电、汽动给水泵并列运行时汽包水位的控制方法与流程

本发明属于火力发电自动控制领域，涉及水泵控制技术，尤其是一种电、汽动给水泵并列运行时汽包水位的控制方法。

背景技术：

电站锅炉汽包水位是锅炉物质平衡的重要指标，为了保证电站锅炉的安全运行，汽包水位必须在正常范围内波动。现代化大容量电站锅炉是通过给水自动调节控制系统来保障汽包水位在正常范围内波动，电站锅炉给水泵常规配置两台50％容量的工作汽动给水泵和一台30％容量的电动给水泵做备用泵，锅炉正常运行时两台汽动给水泵接受锅炉给水自动调节系统发出的指令同步改变转速调节汽包水位，但当一台汽动给水泵发生故障跳闸或因故退出运行时，就必须紧急启动电动给水泵以维持锅炉正常运行。此时由于两台给水泵的出力不同以及调整给水泵转速的调速器性能也不同，如果两台给水泵同时接受一个控制指令并列运行就容易发生相互抢水现象，不能正常实现锅炉给水的自动调节。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种电、汽动给水泵并列运行时汽包水位的控制方法，提高了对汽动给水泵控制的精确度，减小虚假水位对调节过程的影响，改善锅炉给水系统的动态特性，提高锅炉给水调节系统快速适应外界负荷变化的能力。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种电、汽动给水泵并列运行时汽包水位的控制方法，汽动给水泵采用串级三冲量控制转速，主动调节锅炉给水量，电动给水泵单独通过闭环控制回路对其液力耦合器进行调节，自动跟踪工作汽动泵出口压力，随动配合汽动泵的出力实现锅炉汽包水位的正常调节。

而且，对汽动给水泵的控制指令进行工程变换，将控制指令转换为3000rpm-6000rpm。

而且，所述的串级三冲量控制过程为：汽包水位差压经过汽包压力补偿校正后产生汽包水位测量值，与锅炉运行值班员设置的汽包水位设定值进行偏差计算，其偏差输出作为主pi调节模块的输入，对其进行比例-积分运算处理，主蒸汽流量作为主pi调节模块的前馈输入，与反馈计算结果叠加一起作为主pi调节模块的输出，主pi调节模块的输出与给水流量进行偏差计算，其输出结果作为副pi调节模块的输入，再进行比例-积分计算，对其输出再进行工程变换，将控制指令转换为3000rpm-6000rpm的工程控制量，作为汽动给水泵控制指令。

而且，所述的主pi控制模块的数学描述式是：

式中：kp为比例放大系数，ti为积分时间，单位为秒，ff(s)为前馈输入变量，e(s)为偏差输入信号，s为拉普拉斯变换因子，无量纲。

而且，所述的副pi调节模块的数学描述式是：

式中kp为比例放大系数，ti为积分时间，单位为秒，e(s)为输入偏差信号，s为拉普拉斯变换因子，无量纲。

而且，所述的电动给水泵通过二选一模块同时接受a、b汽动给水泵出口压力信号及汽动泵运行反馈信号，根据汽动泵运行反馈信号数据自动选择工作汽动泵的出口压力作为输出信号，再对其输出进行速率限制处理，作为本控制回路的目标值，然后与电动泵出口压力测量信号进行偏差计算，其偏差输出作为pi调节模块的输入，对其进行比例-积分运算处理，其输出作为电动给水泵的调节指令，使其自动跟踪汽动给水泵的出力，配合汽动泵完成锅炉汽包水位的正常调节。

而且，pi调节模块的数学描述式是：

式中kp为比例放大系数，ti为积分时间，单位为秒，e(s)为输入偏差信号，s为拉普拉斯变换因子，无量纲。

而且，所述的速率限制为0.1mpa/min。

本发明的优点和积极效果是：

现役电站发电机组锅炉的汽包水位控制系统采取本方法优化调整后，在锅炉一台汽动给水泵紧急跳闸或临时检修消缺等异常工况下，锅炉给水控制系统仍能正常处于自动调节工作方式，维持对汽包水位的自动调节功能，提高了发电机组运行的可靠性、经济性和自动化水平，避免在锅炉给水泵异常工况下运行人员手动调节汽包水位而产生的风险，减小了机组运行人员的操作强度，在机组因一台汽动给水泵发生故障的异常工况下，仍能维持机组平稳运行。锅炉给水自动控制系统在辅机各种运行工况下均可全程投入自动运行方式，快速维持汽包水位在正常范围内波动。

附图说明

图1为气动给水泵的控制流程图；

图2为电动给水泵的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明针对电站锅炉两种性能不同的给水泵并列运行时，分别采取不同的控制策略共同配合完成锅炉给水调节：汽动给水泵采用串级三冲量控制转速，主动调节锅炉给水量，电动给水泵则单独通过另外一个闭环控制回路对其液力耦合器进行调节，自动跟踪工作汽动泵出口压力，随动配合汽动泵的出力实现锅炉汽包水位的正常调节。另外对汽动给水泵的控制指令进行工程变换，将0-100％的控制指令转换为3000rpm-6000rpm的工程控制指令，以提高对汽动给水泵控制的精确度，减小虚假水位对调节过程的影响，改善锅炉给水系统的动态特性，提高锅炉给水调节系统快速适应外界负荷变化的能力。

电站锅炉汽包水位设备生产厂家一般设计以汽包锅筒中心线下100mm为正常水位线(nwl)，即零水位刻度，锅炉正常运行时，汽包水位在正常水位线的±50mm之间波动。

汽包水位差压经过汽包压力补偿校正后产生汽包水位测量值，与锅炉运行值班员设置的汽包水位设定值进行偏差计算，其偏差输出作为主pi调节模块的输入，对其进行比例-积分运算处理，主蒸汽流量作为主pi调节模块的前馈输入，与反馈计算结果叠加一起作为主pi调节模块的输出。其中主回路pi控制模块的数学描述式是：式中kp为比例放大系数，ti为积分时间单位为秒，ff(s)为前馈输入变量，e(s)为偏差输入信号，s为拉普拉斯变换因子，无量纲。

主pi调节模块的输出与给水流量进行偏差计算，其输出结果作为副调节回路的输入，再进行比例-积分计算，对其输出再进行工程变换，将0-100％的百分量控制指令转换为3000rpm-6000rpm的工程控制量，作为汽动给水泵控制指令，通过改变汽动给水泵的转速改变给水流量，实现锅炉汽包水位的自动调节功能。其中副回路pi比例-积分控制模块的数学描述式是：式中kp为比例放大系数，ti为积分时间单位为秒，e(s)为输入偏差信号，s为拉普拉斯变换因子，无量纲。

二选一模块同时接受a、b汽动给水泵出口压力信号及汽动泵运行反馈信号，根据汽动泵运行反馈信号数据自动选择工作汽动泵的出口压力作为输出信号，即a泵运行则选择a泵出口压力作为输出信号，b泵运行则选择b泵出口压力作为输出信号，再对其输出进行速率限制处理，速率限制为0.1mpa/min，作为本控制回路的目标值，然后与电动泵出口压力测量信号进行偏差计算，其偏差输出作为pi调节模块的输入，对其进行比例-积分运算处理，其输出作为电动给水泵的调节指令，使其自动跟踪汽动给水泵的出力，配合汽动泵完成锅炉汽包水位的正常调节，其中电动泵的控制指令为0-100％，pi比例-积分控制模块的数学描述式是：式中kp为比例放大系数，ti为积分时间单位为秒，e(s)为输入偏差信号，s为拉普拉斯变换因子，无量纲。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。