300mw单元机组汽包水位控制系统分析、设计与仿真论文

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1、300MW单元机组汽包水位控制系统分析、设计与仿真毕业论文目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1课题背景及其意义11.2锅炉给水控制系统的发展和现状12汽包锅炉给水控制系统82.1锅炉给水全程自动控制系统的概念82.2给水全程自动控制系统的任务82.3给水全程自动控制系统的要求82.4给水控制对象的动态特性92.5给水全程控制的基本方案122.6300MW机组全程给水自动控制系统的设计与分析152.7给水RB分析183汽包水位控制系统的MATLAB仿真203.1控制系统的分析和整定203.2汽包水位控制系统Simulink模型设计20313.3汽包水位控制系统仿真21结论23参考文献24

2、致谢25311绪论1.1课题背景及其意义随着电力需求的增长，我国的火力发电开始向建设大容量、高参数的大型机组方向发展。扩大单机容量可使发电容量迅速增长以适应生产发展的需要，同时可使基建投资下降、设备费用降低、减少运行费用以及节约金属材料消耗。但是，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度要求也越高。我国最近几年新建的300MW，600MW火电机组基本上都采用国内外最先进的分散控制系统（DCS），对全厂各个生产过程进行集中监视和分散控制。汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志。汽包水位维持在一定允许范围内，是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。水位过高

3、会影响汽水分离器的正常运行，蒸汽品质变坏，使过热器管壁和汽轮机叶片结垢。严重时会导致蒸汽带水，造成汽轮机水冲击而损坏设备。水位过低则会破坏水循环，严重时将引起水冷壁管道变形爆裂[1]。因此，汽包水位控制一直受到很高的重视。另一方面，随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积减小，负荷变化和其它扰动对水位的影响将相对增大。这必将加大水位控制难度，从而对水位控制系统提出了更高的要求。但是，由于给水系统的复杂性，真正能实现全程给水控制的火电机组还很少[2]。因此，对全程给水控制系统进行全面的学习和掌握，是本文的重点内容。全程给水控制在控制汽包水位满足要求过程中发挥着不可估量的作用，没有一个好的给

4、水全程控制系统，不但不能满足水位控制的要求、降低经济效益，有时甚至会带来灾难性的后果。因此，对给水全程控制系统的研究，在电力生产过程中有着重大的作用。当前，电力行业正在进行“场网分离，竞价上网”的市场改革，同时电网要求各大型机组的负荷能够接受电网调度直接遥调（AGC），这些对机组的运行提出了更高的要求。完善和优化全程给水控制无疑是一个非常具有现实意义的课题。1.2锅炉给水控制系统的发展和现状现在随着单元机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的项目越来越多，因此，为了机组的安全和经济运行，必须实现锅炉给水从机组的启停到正常运行，又到停炉冷却全部过程均能实现自动控制。锅炉在不同

5、负荷和参数时，给水被控对象的动态特性是不同的，低负荷时由于蒸汽参数低，负荷变化小，虚假水位现象不太严重，通常对维持水位恒定的要求又不高，因此，一般可采用给水调节阀调节汽包水位，给水泵维持给水差压相结合的控制方式和单冲量给水控制方式。在高负荷时，由于水位动态特性复杂，且汽包存在着严重的“虚假水位”31现象，为了保证给水系统的安全可靠，高负荷时大多采用串级三冲量控制系统[3-5]。1.2.1西门子公司全程给水系统设计方案西门子公司设计的350MW机组全程给水控制系统分为给水启动调节阀控制系统和给水泵转速控制系统两部分。给水启动调节阀控制系统实际上就是给水压力控制系统，其工作原理简化方框图如图1.1

6、所示。显然这是一个前馈—反馈控制系统。其作用是当锅炉启动及低负荷工况时，维持给水泵出口母管压力在安全工作范围，同时协助给水泵转速控制系统稳定汽包水位。它有如下几个特点：①31给水压力测量信号是根据三台给水泵出口压力的最大值与给水母管压力经小选及一阶惯性环节滤波后的输出。这样设计的目的主要是为了在冷态启动和正常运行以及热态启动时，给水泵都能安全工作。机组正常运行和冷态启动，主给水母管压力总是小于给水泵出口压力。所以此时启动阀控制系统的被调量为给水母管压力测量信号，启动调节阀开度的改变是为了维持给水母管压力等于其设定值。当机组处于热态启动工况时主给水母管压力大于给水泵口压力。此时，选择工作给水泵出

7、口压力的最大值作为启动阀控制系统的被调量，这样在给水泵升压过程中，就可以使启动阀处于关闭状态，直到给水泵出口压力大于主给水母管压力时为止。从而保证给水泵在热态启动过程中安全运行：①为了保证锅炉正常供水及给水泵的安全运行，给水压力设定值是根据四个信号中的最大值所决定的。②该系统引入了给水泵转速控制偏差信号的微分前馈。当给水泵转速偏差大，且该偏差变化速度也大时，说明实际水位低于设定值较多，应很快增加给