课程实验总结报告实验名称:给水控制系统逻辑课程名称:专业综合实践：大型火电机组热控系统设计及实现（2）1 前言 21.1 汽包炉和直流炉的区别 (2)1.2 给水控制系统的重要性 (2)2 给水控制系统 (2)2.1 给水流量控制方案 (3)2.1.1 控制方式 (3)2.1.2 控制方案 (4)2.1.3 控制原理 (5)2.2 给水流量计算 (6)2.2.1 相关图纸 (6)2.2.2 逻辑分析 (6)2.3 给水流量设定值控制（给水控制一） (7)2.3.1 相关图纸 (7)2.3.2 控制系统原理 (7)2.3.3 控制系统结构 (7)2.3.4 控制逻辑分析 (8)2.3.4.1 中间点温度（焓值）的设定值校正 (8)2.3.4.2 给水流量设定值计算 (9)2.3.5 小结 (10)2.4 给水泵控制（给水控制二） (11)2.4.1 相关图纸 (11)2.4.2 控制系统原理 (11)2.4.3 控制系统结构 (11)2.4.4 控制逻辑分析 (12)2.4.4.1 电泵控制 (12)2.4.4.2 汽泵与给水旁路阀控制 (14)2.4.5 小结 (16)1 前言1.1 汽包炉和直流炉的区别汽包锅炉和直流锅炉的最大区别在于有无汽包了，而因为有无汽包的关系又决定了他们的另一个不同之处就是：有无循环水泵。

有汽包锅炉为低压锅炉，依靠汽水密度差产生的上升力使从汽包下降的水和汽再回到汽包进行分离，合格的蒸汽进入过热器内加热、控温；而直流锅炉多数应用在压力大于19.2MPa的条件下，在这样高的压力下汽水密度差几近为零，汽水密度差的上升力也就为零，因此需要在下降管中串联循环水泵将工质直接打到过热器中加入，一次性完成预热、汽化和过热，故这种锅炉也称强制循环锅炉。

1.2 给水控制系统的重要性汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在设定值。

汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。

维持汽包水位是保证机炉安全云心的重要条件。

锅炉汽包水位过高，影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽中水分过高，结果使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热气温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低，则可能是炉水循环泵正常运行的工况破坏，造成供水设备损坏或者水冷壁管因供水不足而烧坏。

给水控制的任务实际上包括两方面内容：即在保持水位在工艺允许的范围内变化的条件下，尽量保持给水流量稳定。

2 给水控制系统机组中的给水泵有三台，包括一台电动给水泵和两台汽动给水泵。

在机组冷态启动初期使用电动给水泵给锅炉上水，当汽轮机冲转完成后，待主汽温度、压力满足一定条件后，启动小汽机即汽动给水泵给锅炉上水，并逐渐关闭电动给水泵。

在给水自动控制系统中，被控量为给水流量，电动给水泵的调节量为电泵勺管开度，汽泵为小汽机转速。

自动控制系统框图和控制逻辑如下：图2-1 电泵控制系统图2-2 汽泵控制系统2.1 给水流量控制方案对于直流锅炉来说，一方面要控制锅炉负荷（压力），这时锅炉的给水流量和燃料量都要改变。

另一方面，要控制好煤水比例（保证汽温（或焓值））。

2.1.1 控制方式1.水跟煤控制方式原理：给水流量控制指令=给水主指令（煤水比计算得到）+中间点温度（焓值）校正燃料量指令= 锅炉主控输出特点：有利于主蒸汽温度的控制，不利于主蒸汽压力的控制2.煤跟水控制方式原理：燃料量指令= 燃料量主指令（煤水比计算得到）+中间点温度（焓值）校正给水流量指令= 锅炉主控输出特点：有利于主蒸汽压力的控制，不利于主蒸汽温度的控制图2-3 水跟煤控制方式图2-4 煤跟水控制方式2.1.2 控制方案双鸭山600MW超临界机组给水控制方案采用中间点焓值信号进行修正。

图2-5采用中间点焓值信号的给水控制方案2.1.3 控制原理1.一级减温器前后温差修正用一级减温器前后温差对中间点温度焓值进行修正。

修正的原理是：一级减温器前后温差过大，说明喷水量大。

由于过热汽温主要靠燃水比粗调，如果燃水比调整适当，则喷水量量应该不会很大。

喷水量大，说明燃水比失调已经比较严重。

引入一级减温前后温差信号，可将调整燃水比与喷水减温两种控制手段结合起来，使一级减温喷水调节阀工作在适中位置，保证减温水适量。

2.焓值计算采用中间点焓值信号的给水控制在给水控制中，除了采用分离器出口过热蒸汽温度（中间点温度）作为反馈量以外，还可以采用分离器出口过热蒸汽的焓值信号。

焓值计算框图中，通过分离器出口温度和分离器出口压力计算对应压力下的分离器出口焓值。

采用焓值计算的原因是：（1）能快速反应燃水比；（2）出口过热蒸汽为微过热蒸汽，微过热蒸汽焓值比温度在反应燃水比的灵敏度和线性度方面具有明显优势。

3.中间点焓值信号保证中间点焓值在合适的值，从而间接保证主蒸汽温度在合理范围内。

中间点焓值最终给定值SP2的形成：中间点焓值最终给定值SP2 = 分离器出口焓值+ 一减温差对给定焓值修正4.给水指令SP的形成给水指令SP = 给水基本指令+ 中间点焓值指令校正（PID2的输出）给水基本指令：锅炉指令BD经动态延时环节f（t）和函数发生器f1（x）后给出给水流量基本指令。

f1（X）作用是确定煤水比，当锅炉指令变化时，给水量和燃料量可以粗略地按一定比例变化，以控制过热汽温在一定范围内。

2.2 给水流量计算2.2.1 相关图纸SPCS-3000控制策略管理-8号站-157页2.2.2 逻辑分析给水控制系统的主要任务就是控制给水流量维持汽包水位在设定值。

总给水流量等于省煤器入口流量、各级减温水流量和再热减温水流量之和。

总给流量在实际中无法直接测得，需要通过各个流量计算得到，总给水流量计算逻辑如下。

图2-6 给水流量计算逻辑逻辑分析：1.三取中原则省煤器入口流量三个测点信号经过MED中值选择功能模块实现三取中逻辑，这样能够保证采样信号更能符合实际值，且当出现一个点为坏点或偏差超限时能够有效剔除坏点。

2.给水流量计算当给水流量信号用于不同的给水控制时，给水流量的计算公式不同。

①总给水流量（用于给水控制）= 省煤器入口给水流量+ 一级减温水流量 + 二级减温水流量② 总给水流量（用于除氧器给水控制）= 总给水流量（用于给水控制）+ 再热器减温水流量③ 水煤比 = 总给水流量（用于给水控制）/ 总燃料量④ 计算完给水流量后需经过DPQC 质量检测模块检验给水流量信号品质好坏。

2.3 给水流量设定值控制（给水控制一）2.3.1 相关图纸SPCS-3000控制策略管理-8号站-158页2.3.2 控制系统原理给水控制一主要实现给水流量设定值的控制，控制策略采用串级PID 。

主回路控制器通过一级减温器前后温差对分离器出口中间点温度进行修正。

主回路控制输出信号加上对应分离器出口压力下适当的过热度和分离器出口饱和温度作为中间点温度设定值送到副回路控制器SP 端。

副PID 输出中间点焓值修正信号与由锅炉主控指令计算得到的给水主指令求和得到给水流量设定值。

给水流量控制指令 = 给水主指令（煤水比计算得到）+ 中间点温度校正 中间点温度给定值 = 汽水分离器压力对应的饱和温度 + 适当的过热度 + 一级减温器前后温差2.3.3 控制系统结构分离器出口温度一减温器前后图2-7 给水流量设定值控制回路框图2.3.4 控制逻辑分析2.3.4.1 中间点温度（焓值）的设定值校正图2-8 中间点温度设定值校正逻辑（主PID回路）逻辑分析：1.温差计算A、B侧一级减温器入口与出口温度差的平均值，经过超前滞后功能块实现实际数据信号滤波，送入主PID控制器PV端。

2.设定值跟踪LDC指令通过分段线性模块拟合温度同减温器入出口温差形成温度偏差信号，送入ASET块AI端。

在手动状态下DI为真，ASET块AO输出AI值，再与LDC拟合信号相加，送入主PID控制器SP端，即：SP = 分离器前后温差= 实际值实现手动状态下的设定值跟踪实际值。

自动状态下，运行人员可以通过ASET 块对该设定值进行偏置设置。

3.控制器跟踪与无扰切换自动状态下，PID跟踪M/A站输出，M/A站输出=PID输出。

M/A站跟踪条件来自副PID，当该调节器偏差大或分离器出口温度切手动时，MER端强制手动，如下图：该部分控制转为手动状态，此时PID输出=跟踪信号值。

当中间点温度控制的M/A站处于手动状态（即中间点温度控制为手动控制）时，一级减温器温差M/A站切为跟踪状态，M/A站的输出=M/A站的跟踪值。

2.3.4.2 给水流量设定值计算图2-9 给水流量定值逻辑（副PID回路）逻辑分析：1.SP、PV设定值SP = ①+ ②+ ③①主控制器得到的一级减温器温差校正信号②分离器出口饱和温度③分离器出口压力拟合过热度信号。

由于机组运行初期，主蒸汽温度低，所以校正值高，为28；机组运行一旦时间以后，主蒸汽温度压力升高，此时校正值低，为14。

分离器出口温度与煤水比失调信号作和送入副PID控制器PV端进行运算。

PV = 分离器出口温度+ 煤水比失调信号2.跟踪与无扰切换自动情况下，M/A站输出等于PID控制器的输出，PID跟踪M/A站输出指令；手动情况下，PID输出跟踪M/A站的输出，同时M/A站切换为跟踪状态，跟踪给水流量控制指与给水主指令（锅炉主控指令计算得到）的差值。

3.信号补偿锅炉主控指令经过两个超前滞后环节和一个分段线性功能块拟合得到给水主指令。

分段线性功能块即对应图1-1中的f1(x)、两个超前滞后环节即对应f1(t)。

4.下限限幅在启动给水模式下或给水控制在手动的情况下，给水流量定值信号=实际给水流量。

给水流量定值信号与800取大，MAX块的作用是低限限幅，使给水流量定值最小为800。

MAX模块输出信号即为给水流量定值信号，送到给水控制逻辑二中。

5.过热度计算过热度= 分离器出口温度- 分离器出口饱和温度。

同时需要设置限幅功能模块，保证信号在合理正确的范围内，限幅为0-500。

6.启动给水模式该逻辑中包含一个RS触发器，优先级设计为S端优先，即置位优先。

所以当省煤器入口流量小于0或者投启动给水模式指令发出，触发器复位，输出端Q为0，则不发出启动给水模式指令。

2.3.5 小结给水控制一主要实现给水流量设定值的控制，控制策略采用串级PID，采用串级控制的优点：●改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。

●能迅速克服进入副回路的二次扰动。

●提高了系统的工作频率。

●对负荷变化的适应性较强2.4 给水泵控制（给水控制二）2.4.1 相关图纸SPCS-3000控制策略管理-8号站-159页2.4.2 控制系统原理机组中的给水泵有三台，包括一台电动给水泵和两台汽动给水泵。

在机组冷态启动初期使用电动给水泵给锅炉上水，当汽轮机冲转完成后，待主汽温度、压力满足一定条件后，启动小汽机即汽动给水泵给锅炉上水，并逐渐关闭电动给水泵。