自动实现单冲量与三冲量控制之间的切换。该系统是通过控制给水调节阀的开度改变给水流量维持汽包水位,通过控制给水泵转速来维持给水泵出口压力。 1.汽包水位控制系统
汽包水位设定值通过汽包水位设定站手动或自动设定,汽包水位自动设定值随主汽流量变化,主汽流量经f1(x)转换为汽包水位自动设定值。 (1) 启动阶段
机组在启动过程中,一台给水泵运行,给水旁路调节阀有开度,旁路电动截止门全开,主给水电动截止门及主给调节阀关闭。启动时采用单冲量控制,校正后的汽包水位(为被调量)其输出经单冲量/三冲量切换开关送入旁路阀控制站,经限幅后去控制旁路调节阀的开度、改变给水流量,从而达到维护汽包水位的目的。旁路调节阀开度指令的上限来源于起汽蚀保护作用的PI5调节器的输出。 (2) 当主汽流量>221t/h时
当主汽流量>221t/h时,由单冲量控制自动切换到三冲量控制,给水旁路调节阀控制站接受来自于串级控制系统PI2、PI3调节器的输出。PI2为主调节器,校正后的汽包水位为主被调量,由汽包水位设定站输出的设定值为主设定值。主调节器PI2的输出及起前馈作用的主汽流量和总给水量一起作用到副调节PI3上,PI3的输出经单冲量/三冲量切换开关作用到给水旁路调节阀控制站,同样,经来自PI5调节器输出加以限幅后也是去控制给水旁路调节阀的开度,改变给水量实现控制汽包水位的目的。 (3) 当主汽流量>281t/h时
当主汽流量>281t/h时,主给水电动截止门FSR UV019将自动打开为由旁路调节阀切换至主给水调节阀做好准备。
当主汽流量>281t/h时,并且主给水电动截止门FSR UV019已全开,给水母管压力与汽包压力之差<2.6PMa,当这些条件满足后,该系统的执行机构将自动地从旁路调节阀切换到主给水调节阀。切换的过程是给水旁路调节阀逐渐关闭,主给水调节阀逐渐开启。该切换过程是通过定值切换开关分别对旁路和主回路的副调节器PI3、PI4的设定值增加或减小一个增量实现的,使PI3、PI4两个调节器的设定值不同,使旁路回路调节器PI3的输出为关的趋势,使主给水回路调节器PI4的输出为开启的趋势,直到使给水旁路调节阀完全关闭。汽包水位由PI2、PI4组成的串级三冲量给水控制系统来控制,PI2为主调节器,主被调量、主给定、副被调量及前馈信号均与旁路回路的串级调节系统相同,PI4为副调节器,PI4的输出经主给水调节阀控制站,并经限幅后去控制主给水调节阀的开度,改变给水量实现控制汽包水位的目的。主给水调节阀开度指令的限幅来源于起汽蚀保护作用的PI6调节器的输出。 2.给水泵转速控制系统
给水泵转速控制系统是通过控制液力耦合器的勺管位置来控制给水泵转速,通过改变给水泵的转速控制给水泵出口管压力与汽包压力之差,使其维持在设定值。汽包水位设定值是主汽流量的函数,主汽流量经函数f4(x)转换后与来自过热器喷水阀超压控制输出的和再经大值选择后的信号就是该系统的设定值。该系统的被调量和给定值的差经PI4调节器进行控制运算后的输出加上与汽包压力成函数关系的前馈信号之和就是给水泵转速指令。给水泵转速指令同时并行送至控制给水泵转速的3个给水泵转速控制站,控制站设置了偏置。在机组启动、采用单冲量给水控制系统时,只运行一台给水泵,并将给水泵转速固定在预先规定值40%,带负荷期间,
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切换至三冲量控制时,二台给水泵同时运行,并由固定转速切换至接受给水泵转速指令,控制给水泵的转速,维持给水泵出口母管压力与汽包压力之差等于给定值。
将汽包压力经f3(x)函数转换后的信号作为前馈信号,引入该系统,可迅速随汽包压力的变化自动控制给水泵转速的高低,节省给水泵能耗。 3.给水泵汽蚀保护回路
为了保证给水泵在其安全区域内工作,在给水控制系统中增加了一个给水泵汽蚀保护回路,选择运行的给水泵中的流量最大值经函数发生器f2(x)转换为流量对应的压力值为设定值,给水泵出口母管压力为被调量,这两个信号分别同时经调节器PI5、PI6进行控制运算,PI5、PI6的输出分别给水旁路调节阀与主给水调节阀的开度。当给水泵出口母管压力低于泵的最大流量对应的压力时,PI5、PI6的输出使给水旁路调节阀、主给水调节阀的开度受到,即减小给水旁路调节阀或主给水调节阀的开度,以提高给水泵出口压力。 4.过热器喷水阀超压控制
由于过热器减温的喷水流量的变化会影响给水流量的变化,固而在该给水控制系统中还增设了过热器喷水阀超压控制,将四个过热器喷水阀的开度信号进行大值选择,选择开度最大的一个值与最大开度设定值80%进行比较,并经调节器P进行运算,其输出使给水泵出口压力调节器PI7的设定值改变,当四个过滤器喷水阀的开度大于80%定值时,P调节器的输出增加,并送入加法器,此加法器的输出经大值选择后作为PI7调节器的设定值,该设定值增加,使PI7的输出增加,使给水泵转速指令增加,以提高给水泵出口压力,从而可保证给水压力不受减温水量的增加而改变,为减温装置提供足够的压力。与此同时,为了避免汽包水位变化,因给水泵出口母管压力增加后又同时使PI5或PI6的输出减小,使给水旁路调节阀或主给水调节阀的开度减小,以便使给水流量保持恒定。此动作仅用于三冲量控制,因为在单冲量控制期间,过热减温喷水阀是关闭的。 5.信号的校正(补偿)
由于该给水控制系统为全程给水控制系统,在不同工况下,汽包压力、主蒸汽压力、主汽温度、给水温度等工艺参数的变化对汽包水位、主汽流量和给水流量的测量准确性有很大影响,所以需要对汽包水位、主汽流量和给水量进行校正。
对汽包水位信号进行压力补偿,用于补偿的压力信号取自于汽包压力信号,这是因为汽包中饱和水、饱和蒸汽的密度都随汽包压力的变化而变化,它们将影响水位测量的精度,所以应引入压力校正回路,对汽包水位测量差压变送器后的信号进行压力校正,以保证汽包水位的准确性。 对主蒸汽流量信号进行压力和温度补偿,用于补偿的压力信号取自于锅炉负荷控制系统中的主汽压力;用于补偿的温度信号取自于主蒸汽温度。
对给水流量信号进行温度补偿,用于补偿的温度信号取自于给水温度,这是为了克服由于给水温度的变化引起给水密度的变化,因此而产生的给水流量测量的误差。 6.不同工况下的给水控制策略 (1) 低负荷工况下的给水控制策略
在低负荷工况下,给水旁路调节阀及给水泵各自担负着不同的任务。给水旁路调节阀主要承担控制汽包水位的作用,其控制方式为典型的串级三冲量给水控制系统;给水泵则主要完成在确保给水泵安全运行的前提下,保持热力系统所需要的给水压力,以满足减温水量的需要。当四个减温喷水阀的开度大于80%时,其开度信号作用于给水泵转速控制系统中,使给水泵转
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速将根据减温水阀的开度增加的程度有所增加,从而可保证给水压力不受减温水量的增加而改变;在给水泵保护控制回路中,根据给水泵流量与其压头的函数关系,始终保持给水泵出口压力比所在工况最低允许压力高3bar。因此,即可保证足够的给水压力,以满足减温控制系统的要求,又可保证给水泵安全稳定的工作。 (2) 正常负荷工况下的给水控制策略
在主汽流量>281t/h正常负荷工况下,仍然采用串级三冲量给控制系统,由主给水阀改变给水流量实现控制汽包水位的目的;由给水泵完成在确保给水泵安全运行的前提下,维持给水压力满足需要。
(三) 给水控制系统的控制原理图
图1-31,1-32为珞璜电厂3#、4#机组的给水控制系统的控制原理图。图1-31为汽包水位控制系统的控制原理图,图1-32为给水泵转速控制系统的控制原理图。图1-30给水控制系统的原理框图是根据图1-31与1-32简化得到的。
(四) 给水控制系统组态图及组态分析
图1-33至图1-39为给水控制系统的组态图。其中图1-33至图1-36为给水泵转速控制系统及过热器喷水阀超压控制(即图1-32控制原理图)的组态图,图1-37至图1-40为汽包水位控制系统及给水泵汽蚀保护回路(即图1-31控制原理图)的组态图。 1.给水泵转速控制及过热器喷水阀超压控制的组态分析
见图1-33,过热器的四个二级、一级减温喷水阀开度信号分别经数字选择器:SN060、SN056、SN053及SN0功能模块,再分别经CH041、CH038、CH043进行大值比较,CH043的输出为喷水阀开度最大的一个值送入调节器PI010的被调量端,由数字设定模块CN031给出过热器喷水阀开度设定值80%送入PI010的设定值端。
主汽流量RC007-RO经函数发生器模块GF020转换后的信号与PI010调节器的输出送至加法模块SM091,其输出SM091-RO送至图1-34的大选器CH042。
见图1-34,汽包压力VT305-RO与来自图1-39的给水泵出口最大流量CH056-RO经加法模块SM113相加,再经LM025限幅后送入大选模块CH042与上述的SM091-RO信号进行大值选择,选择的大值经斜坡函数模块RP020作为给水泵压力控制的设定值送至给水泵压力调节器PI055。给水泵出口母管压力VT300-RO与汽包压力VT305-RO经SM112模块相减后经FE092、CH039模块送至调节器PI055,该信号为给水泵转速控制系统的被调量。PI055调节器的输出与汽包压力经GF021函数转换后作为前馈信号经SM104模块相加后的输出SM104-RO为给水泵转速指令送至图1-35。经随主汽流量函数转换后的RP016-RO及RP015-RO信号送至调节器PI055作为该调节器的比例带及积分时间的动态参数。
见图1-35,来自图1-34的给水泵转速指令SM104-RO分三路分别经SM、SN、SAC、SN模块送至三个给水泵转速控制站APA HIC 52A/B/C自动控制给水泵的转速。每个泵转速控制站的偏置/信号返回至加法模块SM与给水泵转速指令相加。泵运行在固定转速40%或来自调节器输出的转速指令之间的切换由数字选择器SN模块实现。使用无扰切换模块SAC的目的是为了使泵转速指令从一固定值与来自调节器输出值之间的相互切换时实现无扰动。
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主汽流量 1~3# 校正后的汽包水位 f给水泵流量 1(x) 总给水量汽包压力 过热器喷水 给水泵 阀门开度 SP给水泵 出口压力出口压力 f2(x) + ––+ 主汽流量 + – + PIK ∑– ∑ 1 PI2 – + – + +x)f4(x) + 80% PIf3( 限幅 –P– 5 PI6 A ∑ + 7 ++ ∑ + –10% 0 –10% 0PI S+ R S R + ∑ + + SN072 + ∑ ∑ +SN075 + ∑+ ∑+ ∑ 40% + – + – A PI3 PI4 A SN071 M AMA MA M单/三冲 量切换A M AAMM 1#~3#给水泵转速控制 给水旁路调节阀 主给水调节阀 图1-30 给水控制系统的原理框图
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校正后的 汽包压力 主汽流量 汽包水位 给水量 减温水量 给水泵出口 母管压力 1#~3#给水泵 出口流量 ΔP<20bar 主给水阀开 & & 1 + – –10% 0 PI 主汽流量>25% + P S R + ∑ + F(x) – – + -10% S SET RESET ∑ S + R 0 K + ∑ ∑ R PI SET RESET + PI PI 汽蚀保护 PI F(x) 10 汽蚀保护 CS A H 旁路给水需求量控制站 给水旁路调节阀 SP SP FSRHIK052 汽包水位设定站 CS A H 主给水需求量控制站FSRHIC052 主给水调节阀
图1-31 给水控制的控制原理图(一)
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给水泵出口 过热器减温 母管压力 汽包压力 主汽流量 喷水阀开度 + ∑ – – ∑+ ∑ 10 F(x) 0来自图1-31 – >< 10 bar P SP + PI + ∑ + + ∑ + F(x) + ∑+ ∑+ ∑ A 0 0 0 SAC SAC SAC CS CS CS +– A +– A + H H – A H 1#给水泵 2#给水泵 3#给水泵 图1-32 给水控制系统的控制原理图(二)
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二级减温喷水阀A开度 二级减温喷水阀B开度 一级减温喷水阀A开度 一级减温喷水阀B开度 主汽流量 主汽流量测量二级故障
图1-33 给水控制系统的组态图 (一)
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给水泵出口母管压力 汽包压力给水泵出口流量对应的压力设定给水泵转速控制站的输出 三个给水泵均在手动
图1-34 给水控制系统的组态图 (二)
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给水泵转速指令 给水母管压力测量故障 汽包压力测量二级故障
图1-35 给水控制系统的组态图 (三)
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主给水阀开 泵出口压力与汽包压力之差 主汽流量 单冲量投入 三冲量投入 从主阀→旁路阀 汽包水位设定 主汽流量测量二级故障 校正后的汽包水位 汽包压力测量二级故障 旁路阀在手动 主给水阀在手动
图1-36 给水控制系统的组态图 (四)
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校正后的汽包水位 汽包水位设定 三冲量投入 旁路阀投入 单冲量投入 旁路阀开度上限 汽包水位主调输出+汽量前馈 总给水量 从旁路阀→主阀
图1-37 给水控制系统的组态图 (五)
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汽包水位主调输出+汽量前馈 总给水量 从主阀→旁路阀 主给水阀开度上限 主给水阀控制站输出
图1-38 给水控制系统的组态图 (六)
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旁路给水需求量 控制站输出 旁路给水阀开度指令 给水泵出口母管压力 给水泵最大出口流量 1#给水泵处于 运行状态 主给水需求量控制站输出 主给水阀开度指令
图1-39 给水控制系统的组态图 (七)
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1#~3#给水泵转速控制站APA HIC52A/B/C强制手动的条件为给水泵出口母管压力测量故障(APA PTX001-V)或出现汽包压力测量二级故障(FSR US815)。
送至图1-34,作为PI055的KP、TI动态参数的RP016-RO,RP015-RO信号形成的组态图。当三个给水泵转速控制只要其中有一个是处于自动方式,则PI055调节器的KP、TI均按收动态参数。
1#~3#给水泵的最大出口流量CH056~RO是通过将3个给水泵出口流量经大值选择得到的,并将此信号送至图1-39。
将运行的给水泵转速控制站输出的转速指令及偏置值经相加、平均、选择后得到的给水泵转速控制站输出的转速指令平均值作为调节器PI055的跟踪值。
计算给水泵的最大出口流量及给水泵转速指令平均值的组态图省略。 2.汽包水位控制系统及给水泵汽蚀保护回路的组态分析 (1) 汽包水位设定值
见图1-36汽包水位设定值由汽包水位设定站FSR HIK052(采用SG功能块)手动或自动给出,汽包水位设定值由主汽流量RC007-RO经SM107功能块及LM017限幅模块转换得到,再经无扰切换模块SAC送入该设定站的自动设定端。设定站的输出经RP010斜坡函数功能块,其输出RP010-RO为汽包水位设定值同时作为三冲量给水控制的主设定值和单冲量给水控制的设定值。 汽包水位设定站强制手动的条件是出现主汽流量测量二级故障。 (2) 单冲量给水控制系统
见图1-37,PI-044是单冲量给水调节器,校正后的汽包水位PR005-RO为被调量,来自图1-36的RP010-RO为汽包水位设定值,这两个信号同时送至PI044调节器进行控制运算,其输出经SN071(其作用是实现单冲量/三冲量调节的切换),当机组为启动阶段时,SN071切换至单冲量控制。旁路给水需求量控制站FSR HIC52D(采用CG功能块)接受PI044的输出,该设定站的输出FSR HIC52D-RO送至图1-39的给水旁路调节阀FSR LCV52D去控制给水旁路调节阀的开度。 (3) 三冲量给水控制
珞璜电厂3#、4#机组当主汽流量>221t/h时,给水控制系统就自动地由单冲量切换到串级三冲量控制。但三冲量控制系统又分两种情况,即执行机构分别为给水旁路调节阀和主给水调节阀两种情况。主调节器PI056供这两种三冲量控制系统共用。
见图1-36,校正后的汽包水位PR005-RO为主被调量,由汽包水位设定站给出的设定值经RP010斜坡函数功能块后的输出作为主设定值。主被调量和主设定值经主调节器PI056进行控制运算后的输出与前馈信号主汽流量RC007-RO在SM101功能块中相加,其和后作为副给定分别同时送至图1-37的PI053及图1-38的PI051。 1) 执行机构为给水旁路调节阀的三冲量控制系统
当221t/h<主给流量<281t/h时,给水控制系统由单冲量自动切换到三冲量控制。
见图1-37,FSRVS843为三冲量投入信号,使SN071切换到三冲量控制方式,给水旁路调节阀控制站FSR HIC52D接受串级三冲量副调节器PI053的输出。总给水量SM023-RO为副被调量,副设定是来自图1-36主调PI056的输出与主给量前馈信号之和CN029-RO再加上由数字选择功能块SN072给出的经斜坡函数RP013后的一个校正值。副被调量和副设定经副调节器PI053进行控制运算,PI053的输出经SN071送至给水旁路调节阀控制站FSR HIC52D去控制给水旁路调节阀的开度。
2) 执行机构为主给水调节阀的三冲量控制系统
当主汽流量>281t/h时,三冲量给水控制系统的副调节器由PI053自动切换为PI051投入运行,给水旁路调节阀全关,主给水电动截止门打开,主给水调节阀投入运行。
见图1-38,总给水量SM023-RO为副被调量,副设定是来自图1-36的主调PI056的输出与主汽量前馈信号之和CN029-RO再加上由数字选择功能块SN075给出的经斜坡函数RP011后的
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一个校正值。SM108的输出为副设定与总给水量(为副被调量)经副调节器PI051进行控制运算,其输出送至主给水需求量控制站FSR HIC052(采用CG功能块),去控制主给水调节阀控制站FSR LCV052(来自CS功能块)。
3) 给水旁路调节阀与主给水调节阀之间的切换
给水旁路调节阀与主给水调节阀之间的自动切换是通过定值切换开关(SN072与SN075功能块)分别对PI053及PI051的设定值加入或取消一个负的偏差值,使这两个调节器具有不同的设定值。当221t/h<主汽流量<281t/h时,通过SN072将PI053的设定值加入一个负偏差,使PI053的输出增加。通过SN075将PI051的设定值取消加入的负偏差,使PI051的输出为零,将主给水调节阀关闭。当主汽量>281t/h时,通过SN072,将PI053的设定值取消一个负偏差,使PI053的输出为零,使给水旁路调节阀关闭;通过SN075,将PI051的设定值加入一个负偏差,使PI051的输出增加。
4) 旁路给水需求量控制站及主给水需求量控制站强制手动的条件
旁路给水需求量控制站及主给水需求量控制站强制手动的条件是以下任一条件满足: ① 主给流量测量出现二级故障,汽包水位设定站自动切换为手动设定方式; ② 给水量测量出现二级故障,给水需求量控制站切换为手动方式; ③ 汽包水位测量出现二级故障,给水需求量控制站自动切换为手动方式。 5) 旁路给水需求量控制站及主给水需求量控制站的控制值为强制值的条件
旁路给水需求量控制站及主给水需求量控制站的控制值为强制值的条件是以下两个条件均满足: ① 给水泵出口母管压力<设定压力;
② 旁路给水需求量控制站的输出>给水旁路调节阀控制站的输出。(或主给水需求量控制站的输出>主给水调节阀控制站的输出)。 (4) 给水泵汽蚀保护控制回路
见图1-39,给水泵出口最大流量CH056-RO经GF02函数发生器功能块转换为给水泵出口母管压力设定值,该值同时送入PI052及PI048两个调节器。给水泵出口母管压力VT300-RO为被调量同时分别送入PI052及PI048两个调节器。旁路给水需求量控制站的输出与PI052输出的汽蚀保护信号经CB006小选功能块进行小选,其中的小者作为给水旁路调节阀的开度指令送至给水旁路调节阀控制站。主给水需求量控制站的输出与PI048输出的汽蚀保护信号经CB041小选器进行小选,其中的小者作为主给水调节阀的开度指令。 3.主要的逻辑控制
(1) 给水旁路调节阀与主给水调节阀之间的切换信号
见图1-36,以下三个条件均满足,则与门ET040的输出FSR US840为1,则从给水旁路调节阀切换到主给水调节阀;
若以下三个条件不满足,则FSR VS841等于1,则从主给水调节阀切换到给水旁路调节阀。 1) 主给水调节阀开;
2) 泵出口压力与汽包压力之差P<20bar; 3) 主汽流量>25%
(2) 单冲量/三冲量控制切换信号 1) 三冲量投入信号
见图1-36,当主汽流量>某值(为221t/h)时,CH058功能块的状态输出为1,经逻辑存储器ML功能块,其输出为1,即FSRUS843为三冲量控制投入信号,用于控制SN071切换开关(见图1-47)。
2) 单冲量投入信号
当主汽流量<221t/h,CH058的状态输出为0,同时满足ML002-EO等于1(即从主给水调节阀切换到给水旁路调节阀,且主给水调节阀开度<某值)。则IL040的输出FSR844等于1为单冲
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量投入信号。
(3) 控制切换开关SN072、SN075的切换信号
见图1-37,当FSR US840为0,从主给水调节阀切换到给水旁路调节阀时,逻辑存储器ML001的输出为0。SN072的输出RO=R=0,使副调节器PI053的设定值取消一个增量,使PI053的输出增加。见图1-38,当主汽流量<25%时,FSR US841等于1,SN071的输出RO=T=10%,使PI051调节器的设定值附加了一个增量,使PI051的输出逐渐减小,直到主给水调节阀全关。 当主汽流量>281t/h时,从旁路调节阀切换到主给水调节阀见图1-37,FSR US840等于1,ML001的输出为1,使SNO72的输出RO=T=10%。使PI053调节器的设定值附加了一个增量,使PI053的输出减小直至给水旁路调节阀全关。此时,在图1-38中,FSR US841为0,SN075的输出RO=R=0,使PI051的设定值取消了附加的增量,使PI051的输出增加。
(五) 系统主要参数汇总
1.主要模拟量
表1-8 给水控制系统的主要模拟量
模拟量名称 汽包水位 校正后的汽包水位 汽包压力 锅炉主汽流量 锅炉总给水流量 给水泵出口母管压力 1#~3#给水泵出口流量 过热器喷水阀门开度 汽包水位设定值 信号编号 FSR LTV052 测点 FSR LT52A/B/C PR005-RO 测点FSR PT052/A/B/C FSR PTX052 VT305-RO 测点 FSR FT50A/B/C FSR FTV050 RC007-RO 测点FSR FT52A/B/C FSR FTV052 SM023-RO APA PT001 VT300-RO RC001-RO RC002-RO RC003-RO FSRTCV53A/B FSRTCVA/B RP010-RO 信号作用 三取二测量 量程为 –700~+30mm 为被调量 三取二测量 量程为0~25Mpa 作为前馈信号 作为副被调量 量程为0~30Mpa 用于给水泵转速控制 用于给水泵汽蚀保护系统 用于过热器喷水超压控制 2.设定站及控制站
表1-9 给水控制系统的设定站及控制站
名 称 汽包水位设定站 旁路给水需求量控制站 主给水需求量控制站 1#~3#给水泵转速控制站 给水旁路调节阀控制站 主给水调节阀控制站 编 号 FSRHIK052 FSRHIC052D FSRHIC052 APAHIC52A/B/C FSRLCV52D FSRLCV052 作用及采用的功能块 用于手动或自动给出汽包水位设定值,采用SG功能块。 用于控制旁路给水需求量指令,采用CG功能块。 用于控制主给水需求量指令,采用CG功能块。 用于控制给水泵转速,采用CS功能块。 用于控制给水旁路调节阀的开度。 用于控制主给水调节阀的开度。 3.主要逻辑量
表1-10给水控制系统的主要逻辑量
逻辑量名称 信号编号 信号作用 19
汽包水位测量二级故障 锅炉给水量测量二级故障 FSRUS812 FSRUS803 使旁路给水需求量控制站和主给水需求量控制站强制手动 使旁路给水需求量控制站和主给水需求量控制站强制手动 ① 使旁路给水需求量控制站和主给水需求量控制站强制手动 ②使汽包水位设定站强制手动 主汽流量测量二级故障 汽包压力测量二级故障 给水泵出口母管压力测量二级故障 从给水旁路调节阀切换到主给水调节阀 从给水调节阀切换到给水旁路调节阀 三冲量控制投入 单冲量控制投入 FSRUS806 FSRUS815 是给水泵转速控制站强制手动的条件 APAPTX001-V FSRUS840 FSRUS841 FSRUS843 FSRUS844 ① 用于产生单冲量/三冲量切换信号; ② 控制切换开关SN072。 ① 用于产生单冲量/三冲量切换信号; ② 控制切换开关SN075。 ① 用于控制单冲量/三冲量切换; ② 控制切换开关SN071。
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