串級三沖量給水控制系統(tǒng)

　　摘 要： 電力工業(yè)逐漸發(fā)展為大電網(wǎng)、大機組、高參數(shù)、高度自動化。本文設計的串級三沖量給水控制系統(tǒng)，可以克服在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的內、外擾動，通過進行 MATLAB 仿真，驗證了系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定運行。
　　關鍵詞： 汽包水位 串級三沖量給水控制系統(tǒng) 調節(jié)器
　　
　　電廠熱工自動化水平的高低是衡量電廠生產(chǎn)技術的先進程度和企業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。其中，汽包鍋爐給水及水位的調節(jié)已經(jīng)完全采用自動的方式加以控制，在不需要操作人員干預的情況下，就可以很好地完成生產(chǎn)過程中的給水及水位控制，大大提高了生產(chǎn)效率。汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的任務是使給水量適應鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中水位保持在一定的范圍內。只有保證汽包水位的波動在允許范圍內，才能實現(xiàn)機組安全經(jīng)濟運行。正因為汽包水位是影響整個機組安全經(jīng)濟運行的重要因素，所以就要有一套較好的控制方案，來實現(xiàn)汽包水位的控制。
　　汽包鍋爐的給水調節(jié)系統(tǒng)不外乎采用以下三種基本結構：單沖量調節(jié)系統(tǒng)結構、單級三沖量調節(jié)系統(tǒng)結構、串級三沖量調節(jié)系統(tǒng)結構。串級三沖量調節(jié)方式，采用主、副兩個調節(jié)器。兩調節(jié)器任務分工明確，整定相對容易，而且不要求穩(wěn)態(tài)時給水流量信號與蒸汽流量信號完全相等，易得到較好的調節(jié)品質，因此現(xiàn)場多采用此控制方式。
　　串級三沖量給水控制系統(tǒng)和單級三沖量給水控制系統(tǒng)相比，有如下特點。
　　1.兩個調節(jié)器任務不同，參數(shù)整定相對獨立。
　　2.在負荷變化時，串級三沖量給水控制系統(tǒng)對于虛假水位較嚴重的被控對象顯得更有意義。
　　3.串級系統(tǒng)還可以接入其他沖量信號（如燃料信號等）形成多參數(shù)的串級系統(tǒng)。
　　但是，串級三沖量給水控制系統(tǒng)在汽機甩負荷時的過渡過程和響應速度不如單級系統(tǒng)快。
　　國產(chǎn)300MW火力發(fā)電機組大型汽包鍋爐的控制對象具有給水內擾動態(tài)特性延遲和慣性大的特點，且無自平衡能力，給水控制系統(tǒng)若采用以水位為被調量的單回路系統(tǒng)，控制過程中水位將出現(xiàn)較大的動態(tài)偏差，給水流量波動較大，因此，應考慮采用三沖量給水控制系統(tǒng)方案。
　　串級三沖量給水控制系統(tǒng)的原理圖如下：
　　這個系統(tǒng)有三個回路，Ⅰ為副回路，包括給水量W、副調節(jié)器W（s）、執(zhí)行器放大系數(shù)K、閥門系數(shù)K、給水流量變送器斜率γ和給水流量分壓系數(shù)n；Ⅱ為主回路，包括水位被控對象W（s）、水位變送器斜率γ、主調節(jié)器W（s）和副回路；Ⅲ位前饋通路，包括蒸汽流量變送器斜率γ和蒸汽流量分壓系數(shù)n、副回路和被控對象W（s）。
　　這個系統(tǒng)中使用了兩個調節(jié)器，構成串級控制系統(tǒng)。為保證被調量無靜差，主調節(jié)器采用PI控制規(guī)律，副調節(jié)器采用PI或P控制規(guī)律，副調節(jié)器接受三個輸入信號，信號之間有靜態(tài)配合問題，但系統(tǒng)的靜態(tài)特性由主調節(jié)器決定，因此蒸汽流量信號并不要求與給水流量信號相等。
　　在串級三沖量給水控制系統(tǒng)中，副回路是一個PI調節(jié)器，一般用試探法整定副回路。
　　副回路可看作一個隨動系統(tǒng) ，把調節(jié)閥和普通管道系統(tǒng)作為被調對象，則作為以外的環(huán)節(jié)都作為等效調節(jié)器。
　　W（s）==γnKW（s）
　　副回路的作用主要為快速消除內擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通路則用于補償外擾，主要用于克服虛假水位現(xiàn)象。
　　給水流量擾動下主回路的SIMULINK結構圖如下：
　　給水量擾動下主回路的水位變化仿真圖如下：
　　從仿真結果可以看出，在加入擾動的情況下，系統(tǒng)可以很快恢復到期望水位，說明參數(shù)整定較為合理，系統(tǒng)可以很好地克服外擾，滿足設計要求。在參數(shù)整定過程中，副回路是用試探法整定的，主回路的參數(shù)整定是把副回路等效成比例環(huán)節(jié)，然后用經(jīng)驗公式進行整定，從仿真結果可以看出，參數(shù)整定過程較為合理。
　　
　　參考文獻：
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