目录
1选题背景 (2)
1.1引言 (2)
1.2设计目的及要求 (2)
2方案论证 (3)
2.1方案一 (3)
2.2方案二 (4)
3过程论述 (5)
3.1总体设计 (5)
3.2详细设计 (6)
3.2.1信号的测量部分 (6)
3.2.2单冲量控制方式 (10)
3.2.3串级三冲量控制方式 (11)
3.3信号监测 (12)
3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12)
3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13)
3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13)
3.4工作方式 (13)
3.5切换与跟踪 (13)
3.5.1切换 (13)
3.5.2跟踪 (14)
3.6控制器选型 (14)
4结论 (14)
5课程设计心得体会 (15)
6参考文献 (15)
1选题背景：
1.1引言
火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。
1.2设计目的及要求
本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。
设计要求：
(1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。
(2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。
(3)参考输出参数： A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。
(4)信号准确性：考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。
(5)信号监测与报警：重要信号需要监测与报警，同时注意信号的可靠性，
考虑冗余。
(6)工作方式：给水旁路阀单冲量控制、电动泵单级单冲量控制、电动泵串级三冲量控制、汽动泵串级三冲量控制。
(7)切换与跟踪：电动泵运行时大小给水阀门、电动泵、汽动泵之间；单、三冲量；单、串级之间的切换。
跟踪原则：
(1)电动泵单级单冲量工作时，电动泵三冲量副调跟踪单冲量调节器输出；
(2)电动泵三冲量工作时，单冲量调节器跟踪阀位信号（电动泵手动）；
(3)电动泵手动时，单冲量调节器跟踪副调输出（电动泵自动）；
(4)汽动泵手动工作时，三冲量主调跟踪给水流量信号，副调跟踪阀位信号。
(5)注意泵的安全经济工作区。
(6)控制部分：控制方案考虑采用单回路、串级、前馈等控制，控制器的控
制规律（PI、PID、PD、P）选择准确，调节器可共用。
(7)逻辑关系准确全面。
2方案论证
2.1方案一
给系统设计如图1。在这个方案中，低负荷时采用但冲量系统（PI1）高负荷时采用三冲量系统（PI2），而且都是通过改变调速泵转速来实现给水的调节。为了保证给水泵工作在安全工作区内，设计了一个给水泵出口压力调节系统（PI3），通过改变阀门开度来改变泵的出口压力。高压加热器出口分别取给水压力信号送入小值选择器。当机组正常运行时，高压加热器出口的给水压力总是低于泵的出口压力。这时，应选高压加热器出口给水压力作为压力测量值，使泵的实际工作点在泵下限特性曲线偏左一些，确保泵工作在安全工作区内。当机组热态启动时，高压加热器出口的给水压力高于泵的出口压力，小组选件输出为泵出口压力，保证泵出口给水压力升压过程中，两个调节阀门均处于关闭状态，直到泵出口压力大于高压加热器出口给水压力时才按高压加热器出口的给水压力进行调节，控制
两个阀门开度。
图1 方案一系统示意图
这个方案结构合理，经济性好，切换较简单，安全可靠性也较好，不足之处是压力调节系统和水位调节系统互相影响，同时两个系统切换动作频繁，使调节阀磨损较快。
2.2方案二
如图2所示。这是一个一段调节的方案，在低负荷时采用PI1单冲量系统，GH1值经大值选择器来控制调速泵，是泵维持在允许的最低转速。此时给水量是通过改变调节阀开度来调节的。高负荷时，阀门开到最大，为了减小阻力，把并联的调节阀也开到最大，三冲量调节器PI2的输出大于GH1的值，故可直接改变调速泵转速控制给水量。
在冷态启动时，GH1起作用，既让泵工作在最低转速。在热态启动时取决于Pd值，泵可以直接工作在较高的转速。该方案中午专门设计泵的出口压力安全调节系统，解决给水泵在安全工作取得办法是利用调速泵运行的自然特性，即在定压运行使用两台泵同时给水地方法，使每台泵的负荷不超过86%，可使泵工作在安全区内。
图2方案系统示意图
该方案结构最简单，系统和调节段两种切换相互错开，Pd是开换调节，调节段是无触点自由过度，安全性能好，是一个好方案。
3过程论述
3.1总体设计
典型的300MW机组给水热力系统如图3所示。每台机组拍有一台50%容量的电动给水泵和两台均为50%容量的启动给水泵。在机组启动阶段，由于需要的给水流量小，且没有稳定的汽源，汽动给水泵无法使用，故先用电动给水泵。为满足机组启动过程中最小控制流量的需要，在电动泵出口至水母管之间装有两条并联的管路，一条支路上装有主给水截止阀，另一条之路上装有给水旁路截止阀和一只约15%容量的给水旁路调节阀。启动时通过给水旁路调节阀控制汽包水位，旁路阀接近全开时，打开主给水截止阀，调整电动给水泵的转速控制器包水位，电动给水泵转速通过液力耦合器调整。两台汽动给水泵由给水泵汽轮机驱动，给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）接受锅炉给水控制系统的指令，独立完成汽动给水泵的转速控制任务。
给水全程控制系统通常采用变结构控制，随负荷变化进行单冲量和三冲量控制方式的切换，同时，给水泵的运行方式以及控制作用方式也进行相应的切换。需设计较为复杂的跟踪回路，以实现系统之间的勿扰切换。通常的设计原则为：
在单冲量调节器工作(低负荷)时，三充量调节器的主调跟踪给水流量信号，副调跟踪阀位信号；在三冲量调节器工作（高负荷）时，单冲量调节器跟踪阀位信号。
图3 300MW机组给水热力系统图
3.2详细设计
汽包水位决定于汽包中的储水量和水面下的气泡容积。因此凡是引起汽包中储水量变化和水面下的气泡容积变化的各种因素都是给水控制对象的扰动，给水对象的主要扰动包括：给水流量扰动、蒸汽负荷扰动和炉膛热负荷扰动。为了实现全程给水控制，需要设计的系统要克服以上的扰动。
3.2.1信号的测量部分
锅炉从启动到正常运行或是从正常运行到停炉的过程中，蒸汽参数和负荷在很大的范围内变化，这就使水位、给水流量和蒸汽流量的测量准确性受到很大影响。为了实现全程给水自动控制，要求这些测量信号能够自动的进行温度、压力校正。测量信号自动校正的基本方法是：先推导出被测参数随温度，压力变化的数学关系，然后利用各种功能模块进行运算，实现自动控制。
（1）汽包水位的测量和校正
汽包锅炉通常利用压差原理来测量其水位，而锅炉从启、停到正常负荷的整个运行范围内，汽包内饱和蒸汽和饱和水密度随压力变化，这样就不能直接用压差信号来代表水位，需对测量信号进行压力校正。
由单室平衡容器取样装置的水位测量原理可知：
g)
(
g
)
(
w s
s
a
P
L
H
ρ
ρ
ρ
ρ
-
?
-
-
=（1）式中：P
?为输入差压变送器的压差；
w
ρ为饱和水的密度；
s
ρ为饱和蒸汽
的密度；
a
ρ为汽包外平衡容器内水的密度；g是重力加速度。
有上式可见，水位H是差压和汽、水密度的函数。密度
a
ρ与环境温度有关。
在锅炉启动过程中，水温略有升高，这两方面变化对
a
ρ的影响基本上可以抵消，
既可以近似的认为
a
ρ是恒值。饱和水和饱和蒸汽的密度均为汽包压力的函数，
在汽包压力小于19.6MPa的范围内，（
s
a
ρ
ρ-）与汽包压力可近似为线性关系，
而（
s
ρ
ρ-
w
）与汽包压力为非线性关系。这样水位表达式可写成：
（2）由以上校正原理，可设计汽包水位的测量部分如图4。为了提高测量的准确性，采用三路汽包水位测量信号分别经过压力补偿，采取“三取中”的方法。选取中间值作为系统控制使用的汽包水位测量信号H。为防止变送器故障，将信号H分别与三路补偿后的水位信号进行比较，如果偏差值超限，产生高低值报警的逻辑信号，使系统切手动，同时发出声光报警，待故障切除后，系统才正常工作。
图4汽包水位测量信号
（2）蒸汽流量的测量和校正
)
(
2
1
b
b
b
P
f
P
P
K
K
H
?
-
-
=
①采用标准节流装置测量过热蒸汽流量。这种设计的测量精度高，但当被测工质的压力、温度偏离设计值时，工质密度变化会造成流量测量误差，所以需进行压力、温度校正。蒸汽流量D 的校正公式如下：
（3）
式中：D 为过热蒸汽流量; p 为过热蒸汽压力；为过热蒸汽温度，△p 为节流件压差；为过热蒸汽密度；K 是流量系数。
②利用汽轮机调节级后压力或级组压力差测量主蒸汽流量。采用节流装置测量蒸汽流量会造成一定的节流损失，降低机组的经济性，目前大容量火电机组多采用汽轮机调节级后压力或级组压力差测量主蒸汽流量。
采用汽轮机调节级后压力测量主蒸汽流量的基本理论公式是弗留格尔公式： 1
1T p K D = （4） 式中：K 为当量比例系数，由汽机类型和设计工况确定；p1、T1为调节级后气压和汽温。该式成立的条件是：调节级后流通面积不变；在调节级后各通流部分的汽压均比例于蒸汽流量；在不同流量条件下，流动过程相同。实际汽轮机运行中不能完全满足上诉条件，同时不易直接测量调节级后汽温，即使测得也不能代表调节级后的平均气温，一次一般用主汽参数相关的量推算级后温度。
用压力机组前后压力测量主蒸汽流量的方法也是基于弗留格尔公式，其导出形式为：122211T p p K D -= （5）
式中：2p 为第一压力级后的压力。
由于调节级后温度T1难以测量，可通过测量第一级抽汽温度T2推算T1，根据21T K T T = 则222
21KT p p D -= （6）
由以上校正原理可设计主蒸汽流量信号测量部分。如图五，主蒸汽流量信号
的获取采用了两种方法：一种是采用汽轮机就调节级压力经主气温修正后形成主蒸汽流量D；另一种方法是采用调节级压力和一级抽汽压力经主汽温修正后形成主蒸汽流量D，当高压旁路投入时，主蒸汽流量信号还要加上旁路蒸汽流量。
图5主蒸汽流量测量信号
（3）给水流量信号的测量和校正
计算表明：当给水温度为100摄氏度时，压力在0.196~19.6MPa范围内变化时，给水流量的测量误差为0.47%；压力19.6MPa不变，给水温度在100~290摄氏度范围内变化时，给水流量的测量误差为13%。也就是说，对给水流量的测量只需采取温度校正。
给水流量测量信号如图六。省煤器前给水流量的测量值经给水温度修正后，汇总过热器一、二级减温器的喷水量和锅炉连续排污流量后，形成控制使用的给水流量测量信号W。
图6给水流量测量信号
3.2.2单冲量控制方式
在单冲量给水控制系统中，是一个只采用汽包水位信号和一个调节器的反馈控制系统。系统中，水位信号经平衡容器转换成差压，再经差压变送器转换成电信号。当汽包水位发生变化时，如水位下降，则差压增加，电信号增大，调节器的输入偏差变大，经过控制器运算，产生的输出信号作用到执行机构，使阀门开度变大，给水流量增加，水位回升，差压减小，使调节器的输入变差减小。当偏差逐步消失时，调节器的输出不再变化，实现了无差调节。
单冲量给水控制系统结构简单，但对于内绕延迟大，外扰有明显虚假水位，存在一定的不足，在低负荷阶段，由于锅炉疏水和排污等因素的影响，使给水流量和蒸汽流量存在着严重的不平衡，且流量太小，测量误差较大，低负荷时的汽包压力低且虚假水位也不严重，在机组启、停及低负荷运行工况，采用单冲量控制。
单冲量控制系统如图七所示。通过单冲量调节器PI1控制给水旁路阀和电动泵。给水旁路阀及每台给水泵操作回路均配有手动/自动（M/A）操作站。汽包水位测量值H与汽包水位设定值进行比较，其偏差经单冲量调节器、切换器、比例器K2和M/A操作站去控制给水旁路调节阀，此时电动泵保持一定转速，以满足启动和低负荷下给水流量的需求。当旁路调节阀开度大于95%时，自动打开主给
水电动门，电动泵可进入自动方式运行。此阶段仍采用单冲量控制方式，单冲量调节器PI1和M/A操作站控制电动给水泵转速，以维持其包水位，由于采用旁路阀水位控制系统与电动泵转速水位控制系统的执行机构不同，采用了不同的比例系数K1和K2。
图7单冲量控制方式
3.2.3串级三冲量控制方式
本次设计中，在负荷大于30%时，采用串级三冲量控制方案，该水系统有主、副两个调节器和三个冲量（汽包水位、蒸汽流量、给水流量）构成。于单级三冲量相比，该系统多采用了一个调节器，两个调节器分工明确、串联工作。主调节器PI2根据水位偏差产生给水流量校正信号。系统中电动泵副调节器PI3和气动泵副调节器PI4共用一个主调节器PI2。系统控制方式如图八。
在给水流量和蒸汽流量信号测量可靠，且蒸汽流量大于或等于30%时，系统可切换到三冲量控制方式。这是一个以汽包水位为主信号，以蒸汽流量为控制信号，一给水流量为反馈信号的串级三冲量控制系统。三冲凉主调节器输出加上蒸汽流量信号D作为副调节器的给定信号，给水流量W是反馈信号。在负荷由30%继续升到100%满负荷阶段，均采用串级三冲量控制方案。
在气动泵未运行前，采用电动泵控制给水流量，三冲量主调PI2和电动泵副调PI3构成串级三冲量电动控制方式。当负荷继续升高到30%~40%时，气动泵小汽机开始冲转、升速，当气动泵转速进一步上升、气动泵流量逐步提高，电动泵
流量逐渐下降后，可投入气动泵自动，使电动泵退回到手动。当负荷升到40%~50%时，启动第二台气动泵运行。这时，三冲量主调PI2和气动泵副调PI4构成串级三冲量气动泵控制方式，MEH系统以气动泵转速控制信号控制小汽机转速。
图8串级控制系统图
3.3信号监测
3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动
当出现下列情况之一时，给水旁路调节阀控制强制切到手动：
(1)汽包水位设定值与实际值偏差大；
(2)汽包水位信号故障；
(3)汽包压力信号故障；
(4)给水旁路调节阀控制指令与反馈偏差大；
(5)选择电泵控制水位信号；
(6)给水旁路调节阀前截止阀关闭；
(7)给水旁路调节阀后截止阀关闭。
3.3.2电动给水泵强制切到手动
当出现下列情况之一时，电动给水泵强制切到手动：
(1)汽包水位设定值与实际值偏差大；
(2)汽包水位信号故障；
(3)电泵未运行；
(4)电泵入口流量信号故障；
(5)三冲量调节时，给水流量信号故障；
(6)三冲量调节时，过热器喷水流量信号故障；
(7)三冲量调节时，蒸汽流量信号故障；
(8)电泵转速指令与反馈偏差大；
(9)电泵入口流量指令与反馈偏差大。
3.3.3汽动给水泵强制切到手动
汽动给水泵和电动给水泵切手动条件基本相同，具体可见逻辑图。
3.4工作方式
给水旁路阀单冲量控制、电动泵单级单冲量控制、电动泵串级三冲量控制、汽动泵串级三冲量控制。
3.5切换与跟踪
3.5.1切换
在机组启、停及低负荷运行工况（机组负荷
3.5.2跟踪
跟踪原则为：
(1)电动泵单级单冲量工作时，电动泵三冲量副调跟踪单冲量调节器输出；
(2)电动泵三冲量工作时，单冲量调节器跟踪阀位信号（电动泵手动）；
(3)电动泵手动时，单冲量调节器跟踪副调输出（电动泵自动）；
(4)汽动泵手动工作时，三冲量主调跟踪给水流量信号，副调跟踪阀位信号3.6控制器选型
均选PID控制器。根据需要可将积分时间置无穷或将微分时间置零。
4结论
经过这段时间的学习，答疑，以及资料查询，能够部分理解了300MW发电厂的给水控制系统工艺流程。给水全程自动控制系统是指对锅炉的给水量在机组正常运行、负荷变化以及启停过程中均能进行自动控制的系统。显然，给水全程控制系统要比常规给水控制系统复杂。汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高要求。机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求给水全程控制系统能适应这种变参数的特性，主要是调节器的参数要随着被控对象特性的变化而自适应的调整。通过对锅炉汽包给水控制系统的结构和动态特性的分析，提出采用单冲量和三冲量给水控制系统，单冲量给水控制系统结构比较简单，运行可靠，三冲量给水控制系统结构较复杂，但调节质量比较高。通过对三冲量控制系统的研究实现给水水位自动控制的要求。机组在高、低负荷下呈现不同的对象特性，要求给水全程控制系统能适应这种变参数的特性，主要是调节器的参数要随着被控对象特性的变化而自适应的调整使我对所学的知识有了更进一步的理解。
5课程设计心得体会
通过本次课程设计更加让我认识到过程控制在电厂汽轮机等实际生产生活中的广泛应用和重要作用，进一步深刻地理解了电厂热工过程自动控制的相关基本概念、基础理论和方法，进一步加深了我对自动化专业的热爱。同时更能够为我在步入社会，开始工作的动手实践能力提供了基础。巩固了应用操作，将平时学习内容系统地联系在一起，在与同学的共同讨论研究中，培养了团队精神和协作能力。
6参考文献
[1] 王建国，孙灵芳，张利辉. 电厂热工过程自动控制. 北京：中国电力出
版社，2009
[2] 张磊编. 超超临界火电机组集控运行. 北京: 中国电力出版社，2008.9
[3] D. E. Seborg 等.过程的动态特性与控制.北京：电子工业出版社，2006
[4] 边立秀等.热工控制系统.北京: 中国电力出版社，2002
[5] 林文孚等.单元机组自动控制技术.北京: 中国电力出版社，2008
[6] 巨林仓. 电厂热工过程控制系统. 西安：西安交通大学出版社，2009.7
[7] 赵建立等. 大型火电机组热工控制技术与实例. 北京：中国电力出版
社，2009.6
变频调速恒压供水系统，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的变频式恒压供水自动控制系统。全文共分为四章。第一章阐明了供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章阐明了供水系统的变频调速节能原理。第三章详细介绍了系统硬件的工作原理以及硬件的选择。第四章详细阐述了系统软件开发并对程序进行解释。 关键词：变频器；恒压供水系统； PLC
Frequency conversion constant pressure water supply system, the system is capable of automatically adjusting water supply system based on load changes of quantity and speed of the pump, always maintain the high efficiency and energy saving the best state of the This article primarily for current there is a high degree of automation in the water supply system, serious disadvantages, reliability, low energy consumption study developed a new and increased in these three areas of automatic control system of frequency conversion constant pressure water supply. The text is divided into four chapters. Chapter I sets out the water supply system of main research topics on background, meaning and content. Chapter II sets out the principle of variable frequency speed adjusting energy saving of water supply systems. Chapter III details the working principle of system hardware and hardware choices. The fourth chapter elaborates system software development and to explain the procedures Key words：Cam、high deputy、automation
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
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1选题背景： 1.1引言 火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 1.2设计目的及要求 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。 设计要求： (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。 (2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。 (3)参考输出参数： A、B汽动泵转速、电动给水泵转速、给水旁路调节阀开度。 (4)信号准确性：考虑汽包水位、给水流量和蒸汽流量等信号的修正。 (5)信号监测与报警：重要信号需要监测与报警，同时注意信号的可靠性，
目录 1选题背景 (2) 引言 (2) 设计目的及要求 (2) 2方案论证 (3) 方案一 (3) 方案二 (4) 3过程论述 (5) ^ 总体设计 (5) 详细设计 (6) 信号的测量部分 (6) 单冲量控制方式 (10) 串级三冲量控制方式 (11) 信号监测 (12) 给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12) 电动给水泵强制切到手动 (13) ) 汽动给水泵强制切到手动 (13) 工作方式 (13) 切换与跟踪 (13) 切换 (13) 跟踪 (14) 控制器选型 (14) 4结论 (14) 5课程设计心得体会 (15) } 6参考文献 (15) 《
1选题背景： 引言 - 火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。 设计目的及要求 本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。 设计要求： (1)设计功能基本全面的全程给水控制系统，要求图纸采用SAMA标准图例，系统布局规范。 (2)参考输入参数：汽包水位、汽包压力、给水流量、给水温度、汽机第一级压力、主汽温度、过热减温水流量等信号。
PLC 控制恒压供水系统 国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师 （国家职业资格二级） 所在省市：江苏省常州市 摘要：本设计是针对居民生活用水 /消防用水而设计的。由变 频器、 PLC 控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三 台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水 系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换 及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。采用 PLC 控制的变频调速供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由 变频器进行压力调节。通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表明，该系统具有压力稳 定，结构简单，工作可靠操作方便等优点。
关 第一章概 述??????????????????????（1）1-1常的供水方式及恒 的??????????（1） 二、水的一般性原 ????????????????（1） 1-2PLC 、器控制的恒供水系方 案?????????（3） 二、方案特 点??????????????????????（3）四、型及目 的???????????????????（4） 硬件 ??????????????????????（6）二、器介 ?????????????????????（7）二、方 式??????????????????????（7）机速方案的比 ????????????????（9） 二、模供水系的
定?????????????????（10 ） 一、路介 ??????????????????????（11 ）三、入出元件与 PLC 地址照 表????????????（ 15） 程序????????????????????（17）???????????????????????? ?（ 20） 致 ???????????????????????? ?（ 21） 参考文 献???????????????????????（ 22 ）第一章概述 供水的一种典型方式是恒供水。恒供水使用器的速 功能通供水的水的速，以持供水始端力，使之保持相 的恒定，故又称恒供水。在供水以逐步渗透到各种行，品 种也从一的恒供水向多功能和高的、供水及能化控 制的方向展。 基于触摸屏和PLC 作控制器作速的恒供
智能给水控制器设计 引言 随着经济的快速发展和城市高层建筑的不断涌现，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，加上目前能源紧缺对节能的要求，因此利用先进的电子测控技术和自动化控制技术，设计高性能、高可靠性、低成本、低能耗，以及能适用不同领域的恒压供水系统也就成为必然趋势。随着近年来变频调速技术的飞速进步，变频恒压供水也在其基础上慢慢发展起来，并成为一种新兴的现代化供水技术。 目前，国外的恒压供水工程设计都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，这种方式不但投资成本较高，且功能单一。 为此设计了在变频调速控制系统中加入基于C8051F410的单片机系统，构成了功能更强的复合控制系统，它不但克服了以上缺点，而且具有安装调试方便，功能全面，可靠性高。抗干扰能力强等优点，且可以广泛应用于工业生产、社会生活的各个领域。 1 控制原理 在恒压供水系统中，安装于管网的远传压力表提供水压力信号，并经过光电隔离和电压转换电路，传送给系统的中心控制器，控制器将采集到的压力数据与预设压力进行比较，得出偏差值，再经PID运算之后得出控制参数，D／A模块将控制参数转换为模拟电压输出，调节变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，以保证管网压力基本恒定。当用水量增大时，管网压力低于预设值，变频器频率就会升高，水泵转速加快，从而提升管道水压，但若达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵；反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定的下限运行频率，若供水量仍大于用水量，则减泵直至全部泵停止工作，经过一定的延时，控制器重新比较压力，并计算控制输出，从而维持恒压供水。它的系统原理框图如图1所示。
课程设计 课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师(签字)
一、设计概述 变频器是一种新型技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计为实现恒压供水功能而按照设计任务书要求完成设计任务。最终实现控制系统的自动稳定运行。 根据设计要求本系统采用西门子PLC300控制系统对变频器进行调速控制和系统输入输出信号的采集以及系统报警功能的实现。本系统内的电机调速由变频器来实现，通过PLC控制变频器和现场压力仪表检测的反馈信号来实现对电机的自动恒压控制功能。 二、设计任务 例如一楼宇供水系统，正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。本恒压供水系统，要求以1.0Mpa的恒定压力对用户进行供水。水泵有2台，由一台变频器驱动。PLC按照压力变送器（PIT）的信号，调节变频器的输出，使水泵的转速变化，从而保证供水压力的恒定。两台水泵互为备份，可任意选择一台水泵处于变频模式或工频模式。控制系统原理如图1所示：
PLC 图1 恒压供水变频控制系统原理图 三、系统设备选型 1主要电气元件参数指标 水泵：35KW，三相异步电动机 恒压设定点：1.0Mpa 压力变送器：0-1.6Mpa，两线制，4-20mA电流输出 变频器：VVVF变频器 （1）水泵 根据设计要求水泵正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。参考相关资料选择型号为IS50-32-125(扬程50m，流量50 m3/小时)的水泵即可满足要求。 (2)远传压力表 由于远传压力表具有价格低、有数据读取表盘等优点，结合具体
1.1恒压供水PLC控制系统 一、实验目的 1.学习西门子PLC的使用； 2.掌握闭环调速原理； 3.掌握变频器的使用方法； 4.了解PLC控制变频恒压供水原理。 二、实验内容 1.变频器参数设置 端子号参数的设定值缺省的操作V/F曲线选择/ C003=‘1’ 最高电压设定/ C004=‘380’ 基准频率设定/ C005=‘50’ 最大频率设定/ C010=‘50’ 运行控制选择/ C012=‘1’ 2.控制要求 1）单泵控制恒压供水，当需水量不是很大，用一个泵通过PID控制进行恒压供水； 2）双泵控制恒压供水，当需水量大时，当一个泵满足不了用水需求时，进行双泵切 换恒压供水； 3）PLC模拟量控制变频开环控制； 4）分时控制，定时轮换，可以有效地防止水泵长期不用而发生的锈死现象，提高了 设备的综合利用率，降低了维护费用。 三、实验步骤 1.单泵控制恒压供水 1）按照接线图接好线路，确保接线无误，以免损坏变频器和PLC的各个模块。 2）接好总电源，打开漏电保护器，此时电压表显示电压。按下启动按钮，电压指示灯亮起。 3）把模式选择开关打到手动位置，此时手动状态指示灯亮起。检查各水泵的运行情况，确定水泵能能正常运行。 4）把模式选择开关打到自动位置。 5）打开S7-200软件把程序写到PLC中，关闭软件。 6）把PLC的开关达到RUN位置。 7）打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面中选择“闭环控制”打开闭环控制画面。
8）在闭环控制模式下单击单泵运行，并单击PID设定，设定给定压力SP，进行PID参数整定。
9）单击实时曲线可观察各参数的变化。 2.双泵控制恒压供水 1）打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面中选择闭环控制打开闭环控制画面。
PLC与变频器控制的自动恒压供水系统 1 系统简介 为改善生产环境，沱牌公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。 鉴于以上特点，从技术可靠 和>'https://www.doczj.com/doc/318476121.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递 较>'https://www.doczj.com/doc/318476121.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。 2 系统方案 系统主要由三菱公司的PLC控制器、ABB公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。 2.1 抽水泵系统 整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台 150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。一次主电路接线示意图见图2所示。
300MW火电机组给水控制系统设计 1选题背景 锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和比较完善的。大型电站锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启停过程中需要监视的参数及控制的项目越来越多，大型电站锅炉给水控制系统是机组控制系统中的重点和难点。近些年来，研究大型电站锅炉给水的文献相应增多，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。生产过程自动化是保证生产稳定、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是21世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。可以说，自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。 2本文研究的主要内容 大型电站汽包锅炉给水控制系统的任务是通过调节进入汽包的给水流量，在保证汽包水位在一定范围内相对稳定的同时，产生汽轮发电机组所需的蒸汽流量，使机组输出的电功率与电网负荷变化相适应。给水控制系统对保证汽包锅炉运行过程的安全性和稳定性具有重要意义。 2.1给水系统的概况 汽包锅炉给水控制系统的作用是产生用户所要求的蒸汽流量，同时保证汽包水位在一定范围内变化。由于设计有汽包，使锅炉的蒸发段与过热段明确分开，锅炉的蒸发量主要取决于燃烧率（燃料量与相应的空气量）。所以汽包锅炉由燃烧率调节负荷，实现燃料热量与蒸汽热量之间的能量平衡。汽包锅炉的给水控制
天津理工大学 自动化学院专业设计报告 题目：恒压供水控制系统的设计 -------------系统硬件设计 学生姓名周延学号 届 2011 班级电气07-2 指导教师杨顺峰专业电气工程及其自动化
说明 1. 专业设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中 任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。 2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成专业设计工作，合 作完成的专业设计，要在设计报告概述中明确说明分工。 3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容，不同类型的设计可有所区别。 4. 设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图、且 符合相应国标，文字规范借鉴参考毕业设计要求。 5.专业设计成绩由平时成绩（50%）、报告成绩（30%）和答辩成绩（20%） 组成。专业设计应给出适当的评语。 专业设计评语及成绩汇总表
目录 第一章绪论 (1) 绪论 (1) 变频恒压供水系统的研究现状 (3) 本课题的主要研究内容 (4) 第二章系统的理论分析及控制方案的确定 (5) 变频恒压供水系统的理论分析 (5) 变频恒压供水系统理论方案的确定 (5)
第三章系统的硬件设计 (7) 系统主要设备的选型 (7) 系统主电路分析及其设计 (9) PLC的I/O端口分配及外围接线图……………………10第四章 系统的软件设计 (13) 系统的软件设计分析 (13) PLC程序设计 (15)
第一章绪论 绪论 随着社会的发展和进步，城市建筑的供水问题日益突出，一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能够可靠供水。针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压供水包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制—即双恒压系统。恒压供水保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。 传统的供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下： (1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。 (2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求
PLC 基于 plc 的恒压供水系统的设计 （恒压供水系统的原理及电气控制要求。Plc 在机电系统中的应用和工作原理。西门子变频 器的工作原理 MM440。Plc 编程原理及程序设计方法。电器原理图，接线图。） 一．恒压供水系统的原理 1．系统介绍 生产生活中的用水量常随时间而变化，季节、昼夜相差很大。用水和供水的不平衡集 中体砚在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。以前大多采用传 统的水塔、高位水箱 或气压罐式增压设备 容易造成二次污染，同时也增大了水泵的轴功 率和能量损耗。随着电力电子技术的发展 变频调速技术广泛应用于送水泵站、加压站、工 业给水、小区和高楼供水等供水等领域。相对于传统的技术而言，它具有节能效益明显、 保护功能完善 、控制灵活方便等优点 。 恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成 控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的 闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是总 管的出水压力及系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入 CPU 运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速， 从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。 恒压供水系统由 PLC 控制器，变频器，触摸屏显示器，压力变送器，水位变送器，软 启动器，水泵电机组，电机保护装置以及其他电控设备等构成，如图 1 所示。 水 压 水 位 压力变送器 水位变送器 变频器 触摸屏显示器 软启动器 控制回路 水泵电机 图 1 恒压供水系统示意图 电机保护装置 2．系统构成 系统采用了 S7-200 型 PLC (14 个输人点，10 个输出点)、MM440 型变频器、压力传
摘要 本设计是专门对日常用水而设计的恒压供水控制系统。根据国内外的研究现状以及系统的控制要求，制定出了一套适合此系统的控制方案。控制方案中，硬件设计主要对可编程控制器（PLC）机型、变频器机型以及电机泵组的机型做出了选择，同时还对系统的输入输出点进行了规划和分配。在软件设计部分，针对控制要求画出了系统的流程图，并且还对每一部分的流程图进行了功能的解释，使读者能更加轻松的了解整个系统的软件设计情况。在此课题中，还采用了MCGS组态软件，对控制系统进行监视与模拟运行，很直观的再现了现场的实际情况。最后，还对整个系统进行了运行调试，运行结果表明该系统具有水压稳定、硬件组成简单、运行可靠和操作方便等优点。 关键词：恒压供水；可编程控制器；变频器；组态软件
Abstract This design is specially designed for water constant pressure water supply control system. According to the requirements of the current research at home and abroad and the system control, develop a set of control scheme suitable for the system. In the control scheme, the hardware design is mainly to the programmable logic controller (PLC) model , frequency converter and motor pump set model made a choice, but also on the system input and output points of planning and allocation. In software design part, according to draw the flow chart of the system, and the required control and flow chart of every part of the function of explanation, so that readers can more easily understand the software design of the whole system. In this topic, also adopted the MCGS configuration software, to monitor and control system’s simulate, intuitive reproduce the actual situation of the scene. Finally, the debugging of the whole system running, the results on the surface of the system has stable pressure, simple structure, reliable operation and convenient operation. Key words: Constant pressure water supply；Programmable logic Controller；Inverter；Configuration software
目录 第一章绪论1 第二章 PID调节概念及基本原理3 2.1 PID调节概述3 2.1.1自动控制系统的分类3 2.2 PID控制的原理和特点4 2.2.1 PID控制的原理和特点的概念4 2.2.2 PID控制的分类5 2.3 PID控制器的参数整定6 第三章三菱FX2N型PLC的恒压变频供水系统设计实例8 3.1系统的主要控制要求9 3.2系统的硬件选型9 3.2.1 系统的控制器------- FX2n—32MR10 3.2.2 系统的模拟量输入、输出模块10 3.2.3 变频器FR—A50010 3.2.4 压力传感器TPT50311 3.3控制系统的I/O点及地址分配11 3.3.1 PLC系统的选型13
3.4 恒压供水系统的电气控制系统13 3.4.1 主电路图13 3.4.2控制电路图14 3.4.3 PLC系统外部接线图15 第四章恒压供水系统的程序设计17 4.1 系统的程序结构说明及流程图17 4.1.1初始化子程序17 4.1.2 定时中断程序18 4.1.3 主程序19 4.2程序中使用的编程组件及其含义21 第五章总结23 参考文献24 谢辞25 附录：控制系统的梯形图程序26
第一章绪论 近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。据统计，从1990年到1998年，我国人均日生活用水量<包括城市公共设施等非生产用水）有175.7升增加到241.1升，增长了37.2%，与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成城市公用管网水压浮动较大。因为每天不同时段用水对供水的水位要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。这种情况造成用水高峰期时水位达不到要求,供水压力不足，用水低峰期时供水水位超标,压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患<例如压力过高容易造成爆管事故）。要解决这些问题，用基于PLC控制变频调速恒压供水能实现。变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、智能PID调节器、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1.1所示。 图1.1 控制系统原理图 其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PID调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动, 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。 第二章 PID调节概念及基本原理
电厂锅炉给水控制系统 发表时间：2018-08-16T10:57:44.130Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：李攀科1 王翠竹2 [导读] 摘要：水作为火力发电厂中整个系统的主要工作介质。 1.沈阳清华锅炉有限公司辽宁沈阳市 110000； 2.沈阳大洋电气有限公司辽宁沈阳市 110000 摘要：水作为火力发电厂中整个系统的主要工作介质。如何在整个系统流程中将给水控制好，对系统稳定、安全、高效运行有着至关重要的作用。本文从给水控制发展和实际应用角度出发，比较不同设备和工况下的控制方案。 关键词：火电厂;单冲量;三冲量;锅炉给水控制 引言 大型火电发电机组由锅炉、汽轮机、发电机和辅机设备组成，工艺流程复杂，对设备参数的监控、操作和控制繁多。其中，锅炉侧主要是燃烧控制系统和汽水控制系统等。目前，锅炉给水控制已采用自动调节方式，而锅炉水位调节品质间接反映出炉内物质平衡状况，它是监测锅炉、汽轮机安全运行的重要参数之一。 1给水控制的发展 1.1电泵和调节阀 比较早投产的中小机组，一般采用电动定速泵，通过控制给水调节阀的开度来控制汽包水位。这种控制方案弊端是有较大节流损失。 1.2电调泵和调节阀 20世纪80年代及以后投产的机组，大都采用了电动调速给水泵和调节阀相结合的方式来控制汽包水位。控制方式在负荷较低时，由给水调节阀或者旁路阀完成汽包水位控制任务;在负荷较高时，由电动调速泵完成汽包水位控制任务。这种方案虽然能减少阀的节流损失，但电动泵始终在运行，消耗电能较多。 2给水控制系统的结构 2.1单冲量控制 单冲量给水控制系统是一个PI调节器，对汽包水位信号进行控制。系统相对简单，整定方便，但对给水自发性扰动和蒸汽流量扰动的调节能力差，会使汽包水位在运行中的超调较大和稳定性较差。在机组负荷较低时，因为锅炉疏水和排污等影响，给水流量与蒸汽流量存在着较大的偏差，且流量低，测量误差比较大，此阶段时采用单冲量控制。 2.2单级三冲量控制 单级三冲量给水控制是一个PI调节器，对汽包水位、蒸汽流量和给水流量等3个信号进行控制，与单冲量控制相比，此方式优点在于克服虚假水位的蒸汽流量信号和抑制给水自发性扰动的给水流量信号。当蒸汽流量发生变化时，由前馈控制作用，能够快速改变给水流量，让进出锅炉内的物质达到平衡，克服虚假水位非常有利;如果给水发生自发性扰动时，局部反馈控制作用，减少给水流量对汽包水位的影响，有利于汽包水位的稳定y7。因而，三冲量控制系统对于克服汽包水位扰动、维持稳定、提高给水质量有明显优势。 3给水全程控制 3.1给水全程控制概述 机组从启动到满负荷运行整个过程的给水控制不是由某种单一的单冲量或三冲量控制系统来完成的，而是由单冲量控制系统与三冲量控制系统的相互结合所组成，能够完善地自动切换和联锁逻辑功能。给水热力系统及调节组成，如图1所示。单台机组配有:50%容量的电动调速给水泵I台;50%容量的汽动给水泵两台。主给水电动截止阀、给水旁路截止阀和容量的给水旁路调节阀，安装在高压加热器与省煤器之间。由小汽轮机驱动两台汽动给水泵，小汽轮机电液控制系统(MEH)控制其转速，协调控制系统的给水控制系统并设置转速给定值，给水全程控制系统控制流程图如图1所示。电动给水泵控制，通过给水旁路调节阀前后差压的反馈，控制回路调节阀前后的差压，该回路的PII调节器根据旁路调节阀前后差压的偏差进行控制运算，并由切换器T2选通。 图1给水热力系统及调节组成 3.2系统工作原理 给水全程控制系统中由多种控制方式组成，这些控制方式是在机组运行的不同负荷阶段，通过逻辑判断及其切换器(如T1,T2等)来选取的。也就是说机组在不同的负荷阶段和不同的给水控制特性下，由不同的控制方式以满足运行需求，实现给水连续控制hlo1)初始负荷在0%一14%阶段时，主给水电动截止阀是关闭的，T2选通PI1的输出，由电动给水泵控制旁路调节阀前后的差压，PI2调节器控制给水调节阀开关。此时，汽包水位是单冲量控制方式。此时，机组负荷低、给水流量比较小，用旁路调节就能很好地控制汽包水位。2)当负荷在14%一25%阶段时，逻辑联锁控制开启主给水电动截止阀，同时将给水旁路调节阀前后差压控制方式切换到手动模式，T1、T2选通器把汽包水位控制模式切换到由PI3控制的单冲量方式。从14%负荷至给水旁路截止阀离开全开位置到关闭的过程中，给水旁路调节阀和电动给水泵共同控制汽包水位;直至25%负荷期间，电动给水泵用单冲量方式来控制汽包水位。3)当负荷在25%一35%阶段时，T1选通器把汽包水位控制切换到PI4和PIS调节器控制，此阶段由电动泵串级三冲量控制方式控制汽包水位。4)当负荷在35%一50%阶段时，启动一台汽动泵。MEH系统控制汽动泵转速达临界转速以上(如3100rpm)时，控制交由CCS来控制汽动泵的转速。此阶段，一台汽动泵和一台电动泵同时运行，控制方式采用串级三冲量来控制汽包水位。5)当负荷在50%以上阶段时，启动另一台汽动泵，MEH系统控制汽动泵转速达临界转速以上(如3100rpm)时，控制交由CCS来控制汽动泵转速，此时逐步降低电动泵负荷并慢慢增加汽动给水泵负荷。当电动给水泵负荷慢慢降低到最低值时，此时检查汽动给水泵工作正常、汽包水位稳定，可使电动给水泵停运作为备用。此时，两台汽动给水泵采用串级三冲量方式来控制
《给水全程控制系统》设计 专业：自动化 班级：B120410 学号：B12041014 姓名：陈修鹤
本文在讨论给水调节系统的被控对象动态特性、热工测量信号、调节机构特性的基础上，分析了三冲量给水控制系统的结构及工作原理，提出了实现单元制给水全程控制系统应考虑的问题及控制方案。随着锅炉朝大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和完善的。针对目前发电厂给水系统的现状及其存在的问题，结合发电厂300MW 机组配置,发电厂300MW 机组给水全程调节系统的构成原理和控制功能，分析了系统的总体结构、工作原理、控制过程、系统切换方式、控制逻辑、调试及参数整定原则。 关键词：给水全程，给水控制，控制系统，汽包水位，自动调节
摘要............................................................................................................................. I 第一章汽包水位全程控制的介绍 (1) 第二章给水控制对象的动态特性 (2) 2.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.1 给水流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.2 蒸汽流量扰动下水位的动态特性 (2) 2.1.3 炉膛热负荷扰动下水位的动态特性 (3) 第三章热工测量信号 (5) 3.1 水位信号 (5) 3.2 蒸汽流量信号 (6) 3.3 给水流量信号 (6) 第四章调节阀和调速泵的特性 (7) 4.1调节阀门的静特性 (7) 4.2调速泵的安全特性 (7) 第五章控制过程分析 (9) 5.1水位调节主回路及电动给水泵跟随系统 (9) 5.2汽动给水泵副回路控制系统 (9) 5.3锅炉单冲量三冲量无扰切换和汽泵转速控制系统 (10) 5.4流量测量信号 (11) 5.5旁路辅助及保护回路 (12) 5.6汽包水位自动失灵切手动保护 (13) 结论 (15) 参考文献 (16)
一、系统概述 VC-3200系列微电脑变频供水/补水控制器是专为变频恒压供水系统和锅炉及换热系统补水而设计的微电脑控制器，可与各种品牌的变频器配套使用。具有压力控制精度高、压力稳定、第二消防压力（动压）设定、系统超压泄水自动控制、设定参数密码锁定等多项功能。 二、主要性能指标 1.可编程设定多种泵工作方式，最多可拖五台泵（1变频+4工频）； 2.具有压力测量值防抖动补偿控制功能； 3.参数调整和设定具有密码锁定及保护功能； 4.采用人工智能模糊控制算法，设定参数少，控制精度高，带看门狗电路，采用数字滤波及多项抗干扰措施。 5.可接无源远传压力表、有源电压及电流型压力变送器； 6. D/A输出控制频率电压为DC 0-10V, 也可设定为DC 0-5V; 7.具有压力传感器零点和满度补偿功能； 8.具有定时自动倒泵功能； 9.具有第二压力（消防压力）设定和控制功能； 10.具有缺水自动检测保护功能和外部输入停机保护功 能； 11.系统补水控制时，具有超压自动泄水控制功能； 12.具有供水附属小泵控制功能，可设定小泵变频或工频 模式； 13.具有可选的定时自动开、关机控制功能； 14.具有小流量水泵睡眠控制功能； 15.具有手操器功能，可手动调节输出电压来控制变频器的频率； 16.可代替电接点压力表进行上、下限压力控制； 17.具有可选分时分压供水控制功能，最多有六段时间控制； 三、安装和配线端子说明 1.控制器外形尺寸: 160mm×80mm×80mm（AC-3200） 160mm×80mm×90mm （AC-3200） 2.控制柜面板开口尺寸152mm×76mm，面板卡入式安装。 3.使用环境为:无水滴、蒸汽、腐蚀、易燃、灰尘及金属微粒的场所； 4.使用环境温度:-20℃～50℃ 5.相对湿度:<95%; 6.额定工作电压:AC220V±10%; 7.控制器额定功耗:<=AC 5W; 8.控制器接线端子输出容量：3A/ AC220V 9.面板及配线端子说明：
第一章绪论 1.1课题的研究背景及意义 火力发电厂在我国电力工业中占有主要的地位，是我国的重点能源工业之一。大型火力发电具有效率高、投资省、自动化水平高等优点，在国内外发展快。随着电力需求的日益增长，以及能源和环保的要求，我国的火电建设开始向大容量、高参数的大型机组靠拢。但是，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。 给水控制系统是火电厂非常重要的控制子系统。汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，同时他还是衡量锅炉汽水系统物质是否平衡的标志。 随着机组容量的增大，运行参数的不断提高，对汽包水位的的控制品质要求也会越高，为了机组的安全、经济运行，需要采用设计更合理、功能更完善的控制系统，给水自动控制系统可以大大减轻人员的劳动强度，汽包水位的稳定性也得到极大的提高，保障了几组的安全、稳定运行。 为了实现电能生产的“高效‘洁净、经济、可靠、安全”的要求，火电厂汽轮机的参数经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界和超临界参数的发张阶段，目前正向超临界参数的方向发展。 1.2国内外的发展状况 我国自上世纪80年代引进亚临界火电机组技术以来，虽在改进、优化和发展取得一定的经验，并使300MW、600MW的亚临界火电机组成为我国火力发电的主力机组，但这种亚临界机组依然存在重大问题，这已成为制约我国电力工业发展的瓶颈。因此，借鉴国际上最先进的技术，研究并发展600MW~1000MW超临界火电机组，是提高电机机组的热效率，实现节能降耗和改善环保状况的有效途径。 随着火电机组的参数的提高，水的饱和温度相应提高，气化潜热减少；当压力提高倒22.115MPa时，气化潜热为零，气和水的密度差也等于零，该压力成为临界压力。在临界点时，饱和水与饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存在。当机组工作参数高于这一临界状态参数时，称之为超临界机组。对蒸汽动力装置