汽包水位自動調節(jié)系統(tǒng)的原理及參數整定

1、汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)的原理及參數整定 王海琴 ( 匯流河發(fā) 電廠 內蒙古 · 牙克石 0 2 2 1 5 0 )摘 要 本文分析 了匯流河發(fā) 電廠的群 3 、 撐 4爐上所采用 的三沖量汽包 水位 控制 系統(tǒng) 的構成方案和特點 ， 應用 線性系統(tǒng)的方框 圖變換法分析 了參數整定方法， 對系統(tǒng)參數整定 給 出了 指 導意見。摘 要 汽包水位 自 動調節(jié)系統(tǒng) 原理 參數。中圖分類號 ： T K 3 2 3文獻標識碼 ： A熱工

2、自動控制系統(tǒng)是現代火 電廠 的控制 中樞 ， 它包括機 爐協(xié)調控制、 鍋爐燃料量、 汽包水位、 過熱蒸汽溫度 、 再熱蒸汽溫度 、 送風控制 、 引風控制等 調節(jié) 系統(tǒng) 。調節(jié)系統(tǒng) 的自動投入 率是火 電廠 自 動化程度 的一個重要標志， 各 電廠都 比較重視 。匯流河發(fā) 電廠的群 3 、爐汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)是投入狀 態(tài)比較穩(wěn)定的 自動調節(jié)系統(tǒng)之 一， 該系統(tǒng)是 串級三沖量調節(jié)系統(tǒng)， 受汽包水位、 主汽流量、 給水流量影響， 自動給

3、水系統(tǒng)又分 為主給水和旁路給水 ， 當主給水系統(tǒng)故障而不能投入 自 動時 ，改為旁路給水 自 動 系統(tǒng)。汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)的維護、參 數整定及 調節(jié) 品質優(yōu)化是 自 動調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定投入，提高經濟 效益的關鍵。1 串級調節(jié)系統(tǒng) 的構成及整定 串級調節(jié) 系統(tǒng)有兩個 閉合 回路 。由副調節(jié)器 T ： 、對象導 前區(qū)及副參數仃 ： 形成的 閉環(huán)， 稱為“ 副環(huán)” 。由主調節(jié)器 、 對 象 惰性區(qū)及 整個 副環(huán)形成 的閉環(huán) ， 稱為 “ 主環(huán)

4、” 。 在 串級調節(jié) 系統(tǒng)中 ， 對副調節(jié)器 的要求是動作迅速， 能及 時消 除內擾 ， 穩(wěn) 定副參數， 起粗調作用 。調節(jié)器參數 的選擇要根據導前區(qū)特 性整定。在 串級調節(jié) 系統(tǒng) 中， 對主參數一般要求 比較嚴格 ， 主調 節(jié)器起細調作 用。由上述可知 ， 在串級調節(jié)系統(tǒng) 中有兩個閉合 回路 ， 有兩個 調節(jié)器的參數要整 定。由于兩個 閉合 回路互有影響 ，整定時 要考慮到這些影 響。一 般 整定 方法 ：在串級調節(jié)系統(tǒng) 中， 由于內

5、回路 的快速作用， 進入 內回路 的干擾使 中間變量 能很快反應 出來 ， 并很快被副調節(jié)器的作 用所抵消 。又由于 串級 系統(tǒng) 中的主調節(jié)器的6 和 T都 比單回路的小， 這對于 內回路 以外 的干擾作用也有較好的抑制作用 。與單 回路系統(tǒng)相 比，串級調節(jié)系統(tǒng) 中被調量的動態(tài)偏差可減 小 1 0～ 1 0 0倍 。由于 內回路 的快速作用 ， 相 當于改善 了對象的動態(tài)特性 ，因而使系統(tǒng)的工作頻率提高 ， 調節(jié)過程的時間縮短 ， 動態(tài)

6、偏 差 減小 。因此， 串級調節(jié)系統(tǒng) 的應用較廣?，F場試驗投入 方法 ：( 1 ) 整定副調節(jié)器 在外回路閉環(huán) 的情 況下整定 內回路 ，副調節(jié)器只用 比例 作用 。 逐漸 改變 副調節(jié)器 的比例帶 ， 使內回路產生衰減震蕩 ，記下此時副調節(jié)器 的比例帶和過渡過程 的波動周期 。( 2 ) 整定主調節(jié)器 主調節(jié)器為純比例作用， 逐步改變主調節(jié)器比例帶 ， 使外 回路產生衰減震蕩， 記下主調節(jié)器參數和過渡過程的波動周期 。( 3 ) 參數

7、計算 ( 4 ) 設置副、 主調節(jié)器參數并進行修正 ( 5 ) 防止和消除共振效應 在調試投運過程 中， 要特別注意防止 串級調節(jié)系統(tǒng)的共 振效應 。 外回路的操作周期必須大于內回路操作周期的三倍 ，否則 內、 外 回路的波動會互相促進 ， 使系統(tǒng)產 生共振現 象。 嚴 重時， 還會破壞正常運 行。2 群 3 、 樣 4 爐汽包水位自動調節(jié)系統(tǒng)原理 變送器輸 出電流信號， 經配 電 器轉換成 電壓信號， 進入調 節(jié)器輸入通道 ， 調節(jié)器

8、顯示的水位值就是汽包水位測量值 ， 測 量值和調節(jié)器給定值比較， 當測量值低于給定值時 ， 調節(jié)器通 過比例積分微分運算， 調節(jié)器輸出信 號送到伺服放大器， 與執(zhí) 行器 閥位反饋信號進行 比較 ， 當二者偏 差大于伺服放大器不 靈敏 區(qū)電流值時 ， 伺服放大器導通 ， 伺服 電機接通交流 2 2 0 V電源 ， 使執(zhí)行器動作 ， 調節(jié) 門打開 ， 給水流量增大， 汽包水位升 高。反之 ， 當測量值高于給定值 時， 通過一系列調節(jié) ， 調

9、節(jié) 門關， 給 水流量減小 ， 汽包水位 降低 。自動控制調節(jié)門開或關 ，控制汽包水位在規(guī)定范 圍內變動。3 群 3 、 j f j } 4 爐汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)參數整定 在現場進行整定一般 要用到臨界 比例帶法、 經驗法、 衰減 曲線 法， 其整定過程如下：( 1 ) 臨界 比例帶法： 先把積分時間放到最大， 微分時間放 到最小 ， 比 例 帶放到較大的數值， 調整 比例帶， 由大Nd , 變化 ，觀察調節(jié)器輸 出和被調量 ( 汽

10、包 水位 ) 的變化情況， 若為衰減 振 蕩， 比例帶減小， 若為增幅振蕩 ， 則比例帶增大至調節(jié)過程 為等 幅振蕩為止 。( 2 ) 經驗法： 該方法通過試湊來實現 ， 根據汽包水位 的變 化曲線反 復調整參數 ， 直至滿 意。( 3 ) 衰減 曲線法 ： 與臨界 比例帶法 的操作相 同， 即先用單 純比例作用將系統(tǒng)投入調整， 但不是使調整過程為等幅振蕩，而是使 系統(tǒng)達 到最佳衰減 比。4現場 的投運 ( 1 ) 給水 自動的穩(wěn)定程度

11、不僅與調節(jié)器參數 的整定有關，同時也與閥門特性， 伺服放大器不靈敏區(qū)、 執(zhí)行器死行程有關。( 2 ) 現場投入時要隨時觀察汽包水位記錄與給水流量記錄 的變化情況。( 3 ) 水位 自動投入 的好壞程度 ， 不僅僅是保持汽包水位在 規(guī)定的范圍內變化 ， 還要看 給水流量 的變化范 圍。( 4 ) 當自動調節(jié) 系統(tǒng) 中所有設備均能正常投入時 ， 汽包水 位控 制的好壞 ， 基本上取決于調節(jié)器的參 數。 ( 下轉第 1 5 0 頁 )一 科教

12、導刊r 電子版j·2 0 1 4年第 9 期 r 下． ) 一 1 4 5( 2 ) 對煙 囪的避雷地線進 行切割 ； 對煙 囪爆破位置的內隔 熱層進行預拆除 ， 隔熱層預拆除面積不少于爆破面積 。5 安全校核與安全防護 5 ． 1 爆破 震動校核 根據爆 區(qū)周 圍情況可見， 爆破震動對周邊的影 響比較復 雜 。 周邊廠房距爆區(qū)最近 為 1 5 米 ， 參照《 爆破規(guī)程》 的觀 定允 許震速為 ≤3 ． 0 c m ／ s

13、． 根據爆破震動計算公式 ：V = K K1( Q1 ／ 3 ／ R ) Q式中 V 為質 點震動速度 c r r d s ；K 為與傳播 介質系數 K= 2 0 0 ~ K1 為修正系數取 0 ． 5 ； Q為單次起爆裝 藥量 k g ． R為爆 破 中心到測點的距離 m； a 為衰減系數取 1 ． 5 ； 得 V= I ． 1 c m ／ s 。所 以本次爆破不會對周圍建筑物造成危害 。5 ． 2塌落震動 防護 為防止塌落震動 的

14、危害， 在煙 囪傾倒方向地面鋪設黃土，厚度為 1 ． 5 m； 長度 為 3 0 m； 寬度為 7 — 1 O 米。5 ． 3 爆 破 飛石 防護 爆破飛石的飛散距離是劃定爆破 安全警戒范圍的主要依 據 ， 所 以對爆破飛石必須進行加強防護 。具體措施為： 在布置 炮孔 的位置使用 3 ～ 4 層濕草簾進行一次包裹； 再用廢 舊的膠皮帶進行二次包裹； 最后加 2 層草簾外用塑料篷布包裹 。( 做飛石防護要注意保護起爆網絡 ， 并固定牢固

15、)6爆破效 果分析 煙 囪在預定方向倒塌 ，黃土墊層對爆 破倒塌減震作 用明 顯 ， 由于較強 的防護 ， 2 0 m 內基本沒有飛散的碎石 ， 對周邊廠 房 、 地下管網無損壞 。爆破結果與設計要求基本一致 ， 取得較 為滿意 的效果。( 上接 第 1 4 5頁 )5調節(jié)品質的計算 自動控制系統(tǒng)調節(jié)品質 的優(yōu)劣 ， 表征了控制系統(tǒng)克服外 界干擾能力 的大小，因此討論 自動控制系統(tǒng)的調節(jié) 品質指標 就顯得尤其重要 。 控 制系統(tǒng) 的調節(jié)

16、品質好壞在 系統(tǒng) 處于穩(wěn)態(tài) 的條件 下是難 以判斷的， 只有在過渡過程 中才能鑒別出來 。調節(jié)品質指標一般包括衰減率 、 調節(jié)時間、 超調量和穩(wěn)態(tài) 偏差等 。 在控制 系統(tǒng) 的過渡過程中系統(tǒng)的穩(wěn)定程度一般用衰 減率來衡量， 快速性用調節(jié)時 間來衡量， 準確性用超調量和穩(wěn) 態(tài)偏差來衡量。在實際生產過程 中， 計算控制系統(tǒng)的調節(jié) 品質參數要通 過做定值擾動試驗來實現 。 在試驗過程 中記錄控制系統(tǒng)的輸 入輸 出曲線， 并按照調節(jié)品質指標 的

17、定義來進行計算 。6 汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)的維護 汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)故障率不是很高 ，調節(jié)品質 不好 時調整好執(zhí) 行機構 ， 重新整定調節(jié)器參數， 以改善調節(jié)質量。最近一次故障是調節(jié)器沒有輸 出， 用萬用表直接測量端 子間電流， 萬用表有指示， 這就說 明輸出回路斷開 ， 由于汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng) 由兩套給水 自動 系統(tǒng)構成 ，即主給水系統(tǒng)和旁 路給水 系統(tǒng) ， 可以互相切換使用 。從 調節(jié)器輸 出 端 子排查起 ， 到主給水伺

18、服， 查到旁路伺服 處 ， 發(fā)現插 頭有 一根導線開焊 ， 焊好插頭 ， 故 障排除 。7撐 4爐給水 自動調節(jié)系統(tǒng) 的改進 上述 自動調節(jié)系統(tǒng) 自投入運行 以來 ，因調節(jié) 門流量特性 差 、 調節(jié)器反應慢以及負荷波動大等原因， 自 動投入率 比較低 ，后來因設備老化等原 因， 幾乎處于癱瘓狀態(tài) ， 利用機組大修機 會 ， 對j f j } 4 爐給 水 自 動調節(jié)系統(tǒng)進行了改進 。1 5 0匯流河 發(fā)電廠樣 4 爐給 水 自 動調節(jié)系

19、統(tǒng)調試過程： 觀察在 手動調節(jié)時 ， 負荷( 蒸汽流量) 值， 以及給水流量 的值， 一般情況 下， 常用蒸汽流量值作為一個參照數 ； 此時將手操器打到手動，回路 2 打到 自動， 回路 1 打到手動， 并將 回路 1 的手動輸 出調 到 8 0 ％( 對應 0— 2 5 0 T的量程 ， 即為常用流量 2 0 0 T )此時調整 回路 2的 P I D參數， 將手操器打到 自動 ， 觀察調 節(jié)效果。為觀察調節(jié)效果而進行 的人為給 定

20、( 即回路 1的輸 出) 的擾動最好在 2 0 ％范圍內， 以免造成劇烈振蕩 ； 同時還應該 注意兼顧此時的液位值應該在允許范 圍內， 若液位值偏 高， 則 將給水流量的給定值( 即回路 1 的輸出) 調到小于蒸汽流量值 。若回路 2 的 P I D參數能作到振蕩幅度較 小， 并在 2 分鐘 內趨 于穩(wěn)定則認為參數基本適合。在調整回路 2的P I D參數時還要注 意： 若輸 出值變化過快 會導致執(zhí)行機構動作頻繁， 發(fā)熱， 導致執(zhí)行機構觸

21、發(fā) 自 保護， 不 動 作了。出現這種情況 ， 可暫停調試 ， 將手操器打到手動 。此 時， 給水用旁通 閥， 加大流量 ， 用停給水泵下調液位 ， 以保證生 產 正常運行。8結束語 我廠j f j } 4 爐汽包水位 自動調節(jié)系統(tǒng)在 改進后 ， 運行比較穩(wěn) 定 。 但是隨著世界高科技的飛速發(fā)展和我 國機組容量的快速 提 高，電廠熱工 自動化技術 不斷地從相關學科 中吸取最新成 果而迅速發(fā)展和完善 ， 近 幾年更是 日新月異， 一方面作