电站锅炉汽包水位调节系统快速投入自动方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火力发电自动控制技术领域，特别是一种电站锅炉汽包水位调节系统 快速投入自动方法。
【背景技术】
[0002] 电站锅炉汽包水位是表征锅炉物质平衡的重要指标，为了保证电站锅炉的稳定运 行，汽包水位必须在正常范围内波动，锅炉给水调节系统投入自动调节方式是保证汽包水 位正常波动的有效途径。锅炉给水自动调节系统在锅炉给水调节阀或给水栗检修后由于动 态特性的改变，往往不能正常投入自动方式运行，需要重新优化调整锅炉给水控制系统的 调节参数。为了缩短锅炉启动及升负荷的时间，减少锅炉运行人员的操作强度和锅炉启动 费用，锅炉汽包水位调节系统必须能快速投入自动控制方式。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种电站锅炉汽包水位调节系统快 速投入自动方法。
[0004] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0005] -种电站锅炉汽包水位调节系统快速投入自动方法，包括步骤如下：
[0006] (1)设定以汽包中心线下IOOmm为零水位刻度，汽包水位在正常水位线的±100mm 之间波动；
[0007] (2)汽包水位补偿计算
[0009] 令fjx)代替（P a-P w)，f2 (X)代替（P w-p s)，则汽包水位补偿计算公式简述 为：
[0011] 其中h是汽包水位偏离零水位的值，单位mm
[0012] P 3是平衡容器内参比水柱在平均温度时的密度，单位kg/m3
[0013] P "是汽包内饱和水的密度，单位kg/m3
[0014] P s是汽包内饱和蒸汽的密度，单位kg/m3
[0015] Δ P为P+与P-的偏差值，即对应汽包水位测量的差压值，单位_Η 20
[0016] L汽水取样管中心间的距离，单位mm
[0017] h。为汽包水位的正常值，是汽包水位测量差压变送器汽水取样管中心距离的1/2， 单位mm
[0018] 其中，A(X)及f2(x)分别通过以下分段函数拟合产生：
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[0021] (3)将设置的汽包水位设定值与汽包压力补偿计算后的水位测量值进行偏差计 算，其偏差输出作为主PID调节模块的输入，对偏差输出进行比例-积分运算处理；
[0022] (4)主汽流量经过主汽温度补偿函数f3(x)修正后作为主PID调节模块的前馈输 入，与反馈计算结果叠加一起作为主PID调节模块的输出；
[0023] 其中，主回路PID控制模块的数学描述式是：
[0025] 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；
[0026] (5)主PID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PI的输入，由副调节回路PI再进行比例-积分计算，其输出作为锅炉主给水指令；
[0027] 其中，副调节回路PI的比例-积分控制模块的数学描述式是：
，
[0029] 式中Kp为比例放大系数，Ti为积分时间单位为秒，E(S)为偏差输入信号，S为拉 普拉斯变换因子，无量纲。
[0030] 而且，所述步骤（4)中补偿函数f3(x)通过以下分段函数拟合产生：
[0032] 而且，所述步骤（3)主PID调节模块的比例放大系数设置在1.2~1.5倍之间，主 回路积分时间设置为100秒。
[0033] 而且，所述步骤（5)副调节回路PI的比例放大系数及积分时间的具体确定方法 为：
[0034] 通过观察给水流量和给水指令信号实时记录曲线，调节副调节回路PI的比例放 大系数，直到给水流量和给水指令实时记录曲线出现临界等幅振荡为止，确认此时副调节 回路PI的比例系数即为临界比例系数，然后快速将副调节回路PI的比例系数调整为临界 比例系数的0. 8倍，再将副调节回路PI的积分时间置为60秒，投入副调节回路PI的积分 作用，以提尚副回路的调节速率。
[0035] 本发明的优点和积极效果是：
[0036] 1、现役电站发电机组锅炉汽包的水位控制系统采取本方法优化调整后，在锅炉启 动试运过程中，一般只需经过1~2小时的优化调整参数即可快速且稳定投入自动调节方 式，提高了机组运行的可靠性、经济性和稳定性，减小了锅炉运行人员的操作强度和机组启 动及升负荷时间，在机组运行的各种工况和负荷下均可全程投入锅炉给水自动调节方式。
[0037] 2、本发明方法经过长期运行考核验证，无论是在水位定值扰动、给水阀门扰动还 是机组变负荷扰动下，系统均能快速平稳自动调整汽包水位在允许范围内波动。汽包水位 在机组3 %额定负荷扰动下，水位动态偏差能控制在±40mm之内，在40mm的定值扰动下，一 般在3分钟内基本能稳定在新的水位给定值上，锅炉汽包水位控制的技术指标高于《火力 发电厂模拟量控制系统验收测试规程》（DL/T657-2008)的要求。
【附图说明】
[0038] 图1是本发明方法的步骤结构示意图；
[0039] 图2是本发明方法中汽包差压水位计的测量取样结构示意图。
【具体实施方式】
[0040] 以下结合附图对本发明实施做进一步详述，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。
[0041] 一种电站锅炉汽包水位调节系统快速投入自动方法，该方法包括步骤如下：
[0042] (1)设定以汽包中心线下IOOmm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± IOOmm之间波动。
[0043] (2)大型电站锅炉汽包水位采用单室平衡容器原理测量，并对其进行汽包压力补 偿计算校正，如图2所示为汽包差压水位计的测量取样结构示意图，根据平衡差压计算原 理，汽包水位补偿计算公式为：
[0045] 令A(X)代替（P a-P w)，f2 (X)代替（P w-p s)，则汽包水位补偿计算公式简述 为：
[0047] 其中h是汽包水位偏离零水位的值，单位mm
[0048] P 3是平衡容器内参比水柱在平均温度时的密度（平均温度一般取80°C )，单位 kg/m3
[0049] P "是汽包内饱和水的密度，单位kg/m3
[0050] P s是汽包内饱和蒸汽的密度，单位kg/m3
[0051] Δ P为