串級三沖量給水控制系統

　　摘 要： 電力工業逐漸發展為大電網、大機組、高參數、高度自動化。本文設計的串級三沖量給水控制系統，可以克服在生產過程中產生的內、外擾動，通過進行 MATLAB 仿真，驗證了系統可以保持穩定運行。
　　關鍵詞： 汽包水位 串級三沖量給水控制系統 調節器
　　
　　電廠熱工自動化水平的高低是衡量電廠生產技術的先進程度和企業現代化的重要標志。其中，汽包鍋爐給水及水位的調節已經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過程中的給水及水位控制，大大提高了生產效率。汽包鍋爐給水控制系統的任務是使給水量適應鍋爐蒸發量，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，才能實現機組安全經濟運行。正因為汽包水位是影響整個機組安全經濟運行的重要因素，所以就要有一套較好的控制方案，來實現汽包水位的控制。
　　汽包鍋爐的給水調節系統不外乎采用以下三種基本結構：單沖量調節系統結構、單級三沖量調節系統結構、串級三沖量調節系統結構。串級三沖量調節方式，采用主、副兩個調節器。兩調節器任務分工明確，整定相對容易，而且不要求穩態時給水流量信號與蒸汽流量信號完全相等，易得到較好的調節品質，因此現場多采用此控制方式。
　　串級三沖量給水控制系統和單級三沖量給水控制系統相比，有如下特點。
　　1.兩個調節器任務不同，參數整定相對獨立。
　　2.在負荷變化時，串級三沖量給水控制系統對于虛假水位較嚴重的被控對象顯得更有意義。
　　3.串級系統還可以接入其他沖量信號（如燃料信號等）形成多參數的串級系統。
　　但是，串級三沖量給水控制系統在汽機甩負荷時的過渡過程和響應速度不如單級系統快。
　　國產300MW火力發電機組大型汽包鍋爐的控制對象具有給水內擾動態特性延遲和慣性大的特點，且無自平衡能力，給水控制系統若采用以水位為被調量的單回路系統，控制過程中水位將出現較大的動態偏差，給水流量波動較大，因此，應考慮采用三沖量給水控制系統方案。
　　串級三沖量給水控制系統的原理圖如下：
　　這個系統有三個回路，Ⅰ為副回路，包括給水量W、副調節器W（s）、執行器放大系數K、閥門系數K、給水流量變送器斜率γ和給水流量分壓系數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n、副回路和被控對象W（s）。
　　這個系統中使用了兩個調節器，構成串級控制系統。為保證被調量無靜差，主調節器采用PI控制規律，副調節器采用PI或P控制規律，副調節器接受三個輸入信號，信號之間有靜態配合問題，但系統的靜態特性由主調節器決定，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中，副回路是一個PI調節器，一般用試探法整定副回路。
　　副回路可看作一個隨動系統 ，把調節閥和普通管道系統作為被調對象，則作為以外的環節都作為等效調節器。
　　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，系統可以很快恢復到期望水位，說明參數整定較為合理，系統可以很好地克服外擾，滿足設計要求。在參數整定過程中，副回路是用試探法整定的，主回路的參數整定是把副回路等效成比例環節，然后用經驗公式進行整定，從仿真結果可以看出，參數整定過程較為合理。
　　
　　參考文獻：
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