毕业设计论文-发电厂空冷系统及其控制

毕业设计论文-发电厂空冷系统及其控制内容摘要：

跳闸后，迅速联启，维持机组的原运行状态，避免了机组降出力，减少了对电网的负荷扰动。 参考文献： 《火电厂过程控制》 张栾英 孙万云编著 中国电力出版社， 2020 年 7 月 《火电厂开关量控制技术及应用》 李江 边立秀 何同祥编著 中国电力出版社， 2020 年 7 月 《热工自动控制设备》 孔元发编著 水利电力出版社， 1993 《火力发电设备技术手册》 中国 动力工程学会 机械工业出版社， 2020 发电厂自动调节系统常见问题及解决方法 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 马晓虎 （新疆华电苇湖梁发电有限责任公司） 摘 要： 目前电厂机组正在向大容量、超临界和超超临界发展，机组参数和监视点越来越多，机组的自动化水平要求日益提高，本文对发电厂自动调节系统中全程给水自动调节系统的水位准确测量、减温调节系统中纯滞后及磨煤机温度自动调节的解耦等共性问题的解决方法进行探讨。 关键字： SMITH 预估器 水位测量补偿 解耦 大容量、高参数、高效率的大机组是现代化电厂的发展方向，而大机组目前普遍采用 DCS控制系统现代大型发电机组分散控制系统已经是一种标准模式，在 DCS 系统的热工控制中全程给水自动调节、主汽温度自动调节，磨煤机温度自动调节等调节系统在 DCS 系统的系统构成中占有相当的比重，这些自动调节系统的投入对机组安全稳定经济运行非常重要，但是目前的调节系统中存在一些共性问题，影响到自动调节系统的投入，下面提出一些共性问题及供参考的解决方案： 1 给水调节系统存在的问题及解决方案： 锅炉汽包水位的测量在电厂中非常重要，锅炉汽包水位太高，将使蒸汽带水量增加，蒸汽品质变坏，导致过热器结垢，使管壁超温爆管，以及汽 轮机通流部分结垢，热效率下降，严重的满水将导致汽轮机遭受水击，使汽轮机严重损坏，而汽包水位太低将引起锅炉炉管爆炸。 因此在锅炉运行过程中，锅炉水位自动调节系统的调节品质对系统的高效经济运行至关重要。 125MW 机组的水位控制系统一般设计为全程控制系统，锅炉负荷从 0100℅均能实现汽包水位的自动控制，为适应机组的运行方式 ,汽包水位控制系统设计为高可靠的多回路变结构的自动控制。 但是在全程给水自动调节中存在着汽包水位测量不准确，自动调节品质不良等问题。 一般给水控制系统要求如下： 1）在给水控制系统中不仅要求满足 给水调节的要求，同时还要保证给水泵工作在安全区内。 2）由于机组在不同的负荷下呈现不同的对象特性，要求控制系统能够适应这样的特性，随着负荷的增长和降低系统要能从单冲量过度到三冲量或从三冲量过度到单冲量，对于由此产生的切换问题并且必须保证两套系统相互切换的控制线路。 3）由于给水系统的控制范围比较宽，对各个信号的测量提出了更高的要求。 4）在多调节给水自动的机构的复杂切换中给水控制系统必须保证无扰切换。 5）给水调节还必须适应机组的定压运行和滑压运行方式。 因此在全程给水自动调节系统中水位真实值的测量非常重要 ；综合以往的经验，在目前 DCS系统中软件丰富，功能组态完善的情况下，采用单室测量筒取差压信号，同时测取汽包压力信号和单室测量筒的温度信号对汽包水位进行补偿取得了很好的效果，原理见图 1： 图 1 测量原理图 由上图可知： △ P=P+ P = LR3G [(L H)R1G + HR2G] 式中△ P 为正、负压取样管的差压， G 为重力加速度，为常数， L 为正负压取样管的高度差， R1为饱和蒸汽密度， R2饱和水密度， R3凝结水密度 ,H为汽包水位。 经运算得出： H=[ L(R3GR1G) △ p] /（ R2GR1G） 根据公式只要知道饱和蒸汽密度 R1，饱和水密度 R2，凝结水密度 R3，就可以计算真实的汽包水位高度 H。 根据饱和水和干饱和蒸汽密度表把饱和水和干饱和蒸汽密度曲线压力进行分段线形化处理。 压力分段取值如下（单位为 KG/CM2）： 压力分段分别为 0． 2— 、 —、 —、 — 、 — 、 — 、 — 、 —、 .—、 —、 — 、 — 、 — 、 10—111—12 、 12—13 、 13—1 14—15 、 15—1 16— 1 17—1 18—1 19—20 共取 24 段。 通过以上对饱和水和饱和蒸汽的密度进行分段线形化，计算出不同压力下饱和水和饱和蒸汽的的实时密度，同理根据不同温度下凝结水的密度不同，对凝结水的密度进行分段线形化，可以得出凝结水 的实时密度。 水位测量流程图见图 2： 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 图 2 水位测量流程图 经过以上计算将得出 H 的值，作为给水调节系统调节器的水位测量值。 将 H的值经过处理，可以得到 4—2MA 的模拟量值供输出使用。 在实际应用中一般同时测量 4 个水位值，经过逻辑运算，剔除偏差较大的一个，然后进行三取中或取平均值，作为 进入调节系统的水位测量信号。 L 的取值主要取决于锅炉的型号， 220 吨锅炉一般取值为 700 715mm。 正负压取样管直接伸入到汽包内部。 温度测点装于凝结水罐上。 2 主汽温度调节中存在的问题急解决方案 目前，大型锅炉中过热管路长，结构复杂，整个过热器分成若干段，每段设置一个减温器，分别调节各段汽温以维持各段的定值。 对于整个过热器是对流式的系统，则一般采用分段调节，即维持各段减温器出口汽温为一定值，每段设置独立的系统。 如果过热器既有对流式又有辐射式的，则必须采用温差调节，即用前级喷水维持后级减稳器前后温差为 一定值。 但无论采用那种方式调节，汽温调节对象都是有延迟和惯性的，对于一般的中高压锅炉采用喷水减温器，而喷水量扰动时，延迟时间一般在 30—60 秒。 因此主汽温度调节中存在的问题主要是由于温度的测量值滞后，调节环节中存在纯迟延，调节环节容易发生振荡，调节品质不良。 图 3 为一般主汽温串级自动调节示意图。 图 3 主汽温串级自动调节示意图 它的串级自动调节框图如图 4（不带虚线部分）所示θ *为主汽温给定值，θ 1 为减温器后过热器前的温度，θ 2 为主汽温度（分段调节为减温器后温度） ， G1（ S）为减温器的传递函数， G2（ S） e –τ S 为过热器的传递函数。 它带有明显的延迟效应， 过热器的 这种纯滞后性质会导致控制作用不及时，调节过程中易产生超调和振荡，对于此种调节可以利用 SMITH 预估器来进行滞后补偿，在实践中取得了比较好的效果，原理如下： 利用 SMITH预估器来进行滞后补偿时，在主控制器并接一个补偿环节，这个补偿环节称为 SMITH预估器，它的传递函数为 [1 G2（ S） e τ s]，补偿后的系统框图见图 4 全图所示： 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 图 4 补偿后的系统框图 传递函数 G1（ S）和 G2（ S） e –τ S分别通过实验取得，其中对主对 象的传递函数 G2（ S） e –τ S应力求准确，使得到的 SMITH 补偿器模型准确，调节品质才会得到加强。 3 磨煤机风量和温度控制系统 磨煤机风量控制系统主要有两种控制方案： 1）为每台磨煤机配有冷风调节门热风调节门和总风调节门。 用总风调节门控制磨煤机的风量，用冷风调节门和热风调节门（用差动方式）控制磨煤机出口温度当磨煤机负荷发生变化时，需要调节风量时，开大或关小总风门以满足磨煤机风量的需求热风门和冷风门基本保持不变，当煤种或媒质发生变化时，需要调节磨煤机出口温度时，差动调节热风调节风门和冷风调节风门。 当需要 降低磨煤机出口温度时则按比例开大冷风调节门，关小热风调节门，反之亦然。 由于冷热风门是按比例差动调节的所以不存在解耦问题。 2）一种为每台磨煤机只配有冷风调节门热风调节门。 磨煤机风量 磨煤机出口温度控制原理如下：此系统中磨煤机风量和磨煤机出口温度控制系统是一个 2Χ 2 的多变量系统，其两个输入量分别为冷热风挡板的开度，两个输出量分别为一次风量和磨煤机出口温度，控制对象框图如图 5 所示： 图 5 控制对象框图 在图中 DC、 DH 分别为冷、热风门开度， F T分别为一次风流量和出口温度， WFC（ S）、 WTC（ S）为冷风门开度变化引起的一次风流量和出口温度变化的传递函数， WFH（ S）、 WTH（ S）为热风门开度变化引起的一次风流量和出口温度变化的传递函数。 WFC（ S）、 WFH（ S）为一时间常数较小的惯性环节， WTC（ S）、 WTH 为时间常数较大的多容环节。 风量特性和出口温度特性两者相差较大。 在负荷变动时， 风量变化较大，故该系统的磨煤机一次风流量和出口温度的控制比较困难。 在此种控制方式下可以采用解耦控制。 由于 WFC（ S）与 WFH（ S）以及 WTC（ S）与 WTH（ S）的特性比较相似，故可以采用静态解耦，即在温度调节器的输出去控制热风门的同时通过一个负比例 环节去控制冷风门，使温度调节器的输出基本上不影响一次风量，同样在风量调节器的输出控制冷风门的同时，通过一个正比例环节去控制热风门，使风量调节器动作基本上不影响温度控制。 在实际应用中，磨煤机一次风量和出口温度的测量宜采用三个测量变送器，被调量采用三取中。 磨煤机一 次风量的测量值用磨煤机进口温度和压力进行补偿，补偿公式为： V1= K ( P*Δ P) / 式中： V1 为一次风流量，单位为 T/H； Δ P 为差（ PA）； P 风压绝对压力（ KP）； T 风温（ K）； K：流量系数 4 结论： 以上对发电厂机组的全程给水自动控制系统减温自动控制和磨煤机风量及温度控制系统中影响调节品质的几个问题给出了初步的解决方案，经过现场实际应用，取得了良好的调节效果。 参考文献： 【 1】 唐必光主编 .125\135 火力发电机组技术丛书 .北京 :中国电力出版社 ,2020 【 2】 王家璇主编 .热工基础及热力设备 .北京 :水利水电出版社 ,1995 【 3】 孙学信主编 .燃煤锅炉燃烧试验技术与方法 .北京 :中国电力出版社 ,2020 九江电厂 3 机组部分热工自动调节系统的改进 熊文华（国电九江发电厂） 摘 要： 通过对 3 机组部分热工自动调节系统的改进，锅炉汽包水位和主汽压力自动调节系统在线投入的安全性得到了极大地提高，保证了 3 机组的安全、经济运行。 关键词：自动调节 控制 联锁 后备手动 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 0 引言 自动调节是指在没有人直接参与的情况下，用调 节设备（或仪表）使被控制的对象或生产过程自动地达到预期效果的操作。 自动调节是火电厂生产过程自动化的重要组成部分，自动调节在电厂大型单元机组实现过程控制中的意义远远超出节省人力、提高劳动生产力、改善劳动条件的范围，更重要的是为大型机组及全厂实现安全、经济运行提供了可靠的保证，并为实现最佳经营管理提供了条件。 电厂热工过程自动调节是热工过程自动控制中最重要的功能，随着单机容量的增大，对热工过程自动调节的功能和可靠性的要求不断提高。 因此，自动调节系统除应具备自动调节功能外，还应具备报警、监控和保护功能。 我厂 3 机组装机容量为 200MW，于 1991年投产发电。 限于当时的技术条件及机组的装备水平，控制系统未采用分散控制系统，热工控制系统由常规仪表和 KMM单回路调节器组成，自动调节系统在线投入时可控性较差，在测量值与给定值偏差大、 PID 输出与反馈偏差大或控制仪表发生故障时容易引起自动调节系统跳“手动”，从而导致机组运行的主要参数波动大，对机组的安全、稳定运行十分不利。 1 热工自动调节系统的组成 热工过程自动调节系统是由调节对象和调节设备组成的反馈（或前馈 —反馈）控制系统。 自动调节系统简化方框图如图一所示： 图一 自动调节系统简化方框图 调节对象是指被控制的生产过程或设备，调节设备是指参与自动调节的仪表或设备，热工过程自动调节系统包括信号测量装置、调节机构和执行机构，信号测量装置包括一次元件取样管道和变送器，调节机构包括操作器和调节器，执行机构包括伺服放大器和执行器。 2 热工自动调节系统存在的 问题 正是由于自动调节系统包含的设备多，自动调节系统出现问题的概率就增大，而我厂 3 机组的热工自动调节系统除高、低压加热器水位自动调节系统在高、低压加热器水位高Ⅱ值时会联锁全开疏水调整门外，其余自动调节系统基本无报警、监控和保护功能，对机组的安全稳定运行就不能起到可靠的保证作用。 3 改进措施 为了确保我厂热工自动调节系统自动投入运行的可靠性，保证机组的安全、稳定和经济运行，根据我厂热工自动调节系统的现状，对重要的自动调节系统如锅炉汽包水位和主汽压力自动调节系统必须增加报警和监控功能。 具体办法如下： 1）热工自动 调节系统中各设备（或仪表）出现问题，都会使调节器输出正向越限或负向越限，使调节系统产生振荡或波动大，导致调节对象（被调量）偏离正常值；其次，热工自动调节系统投入的一个基本条件是机组应带 70%的负荷 (特殊自动调节系统除外 )，这时汽包水位自动调节系统中的给水泵勺管开度应在 40%以上。 鉴于以上两种情况，对汽包水位自动调节系统增加的报警和监控功能是：汽包水位自动调节系统在调节器输出低于 40%或高于 97%时，使运行中的电动给水泵偶合器勺管操作器由原来的“自动”状态自动切为“手动”状态，。