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1  引言

    紅雁池第二發電廠（以下簡稱為紅二電廠）一期工程單臺機組裝機容量200MW，鍋爐額定蒸發量670t/h（投抽汽），兩臺調速給水泵一用一備，給水泵最大出力800t/h，額定轉速5 834rpm。由于各方面因素影響，一期工程給水全程控制未能很好地利用DCS系統來解決系統組態的不足，未能實現真正的給水全程控制。為方便對比分析，筆者將在以下內容中同時介紹典型的給水全程控制系統和紅二電廠的給水全程控制系統情況。

2  給水全程控制關鍵問題

圖1  給水系統簡圖

    一般常規的汽包水位三沖量控制系統只是在機組負荷達到70%以上才能投入正常運行，隨著機組容量的不斷增大，運行參數的不斷提高，運行人員在啟動停止過程中的操作越來越頻繁，給水全程控制為這些問題提供了解決辦法。

    所謂給水全程自動控制是指鍋爐自啟動到正常運行再到停火冷卻全過程均為自動調節，其任務是：在從鍋爐點火升溫升壓開始至滅火冷卻降溫降壓的整個過程中，控制鍋爐給水流量保證汽包水位維持在允許范圍內，圖1為紅二電廠一期工程給水系統簡圖。

    若要實現給水全程自動控制，則系統必須具備以下功能。

    (1)  既可以通過改變調節門開度來改變給水流量（即改變給水管路阻力）以維持負荷下的汽包水位，也可以通過改變電動調速給水泵轉速（即改變給水壓力）以維持高負荷下的汽包水位。

    (2)  高、低不同負荷下，隨著負荷的變化，系統要實現單沖量和三沖量的無擾切換。

    (3)  在高、低負荷的不同情況下，給水流量相差較大，必須在測量上采用兩套裝置進行測量，并解決切換問題。

3  主路、旁路給水調節閥的切換

    在給水全程自動控制中，低負荷時通常使用旁路給水閥控制給水流量，紅二電廠旁路閥最大通流量約為260t/h（即最大給水流量的32%）；高負荷時，用主路給水閥控制給水流量，電動調速給水泵啟動轉速約為4 000rpm。

圖2  主路、旁路調閥切換原理

    其中，SFT1：當HLM=0時，輸出為200；當HLM=1時，輸出為160。SFT2：當HLM=0時，輸出等于旁路PID；當HLM=1時，輸出為0。SFT3：當HLM=0時，輸出為0；當HLM=1時，輸出等于主路PID。S/MA：狀態信號為“0”自動，狀態信號為“1”時手動。其中，“MAN”為條件手動；“LMT”為速率限制器；“HLM”為高限報警，報警輸出為“1”；W為主蒸汽流量。

    如圖2所示：

    (1)  在鍋爐點火并網后，小負荷（蒸汽流量小于200t/h，即小于熱負荷的25%）時，高限報警器HLM輸出為“0”，SFT2輸出為旁路調節器輸出。SFT3輸出為0，鍋爐給水由旁路調閥控制，主路調節器PID手動輸出。跟蹤旁路閥閥位值。

    (2)  當蒸汽流量大于200t/h時，高限報警器HLM輸出為“1”，SFT2輸出為0，SFT3輸出為主路調節器輸出。鍋爐給水由主路調閥控制，旁路調節器PID手動，輸出跟蹤主路閥閥位置。此時，SFT1輸出160t/h，即高限報警器設定值改變為高于160t/h報警。所以當蒸汽流量在大于200t/h而將主路切為自動后，若其流量再次小于200t/h，它不會將主路控制切為旁路控制，而是當蒸汽量小于160t/h時，才將其切換為旁路控制，從而起到了一個滯環作用，防止閥門反復切換。

    (3)  由于兩個閥門的流量是不同的，所以兩個閥門的開關速度應該不同，可以通過試驗的辦法調整LMT1和LMT2的參數，使兩路調閥在切換過程中給水流量保持相當。

    (4)  調節閥的切換與截門的切換應密切配合，截門的開啟應在調閥投入工作之前，如用邏輯順序控制，則簡易原理圖如圖3所示，即蒸汽流量大于160t/h時，開啟截門；小于120t/h時關閉截門。

圖3  截門控制

    (5)  ‘MAN’條件手動的基本原則為：旁站控制、調閥控制、調速泵單沖量控制、三沖量控制，這四套系統只能有一套工作在自動控制狀態，即另外三套系統手動狀態相“與”后取“非”，然后輸入作為本控制系統“條件手動”的信號，如果其它三套系統中有一套是位于自動狀態“0”，則本系統‘MAN’輸入為“1”，不能切自動。

4  主調節器閥，給水泵切換

    主路給水調閥控制與調速泵給水控制切換原理和主路調閥控制與旁路調閥控制切換原理相同，但原設計調節閥切換到調速泵的條件為蒸汽量大于30%（即240t/h），并且調門開度大于90%，即主調閥調節范圍為160~240t/h，這樣范圍較小，系統切換過于頻繁。一般情況下，當蒸汽流量大于400t/h時切換調速泵控制給水流量，滯回值360t/h，即當蒸汽流量小于360t/h時，切回到主調閥控制。

5  單沖量、三沖量切換

    與上述幾種情況不同，單沖量、三沖量系統切換是針對同一個執行機構―給水泵勺管，即為兩個控制回路分別控制同一個執行機構，原理見圖4。

    鍋爐在不同負荷和參數時，其給水被控對象的動態特性是不同的，低負荷時由于蒸汽參數低，負荷變化小，假水位現象不嚴重，