热工控制系统课程设计说明书
信号（Hi,i=1,2,3）求平均值作为汽包水位的测量信号H。当任一差压变送器故障时Hi和H相差很大，可发出声光报警。同时在逻辑信号作用下T切换至NO，将故障前的H作为本路测量值Hi，暂时维持H变化不大，控制系统切手动，待值班人员切除故障变送器后，系统再正常运行。
图3-3 全程给水控制原理图
3.2.2 给水流量信号
给水流量的测量采用双变送器，正常情况下切换开关T的NC点通，选A、B两个测量
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信号中较大的一个经过给水温度的补偿和惯性阻尼环节，作为给水流量测量信号。当任一变送器故障时，通过逻辑线路使T切向NO，将该路变送器输出置零，同时发出声、光报警，系统切手动，待切除故障变送器后系统才正常运行。总的给水流量中还包括了一、二、三级减温水量。
3.2.3 主蒸汽流量信号
主蒸汽流量D的测量可采取两种方法：
1.测得汽轮机调速级压力p1，一级抽汽压力p2和一级抽汽温度?2，采用下述公式求取：
D?p12?p22a??2b 式中a、b为设定值，当高压加热器关闭时，b值要重新设定。
2.用汽轮机调速级压力p1，经主蒸汽温度?校正来代替D。当高压旁路阀开启时所测得D还要加上旁路蒸汽流量。在?2和p2的测量中均采取了双变送器冗余设置，可靠性高。
3.2.4 给水全程控制系统设计图
根据设计要求，从除氧器出来的给水，由给水泵送入高压加热器，再经省煤器进入汽包。给水泵包括一台电动泵和一台汽动泵，电动泵容量为50%额定给水流量，汽动泵容量为100%额定给水流量。在启动和低负荷工况下电动泵运行，正常工况下汽动泵运行。300MW单元机组给水全程控制系统原理图如图3-3所示。
3.3 控制系统工作过程分析
控制过程表
给水控制系统 单冲量 三冲量 单冲量 控制手段 启动给水旁电动泵 电/汽并列 汽动泵 电动泵 旁路阀 路阀 电动电汽并列 电动泵 泵 3.3.1 启动，冲转及带25﹪负荷
此阶段采用单冲量系统通过控制给水旁路阀门开度来维持汽包水位在给定范围内，电动给水泵维持在最低转速，汽动给水泵手/自动操作1AM强迫为手动状态，T5切换至NO使
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汽动泵超驰全关，主给水电动门也关闭，给水旁路阀从0～100%控制。
单冲量调节器PI4的输入为水位测量值H和给定值H0 的偏差，其输出竟3AM手/自动操作器去控制给水旁路阀，同时可进行阀位显示。三冲量电动泵的副调节器（PI3）也处于自动跟踪状态，通过切换开关T2的NC点使PI3的输出跟踪函数发生器f1（x）的输出，再通过2AM手/自动操作器使电动泵维持在最低转速nmin 运行。
图3-4 控制过程曲线
3.3.2 升负荷25%～30%
此阶段采用单冲量系统控制电动给水泵转速。此时三冲量系统尚不能使用，给水旁路门已全开，只能提高给水泵转速来满足给水量的增加，T2仍接NC点，f1 (x)的输出值随控制信号（PI4的输出）变化。通过PI3的自动跟踪去控制电动泵转速，实现由阀门控制到电动泵转速控制给水量的无扰过渡。由于单冲量调阀系统对象特性不同，且调节器整定参数不同，所以PI4为变参数调节器。
3.3.3 30%～100%负荷阶段
此阶段采用三冲量系统控制给水泵转速方案，这是控制系统的正常工况。给水旁路阀锁定在全开位置不在关闭，以减少系统不必要的扰动。
（1）负荷达w%，电动泵转速为 nx时打开主给水电动门。此时泵的转速已提高，当主给水电动门打开以后，管道阻力突然减少，控制系统使泵转速自动下降一些时，泵转速已有可能下降。另外，在三冲量系统投运情况下开主给水电动门，由于三冲量系统抗内扰的能力比单冲量系统强的多，所以控制质量能得到保证。
（2）30%～A%负荷阶段采用电动泵控制给水量。T3切至NO（100%），3AM跟踪T3的输
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出从而使给水旁路阀超驰全开。此时系统为三冲量电动泵控制，PI3（电动泵副调节器）不再跟踪PI4的输出，而是处于自动控制状态，通过2AM手/自动操作器控制电动泵转速。三冲量主调节器PI1接受水位及其给定值的偏差，其输出和蒸汽流量D的前馈信号求和作为副调节器PI3的给定信号，同时PI3还接受给水流量W的反馈信号。
（3）D>A%负荷时，开始启动汽动泵，完成汽动泵和电动泵的转换之后，汽动泵取代电动泵运行，电动泵处于超驰全关状态，直到满负荷运行。此时，PI2（汽动泵副调节器）处于自动控制状态，通过1AM手/自动操作器控制汽动泵转速，同时可进行转速显示。若执行机构发生故障可发出逻辑信号使泵切手动。
3.3.4 减负荷过程
在减负荷过程中控制顺序与上述相反，同时负荷的切换的切换点考虑了2%的不灵敏区，避免由于负荷波动系统在切换点处来回切换。
3.4 控制过程中的跟踪与切换 3.4.1 系统间的无扰切换
当负荷低于30%MCR时采用单冲量控制系统。此时三冲量主调节器PI1的输出跟踪（D-W）信号，同时电动泵三冲量副调节器PI3的输出通过函数组件f1?x?以及切换开关T2一直跟踪单冲量调节器PI4的输出，所以系统由单冲量切换到三冲量是无扰动的。
D＞30%时采用三冲量系统。单冲量调节器PI4通过T1的常闭点NC跟踪三冲量电动泵副调节器PI3的输出，所以由三冲量切换到单冲量也是无扰动的。
3.4.2 阀门和泵的运行及切换
低负荷时采用旁路阀控制给水流量，高负荷时采用改变泵的转速来控制，两者的无扰切换时通过函数组件f1?x?、切换开关T2及PI3的跟踪实现的。因为f1?x?产生连续函数，而PI3通过T2的NC点跟踪f1?x?的输出，且当阀门开足时才开始调泵的转速，所以从调阀到调泵的切换是无扰的。
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3.4.3 电动泵与汽动泵的切换
以电动泵运行，汽动泵取代电动泵为例。
（1）正常倒换，即电动泵操作处于自动位置，汽动泵操作处在手动位置时进行泵的切换。把汽动泵的操作器调至最低转速时启动汽动泵，然后再慢慢升速。电动泵会由于控制系统的控制作用而自动降速，待两泵出口流量相同时，把汽动泵操作器投自动，电动泵操作器切手动，并慢慢把电动泵降至最低转速后停泵。这样切换扰动量最小。
（2）两泵操作器均处于手动状态进行泵的切换时，两泵转速及给水量完全由运行人员控制。
3.4.4 执行机构的手、自动切换
旁路阀门手动时T1切至NO，单冲量调节器PI4通过f4?x?跟踪小阀操作器3AM的输出，保证切回自动时是无扰动的。
汽动泵手动时，汽动泵三冲量副调节器PI2的输出跟踪汽动泵操作器1AM的输出。如果此时电动泵也手动，则三冲量主调PI1的输出跟踪（D-W）信号，所以汽动泵控制切回自动时是无扰动的。
由以上分析可以看出，此300MW单元机组给水全程控制系统能满足从启动到额定负荷和从额定负荷到停炉全过程的给水控制。系统的总体方案是低负荷时控制阀门开度改变给水流量，同时保证泵的最低转速，此时为两段调节。高负荷时通过改变泵的转速来改变给水量，控制水位，是一段调节的方案，能减少节流损失，充分发挥给水调节泵的经济效益。同时该系统测量信号补偿，系统无扰切换及逻辑报警线路设计合理全面，并用N-90网络实现，具有较高的可靠性。
3.5 该给水全程控制系统的特点
该锅炉给水全程控制系统可以不需要运行人员参与而自动完成锅炉启、停和正常运行
工况下对给水热力系统中全部设备的自动控制，以保持汽包水位在设定的允许范围以内。而且，该系统给水泵包括一台电动泵和一台汽动泵，电动泵容量为50%额定给水流量，汽动泵容量为100%额定给水流量。在启动和低负荷工况下电动泵运行，正常工况下汽动泵运行。因此，其控制过程具有以下主要特点：
1. 锅炉从启动到正常运行的过程中，汽水参数和负荷在很大范围内变化，因此需要对
水位、流量等测量信号自动进行压力和温度的校正。
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