1
H
H
其中k2 k1,
T2 T1
单元机组给水全程自动控制
三、控制系统结构设计与分析 1. 单冲量控制
D
H0 +
H
H
Gc(s) 控制系统原理图 GW(s)
W
特点：结构简单，但虚假水位将导致系统
振荡加剧。
单元机组给水全程自动控制
2. 双冲量比值控制
D
D
H
K1
+
流量调节
调节机构 K2
W
控制系统原理图
单元机组给水全程自动控制 由于给水泵有最低转速nmin的 要求，在给水泵已接近nmin时就不 能以继续降低转速的方式来调节给 水量。这就需要用改变上水通道阻 力，即设置给水调节阀的方式，使 泵工作在安全区内。由于兼用改变 泵转速和上水通道阻力两种方式调 节给水量，增加了全程给水自动控 制系统的复杂性。在锅炉负荷升到 一定程度，即泵流量较大时，为了 不使泵在下限特性右边区域工作， 也需适当提高上水通道阻力，以使 泵出口压力提高，这样给水调节门 又保证了泵在下限特性左边安全区
工作。如图泵工作点由a 2移至b2。
单元机组给水全程自动控制
3. 对给水全程自动控制系统提出以下要求
(1)在给水全程控制系统中不仅要满足给水量调节的要求，同时 还要保证变速给水泵工作在安全工作区内。这往往需要有两 套控制系统来完成，即所谓两段调节。 (2)由于机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求控制系 统能适应这样的特性。即随着负荷的变化，系统要从单冲量 过渡到三冲量系统，或从三冲量过渡到单冲量系统，由此产 生了系统的切换问题，并且必须有两套系统相互无扰切换的 控制线路。
单元机组给水全程自动控制
（4）在多种调节机构的复杂切换过程中，给水全程控制系统都必 须保证无干扰。高低负荷需用不同的调节阀门，必须解决切换问 题，调节阀门的切换伴随着有关截止门的切换，而截止门的切换 过程需要一定的时间，导致了水位保持的困难。在低负荷时采用 改变阀门的开度来保持泵的出口压力，高负荷时用改变调速泵的 转速保持水位，这又产生了阀门与调速泵间的过渡切换问题。点 火后，在升温升压过程中，由于锅炉没有输出蒸汽量，给水量及 其变化量都很小，此时单冲量调节系统也不十分理想，就需要用 开启阀门的方法（双位调节方式）进行水位调节。在这些切换中， 系统都必须有相应的安全可靠的系统，保证给水泵工作在安全工 作区内。 （5）给水全程控制还必须适应机组定压运行和滑压运行工况，必 须适应冷态启动和热态启动情况。
Kr Hr - KH Hr KW - KD D0
上两式相减得：
KW - K D Hr H D D0 KH
单元机组给水全程自动控制
KW - K D Hr H D D0 KH
讨论：
（1）若KW=KD （2）若KW>KD （3）若KW<KD
H Hr D0 D
r
+
控制系统原理图
∑ Δ PI
μ
控制系统结构图
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四、 汽包炉单元机组给水控制系统 1. 给水热力系统
单元机组给水全程自动控制
给水热力系统示意图二
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2 . 给水泵安全工作特性要求
给水泵的安全工作区如图所示。 图中阴影区由泵的上、下限特性、 最高转速nmax和最低转速nmin，泵出 口最高压力Pmax和最低压力Pmin， 泵出口最高压力Pmax和最低低压力 Pmin围成。给水泵不允许在安全工 作区以外工作。为了满足上限特性 要求，在锅炉负荷很低时，必须打 开再循环门，以增加通过泵的流量。 这样，在所需的相同的泵出口压力 条件下，可使泵进入上限特性右边 的安全区工作，泵工作点由a1移到 b1点
特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，但对比值参
数要求严格。
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4. 串级三冲量控制
D
D
Gff(s)
Δw Kv Gp(s)
Gd(s) H
r
H
+
-
Gc1(s)
ห้องสมุดไป่ตู้
Gc2(s)
W
特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，比值参数的
误差可通过主调节器校正。
单元机组给水全程自动控制
D Gff(s) Δw Gd(s) H Gc1(s) Gc2 Kv (s) Gp(s) H H0 Δ PI D W
W
特点：可有效克服虚假水位，长时间D与W的偏
差将导致水位大偏差
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3. 单级三冲量控制 调节结束时，调节器输入为零
即 : I r - I H I D - IW 0
控制系统原理图
给水系统稳定时W=D ，因此有：
Kr Hr - KH H KW - KD D
假定在额定负荷（D=D0）时，有H=Hr
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(3)由于全程控制系统的工作范围较宽，对各个信号的准确测量 提出了更严格的要求。例如，在高低负荷不同工况下，给水流 量的数值相差很大，必须采用不同的孔板进行测量，这样就产 生了给水流量测量装置的切换问题；再如，在锅炉启停过程中， 汽压变化很大，汽包水位不仅与平衡容器式水位计测得的差压 有关，同时还是主汽压力的函数，因此需要设计用主汽压力对 水位差压进行校正的线路。同样，主汽温度和压力在全过程中 变化也很大，需要对主蒸汽流量进行校正。
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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化，这就使水位、给水流量 和蒸汽流量测量信号的准确性受到影响。为了实现全程自动控 制，要求这些测量信号能够自动地进行压力、温度校正。测量 信号自动校正的基本方法是，先推导出被测参数随温度、压力 变化的数学模型，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。按参数变化范围和要求的校正精度不同，
二、动态特性分析
w
D B
非沸腾式省煤器炉
H
H
H
1. 非自衡，虚假水位（气泡体积变化产生虚假水位） 2. W 对H的影响惯性大，虚假水位小；D对H的影响惯 性小，虚假水位大； B对H的影响惯性最大，虚假水位 小。
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3. 给水对象传递函数：
k1 Gw ( s ) s 1 T1s k2 1 GD ( s) 1 T2 s s
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锅炉给水控制系统
一、 汽包炉给水控制的任务
使锅炉的给水量适应锅炉的 蒸发量，维持汽包水位在规定 的范围内。具体要求：
（1）维持汽包水位在规定的范围内。 正常：⊿H<±30~50mm；异常：⊿ H<±200mm 故障： ⊿ H<±350mm （2）保持稳定的给水流量。
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