除氧器水位課程設計任務書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 壓力變送器中，以測壓彈性膜片為電容器的可動極板，它與固定極板之間形成一可變電容。隨被測壓力的變化，膜片產生位移使電容器的可動極板與固定極板之間的距離改變，從而改變了電容器的電容量，這樣就完成了壓力信號與電容量之間的變換。將激勵電壓加于電容器，產生的交變電流經整流、控制、放大，輸出4～20m A直流電流。這就是電容式（差壓）變送器的基本工作原理。在常用的1151系列電容式變送器中，電容式傳感部分又被稱為δ室，如圖 ：教師批閱：圖 電容式變送器結構1151變送器的變換過程示意如圖 ：圖 變送器的變換過程示意圖二、 水位信號的校正：鍋爐從啟動到正常運行的過程中，蒸汽參數和負荷在很大范圍內變化，這就使得水位、給水流量和蒸汽流量的測量準確性受到影響。為了實現全程調節，首先必須保證在各種工況下都能得到正常的水位信號和給水流量信號，所以需要對這些測量信號進行壓力、溫度變化的校正。測量信號自動校正的基本方法是先推導出被測參數隨溫度、壓力變化的數學模型，然后運用功能組件進行校正運算，便可以實現信號的自動校正。為了進一步消除除氧器壓力變化對差壓式水位計的指示值的影響，可以在差壓式水位計的差壓輸出信號回路中，教師批閱：用同時測得的除氧器壓力信號，根據除氧器壓力與密度之間的關系，對差壓輸出信號進行校正計算，校正由于除氧器壓力偏離額定值所帶來的誤差。其輸出差壓與水位的關系為 （） （）式中， 除氧器工作壓力下的飽和水與汽空間蒸汽密度之差；平衡容器結構尺寸。若將室溫近似作為常數，則式中與除氧器壓力的關系近似用線性關系。 （）來表達，并帶入式（4），可得水位與除氧器壓力及差壓之間的關系為 ()其中， ；式中：、皆為常數。除氧器壓力在不同的變化范圍內，這些常數為不同的值。帶有汽包壓力校正的差壓式水位計測量系統方框圖如下圖所示。當壓力補償范圍較大、測量準確度有要求較高時，除氧器壓力與密度差的關系可用幾段折線來更好的逼近，也就是說在不同的壓力區段上采用不同、值來進行補償。教師批閱：圖 有壓力校正的汽包水位測量系要使除氧器除氧的效果好，就應該將水加熱到沸點溫度。由于溫度測量存在較大的遲延，而飽和壓力和飽和溫度間有一一對應的關系，所以一般采用控制除氧器蒸汽空間的壓力來達到控制給水加熱至飽和溫度的目的，故在此只對除氧器水位進行壓力補償而不進行溫度校正了。第三節、控制部分：一、控制方式 除氧器水位調節系統不外乎采用如下三種基本結構：1) 單沖量調節系統結構。2) 單級三沖量調節系統結構。3) 串級三沖量調節系統結構。低負荷階段，給水和蒸汽流量存在嚴重的不平衡，而且流量太小時，測量誤差大，故在低負荷階段，很難采用三沖量調節方教師批閱：式，一般均采用單沖量調節方式。由于除氧器容積較大。作為被調量的除氧器水位存在較大慣性。負荷增減過程中給水流量變化較大時有可能出現“虛假水位”現象，使得給水流量和凝結水流量的不平衡增大，延長了調節時間。這時，在高負荷階段原則上可以采用三沖量控制回路以解決這一問題。但是由于單級三沖量調節系統參數整定需要兼顧的因素多，因此單級三沖量事實上一般也很難采用。串級三沖量調節方式，采用主、副兩個調節器。兩個調節器的任務分工明確，整定相對容易，而且不要求穩態時兼顧的因素多，易于得到較好的調節品質，因此采用串級三沖量調節系統調節結構來控制高負荷時的除氧器水位。由于兼顧低負荷階段和高負荷階段的調節，采用給水全程控制方式。這時不再是單一的單沖量系統或三沖量系統，而是單沖量和三沖量系統的有機結合并配有完善的方式自動切換與連鎖邏輯。 采用兩種控制方式的原因：在直流鍋爐的啟動初期，其水冷壁管必須通過個保證該受熱面安全的最小流量，當鍋爐的產汽量小這個最小安全流量時，多的水經過汽水分離器及其水箱回到凝汽器。本鍋爐這個最小安全流量為425T。所以在給水流量小于450T時鍋爐的給水基本上是維持不變的，除氧器水位受給水流量變化的攏動也就很小。因此采用單沖量系統即滿足調節品質的要求，又可以減小整個給水全程調節的參數的整定。進入干態運后鍋爐的給水流量即為鍋爐輸入需求值（BID）的比例函數，所以給水流量是隨BID每時每刻都在變化，特別是負荷改變時變化更為劇烈，因此為提除氧器水位的調節品質就有必要受用較為復雜的三沖量串級控制系統。根據機組的特性可教師批閱：以發現鍋爐干態和濕態切換的區間（130~160MW）鍋爐的給水流即約為500T左右，即為單沖量和三沖量控制方式的切換點。三沖量控制時為了保證除氧器水位在不同的干態負荷下均有良好的控制品質，在不同負荷下相當于副調節器能夠有不同的參數整，控制系統有一定和自適應能力。二、 單沖量調節系統:單沖量控制用于給水流量小于500T時的工況。控制器僅接受除氧器水位H信號，與給定值進行比較得出偏差，再按照一定的控制規律輸出信號去執行器，控制除氧器水位。除氧器液位信號通過三選二邏輯輸出，與設定值進行比較后輸入到數字PID控制器，經過數字PID計算后通過手、自動切換器吧控制型號輸出給閥門執行機構，進而通過2個凝結水調節閥進行凝結水流量的調節，以控制除氧器水位。通過合理的設置數字PID控制器的各個控制參數可以達到較為滿意的控制效果。單沖量除氧器水位控制系統如下圖所示：圖 單沖量除氧器水位控制系統教師批閱：三、 單級三沖量調節系統在給水流量大于500T時除氧器的水位控制可采用單級三沖量調節系統。除氧器水位調節接受除氧器的水位和主凝結水流量、總給水流量三個信號再按照一定的控制規律輸出信號去執行器，控制除氧器水位。單級三沖量除氧器水位控制系統如下圖所示：圖 單級三沖量除氧器水位控制系統其中，G、H、N——分別為給水流量、除氧器水位、凝結水流量；Vg、Vh、Vn——為給水流量、除氧器水位、凝結水流量測量變送器的斜率；Ag、An——為給水流量信號與凝結水流量信號的分流系數；g、h、n——分別為輸入控制器的給水流量、除氧器水位、凝結水流量信號。四、 串級三沖量調節系統在給水流量大于500T時除氧器的水位控制是一個典型的串級三沖量控制系統。與單沖量調節系統相比，其調節任務由兩個調節器來完成。主調節器才有PI調節規律，以保證水位無靜態偏差，主調節器的輸出信號和主凝結水流量、總給水流量信號都作用在負調節器。一般串級調節系統的負調節器可采用比例調節器，以保證副回路的快速性。教師批閱：串級調節系統主、副調節器的任務不同，主調節器調節除氧器水位，副調節器調節凝結水流量，同時將總給水流量作為副調節器的前饋信號。當凝結水流量發生擾動時。通過內回路的作用可以迅速消除；當給水流量發生擾動時，通過內回路的作用可以使凝結水流量迅速跟蹤給水流量的變化。從串級三沖量調節系統與單級三沖量調節系統進行比較，可以看出它們的不同點在于：串級系統的主、副回路的工作可以認為基本上是各自獨立的，主凝結水流量和總給水流量雖然也同時對主、副回路產生影響，但它們在系統