摘要汽包水位是汽包鍋爐非常重要的執行引數，是衡量汽水系統是否平衡的重要標誌。維持汽包水位在允許範圍內，是保證機組安全執行的必要條件。本文首先介紹給水調節系統被控物件的動態特性、熱工測量訊號及其自動校正原理、調節機構特性等基本知識，隨後分析了單元制機組給水控制系統中三衝量、單衝量控制的結構及工作原理，以及其之間的自動轉換過程。
豐城電廠300mw機組是典型的汽動幫浦和電動幫浦共同使用的混合型給水系統。文章在深入理解給水系統結構及啟動過程中給水系統相關操作的基礎上，結合max1000給水控制操作員站的相關畫面，對給水控制的具體邏輯圖進行了詳細分析。
關鍵詞：鍋爐；給水全程控制；汽包水位；自動調節
1 緒論
1.1 課題研究意義
隨著電力需求的增長，以及能源和環保的要求，我國的火電建設開始向大容量、高引數的大型機組靠攏。但是，火電機組越大，其裝置結構就越複雜，自動化程度要求也越高。自動化裝置已成為大型裝置不可分割的重要組成部分，大型生產過程都是依賴於這樣的配置來執行的。
我國最近幾年新建的3oomw、600mw火電機組基本上都採用國內外最先進的分散控制系統(dcs)，對全廠各個生產過程進行集中監視和控制。
在單元機組若干重要引數控制系統的設計及整定中，汽包水位是鍋爐安全執行的主要引數之一，同時它還是衡量鍋爐汽水系統是否平衡的標誌。維持汽包水位在一定允許範圍內，是保證鍋爐和汽輪機安全執行的必要條件。水位過高會影響汽水分離器的正常執行，蒸汽品質變壞，使過熱器管壁和氣輪機葉片結垢。
嚴重時，會導致蒸汽帶水，造成汽輪機水衝擊而損壞裝置。水位過低則會破壞水迴圈，嚴重時將引起水冷壁管道破裂。
另一方面，隨著鍋爐引數的提高和容量的增大，汽包的相對容積減少，負荷變化和其他擾動對水位的影響將相對增大。這必將加大水位控制的難度，從而對水位控制系統提出了更高的要求。但是，由於給水系統的複雜性，真正能實現全程給水控制的火電機組還很少。
因此，對全程給水控制進行優化，增強給水系統的控制效果和適應能力成為迫切需要解決的問題。
1.2 國內外研究現狀綜述
1.2.1 國內現狀綜述
目前，隨著單元機組容量的增大和引數的提高，機組在啟停過程中需要監視和控制的專案越來越多，因此，為了機組的安全和經濟執行，必須實現鍋爐給水從機組的啟動到正常執行，又到停爐冷卻全部過程均能實現。
我國大型火電機組的給水控制基本上還是採用經典的pid控制演算法。不同的控制公司在給水控制策略的設計上雖然各有特點差異，但基本上還是遵循了單衝量和三衝量控制相結合的控制模式，採用的也基本上是調閥和調幫浦相結合的控制方法。雖然從理論上講，現有的控制方法應該可以實現機組的全程給水自動。
但是，實際上由於給水系統和機組執行的複雜性，機組在啟動和低負荷時往往投不上自動。另外，機組在高負荷時，雖然可以實現三衝量給水自動且正常情況時效果也不錯。但其控制系統的魯棒性較差，適應異常工況的能力和出現裝置故障的情況時的自調整能力也較差。
因此，如何真正實現全程給水控制是現今控制工程人員急於解決的乙個課題。
鍋爐全程給水控制系統通常採用以下兩種控制方案：
一是兩段式全程給水控制, 採用變速給水幫浦控制給水母管壓力,採用給水調節閥控制汽包水位,這一方案從熱力系統上將給水控制系統和汽包水位控制系統分段,一定程度上克服了兩系統之間的相互影響,但不利於機組的經濟執行和給水幫浦的安全執行,特別是不能適應較大的負荷變化。
二是一段式給水控制,採用變速給水幫浦控制汽包水位,採用給水調節閥控制給水母管壓力,這一方案將給水控制系統和汽包水位控制系統作為乙個整體來考慮,這樣更有利於機組效率的提高和給水幫浦的安全、高效執行,但必須克服兩系統之間的相互影響。
總的來說，國內機組實現全程給水控制考慮的方案一般是在低負荷時，用啟動調節閥控制汽包水位，調速給水幫浦維持給水母管壓力，採用單衝量的控制方式；高負荷時，使用調速給水幫浦控制汽包水位，大旁路調節閥維持給水壓力，採用三衝量的控制方式。它由單衝量和三衝量兩個調節迴路組成全程給水控制,當負荷大於30%時為三衝量,當負荷小於30%或三衝量變送器故障時為單衝量。
由於不同容量的機組其給水系統結構不一樣，其控制方式及控制裝置也有區別，因而實現給水全程自動系統的方案也有不同，這就要求在考慮方案時，要結合具體的控制物件進行合理的設計，同時參考其它同型別機組一些成功的設計、除錯經驗，重新完善原汽包水位調節系統的設計及組態，最終選定一種合理且切實可行的設計方案，來實現鍋爐給水自動系統的全程控制。
1.2.2 國外現狀綜述
以西門子公司設計的某350mw機組全程給水控制系統為例，系統分為給水啟動調節閥控制系統和給水幫浦轉速控制系統兩部分。給水啟動調節閥控制系統實際上就是給水壓力控制系統。這是乙個前饋-反饋控制系統。
其作用是當鍋爐啟動及低負荷工況時，維持給水幫浦出口母管壓力在安全工作範圍內，同時協助給水幫浦轉速控制系統穩定汽包水位。其控制特點是：在三衝量控制系統中引入了汽包壓力的負微分前饋和蒸汽流量的微分前饋。
執行過程中，蒸汽流量變動(即機組負荷調整)和爐膛熱負荷干擾都會引起汽包壓力的變化。若負荷增加，汽包壓力就會下降，其負微分前饋訊號要求加大給水流量，蒸汽微分前饋也要求加大給水流量，以克服虛假水位對系統的影響。
總體來說，國外關於全程給水控制方案的設計及全程給水控制系統的投運在熱工自動控制領域內已比較成熟。能順利實現全程給水控制，這一方面得益於其合理、完善的設計，另一方面在於其dcs控制系統的先進性、可靠性，為實現其控制策略提供了軟、硬體上的保證。
1.3 **的主要工作
本文圍繞單元機組給水全程控制系統這一主題，對火電廠給水系統構成、給水控制系統的作用、現狀和發展有乙個基本的認識和了解後，針對豐城電廠300mw機組，結合**實習，對給水控制系統邏輯進行深入分析。具體要求如下：
1) 通過參考資料的查閱，對火電廠給水系統構成、給水控制系統的作用、現狀和發展有乙個基本的認識和了解。
2) 結合**實習，熟悉給水系統構成、啟動過程中給水系統的主要操作、控制系統基本原理和實現方法。
3) 對給水系統的控制邏輯進行詳細地分析。
4) 通過整個研究畢業設計，掌握從事工程技術工作時分析問題、解決問題的一般思路和基本方法。
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