鍋爐汽包給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施及應(yīng)用
2006/3/3 16:59:00
關(guān)鍵字:汽包水位 調(diào)節(jié)系統(tǒng) PID調(diào)節(jié) 眾所周知,汽包水位是鍋爐正常運行中一個非常重要的監(jiān)控參數(shù),保證汽包水位正常是保證鍋爐和汽機安全運行的必要條件。由于現(xiàn)場設(shè)備安裝、系統(tǒng)管道走向、設(shè)備類型千差萬別,每一工程有其特殊性和共同性,我們因在一期工程中汽包給水自動控制沒有實現(xiàn),在二期工程建設(shè)中吸取總結(jié)一期工程各方面的經(jīng)驗和教訓(xùn),著手解決以下幾個主要問題。使給水自動控制得以順利投入。 一、 測量信號的修正 在一期工程時,汽包水位測量采用具有壓力補償作用的雙室平衡容器,給水系統(tǒng)沒投入自動,主要原因之一:測量信號不準(zhǔn),究其原因 1、 安裝問題:帶有壓力補償?shù)碾p室平衡容器的熱套管上部應(yīng)不保溫,使蒸汽不斷凝結(jié)成水經(jīng)漏斗流入正壓室,使正壓室處在溢流狀態(tài)。也就是說,具有壓力補償作用雙室平衡容器上部及其到汽包間管段應(yīng)不保溫,這與單室平衡容器全部保溫有所區(qū)別。另一方面,熱套管的泄水管與鍋爐下降管相接處的高度,應(yīng)保證平衡容器內(nèi)無水而下降管又不抽空,即在泄水管內(nèi)保持一定高度的水。為提高水位測量可靠性,裝有三套差壓變送器進行水位差壓測量。如圖(1),三個水位差壓信號通過邏輯比較回路取中間值。 2、 鍋爐蒸汽流量、給水流量的校正:過熱蒸汽流量采用節(jié)流裝置進行測量 流量是指流體在單位時間內(nèi)流過一定截面積的量。測量流量的方法有很多,有:節(jié)流式、速度式、脈沖頻率式、體積式、質(zhì)量式等等?;旧峡梢杂靡韵聝蓚€表達式來表示:公式(1)適用于節(jié)流式流量計,如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴;公式(2)適用于速度式、脈沖頻率式流量計,如渦街、渦輪流量計、電磁流量計。 
從以上兩式可以看出,流體的流量與流體的密度有正比或開方正比的關(guān)系,而大多數(shù)流體密度隨工況的壓力和溫度的變化而變化,因此要準(zhǔn)確測量流體的流量,必須對流體的密度進行補償。而對于不同的流體,它的密度補償模型是不一樣的。 過熱蒸汽具有如下特點: (1)過熱蒸汽中絕不含有液滴或液霧,屬于實際氣體。 (2)過熱蒸汽的溫度和壓力參數(shù)是兩個獨立的參數(shù),過熱蒸汽的密度由這兩個參數(shù)決定。在工程中過熱蒸汽較飽和蒸汽容易計量,過熱蒸汽的密度隨其壓力和溫度的變化而變化,因此要對過熱蒸汽進行壓力和溫度補償。而過熱蒸汽的密度與壓力和溫度的關(guān)系可根據(jù)過熱蒸汽熱力學(xué)性質(zhì)表查出。過熱蒸汽的焓也可查表得出。它是二維表格查起來較飽和蒸汽復(fù)雜些,但在單片機為基礎(chǔ)的智能儀表中還是很容易實現(xiàn)的,采用多次差值法,即可得到準(zhǔn)確的密度,如要得到精確度較高的密度,則將表格做得細,而且對壓力、溫度進行分段,在壓力低段,將表格做得細,以后 
逐步放粗,這樣就可實現(xiàn)高精度的密度補償。 給水流量的校正:在原設(shè)計中,只采用壓力校正,實踐證明溫度對給水流量影響更大。因此,我們更改原設(shè)計,采取溫度、壓力校正給水流量。(見圖2) 二、 汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID整定 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過改變給水調(diào)節(jié)閥開度來控制給水流量,在鍋爐啟動、停爐和正常運行過程中,調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過控制方式和調(diào)節(jié)機構(gòu)的切換,選擇最佳的調(diào)節(jié)方式,滿足不同負荷下對調(diào)節(jié)品質(zhì)的要求,低負荷時,蒸汽流量與給水流量誤差大,采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng),達到一定負荷時,切換至三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如圖2所示,系統(tǒng)中采用兩個調(diào)節(jié)器,主調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律,以保證水位無靜態(tài)偏差,主調(diào)節(jié)器輸出信號和給水流量、蒸汽流量信號接入副調(diào)節(jié)器,其中主調(diào)節(jié)器的輸出信號作為副調(diào)節(jié)器的給定值信號。當(dāng)負荷低于30%時,將主給水旁路調(diào)節(jié)門投入,當(dāng)負荷高于30%時,將主給水調(diào)節(jié)門投入。兩個閥切換時的互相配合在系統(tǒng)中沒有采取相應(yīng)措施。因為低負荷調(diào)節(jié)閥的流通能力為主給水調(diào)節(jié)閥流通能力的1/4左右,對控制作用較強的主給水調(diào)節(jié)閥來說,是一個能夠很快克服的擾動,不會對系統(tǒng)工況造成大的影響。接下來就是調(diào)節(jié)機構(gòu)參數(shù)整定,可根據(jù)公式(1),估計其參數(shù)范圍,由于調(diào)節(jié)對象是一些復(fù)雜的設(shè)備和系統(tǒng),輸入量較多,很難用數(shù)學(xué)方式直接求出其動態(tài)特性,一般用實驗方法進行測試,對現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)進行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理。經(jīng)驗法既通過試湊,實現(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)整定方法,首先確定調(diào)節(jié)器的作用規(guī)律及有關(guān)參數(shù)的大致范圍,然后,將系統(tǒng)投入閉環(huán)運行。汽包水位先由10mm開始,然后增加到20mm。在定值擾動實驗時,先整定副調(diào)節(jié) 

器參數(shù),再整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。調(diào)節(jié)品質(zhì)要求一般是衰減率0.75—0.9,PID參數(shù)整定如下: 
通過以上幾點的整改,其給水自控得以順利投入.





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