发布时间 : 星期四 文章锅炉三冲量控制设计更新完毕开始阅读
这种系统尚不能迅速消除给水流量的自发扰动，也不能及时体现控制效果。这种控制方案多用于中、小型锅炉的给水控制系统。
总之，通过对给水控制系统的对象的动态性能分析可以看出，采用单回路控制系统是不能满足生产对控制品质的要求，所以电站汽包锅炉的给水控制普遍采用三冲量给水控制方案。三冲量给水系统又分为单级三冲量和串级三冲量给水系统。所谓单级三冲量给水系统，是指系统中用了一个调节器，而调节器的输入有三个，因此得名。这种系统与双冲量给水系统相比，多了一个流量反馈信号。给水量发生变化时，流量信号自然要比水位信号快得多，从而大大的改善了控制质量。但是，在系统参数整定时，内外回路相互关联相互影响，不容易确定参数，从而得不到希望的调节效果，且负荷变化时水位静态值是根据“静态对比”来进行整定的。所以，又出现了串级三冲量给水系统，此系统更进一步完善了结构，提高了控制质量。
串级三冲量给水控制系统和单级三冲量给水控制系统相比，有如下特点： 1．两个调节器任务不同，参数整定相对独立。副调节器的任务是当给水扰动时，迅速动作使给水量不变；当蒸汽流量扰动时，副调节器迅速改变给水量，保持给水量和蒸汽量平衡。主调节器的任务是校正水位，这比单级三冲量给水控制系统的工作更为合理，故串级系统的调节质量比单级系统要好一些。
2．在负荷变化时，水位静态值是靠主调节器PI1来维持的，并不要求进入副调节器的蒸汽流量信号的作用强度按所谓“静态配合”来进行整定。恰巧相反，在这里可以根据对象在外扰下虚假水位的严重程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，以便在负荷变化时，使蒸汽流量信号能更好的补偿虚假水位的影响，从而改变蒸汽负荷扰动下的水位控制质量。对于虚假水位较严重的被控对象，这一点就显得更有意义。
3．当给水流量信号IW和蒸汽流量信号ID两个信号中由于变送器故障而失去一个信号，或变送器特性发生变化，ID和IW平衡关系失去时，主调节器由于积分作用可补偿失去平衡的电流，使系统暂时维持工作；而单级系统当ID或IW因产生故障而失去时，则无法控制水位在额定值，因此，串级系统的安全性较好。
4．串级系统还可以接入其他冲量信号（如燃料信号等）形成多参数的串级系统。
但是，串级三冲量给水控制系统在汽机甩负荷时，它的过渡过程和响应速度不如单级系统快。
4.1 串级三冲量给水控制系统
给水控制系统概况
锅炉的汽包水位能够间接反映锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系，维持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口的蒸汽水分含量过多，导致过热器管壁结垢而被烧坏，也使过热蒸汽温度急剧变化，直接影响机组的稳定运行。汽包水位过低，可能破坏锅炉水循环，导致水冷壁管被烧坏。
汽包锅炉给水控制系统地作用是使锅炉的给水量自动适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内波动。
汽包水位H是汽包中储水量和水面下汽包容积的综合体现，不仅受汽包储水量变化的影响，还受汽水混合物中汽包容积变化的影响。其中主要的扰动为给水流量W、锅炉蒸发量D、汽包压力、炉膛热负荷等，其对水位的影响各不相同。其中给水流量和蒸汽流量是影响汽包水位的2种主要扰动，前者来自调节侧，称为内扰，后者来自负荷侧，称为外扰。
串级三冲量给水控制系统的工作原理
国产300MW火力发电机组大型汽包锅炉的控制对象具有给水内扰动态特性延迟和惯性大的特点，且无自平衡能力，给水控制系统若采用以水位为被调量的单回路系统，控制过程中水位将出现较大的动态偏差，给水流量波动较大，应此，应考虑采用三冲量给水控制系统方案。
另外，控制对象在蒸汽负荷扰动（外扰）时，存在“虚假水位”现象，应此在扰动的初始阶段，调节器将使给水流量向与负荷变化相反的方向变化，加剧了锅炉的进、出流量的不平衡。因此应采用以蒸汽流量D为前馈信号的前馈控制，从而能够根据对象在外扰下虚假水位的严重程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，以改善蒸汽负荷扰动下的水位控制品质。
采用串级控制系统将具有更好的控制品质，调试整定也比较方便，故在大型汽包炉上可采用串级三冲量给水控制系统。 串级三冲量给水控制系统的原理图如图4-2和所示。
图4-2 串级三冲量给水控制系统原理方框图
这个系统有三个回路，Ⅰ为副回路，包括给水量W、副调节器WT2(s)、执行器放大系数KZ、阀门系数Kf、给水流量变送器斜率?G和给水流量分压系数nG；Ⅱ为主回路，包括水位被控对象WD1(s)、水位变送器斜率?H、主调节器WT1(s)和副回路；Ⅲ位前馈通路，包括蒸汽流量变送器斜率?D和蒸汽流量分压系数nD、副回路和被控对象WD2(s)。
这个系统中使用了两个调节器，构成串级控制系统。为保证被调量无静差，主调节器采用PI控制规律，副调节器采用PI或P控制规律，副调节器接受三个输入信号，信号之间有静态配合问题，但系统的静态特性由主调节器决定，因此蒸汽流量信号并不要求与给水流量信号相等。
副回路的作用主要为快速消除内扰，主回路用于校正水位偏差，而前馈通路则用于补偿外扰，主要用于克服虚假水位现象。
串级三冲量给水控制系统的SAMA图 下图为串级三冲量给水控制系统的SAMA图：
图4-3 串级三冲量给水控制系统的SAMA图
4.2调节器的选择
调节规律是指调节器输出信号与其输入信号之间的动态关系，从理论上说可有各种形式的函数关系，然而在实践中总结出三种基本调节关系，广为采用。这三种基本调节规律就是比例调节规律、积分调节规律、微分调节规律。三种调节规律的组合可设计出多种调节规律的调节器，如比例调节器、比例积分调节器、比例积分微分调节器等。调节器作为控制系统组成部分之一，其动态特性对控制过程有着很大的影响，因为对象的特性是不容易改变的。
比例调节规律的特点是控制及时，控制作用贯穿整个调节过程，因此它是基本的调节作用。然而比例调节不能保证系统无差。积分作用可以实现无差调节，只要偏差存在，积分控制作用一直增加；换言之，只有偏差为零时，积分作用才停止变化，这表明系统达到再次稳定状态时，被调量的偏差必然为零。积分调节规律的特点就是消除稳态偏差，实现无差调节，其控制作用体现在调节过程的后期。但是，具有积分调节规律的调节器不能完全消除偏差。比例积分调节规律要