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锅炉汽包给水自动调节系统实施及应用

供稿:乔博瑛 2006/3/3 16:59:00

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关键字:汽包水位 调节系统 PID调节   众所周知,汽包水位是锅炉正常运行中一个非常重要的监控参数,保证汽包水位正常是保证锅炉和汽机安全运行的必要条件。由于现场设备安装、系统管道走向、设备类型千差万别,每一工程有其特殊性和共同性,我们因在一期工程中汽包给水自动控制没有实现,在二期工程建设中吸取总结一期工程各方面的经验和教训,着手解决以下几个主要问题。使给水自动控制得以顺利投入。一、 测量信号的修正
  在一期工程时,汽包水位测量采用具有压力补偿作用的双室平衡容器,给水系统没投入自动,主要原因之一:测量信号不准,究其原因  1、 安装问题:带有压力补偿的双室平衡容器的热套管上部应不保温,使蒸汽不断凝结成水经漏斗流入正压室,使正压室处在溢流状态。也就是说,具有压力补偿作用双室平衡容器上部及其到汽包间管段应不保温,这与单室平衡容器全部保温有所区别。另一方面,热套管的泄水管与锅炉下降管相接处的高度,应保证平衡容器内无水而下降管又不抽空,即在泄水管内保持一定高度的水。为提高水位测量可靠性,装有三套差压变送器进行水位差压测量。如图(1),三个水位差压信号通过逻辑比较回路取中间值。  2、 锅炉蒸汽流量、给水流量的校正:过热蒸汽流量采用节流装置进行测量 流量是指流体在单位时间内流过一定截面积的量。测量流量的方法有很多,有:节流式、速度式、脉冲频率式、体积式、质量式等等。基本上可以用以下两个表达式来表示:公式(1)适用于节流式流量计,如标准孔板、标准喷嘴;公式(2)适用于速度式、脉冲频率式流量计,如涡街、涡轮流量计、电磁流量计。



  从以上两式可以看出,流体的流量与流体的密度有正比或开方正比的关系,而大多数流体密度随工况的压力和温度的变化而变化,因此要准确测量流体的流量,必须对流体的密度进行补偿。而对于不同的流体,它的密度补偿模型是不一样的。过热蒸汽具有如下特点:
(1)过热蒸汽中绝不含有液滴或液雾,属于实际气体。
(2)过热蒸汽的温度和压力参数是两个独立的参数,过热蒸汽的密度由这两个参数决定。在工程中过热蒸汽较饱和蒸汽容易计量,过热蒸汽的密度随其压力和温度的变化而变化,因此要对过热蒸汽进行压力和温度补偿。而过热蒸汽的密度与压力和温度的关系可根据过热蒸汽热力学性质表查出。过热蒸汽的焓也可查表得出。它是二维表格查起来较饱和蒸汽复杂些,但在单片机为基础的智能仪表中还是很容易实现的,采用多次差值法,即可得到准确的密度,如要得到精确度较高的密度,则将表格做得细,而且对压力、温度进行分段,在压力低段,将表格做得细,以后


逐步放粗,这样就可实现高精度的密度补偿。
 给水流量的校正:在原设计中,只采用压力校正,实践证明温度对给水流量影响更大。因此,我们更改原设计,采取温度、压力校正给水流量。(见图2)二、 汽包水位调节系统PID整定
  给水调节系统通过改变给水调节阀开度来控制给水流量,在锅炉启动、停炉和正常运行过程中,调节系统通过控制方式和调节机构的切换,选择最佳的调节方式,满足不同负荷下对调节品质的要求,低负荷时,蒸汽流量与给水流量误差大,采用单冲量调节系统,达到一定负荷时,切换至三冲量调节系统。如图2所示,系统中采用两个调节器,主调节器采用PI调节规律,以保证水位无静态偏差,主调节器输出信号和给水流量、蒸汽流量信号接入副调节器,其中主调节器的输出信号作为副调节器的给定值信号。当负荷低于30%时,将主给水旁路调节门投入,当负荷高于30%时,将主给水调节门投入。两个阀切换时的互相配合在系统中没有采取相应措施。因为低负荷调节阀的流通能力为主给水调节阀流通能力的1/4左右,对控制作用较强的主给水调节阀来说,是一个能够很快克服的扰动,不会对系统工况造成大的影响。接下来就是调节机构参数整定,可根据公式(1),估计其参数范围,由于调节对象是一些复杂的设备和系统,输入量较多,很难用数学方式直接求出其动态特性,一般用实验方法进行测试,对现场测试的数据进行适当的数据处理。经验法既通过试凑,实现调节参数整定方法,首先确定调节器的作用规律及有关参数的大致范围,然后,将系统投入闭环运行。汽包水位先由10mm开始,然后增加到20mm。在定值扰动实验时,先整定副调节




  器参数,再整定主调节器参数。调节品质要求一般是衰减率0.75—0.9,PID参数整定如下:


  通过以上几点的整改,其给水自控得以顺利投入.

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