蒸汽鍋爐的自動(dòng)化控制過(guò)程與實(shí)現(xiàn)

1、摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是通過(guò)對(duì)淮北二電的300MW機(jī)組鍋爐給水控制系統(tǒng)進(jìn)行原理分析、可靠性論證、實(shí)際運(yùn)行情況分析，提出的保證該系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定處于協(xié)調(diào)控制的方案。鍋爐給水控制的主要任務(wù)是使鍋爐的給水跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，保證鍋爐進(jìn)出的物質(zhì)平衡和正常運(yùn)行所需的工質(zhì)。300MW機(jī)組通常配置3臺(tái)給水泵，1臺(tái)容量為額定容量的25%或30%的電動(dòng)給水泵，2臺(tái)容量為額定容量50%的氣動(dòng)給水泵。電動(dòng)給水泵一般用作啟動(dòng)和本用泵，正常運(yùn)行時(shí)使用兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵。汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)包括汽包水位控制系統(tǒng)和給水泵（電動(dòng)和氣動(dòng)給水泵）最小流量控制系統(tǒng)。由于虛假水位現(xiàn)象的存在，給水控制系統(tǒng)不能單單以汽包水位為被調(diào)量，為了減少或

2、抵消虛假水位現(xiàn)象，就必須采用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所謂三沖量，就是指汽包水位、蒸汽流量和給水流量。蒸汽流量和給水流量是引起水位變化的原因，蒸汽流量作為水位調(diào)節(jié)的前饋信號(hào)，當(dāng)蒸汽流量改變時(shí)，調(diào)節(jié)器立即動(dòng)作，相應(yīng)地改變給水流量，而當(dāng)給水流量自發(fā)地變化時(shí)，調(diào)節(jié)器也立即動(dòng)作，使給水流量恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值，這樣就有效控制了虛假水位的影響。給水控制是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)，對(duì)水位起校正作用，是細(xì)調(diào)；其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的被調(diào)量是給水流量，目的是快速消除來(lái)自水側(cè)的擾動(dòng)。關(guān) 鍵 字 ： 給水控制 串級(jí) 三沖量AbstractThe design project for graduation(

3、graduation thesis)pose a scheme which pledges the system under the coordination control long-term, by analyzing the feeder water and vaporizing temperature principle of HuaiBei Plant two 300MW unit,testifying the reliability and observing by doing fieldwork.The boiler is causes the boiler to the wat

4、er control primary mission to track the boiler for the water the transpiration rate, guaranteed the boiler passes in and out the matter balance and the normal operation need working substance. The 300MW unit usually disposes 3 feed pumps, 1 stage presence quantity for rated capacity 25% or 30% elect

5、rically operated feed pump, 2 stage presence quantities for rated capacity 50% air operated feed pump. The electrically operated feed pump serves as the start generally and this uses the pump, when normal operation uses two steam to move the feed pump. The steam drum boiler gives the water control s

6、ystem including the steam drum water monitor system and the feed pump (electrically operated and air operated feed pump) the smallest flow control system. Because the false water level phenomenon existence, cannot solely as move for the water control system take the steam drum water level the quanti

7、ty, in order to reduce or the counterbalance false water level phenomenon, must use three impulse governing system. The so-called three impulses, are refer to the steam drum water level, the steam current capacity and give the discharge of water. The steam current capacity and is causes the water le

8、vel change reason for the discharge of water, the regulator acts immediately, changes correspondingly gives the discharge of water, but when changes spontaneously for the discharge of water, the regulator also immediately acts, makes to restore for the discharge of water to the original value, like

9、this active control false water level influence. For the water control is the cascade governing system, the master selector accepts the water level signal, gets up the correcting action to the water level, is the thin accent; Its output took the secondary controller the given value, the secondary co

10、ntroller is adjusted the quantity is for the discharge of water, the goal is the fast elimination comes from the water side perturbation.Key words: Feeder Water Control Cascade Three impuls目錄摘要IABSTRACTII1 引言21.1課題背景21.2 課題意義32 火電廠工藝及三大控制系統(tǒng)42.1火電廠發(fā)電過(guò)程42.2火電廠三大控制系統(tǒng)4過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)4再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)5鍋爐給水控制系統(tǒng)62.3汽

11、包簡(jiǎn)介72.4給水設(shè)備83 300MW鍋爐給水控制系統(tǒng)93.1.給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性93.1.1給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性10蒸汽流量擾動(dòng)下的水位的動(dòng)態(tài)特性11爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性123.2給水控制手段和特點(diǎn)123.3給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)13單沖量控制系統(tǒng)13單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)14串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)144 300MW鍋爐給水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)154.1 INFI-90分散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介16概述164.1.2 IN-FI90控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的各種模件及其介紹17針對(duì)硬件設(shè)計(jì)的說(shuō)明184.1.4.設(shè)計(jì)中用到的部分功能碼184.2汽包水位控制系統(tǒng)基本要求204.3 測(cè)量信號(hào)的自

12、動(dòng)校正214.4設(shè)計(jì)機(jī)組給水全程控制系統(tǒng)23給水熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)介23設(shè)計(jì)的給水全程控制系統(tǒng)分析235 結(jié) 論26致 謝27參考文獻(xiàn)28附錄1SAMA圖30附錄2組態(tài)圖301 引言 1.1 課題背景自動(dòng)化水平是指對(duì)一個(gè)電廠生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所達(dá)到的程度，其中包括參數(shù)檢測(cè)；數(shù)據(jù)處理；自動(dòng)控制；順序控制；報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)等系統(tǒng)，最終體現(xiàn)在機(jī)組效率，值班員的數(shù)量和所能完成的功能上，火電廠自動(dòng)化水平是主輔機(jī)制造質(zhì)量及其可控性，儀表及控制設(shè)備質(zhì)量，自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善程度，施工安裝質(zhì)量，電廠運(yùn)行維護(hù)水平及人員素質(zhì)的綜合體現(xiàn)。電廠自動(dòng)化是為機(jī)組運(yùn)行服務(wù)的，主要目的是保證電廠的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少事故，提高設(shè)備、

13、系統(tǒng)效率，降低煤耗和廠用電率。同時(shí)在運(yùn)行管理體制符合生產(chǎn)要求，從事生產(chǎn)管理和運(yùn)行的人員具有相當(dāng)?shù)奈幕蚣夹g(shù)素質(zhì)前提下，減少人員的數(shù)量，在相同等級(jí)的機(jī)組中做到每千瓦人數(shù)最少。50年來(lái)火電廠的自動(dòng)化水平有了很大提高，特別是執(zhí)行改革開放政策的20世紀(jì)80年代以來(lái)，更有了飛躍的發(fā)展。目前，我國(guó)火電廠的自動(dòng)化水平已躋身世界先進(jìn)水平的行列，在超大規(guī)模集成電路發(fā)展的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)展。智能化儀表及控制設(shè)備的品種的增加和成本的降低，現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的確立和應(yīng)用，使電廠自動(dòng)化水平進(jìn)入全面提高并逐步向縱深發(fā)展。采用數(shù)字技術(shù)的新階段，使原來(lái)各自獨(dú)立的單元機(jī)組以保安全為主的自動(dòng)化系統(tǒng)向以廠級(jí)為單位的全過(guò)程自

14、動(dòng)化方向發(fā)展， 為提高全電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、多發(fā)電、多供電創(chuàng)造了條件。 實(shí)現(xiàn)熱力過(guò)程自動(dòng)化具有（1）提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。（2）提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。（3）減少運(yùn)行人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（4）改善勞動(dòng)條件等特點(diǎn)。在熱工控制系統(tǒng)中汽包水位是鍋爐運(yùn)行中一個(gè)重要監(jiān)控參數(shù)。它間接反映了鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件，隨著鍋爐容量和參數(shù)的提高，汽包的容積相對(duì)減少，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷顯著提高，因此加快了負(fù)荷變化時(shí)水位的變化速度。企圖用人工控制給水量來(lái)維持汽包水位不僅操作繁重，而且是非常困難的，所以鍋爐運(yùn)行中迫切要求對(duì)給水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控

15、制。即鍋爐給水自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.2 課題意義在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)每個(gè)工藝過(guò)程的物理量(或稱工藝變量)進(jìn)行一定的控制，鍋爐汽包水位控制直接決定安全生產(chǎn)因素，因此在生產(chǎn)過(guò)程中必須加以必要的控制。最初的控制是手工控制，這種控制簡(jiǎn)單但生產(chǎn)效率低,隨著科學(xué)的進(jìn)步社會(huì)的發(fā)展，進(jìn)展到采用檢測(cè)儀表和自動(dòng)控制裝置來(lái)代替手工控制，這就是自控系統(tǒng)。汽包水位是鍋爐運(yùn)行中一個(gè)重要的監(jiān)控參數(shù)。它間接反映了鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常是保證鍋爐和氣輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。隨著鍋爐容量和參數(shù)的提高，汽包的容積相對(duì)減小，鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷顯著提高。因此加快了負(fù)荷變化時(shí)水位的變化速度。企圖用人工控制

16、給水量來(lái)維持汽包水位不僅操作繁重，而且是非常困難的。所以，鍋爐運(yùn)行中迫切要求對(duì)給水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。本次設(shè)計(jì)是以淮北二電所采用的300MW機(jī)組給水控制系統(tǒng)為課題背景，主要研究汽包水位控制方案。本次設(shè)計(jì)根據(jù)學(xué)校設(shè)施條件要求我采用了IN-FI90控制系統(tǒng)組態(tài)完成此次設(shè)計(jì)。組態(tài)圖見附錄。2 火電廠工藝及三大控制系統(tǒng)2.1火電廠發(fā)電過(guò)程原煤由輸煤皮帶從煤廠輸送至原煤斗，再與由鍋爐尾部空氣預(yù)熱器來(lái)的熱空氣一起送入磨煤機(jī)，指中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，磨制完的煤粉，成為風(fēng)粉混合物由排粉機(jī)送入鍋爐的燃燒室燃燒，在爐膛中燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)崮芤暂椛鋫鳠醾鹘o水冷壁，被管中的熱水所吸收，完成加熱，蒸發(fā)，經(jīng)過(guò)熱器成為過(guò)熱蒸汽，送

17、往汽輪機(jī)。被水冷卻的煙氣經(jīng)過(guò)尾部受熱面，由引風(fēng)機(jī)吸引排入煙囪再排到大氣中。由鍋爐送往汽輪機(jī)的蒸汽，在汽輪機(jī)中膨脹，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，得到旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通切割發(fā)電機(jī)定子繞組而產(chǎn)生電流，完成發(fā)電全過(guò)程。進(jìn)入汽輪機(jī)的部分蒸汽從中間抽出送至高壓加熱器，除氧器與低壓加熱器去加熱凝結(jié)水和給水，其余大部分蒸汽在汽輪機(jī)中做功后變成乏汽，排放到凝汽器，被循環(huán)水冷卻而凝結(jié)成凝結(jié)水，由凝結(jié)水泵抽出，經(jīng)過(guò)低壓加熱器送至除氧器除氧后由給水泵經(jīng)過(guò)高壓加熱器送入鍋爐，完成一個(gè)循環(huán)，這樣周而復(fù)始的連續(xù)做功發(fā)電。給水進(jìn)入鍋爐，先經(jīng)省煤器再進(jìn)入汽包，經(jīng)過(guò)下降管到鍋爐的下聯(lián)箱，利用鍋爐水的

18、自然循環(huán)在水冷壁中受熱汽化而上升至汽包，完成爐水的水循環(huán)。進(jìn)入汽包的實(shí)際上是汽水混合物，經(jīng)汽包中的汽水分離器后，蒸汽進(jìn)過(guò)熱器而水留在汽包的下部容水空間，再由下降管回到水冷壁重復(fù)前述過(guò)程。2.2火電廠三大控制系統(tǒng)2.2.1過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)（1）過(guò)熱蒸汽溫度控制的意義與任務(wù)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度是影響鍋爐生產(chǎn)過(guò)程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)?，F(xiàn)代鍋爐的過(guò)熱器是在高溫、高壓的條件下工作，過(guò)熱器出口的過(guò)熱蒸汽溫度是全廠整個(gè)汽水行程中工質(zhì)溫度的最高點(diǎn)，也是金屬壁溫的最高處。過(guò)熱器采用的是耐高溫、高壓的合金鋼材料，過(guò)熱器正常運(yùn)行時(shí)的溫度已接近材料所允許的最高溫度。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，容易燒壞過(guò)熱器，也會(huì)使蒸汽

19、管道、汽輪機(jī)內(nèi)某些零部件產(chǎn)生過(guò)大的熱膨脹變形而毀壞，影響機(jī)組的安全運(yùn)行；如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，將會(huì)降低全廠的熱效率，一般蒸汽溫度每降低510，熱效率約降低1，不僅增加燃料消耗量，浪費(fèi)能源，而且還將使汽輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，加速汽輪機(jī)葉片的水蝕。另外，過(guò)熱蒸汽溫度降低還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓部分級(jí)的焓降減小，引起各級(jí)反動(dòng)度增大，軸向推力增大，也對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行帶來(lái)不利。所以，過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高或過(guò)低都是生產(chǎn)過(guò)程所不允許的。為了保證過(guò)熱蒸汽的品質(zhì)和生產(chǎn)過(guò)程的安全性、經(jīng)濟(jì)性，過(guò)熱蒸汽溫度必須通過(guò)自動(dòng)化手段加以控制。因此，過(guò)熱蒸汽溫度的控制任務(wù)是：維持過(guò)熱器出口蒸汽溫度在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)，一般要求過(guò)熱

20、蒸汽溫度的偏差不超過(guò)額定值(給定值)的+5-10。(2)過(guò)熱蒸汽溫度的影響因素對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)定型的機(jī)組，在運(yùn)行中影響過(guò)熱蒸汽溫度的主要因素有如下幾點(diǎn)：1)鍋爐負(fù)荷隨著鍋爐負(fù)荷的變化，其輻射吸熱面和對(duì)流吸熱面的吸熱比例也會(huì)隨之變化，例如：布置在對(duì)流吸熱區(qū)的過(guò)熱器，其出口蒸汽溫度一般隨負(fù)荷的上升而上升，而布置在輻射吸熱區(qū)的過(guò)熱器則具有相反的汽溫特性。在單元制機(jī)組中，鍋爐負(fù)荷和機(jī)組負(fù)荷是一致的。 2) 過(guò)?？諝庀禂?shù)鍋爐過(guò)剩空氣系數(shù)增大，將引起對(duì)流吸熱面吸熱增大，布置在對(duì)流吸熱區(qū)的過(guò)熱器出口蒸汽溫度上升。3)爐膛火焰中心對(duì)四角布置燃燒器的鍋爐來(lái)說(shuō)，如果投入運(yùn)行的磨煤機(jī)臺(tái)數(shù)或組合發(fā)生變化或火嘴擺動(dòng)傾角

21、變化，都將引起爐膛火焰中心變化，火焰中心上移將導(dǎo)致爐膛出口煙氣溫度上升，勢(shì)必引起對(duì)流吸熱面吸熱量增加。除上述因素外，燃煤煤質(zhì)的改變、煤粉細(xì)度的改變、鍋爐受熱面的清潔程度等因素也會(huì)對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度產(chǎn)生影響，但是這些因素對(duì)蒸汽溫度的影響相對(duì)較弱，且在線實(shí)時(shí)測(cè)量不易實(shí)現(xiàn)。2.2.2再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)(1)再熱蒸汽溫度控制的任務(wù)在大型機(jī)組中，新蒸汽在汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)膨脹做功后，需再送回到鍋爐再熱器中加熱升溫，然后再送人汽輪機(jī)中、低壓缸繼續(xù)做功。采取蒸汽中間再熱可以提高電廠循環(huán)熱效率，降低汽輪機(jī)末端葉片的蒸汽濕度，減少汽耗等。為了提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，大型火力發(fā)電機(jī)組廣泛采用了蒸汽中間再熱技術(shù)。因此，再熱器

22、出口蒸汽溫度的控制成為大型火力發(fā)電機(jī)組不可缺少的一個(gè)控制項(xiàng)目。再熱蒸汽溫度控制的意義與過(guò)熱蒸汽溫度控制一樣，是為了保證再熱器、汽輪機(jī)等熱力設(shè)備的安全，發(fā)揮機(jī)組的運(yùn)行效率，提高電廠的經(jīng)濟(jì)性。再熱蒸汽溫度控制的任務(wù)，是保持再熱器出口蒸汽溫度在動(dòng)態(tài)過(guò)程中處于允許的范圍內(nèi)，穩(wěn)態(tài)時(shí)等于給定值。(2 )再熱蒸汽溫度的影響因素影響再熱蒸汽溫度的因素很多，例如機(jī)組負(fù)荷的大小，火焰中心位置的高低，煙氣側(cè)的煙氣溫度和煙速(煙氣流量)的變化，各受熱面積灰的程度，燃料、送風(fēng)和給水的配比情況，給水溫度的高低，汽輪機(jī)高壓缸排汽參數(shù)等，其中最為突出的影響因素是負(fù)荷擾動(dòng)和煙氣側(cè)的擾動(dòng)。由于再熱蒸汽的汽壓低，重量流速小，傳熱參

23、數(shù)小，所以再熱器一般布置在鍋爐的后煙井或水平煙道中，它具有純對(duì)流受熱面的汽溫靜態(tài)特性單位重量工質(zhì)的吸熱量隨負(fù)荷的下降而降低。而且，當(dāng)機(jī)組蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，再熱蒸汽溫度的變化幅度比過(guò)熱蒸汽溫度的變化幅度要大，上例如，某機(jī)組負(fù)荷降低30時(shí)，再熱蒸汽溫度下降2835，差不多是負(fù)荷每降低1再熱蒸汽溫度下降1。因此，負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)再熱汽溫的影響最為突出。由于煙氣側(cè)的擾動(dòng)是沿整個(gè)再熱器管長(zhǎng)進(jìn)行的，所以它對(duì)再熱蒸汽溫度的影響也比較顯著。但煙氣側(cè)的擾動(dòng)對(duì)再熱蒸汽溫度的影響存在著管外至管內(nèi)的傳熱過(guò)程，所以它的影響程度次于蒸汽負(fù)荷的擾動(dòng)。2.2.3鍋爐給水控制系統(tǒng)(1)給水控制的任務(wù)汽包鍋爐給水控制的主要任務(wù)是使鍋爐的

24、給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，保證鍋爐進(jìn)出的物質(zhì)平衡和正常運(yùn)行所需的工質(zhì)，對(duì)于國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組普通采用的汽包鍋爐來(lái)說(shuō)，就是維持汽包水位在允許范圍內(nèi)變化。所以，鍋爐給水控制又稱“鍋爐水位控制”。汽包水位間接地反映了鍋爐內(nèi)物質(zhì)平衡狀況（主要是蒸汽負(fù)荷與給水量的平衡關(guān)系），因此，它是表征鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)之一，也是保證汽輪機(jī)安全運(yùn)行的重要條件之一。汽包水位過(guò)高，會(huì)降低汽包內(nèi)汽水分離裝置的汽水分離效果，導(dǎo)致出口蒸汽水份過(guò)多，使其含鹽濃度增大，從而使過(guò)熱器管壁結(jié)垢而導(dǎo)致燒壞過(guò)熱器；汽包出口蒸汽中水份過(guò)多，還會(huì)使過(guò)熱汽溫產(chǎn)生急劇變化；而且使汽輪機(jī)葉片也易于結(jié)垢，降低汽輪機(jī)的出力，直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和

25、經(jīng)濟(jì)性。汽包水位過(guò)低，則會(huì)破壞鍋爐的水循環(huán)，使某些水冷壁管束得不到爐水冷卻而燒壞，甚至引起鍋爐爆炸事故。因此，為保證機(jī)組安全運(yùn)行，正常情況下一般限制汽包水位在-50+50mm范圍內(nèi)變化。鍋爐水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不僅可提高鍋爐汽輪機(jī)組的安全性，還可提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。采用自動(dòng)控制會(huì)使鍋爐的給水連續(xù)均勻、相對(duì)穩(wěn)定，從而使鍋爐汽壓穩(wěn)定，保證鍋爐在合適的參數(shù)下穩(wěn)定運(yùn)行，使鍋爐具有較高的運(yùn)行效率。因此，電廠鍋爐的給水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以及自動(dòng)控制系統(tǒng)保持優(yōu)良的工作性能是十分重要性的。特別是對(duì)高參數(shù)、大容量的鍋爐，由于它們具有以下特點(diǎn)：1）汽包體積相對(duì)減小，使汽包的相對(duì)蓄水量和蒸發(fā)面積減少，從而加快了汽包水位的

26、變化速度；2）容量的增大顯著地提高了鍋爐蒸發(fā)受熱面的熱負(fù)荷，使鍋爐負(fù)荷變化對(duì)汽包水位的影響加劇了；3）鍋爐工作壓力的提高使給水調(diào)節(jié)閥和給水管道系統(tǒng)相應(yīng)復(fù)雜，調(diào)節(jié)閥的流量特性更不易滿足控制系統(tǒng)的要求。 因此，現(xiàn)代大型火電機(jī)組鍋爐給水自動(dòng)控制的必要性和重要性顯得更為突出。2.3汽包簡(jiǎn)介汽包（亦稱鍋筒）是自然循環(huán)鍋爐及強(qiáng)制循環(huán)鍋爐最重要的受壓元件，無(wú)汽包則不存在循環(huán)回路。汽包的作用主要有：（1）、汽包是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱三個(gè)過(guò)程的連接樞紐，用它來(lái)保證鍋爐正常的水循環(huán)。（2）、汽包內(nèi)部裝有汽水分離裝置及連續(xù)排污裝置，用以保證蒸汽品質(zhì)。（3）、汽包中存有一定的水量，因而具有蓄熱能力。鍋爐或機(jī)組工況變化

27、時(shí)，可緩和氣壓的變化速度，有利于鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)。（4）、汽包上裝有壓力表、水位表、事故放水門、安全閥等附屬設(shè)備，用以控制汽包壓力，監(jiān)視汽包水位，以保證鍋爐安全工作。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐由于安裝了循環(huán)甭，壓力大，循環(huán)倍率小，分離水量少，可采用高效、體積小但阻力大的分離元件，且可減少分離裝置的數(shù)量。因此，汽包尺寸相對(duì)同容量、同參數(shù)的自然循環(huán)鍋爐要小。由此可知，汽包的幾何尺寸（內(nèi)徑、長(zhǎng)度與壁厚）與鍋爐的循環(huán)方式（自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)）、容量、壓力以及內(nèi)部裝置的形式及材質(zhì)有關(guān)。由于汽包壁很厚，在鍋爐啟停時(shí)，汽包內(nèi)外壁、上下壁面溫度差別很大，在大型鍋爐中尤為突出，必須引起足夠的重視，并采取響應(yīng)的措施。2.4給水設(shè)備

28、 鍋爐運(yùn)行時(shí)不斷地向外送出大量蒸汽，因此必須連續(xù)不斷地向它供水，以維持鍋爐內(nèi)工質(zhì)平衡，穩(wěn)定汽包水位。由于鍋爐內(nèi)的壓力提高，給水的壓力必須大于汽包壓力25%方能注水與鍋爐，所以給水只能借助于給水泵供水。通常多采用多級(jí)式離心給水泵來(lái)維持工質(zhì)的熱力循環(huán)。隨著單機(jī)容量的增大、蒸汽參數(shù)的提高，要求給水泵的功率也不斷增大，相應(yīng)地除采用電動(dòng)給水泵外，還廣泛采用汽動(dòng)給水泵。目前，我國(guó)的大型機(jī)組多采用專用小型汽輪機(jī)供汽的汽動(dòng)給水泵，它的蒸汽引自主汽輪機(jī)抽汽。這種傳動(dòng)方式不僅可以方便地調(diào)節(jié)給水泵流量，又能提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。中小型機(jī)組則廣泛采用電動(dòng)給水泵，以大容量同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)給水泵，運(yùn)行維護(hù)比較簡(jiǎn)單方便，但耗電

29、量較大。 鍋爐給水泵位于除氧器和高壓加熱器之間，它從除氧器水箱中吸取飽和水，壓入高壓加熱器使給水進(jìn)一步加熱，而后送入鍋爐。在運(yùn)行中絕對(duì)不允許斷水。若發(fā)生給水不足或中斷將導(dǎo)致汽包水位下降，影響鍋爐的水循環(huán)，甚至造成嚴(yán)重后果。為了保證給水系統(tǒng)的可靠性，鍋爐本體的進(jìn)水管路都采用雙路式，一路由本鍋爐給水泵直接供水，另一路由給水母管供水。此外在運(yùn)行中還需連續(xù)不斷地提供補(bǔ)充水，以補(bǔ)償因提供大量蒸汽以及其它方向損失掉的水量。補(bǔ)充水必須是經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后衣櫥鹽軟化的純水，送往除氧器，作為鍋爐補(bǔ)充水。3 300MW鍋爐給水控制系統(tǒng)3.1.給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性汽包水位是由汽包中的貯水量和水面下的汽泡容積所決定的，

30、因此凡是引起汽包中貯水量變化和水面下的汽泡容積變化的各種因素都是給水控制對(duì)象的擾動(dòng)。其中主要的擾動(dòng)有：給水流量W、鍋爐蒸發(fā)量D、汽包壓力pb、爐膛熱負(fù)荷等。給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是指上述引起水位變化的各種擾動(dòng)與汽包水位間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。wH00WttH123AB圖3-1 給水流量階躍擾動(dòng)下的水位響應(yīng)曲線給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性給水流量是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所改變的控制量，給水流量擾動(dòng)是來(lái)自控制側(cè)的擾動(dòng)， 又稱內(nèi)擾。給水流量擾動(dòng)下水位的階躍響應(yīng)曲線如圖3-1所示，當(dāng)給水流量階躍增加W后，水位的變化如圖3-1中曲線2所示。水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性表現(xiàn)為有慣性的無(wú)自平衡能力的特點(diǎn)。當(dāng)給水流量突然增加后，給水流量雖

31、然大于蒸發(fā)量，但由于給水溫度低于汽包內(nèi)飽和水的溫度，給水吸收了原有飽和水中的部分熱量使水面下汽泡容積減小，所以擾動(dòng)初期水位不會(huì)立即升高。當(dāng)水面下汽泡容積的變化過(guò)程逐漸平衡，水位就反應(yīng)出由于汽包中貯水量的增加而逐漸上升的趨勢(shì)，最后當(dāng)水面下汽泡容積不再變化時(shí)，由于進(jìn)出工質(zhì)流量不平衡，水位將一一定的速度直線上升。圖3-1中曲線1為不考慮水面下汽泡容積變化，僅考慮物質(zhì)不平衡時(shí)的水位反應(yīng)曲線，為積分環(huán)節(jié)的特性；曲線3為不考慮物質(zhì)不平衡關(guān)系，只考慮給水流量變化時(shí)水面下汽泡容積變化所引起的水位變化，可認(rèn)為是慣性環(huán)節(jié)的特性。在給水流量擾動(dòng)下實(shí)際的水位變化曲線2可認(rèn)為是曲線1和3的合成。0Dt0H2HH1HD圖

32、3-2 蒸汽流量階躍擾動(dòng)下的水位響應(yīng)曲線蒸汽流量擾動(dòng)下的水位的動(dòng)態(tài)特性蒸汽流量擾動(dòng)主要來(lái)自汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷變化，屬外部擾動(dòng)。在蒸汽流量D擾動(dòng)下水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖3-2所示。當(dāng)蒸汽流量突然階躍增大時(shí)，由于汽包水位對(duì)象是無(wú)自平衡能力的，這時(shí)水位應(yīng)按積分規(guī)律下降，如圖3-2中H1曲線所示。但是當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量突然增加時(shí)，汽包水下面的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強(qiáng)度增加，從而使水位升高，因蒸發(fā)強(qiáng)度的增加是有一定限度的，故汽包容積增大而引起的水位變化可用慣性環(huán)節(jié)特性來(lái)描述，如圖3-2中曲線H2所示，實(shí)際的水位變化曲線H則為H1和H2的合成。由圖3-2中可以看出，當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，汽包水位的

33、變化具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時(shí)，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，當(dāng)負(fù)荷突然減少時(shí)，水位反而先下降），這種ttBH00D圖3-3 燃料量擾動(dòng)下的水位特性現(xiàn)象稱為“虛假水位“現(xiàn)象。這顯然是因?yàn)樵谪?fù)荷變化的初始階段，水面下汽泡的體積變化很快，它對(duì)水位的變化起主要影響作用的緣故，因此水位隨汽泡體積增大而上升。只有當(dāng)汽泡容積與負(fù)荷適應(yīng)而不再變化時(shí)，水位的變化就僅由物質(zhì)平衡關(guān)系來(lái)決定，這時(shí)水位就隨負(fù)荷增大而下降，呈無(wú)自平衡特性。爐膛熱負(fù)荷擾動(dòng)下水位控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性當(dāng)燃料量擾動(dòng)時(shí)，例如燃料量增加使?fàn)t膛熱負(fù)荷未增強(qiáng)，從而使鍋爐蒸發(fā)強(qiáng)度增大。若此時(shí)汽輪機(jī)負(fù)荷

34、未增加，則汽輪機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)閥開度不變。隨著爐膛熱負(fù)荷的增大，鍋爐出口壓力提高，蒸汽流量也相應(yīng)增加，這樣蒸汽流量大于給水流量，水位應(yīng)該下降。但是蒸發(fā)強(qiáng)度增大同樣也使水面下汽泡容積增大，因此也會(huì)出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象。燃料量擾動(dòng)下的水位階躍響應(yīng)曲線如圖3-3所示，它和圖3-2有些相似。只是在這種情況下，蒸汽流量增加的同時(shí)汽壓也增大了，因而使汽泡體積的增加比蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)要小，從而使水位上升較少。另外，由于蒸發(fā)量隨燃料量的增加有慣性和時(shí)滯，如圖3-3中虛線所示，這就導(dǎo)致遲延時(shí)間較長(zhǎng)。3.2給水控制手段和特點(diǎn)(1)電動(dòng)定速泵+調(diào)節(jié)閥對(duì)于早期投產(chǎn)的中小型機(jī)組，通常采用電動(dòng)定速給水泵，通過(guò)控制給水調(diào)節(jié)閥開度來(lái)維持汽

35、包水位為給定值。這種在全負(fù)荷范圍內(nèi)均由調(diào)節(jié)閥來(lái)控制汽包水位的方案，其節(jié)流損失較大。(2)電動(dòng)調(diào)速閥+調(diào)節(jié)閥對(duì)于80年代以后投產(chǎn)的200MW機(jī)組，大都采用了電動(dòng)調(diào)速閥和調(diào)節(jié)閥相結(jié)合的形式來(lái)控制汽包水位。即在低負(fù)荷階段，要用給水調(diào)節(jié)閥（或旁路調(diào)節(jié)閥）來(lái)調(diào)節(jié)汽包水位；在高負(fù)荷階段，采用電動(dòng)調(diào)速泵來(lái)控制汽包水位。這種方案雖然減少了調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，但由于電動(dòng)泵始終在運(yùn)行，消耗電能較多。(3)汽動(dòng)泵+電動(dòng)調(diào)速泵+調(diào)節(jié)閥近年來(lái)投產(chǎn)的的300MW及以上的機(jī)組，除極個(gè)別進(jìn)口機(jī)組外，幾乎全部采用汽動(dòng)給水泵、電動(dòng)調(diào)速給水泵及調(diào)節(jié)閥三者相結(jié)合的方式來(lái)控制汽包水位。即在低負(fù)荷階段利用電動(dòng)給水泵保證泵出口與起霸之間的差

36、壓（或泵出口壓頭0，由給水調(diào)節(jié)閥（或誒水旁路調(diào)節(jié)閥）來(lái)控制汽包水位；在負(fù)荷超過(guò)某一值（對(duì)應(yīng)的給水流量需求接近調(diào)節(jié)閥的最大通流能力）且汽動(dòng)給水泵尚未啟動(dòng)時(shí)，由電動(dòng)調(diào)速給水泵來(lái)控制汽包水位；在汽動(dòng)給水泵汽動(dòng)后，逐步由電動(dòng)調(diào)速給水泵過(guò)度到汽動(dòng)給水泵來(lái)控制起爆水位。電動(dòng)給水泵只在機(jī)組啟動(dòng)階段或汽動(dòng)給水泵故障時(shí)使用。這種方案克服了前兩種方案的缺點(diǎn)，是一種效率較高的給水控制手段。3.3給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)無(wú)論采用何種控制手段，對(duì)于汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不外乎采用以下三種基本結(jié)構(gòu)：水位給定值汽包水位執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)水位給定值蒸汽流量汽包水位給水流量蒸汽流量水位給定值汽包水位給水流量水位調(diào)節(jié)器P

37、IPIPI2PI1+-KKKK給水流量調(diào)節(jié)器圖3-4 給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（1）單沖量控制；（2）單級(jí)三沖量控制；（3）串級(jí)三沖量控制 單沖量控制系統(tǒng)單沖量給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3-4（1）所示，該系統(tǒng)是一個(gè)只采用汽包水位信號(hào)和一個(gè)PI調(diào)節(jié)器的反饋控制系統(tǒng)。這種給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整定方便，但克服給水自發(fā)性擾動(dòng)而后蒸汽流量擾動(dòng)的能力較差，汽包水位在動(dòng)態(tài)過(guò)程中超調(diào)量較大、穩(wěn)定性較低。在大型機(jī)組的給水控制總，這種系統(tǒng)也有應(yīng)用，主要應(yīng)用在低負(fù)荷階段。這是因?yàn)樵诘拓?fù)荷階段由于鍋爐疏水和排污等因素的影響，使給水流量和蒸汽流量存在著嚴(yán)重的不平衡，且流量太小，測(cè)量誤差較大，不宜采用三沖量控制。單級(jí)三

38、沖量控制系統(tǒng)單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如兔3-4（2）所示，該系統(tǒng)采用一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，并根據(jù)汽包水位、蒸汽流量和給水流量三個(gè)信號(hào)的變化去控制給水量。與單沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了兩個(gè)物質(zhì)流量信號(hào)，即引入用于克服虛假水位的蒸汽流量信號(hào)（前饋）信號(hào)和用于抑制給水自發(fā)性擾動(dòng)的給水流量信號(hào)（局部反饋信號(hào)）。當(dāng)蒸汽流量（負(fù)荷）改變時(shí)，通過(guò)前饋控制作用，可及時(shí)改變給水流量，維持進(jìn)出鍋內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于克服虛假水位現(xiàn)象；當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動(dòng)時(shí)，通過(guò)局部反饋控制作用，可抑制這種擾動(dòng)對(duì)給水流量以及汽包水位的影響，這有利于減少汽包水位的波動(dòng)。因此，三沖量給水控制系統(tǒng)在克服擾動(dòng)、維持汽包水位穩(wěn)定、提高

39、給水控制質(zhì)量方面優(yōu)于單沖量給水控制系統(tǒng)。原則上，在負(fù)荷達(dá)到一定值以上、疏水和排污閥逐漸關(guān)閉、汽和水趨于平衡、流量逐漸增大、測(cè)量誤差逐漸減小說(shuō)，可采用三沖量給水控制方式。但單級(jí)三沖量控制昨天要求蒸汽流量和給水流量的測(cè)量值雜穩(wěn)態(tài)撕必須相等，否則汽包水位將存在靜態(tài)偏差，事實(shí)上由于檢測(cè)、變送設(shè)備的誤差等因素的影響，蒸汽流量和給水流量這兩個(gè)信號(hào)的測(cè)量值在穩(wěn)態(tài)時(shí)難以做到完全相等，且單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)一個(gè)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定需兼顧較多的因素，所以，現(xiàn)實(shí)中很少采用單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3-4（3）所示，該系統(tǒng)由主、副兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器和三個(gè)沖量（汽包水位、蒸汽流量

40、、給水流量）構(gòu)成。與單級(jí)三沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)多采用了一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，兩個(gè)調(diào)節(jié)器分工明確、串聯(lián)工作，主調(diào)節(jié)器PI1為給水流量調(diào)節(jié)器，它根據(jù)給水流量偏差控制給水流量，蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)用來(lái)維持負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的物質(zhì)平衡，有此構(gòu)成的是一個(gè)前饋反饋雙回路控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但各調(diào)節(jié)器的任務(wù)比較單純，系統(tǒng)參數(shù)整定相對(duì)單級(jí)三沖量系統(tǒng)要容易些，而且該系統(tǒng)不要求穩(wěn)態(tài)時(shí)給水流量和蒸汽流量測(cè)量信號(hào)嚴(yán)格相等，并可保證穩(wěn)態(tài)時(shí)汽包水位無(wú)靜態(tài)偏差，其控制品質(zhì)較高，是現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用的給水控制系統(tǒng)。4 300MW鍋爐給水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)組態(tài)簡(jiǎn)介:組態(tài)就是將DCS現(xiàn)有的功能模塊，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)系統(tǒng)的需要設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，使

41、其變成能完成變成一定功能的模塊，再將這些模塊按照系統(tǒng)的要求連接起來(lái)，便能組成能實(shí)現(xiàn)一定功能的控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)才是面向?qū)ο罂刂频膶?shí)際系統(tǒng)，那么組態(tài)的過(guò)程究竟是怎樣呢？首先應(yīng)該對(duì)你要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要有一定的認(rèn)識(shí)，然后畫出控制系統(tǒng)的SAMA圖，再根據(jù)SAMA圖在DCS專用組態(tài)軟件繪制相應(yīng)的組態(tài)圖，這種專用的軟件叫WINTOOLS里面有相應(yīng)的功能模塊，用戶只要按照自已的需要調(diào)用相應(yīng)的功能模塊來(lái)組成自已的控制系統(tǒng)。那么這個(gè)控制系統(tǒng)才具有實(shí)際意義。4.1 INFI-90分散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介概述INFI-90 DCS （分散控制系統(tǒng)）是美國(guó)BAILEY公司推出的面向工業(yè)企業(yè)，自動(dòng)化控制管理的一種新型控制系統(tǒng)，它

42、是一種集中了多種高新科技的新型儀表控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)理念是“分散控制，集中管理”原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。從控制儀表的角度看，它是繼組件組裝式模擬儀表之后的新一代控制儀表系統(tǒng)，采用了以微處理器為核心的不同功能組件，構(gòu)成包括數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理控制輸出等功能的連續(xù)控制和順序控制系統(tǒng)，這些組裝式模件安裝在一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的機(jī)柜中直接與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)連接，構(gòu)成控制系統(tǒng)。從信息系統(tǒng)的角度來(lái)看，分散控制系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，具有不同功能的部件。諸如，過(guò)程控制單元，操作控制單元，數(shù)字邏輯站，計(jì)算機(jī)接口單元等作為通信網(wǎng)絡(luò)一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與交換，從控制的角度來(lái)看，分散控制系統(tǒng)是一種分級(jí)控制系統(tǒng)，包括直接對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制的

43、過(guò)程控制級(jí)，控制管理級(jí)，以及生產(chǎn)管理級(jí)。從系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)來(lái)看，又可分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)的功能模件處于管理級(jí)上的計(jì)算機(jī)，過(guò)程通道接口及傳輸線路，各種專用的和通用的外部設(shè)備，人機(jī)聯(lián)系設(shè)備等軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和一系列模塊化功能軟件，用戶能以某種十分簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無(wú)需編寫應(yīng)用軟件程序。過(guò)程控制級(jí)：直接與生產(chǎn)過(guò)程相連接，承擔(dān)過(guò)程信號(hào)的輸入，運(yùn)算處理，控制量輸出的設(shè)備要有構(gòu)成直接數(shù)字控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制站也中現(xiàn)場(chǎng)控制站，現(xiàn)場(chǎng)控制單元或基本控制器以及承擔(dān)數(shù)據(jù)采集功能的數(shù)據(jù)站或過(guò)程輸入輸出單元，現(xiàn)場(chǎng)控制站的組成包括機(jī)柜、控制器模件、模擬量輸入輸出模件

44、，數(shù)字量控制模件，數(shù)字量輸入輸出模件等一些模件組成，它能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，順序控制，算術(shù)運(yùn)算，報(bào)警檢查，過(guò)程I/O處理和通信等等?？刂乒芾砑?jí)主要實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程的分散控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中顯示和操作與管理。主要設(shè)備有操作控制站，工程師站和通信設(shè)備等。工程師站具備操作控制站的部分功能外，要用與對(duì)控制系統(tǒng)的組態(tài)，參數(shù)調(diào)整和系統(tǒng)維護(hù)等任務(wù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是將過(guò)程控制級(jí)與控制管理級(jí)連接在一起的橋梁。數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)是一條采用雙絞線或同軸電纜構(gòu)成的高速通信線路即DHW數(shù)據(jù)調(diào)整公路?，F(xiàn)場(chǎng)控制站（PCU）操作接口單元控制臺(tái)（OIU）管理命令系統(tǒng)（MCS）及計(jì)算機(jī)接口單元（CIU）都通過(guò)通信接口電路接到數(shù)據(jù)高速公路上，通

45、信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有星形、環(huán)形、總線形美國(guó)LN公司的MAX-1000使用星形DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，Bailey公司的INFI-90采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4.1.2 IN-FI90控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的各種模件及其介紹（1）多功能處理器MFP多功能處理器是IN-FI90模件系統(tǒng)中功能最強(qiáng)的一種模件。它相當(dāng)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的主機(jī)部分，由它完成用戶設(shè)計(jì)的模擬和數(shù)字控制策略。 MFP最多可支持64個(gè)子模件，除ASM系列子模件不支持外，其余全可以。MFP可以1：1地冗余配置，一個(gè)工作，另一個(gè)備份，二者之間有一個(gè)1M給水量擾動(dòng)下的水位變化的動(dòng)態(tài)特性Baud的冗余鏈。主MFP工作時(shí)，副MFP隨時(shí)拷貝主MFP的一切數(shù)據(jù)，一旦主

46、MFP故障，副MFP在15ms內(nèi)自動(dòng)投入。冗余配置還可以進(jìn)行在線組態(tài)，即不停機(jī)地在副MFP上進(jìn)行控制方案修改，修改完畢再把副MFP更換為主MFP。MFP可帶64個(gè)模擬控制手操站（SAC）、8個(gè)數(shù)字邏輯手操站（DLS）。（2）控制輸入輸出子模件IN-FI90系統(tǒng)中的子模件相當(dāng)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的過(guò)程通道，它為主機(jī)（即MFP）提供過(guò)程輸入（即模擬量輸入和開關(guān)量輸入）和過(guò)程控制輸出信號(hào)（即模擬量輸出和開關(guān)量輸出）?？刂戚斎胼敵鲎幽＜–IS02）是infi-90系統(tǒng)中功能最強(qiáng)的一種子模件，它集模擬量過(guò)程通道和開關(guān)量過(guò)程通道于一體，具有4個(gè)模擬量輸入、2個(gè)模擬量輸出、3個(gè)開關(guān)量輸入和4個(gè)開關(guān)量輸出通道

47、。（3）子模件擴(kuò)展總線INFI-90子模件擴(kuò)展總線是高速同步并行總線，在主模件和子模件之間提供通訊路徑，主模件執(zhí)行控制功能，子模件執(zhí)行輸入/輸出功能。子模件和主模件的板邊連接器P2連接子模件擴(kuò)展總線。子模件擴(kuò)展總線是模件安裝單元（MMU）后板上的12條平行線。一個(gè)位于MMU后板上連接插座中的12位跨接器連接主模件和子模件之間的總線。通過(guò)扁平電纜還可以把總線擴(kuò)充到6個(gè)MMU。（4）模擬控制站SAC 與數(shù)字邏輯站DLS模擬控制站提供單個(gè)回路的控制和監(jiān)視功能，而且還具有接點(diǎn)或4-20mA電流輸出的手動(dòng)控制和旁路能力。它類似于常規(guī)儀表控制系統(tǒng)中的手動(dòng)操作器，只是功能更強(qiáng)大。SAC實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)專用的微

48、機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。SAC和CIS并行工作，主模件MFP協(xié)調(diào)他們的工作。數(shù)字邏輯站實(shí)質(zhì)上是一個(gè)按扭和指示燈站，提供按扭輸入和指示燈輸出，相當(dāng)于常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的操作按扭和指示燈。它通過(guò)端子單元TLS與數(shù)字模件DSM相連，實(shí)現(xiàn)與主模件的通訊。一個(gè)DSM最多可以連接8個(gè)DLS，而一個(gè)MFP也最多帶8個(gè)DLS。4.1.3針對(duì)硬件設(shè)計(jì)的說(shuō)明總線（CONTROL WAY）共可帶32個(gè)節(jié)點(diǎn)，子總線可帶64個(gè)子模件，速度為500波特，過(guò)程控制單元（PCU）為控制系統(tǒng)的核心部分，有它完成閉環(huán)控制、順序邏輯控制和數(shù)據(jù)采集，PCU所能實(shí)現(xiàn)的一切功能都是由它所包括的各種模件體現(xiàn)出來(lái)的，每個(gè)PCU最多可帶32個(gè)主模件，主模件

49、在控制通道上通訊的“標(biāo)記號(hào)”叫做模件地址，它與模件在PCU中的位置，而5位二進(jìn)制排列級(jí)件和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的連接必須經(jīng)過(guò)相應(yīng)的端子模件或端子單元。多功能處理器（MFP）為INFI90系統(tǒng)中功能最強(qiáng)的一種模件，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的核心部分，由它完成用戶設(shè)計(jì)的模件和數(shù)字控制策略。.設(shè)計(jì)中用到的部分功能碼(1) 功能碼156：增強(qiáng)PID控制器說(shuō)明：增強(qiáng)型PID控制器功能碼完成PID控制器的功能。這個(gè)功能塊具有位置或速度型控制限制算法,它還提供一個(gè)防復(fù)位終止功能。規(guī)格：規(guī)格號(hào)可調(diào)性隱含值數(shù)據(jù)類型范圍最小 最大說(shuō) 明S1NO5INT(2)09998過(guò)程變量的塊地址S2NO5INT(2)09998設(shè)定點(diǎn)塊地址

50、S3NO5INT(2)09998TR的塊地址S4NO0INT(2)09998跟蹤標(biāo)志的塊地址0=跟蹤 1=釋放 輸出：塊 號(hào)數(shù)據(jù)類型說(shuō) 明NREAL帶前饋的控制輸出N+1BOOLEAN塊增加標(biāo)志：0=允許增加，1=禁止增加(2) 功能碼9：模擬量切換器說(shuō)明：這個(gè)輸出等于所選擇的輸入，所選擇的狀態(tài)由外加信號(hào) 來(lái)確定。這個(gè)功能碼選擇兩個(gè)輸入中的一個(gè)，取決于布爾輸入 。它還有兩個(gè)時(shí)間常數(shù)，提供兩個(gè)方向的無(wú)擾動(dòng)切換。輸出：塊號(hào)數(shù)據(jù)類型說(shuō)明NREAL輸出等待兩輸入之一規(guī)格：規(guī)格號(hào)可調(diào)性隱含值數(shù)據(jù)類型范圍最小 最大說(shuō)明S1NO0INT(2)0255/2046第一個(gè)輸入的塊地址S2NO0INT(2)0255

51、/2046第二個(gè)輸入的塊地址S3NO0INT(2)0255/2046轉(zhuǎn)換信號(hào)的塊地址 0=S1,1=S2(3) 功能碼80：控制站（MFC）說(shuō)明：控制站（MFC）功能碼提供MFC和下列接口設(shè)備之間的接口：數(shù)字控制站（DCS）、操作接口單元（OIU）、命令管理系統(tǒng)（MCS）和計(jì)算機(jī)接口單元（CIU）。它提供基本控制“串級(jí)控制和比例設(shè)定點(diǎn)控制”加手動(dòng)/自動(dòng)站切換。不能把這個(gè)功能碼放在編號(hào)高于1023的塊上，因?yàn)槟壳肮S環(huán)路的信息規(guī)模只允許這個(gè)環(huán)路為進(jìn)行控制調(diào)用到1023塊為止。規(guī)格：規(guī)格號(hào)可調(diào)性隱含值數(shù)據(jù)類型范圍最小 最大說(shuō) 明S1NO0INT(2)0 2046過(guò)程變量（PV）的塊地址S2NO5I

52、NT(2)0 2046設(shè)定點(diǎn)（SP）跟蹤信號(hào)的塊地址S3NO0INT(2)0 2046自動(dòng)信號(hào)的塊地址S4NO5INT(2)0 2046控制輸出的跟蹤開關(guān)（TR）的塊地址S18NO0INT(1)0 7切換到手動(dòng)信號(hào)的塊地址0=不切換，1=切換到手動(dòng)且保持S29NO0INT(2)0 2046具有設(shè)定點(diǎn)跟蹤S2輸入的開關(guān)的塊地址 0=不跟蹤1=跟蹤S2輸出：塊 號(hào)數(shù)據(jù)類型說(shuō) 明NREAL控制輸出N+1REAL設(shè)定點(diǎn)N+2布爾自動(dòng)方式標(biāo)志 0=手動(dòng) 1=自動(dòng)(4) 功能碼2：手動(dòng)設(shè)定常數(shù)說(shuō)明：這項(xiàng)功能提供一個(gè)人工調(diào)整的輸出，這個(gè)輸出可用做其它塊的輸入，即這個(gè)功能塊產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)的模擬輸出且?guī)в泄こ虇挝?/p>

53、。規(guī)格規(guī)格號(hào)可調(diào)性隱含值數(shù)據(jù)類型范圍最小 最大說(shuō)明S1YES0.000REAL(2)/(3)FULL工程單位的輸出值輸出：塊號(hào)數(shù)據(jù)類型說(shuō)明書NREAL用戶選擇的常數(shù)4.2汽包水位控制系統(tǒng)基本要求汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持汽包水位在允許范圍內(nèi)變化。影響水位變化的主要因素有鍋爐的蒸發(fā)量、給水流量和燃燒率等。當(dāng)蒸汽流量突然增大時(shí)，由于汽包水位對(duì)象是無(wú)自平衡能力的，這時(shí)水位應(yīng)按積分規(guī)律下降。但是當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量突然增加時(shí)，汽包水面下的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強(qiáng)度增加，從而使水位升高。因蒸發(fā)強(qiáng)度的增加是有一定限度的，故汽泡容積增大而引起的水位變化是慣性環(huán)節(jié)的特性。實(shí)際水位變化的趨勢(shì)是兩種特

54、性的迭加。由此可以看出，當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時(shí)，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，當(dāng)負(fù)荷突然減小時(shí)，水位反而先下降），這種現(xiàn)象就是“虛假水位”現(xiàn)象。另外，給水流量和燃燒率擾動(dòng)由于水面下汽泡的原因，也能產(chǎn)生虛假水位，因此給水控制系統(tǒng)不能單單以汽包水位為被調(diào)量，為了減少或抵消虛假水位現(xiàn)象，就必須采用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所謂三沖量，就是指汽包水位、蒸汽流量和給水流量。蒸汽流量和給水流量是引起水位變化的原因，蒸汽流量作為水位調(diào)節(jié)的前饋信號(hào)，當(dāng)蒸汽流量改變時(shí)，調(diào)節(jié)器立即動(dòng)作，相應(yīng)地改變給水流量，而當(dāng)給水流量自發(fā)地變化時(shí)，調(diào)節(jié)器也立即動(dòng)作，使給水流量恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值，這樣就有效控制了虛假水位的影響。給水控制是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)，對(duì)水位起校正作用，是細(xì)調(diào)；其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的被調(diào)量是給水流量，目的是快速消除來(lái)自水側(cè)的擾動(dòng)。為了提高給水控制系統(tǒng)的可靠性，汽包水位測(cè)量使用了三個(gè)變送器。三個(gè)經(jīng)壓力校正后的汽包水位信號(hào)取中間值，作為控制系統(tǒng)的被調(diào)量，當(dāng)水位測(cè)量信號(hào)平均值超過(guò)±300mm，而且任意兩個(gè)水位測(cè)量信號(hào)越限±280mm 時(shí)，發(fā)出汽包水位MFT