300MW机组给水控制系统设计分析.docx

《300MW机组给水控制系统设计分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《300MW机组给水控制系统设计分析.docx（31页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、摘要IAbstract错误!未定义书签。H1.绪论11. 1课题探讨意义11.2 国内外探讨现状综述1国内现状综述1国外现状综述21.3 论文的主要工作22给水全程限制系统42. 1给水调整对象的动态特性4给水扰动对水位的影响4负荷扰动对水位的影响4燃料量扰动对水位的影响52.2测量信号的自动校正62.2.1水位信号的压力校正62.2.2过热蒸汽流量信号压力、温度校正8给水流量测量信号的温度校正92.3给水泵平安运行特性要求103单元制给水全程自动限制系统123.1 单元制机组给水系统介绍12汽水循环过程概述12主给水系统流程123.2 锅炉给水全程限制的特点133.3 汽包水位三冲量给水限制

2、系统14三冲量限制系统结构原理143.3.2三冲量限制系统的工程整定15汽包水位的串级限制系统182. 4限制中的跟踪与切换183. 4.1三冲量与单冲量之间的无扰切换19阀门与泵的运行及切换19电动泵与汽动泵间的切换19执行机构的手、自动切换204丰城电厂300Mw机组给水限制系统分析214. 1300MW机组给水系统简介214.2MAXlOOO给水限制画面分析224.2.1MAX1000中CCS画面基本功能介绍22给水系统主要操作过程234.3给水限制系统的逻辑分析24给水限制系统逻辑简图24给水限制系统逻辑分析25结论27参考文献28致谢错误!未定义书签。30300MW机组给水限制系统分

3、析摘要汽包水位是汽包锅炉特别重要的运行参数，是衡量汽水系统是否平衡的重要标记。维持汽包水位在允许范围内，是保证机组平安运行的必要条件。本文首先介绍给水调整系统被控对象的动态特性、热工测量信号及其自动校正原理、调整机构特性等基本学问，随后分析了单元制机组给水限制系统中三冲量、单冲量限制的结构及工作原理，以及其之间的自动转换过程。丰城电厂300MW机组是典型的汽动泵和电动泵共同运用的混合型给水系统。文章在深化理解给水系统结构及启动过程中给水系统相关操作的基础上，结合MAX1000给水限制操作员站的相关画面，对给水限制的具体逻辑图进行了具体分析。关键词：锅炉；给水全程限制：汽包水位：自动调整1绪论1

4、.1 课题探讨意义随着电力需求的增长，以及能源和环保的要求，我国的火电建设起先向大容量、高参数的大型机组靠拢。但是，火电机组越大，其设备结构就越困难，自动化程度要求也越高。自动扮装置已成为大型设备不行分割的重要组成部分，大型生产过程都是依靠于这样的配置.来运行的。我国最近几年新建的300MW、600MW火电机组基本上都采纳国内外最先进的分散限制系统(DCS),对全厂各个生产过程进行集中监视和限制。在单元机组若干重要参数限制系统的设计及整定中，汽包水位是锅炉平安运行的主要参数之一，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标记。维持汽包水位在肯定允许范围内，是保证锅炉和汽轮机平安运行的必要条件。水位过

5、高会影响汽水分别器的正常运行，蒸汽品质变坏，使过热器管壁和气轮机叶片结垢。严峻时，会导致蒸汽带水，造成汽轮机水冲击而损坏设备。水位过低则会破坏水循环，严峻时将引起水冷壁管道裂开。另一方面，随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积削减，负荷变更和其他扰动对水位的影响将相对增大。这必将加大水位限制的难度，从而对水位限制系统提出了更高的要求。但是，由于给水系统的困难性，真正能实现全程给水限制的火电机组还很少。因此，对全程给水限制进行优化，增加给水系统的限制效果和适应实力成为迫切须要解决的问题。1.2 国内外探讨现状综述国内现状综述目前，随着单元机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中须要监

6、视和限制的项目越来越多，因此，为了机组的平安和经济运行，必需实现锅炉给水从机组的启动到正常运行，又到停炉冷却全部过程均能实现。我国大型火电机组的给水限制基本上还是采纳经典的PID限制算法。不同的限制公司在给水限制策略的设计上虽然各有特点差异，但基本上还是遵循了单冲量和三冲量限制相结合的限制模式，采纳的也基本上是调阀和调泵相结合的限制方法。虽然从理论上讲，现有的限制方法应当可以实现机组的全程给水自动。但是，事实上由于给水系统和机组运行的困难性，机组在启动和低负荷时往往投不上自动。另外，机组在高负荷时.，虽然可以实现三冲量给水自动且正常状况时效果也不错。但其限制系统的鲁棒性较差，适应异样工况的实力

7、和出现设备故障的状况时的自调整实力也较差。因此，如何真正实现全程给水限制是现今限制工程人员急于解决的一个课题。锅炉全程给水限制系统通常采纳以下两种限制方案：一是两段式全程给水限制，采纳变速给水泵限制给水母管压力,采纳给水调整阀限制汽包水位,这一方案从热力系统上将给水限制系统和汽包水位限制系统分段,肯定程度上克服了两系统之间的相互影响，但不利于机组的经济运行和给水泵的平安运行，特殊是不能适应较大的负荷变更。二是一段式给水限制，采纳变速给水泵限制汽包水位，采纳给水调整阀限制给水母管压力,这一方案将给水限制系统和汽包水位限制系统作为一个整体来考虑，这样更有利于机组效率的提高和给水泵的平安、高效运行,

8、但必需克服两系统之间的相互影响。总的来说，国内机组实现全程给水限制考虑的方案一般是在低负荷时，用启动调整阀限制汽包水位，调速给水泵维持给水母管压力，采纳单冲量的限制方式；高负荷时.，运用调速给水泵限制汽包水位，大旁路调整阀维持给水压力，采纳三冲量的限制方式。它由单冲量和三冲量两个调整回路组成全程给水限制，当负荷大于30%时为三冲量，当负荷小于30%或三冲量变送器故障时为单冲量。由于不同容量的机组其给水系统结构不一样，其限制方式及限制设备也有区分，因而实现给水全程自动系统的方案也有不同，这就要求在考虑方案时，要结合具体的限制对象进行合理的设计，同时参考其它同类型机组一些胜利的设计、调试阅历，重新

9、完善原汽包水位调整系统的设计及组态，最终选定一种合理且切实可行的设计方案，来实现锅炉给水自动系统的全程限制。国外现状综述以西门子公司设计的某350MW机组全程给水限制系统为例，系统分为给水启动调整阀限制系统和给水泵转速限制系统两部分。给水启动调整阀限制系统事实上就是给水压力限制系统。这是一个前馈-反馈限制系统。其作用是当锅炉启动及低负荷工况时，维持给水泵出口母管压力在平安工作范围内，同时帮助给水泵转速限制系统稳定汽包水位。其限制特点是：在三冲量限制系统中引入了汽包压力的负微分前馈和蒸汽流量的微分前馈。运行过程中，蒸汽流量变动（即机组负荷调整）和炉膛热负荷干扰都会引起汽包压力的变更。若负荷增加，

10、汽包压力就会下降，其负微分前馈信号要求加大给水流量，蒸汽微分前馈也要求加大给水流量，以克服虚假水位对系统的影响。总体来说，国外关于全程给水限制方案的设计及全程给水限制系统的投运在热工自动限制领域内已比较成熟。能顺当实现全程给水限制，这一方面得益于其合理、完善的设计,另一方面在于其DCS限制系统的先进性、牢匏性，为实现其限制策略供应了软、硬件上的保证。1.3 论文的主要工作本文围绕单元机组给水全程限制系统这一主题，对火电厂给水系统构成、给水限制系统的作用、现状和发展有一个基本的相识和了解后，针对丰城电厂300MW机组，结合仿真实习，对给水限制系统逻辑进行深化分析。具体要求如下：1）通过参考资料的

11、查阅，对火电厂给水系统构成、给水限制系统的作用、现状和发展有一个基本的相识和了解。2）结合仿真实习，熟识给水系统构成、启动过程中给水系统的主要操作、限制系统基本原理和实现方法。3）对给水系统的限制逻辑进行具体地分析。4）通过整个探讨毕业设计，驾驭从事工程技术工作时分析问题、解决问题的一般思路和基本方法。5）通过阅读相关文献资料和撰写毕业论文，了解科技论文的基本撰写模式。2给水全程限制系统2.1 给水调整对象的动态特性给水扰动对水位的影响给水量的扰动是给水自动限制系统中影响汽包水位的主要扰动之一，因为它是来自限制侧的扰动，又称内扰。在给水流量W的阶跃扰动下，水位H的响应曲线可以用图2.1来说明。

12、若把汽包及水循环系统当做单容水槽，水位的响应曲线应当如图中的直线Io但是在实际状况中，当给水流量突然增加的时候，因为给水温度低于汽包内的饱和水温度，当它进入汽包后汲取了原有的饱和水中的一部分热量，使锅炉的蒸汽产量下降，水面以下的汽泡总体积K也就相应减小，导致水位下降I）K对水位的影响可以用图中的曲线2表示。水位H（即曲线3）的实际响应曲线是曲线1和曲线2的总和。这种分析方法是分别从两个角度进行分析的：1.仅从物质平衡角度来分析：2.仅从热平衡角度来分析图2.1给水扰动下的水位响应曲线负荷扰动对水位的影响蒸汽流量扰动主要来自汽轮发电机组的负荷变更，属外部扰动。在汽机耗汽量D的阶跃扰动下，水位H的

13、响应过程可以用图2.2来说明。当汽机耗汽量D突然阶跃增加时，假如只从物质平衡的角度来讲，一方面变更了汽包内的物质平衡状态，使得水位下降，如图2.2中的曲线U但当锅炉蒸发量突然增加时，迫使锅内汽泡的增多，燃料量维持不变，汽包压力Pd下降，使水面以下的蒸汽泡膨胀，总体积匕增大，从而使得汽包水位的上升，如图2.2的曲线2所示。因此汽包水位H的实际响应曲线（图2.2中图3所示）是曲线1与曲线2微加的结果。只有当汽包体积与负荷适应而不再变更时，水位的变更就仅由物质平衡关系来确定，这时水位就随负荷增大而下降，而这种反常的现象，通常被称为“虚假水位“虚假水位”现象主要是来自于蒸汽量的变更，明显蒸汽量是一个不

14、行调整的量（对调整系统而言），但它是一个可测量，所以在系统中引入这些扰动信息来改善调整品质是特别必要的.图2.2汽机耗汽造D阶跃扰动卜的水位响应曲线燃料量扰动对水位的影响当燃料量B扰动时，必定会引起蒸汽量D的变更，燃料量增加会使炉膛热负荷增加，锅炉汲取更多的热量蒸发强度增加，若此时，汽轮机所带负荷不变，那么随着炉膛热负荷的增加，锅炉出口压力Pd提高，蒸汽流量就会相应的增加上去，然后蒸汽量的变更就会造成“虚假水位”的现象，即水位先上升，随后再下降，响应曲线如图2.3所示。但是燃料量B的增大只能使D缓慢增大，而且Pd还渐渐上升，它将使汽泡体积减小。因而，燃料量扰动下的假水位比负荷扰动下要缓和得多。

15、由以上分析可知，给水量扰动下水位响应过程具有纯延迟；负荷扰动下水位响应过程具有假水位现象；燃料量扰动也会出现假水位现象。所以在给水限制系统里经常引入D、B信号作为前馈信号，以改善外部扰动时的限制品质，而这也是目前大型锅炉给水限制系统采纳三冲量或多冲量的根本缘由。图2.3燃料量扰动B下的水位响应曲线2.2 测量信号的自动校正锅炉从启动到正常运行或是从正常运行到停炉的过程中，蒸汽参数和负荷在很大的范围内变更，这就使水位、给水流量和蒸汽流量的精确性受到影响。为了实现全程自动限制。要求这些测量信号能够自动的进行压力、温度校正。测量信号自动校正的基本方法是：先推导出被测参数温度、压力变更的数学模型，然后利用各种元件构成运算电路进行运算，便可实现自动校正。而在实际应用时，这些补偿公式中一些参数的确定要依据理论计算及现场调试综合求取，通过动态补偿回路确保上述信号在负荷变更时的精度。2.2.1 水位信号的压力校正对汽包锅炉通常利用差压原理来测量其水位，锅炉从启、停到正常负荷的整个运行范围内，汽包压力变更很大，汽包内饱和蒸汽和饱和水密度的变更也很大，这样就不能干脆用差压信号来代表水位，而必需对其进行压力修正。依据许多大型机组运行的状况反映，大容量机组汽包水位的测量不宜采纳带中间抽头式（即双室平衡容器）的测量筒，而要采纳单室平衡容器取