大型发电厂给水全程智能控制系统研究

[摘 要]对于大型发电厂来说给水全程控制系统是一个重要的子系统，因为它运行的可靠程度与整个发电系统的安全情况紧密相关，本文中采用的控制策略为单冲量结合三冲量的控制系统。阐述发电厂中给水全程控制系统的工作过程，保证给水全程控制从机组最开始启动到满负荷正常运行，汽包水位始终不超过标准范围，实现高精度控制。

[关键词]发电厂 给水全程智能控制 单冲量 三冲量

中图分类号：TK223.75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0282-01

1 发电厂给水全程控制系统的工作过程

给水系统并不是只有一种给水控制方式，机组所处的负荷阶段不同、面对的给水控制对象不同，使用的控制方式的种类也不同，最终目的是为了连续性的控制给水过程，调节那些主要的干扰因素，从而保证在故障的发生的时候仍然可以完成自动调节。

1.1 机组启、停阶段

这个阶段不会有太大的负荷，汽包水位也相对平缓没有什么波动，因此选择的控制方式为单冲量信号控制方式，旁路给水调节阀是由旁路调节器进行控制的，并对汽包水位进行进一步控制，同时此阶段还要对电动泵的转度进行调整，为电动给水泵保持满足需求的出口压力，图1为该系统控制原理的结构框架图。

当给水流量出现变化时，汽包水位自然也会发生相应的变化，水位的具体变化情况可以通过水位变送器测量，然后在输入端反馈显示出来，并且与水位既定的值进行比较，旁路调节器就是以这个比较结果为依据进行分析并且发送指令，来对旁路给水阀进行调节改变其开度，最终实现对汽包水位进行调节这个目的。

1.2 低负荷阶段

此阶段系统采用的控制方式仍然是单冲量进行控制，依赖旁路阀实现自动控制，通过对汽包水位给定值与测量值之间的数值差异，来对旁路给水调节阀进行控制和调节，并且对汽包水位进行控制。当负荷逐渐上涨的过程中，旁路调节阀已经具有了超过95%的开度，这时候它的调节作用已经丧失了。此时系统的智能化自动系统将启动，使电动给水泵变为自动运行模式。给水流量的控制是通过电动给水泵转速的调节来实现的，这样一来虽然旁路阀没有改变开度，汽包水位也没有发生变化，但是电泵转速的变化会对电泵出口的压力带来影响，从而改变给水流量。这个时候对于旁路给水调节系统来说就相当于是在副回路上有一个干扰产生，在对旁路调节阀进行调整改变其开度以后，因为电泵改变了转速而引发的给水流量的大幅波动就得到了控制。

给水系统的结构本质是串级控制，与单回路控制系统来说是不同的，所以也不能采取相同的分析方式，而应该结合控制电泵转速水位的系统与控制旁路调节阀的系统共同进行综合分析，具体分析过程如下：当汽包水位出现了变化的时候，必然是给水流量或是蒸汽流量有变化产生而引起的，这种水位变化由水位变送器进行检测并且将其与水位给定值进行比较，数值之间的差值被传送到旁路调节器中，通过分析产生相应的输出控制信号，这个信号可以作为电泵调节器的给定值，电动机给水泵的转速会有相应的反馈信号产生，将这二者进行比较并且将结果送到电泵调节器中，进行分析然后产生相应的输出控制信号，电动给水泵的转速就以此信号为依据来进行调节，实现对给水流量的调节和控制，保持汽包水位与给定值之间不会有太大波动，始终将误差控制在允许范围内。

1.3 正常运行工况阶段

这个阶段在负荷方面增加了很多，系统的性能增加所以原有的单冲量控制与之已经不相符合了，因此将控制方案更改为了三冲量控制。主信号为汽包水位，前馈信号是蒸汽流量，反馈信号是给水流量。在还没有启动气动泵的时候，给水流量是通过电动泵来进行控制的，三冲量电动泵对整个系统进行控制，伴随着不断增加的负荷气动泵开始启动，气动泵转速的增加方式有自动和手动两种。如果负荷的变化较快，一台气动泵已经不能满足的情况下，可以手动将下一台气动泵启动使用，当两台气动泵同时工作，或者气、电动泵各一台同时工作的情况下，由三冲量调节起来控制两台泵的转速，也就是主调节器、电泵调节器和气泵调节器，图2是该系统的控制原理结构框架图。

由图片可知该系统分为了两个系统部分，一个是控制电动泵转速的系统，另一个是控制串级三冲量给水的系统。虽然从控制原理来说控制电动泵转速的系统是执行串级三冲量给水控制系统操作的一个机构，但它不单纯是一个执行机构那么简单，同时还是一个串级的控制系统。正常情况来说一个反馈前路和两个反馈回路共同组成了该系统，所以不管是对系统的工作原理进行分析，还是参数整定的过程中都要综合这些因素进行考虑。

2 锅炉给水全程控制系统的具体设计

2.1 对给水全程控制系统的要求

全程给水控制的概念是，自动的对机组运行的全过程进行控制。在上述的所有过程中，要求运行人员不进行干涉的前提下锅炉的给水全程控制系统可以自动对汽包水位进行调节，使其处于标准范围之内。相比起传统的给水控制系统来说具有相当高的复杂程度。具体来说对给水全程自动控制装置提出的要求有以下几点：

（1）从启动锅炉到正常运行的这段时间内，蒸汽参数和负荷都会发生比较大的变化，这种变化会影响测量水位、给水流量和蒸汽流量时候的准确性，所以要求测量信号可以智能、自动的去校正温度和压力，以便更好的做到全程控制。

（2）因为控制给水流量的过程并不完全依靠全程阀门节流来实现，而是通过对电工给水泵的转速进行控制来实现自动控制给水量，所以既要保证给水量控制方面符合要求，同时还要保证水泵工作的范围处于安全状态。

（3）因为锅炉给水对象在负荷不同的情况下会展现出不同的动态特性，所以负荷高或者负荷低的时候采用的系统形式也是不同的。随之出现的问题就是如何保证两种系统可以伴随着负荷的变化而正常切换，同时这种切换必须是双向无扰的。

（4）在各种调节机构不停切换的这个复杂过程中，需要保证给水全程控制系统不受干扰。低负荷的时候想要维持汽包水位可以通过改变阀门开度的方法来实现，高负荷的时候想要维持水位可以对调速泵的转速进行调节，而这样会带来一个新的问题，就是如何完成阀门与调速给水泵之间的切换和过渡。

2.2 设计给水全程控制系统框架并对分析控制过程

首先是要与不同负荷阶段下表现出来的不同的对象特征相适应，所以控制系统需要与负荷的变化保持一致来对其结构参数进行改变，给水系统需要切换成为相应的控制系统以及参数。

其次是给水控制系统不仅要与给水调节的标准相符合，还要保证给水泵的工作区域是安全的，因此控制系统必须要克服不停地切换对系统造成的扰动。在进行给水智能控制系统设计的时候，需要遵循这些要求来进行。

参考文献：

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