金陵科技学院学士学位论文 第1章绪论
第1章 绪 论
1.1 课题的研究背景及意义
虽然现在新能源发电领域比较火爆，但至今火力发电厂依然在我的的发电领域中拥有很重要的地位。我国虽然还是发展中国家，但是近年来GDP的增长已经处于世界的前列，当然对于电力的需求也越来越高，而且我国近年来对环境的保护和资源的利用也更加重视，所以随之我国的发电厂的建设开始向大容量、高参数的大型机组靠近。
锅炉给水控制系统是火力发电厂中极其重要的控制系统之一。其中，我们一般都重点来研究锅炉的汽包水位，由此我们也能够了解锅炉是否处在平衡的状态。因此，电力工程师和研究者都把目光放在给水控制系统的上面，经过好几次的更新优化，同时这还是火电厂发展一直以来需要优化的方面。
1.2 我国火力发电厂的发展方向
大约在1980年左右，我国从国外引进了第一个火电机组（亚临界火电机组）。我国也对此进行了优化和改进，使得国华宁海火电厂也进入世界火电厂的前列，但引进的亚临界火电机组存在严重的问题，这些问题不仅仅在于火电厂的效率上，而且也限制了我国火电厂的进一步的发展和进步。通过借鉴国际上的经验发展的超临界火电机组也存在一些问题。因此，我国应该大规模的发展超超临界火电机组。以下为各个类型的火电机组的参数和效率，亚临界的参数为16.7兆帕/538摄氏度/538摄氏度，供电热效率约为百分之三十八，超临界的参数为24.1兆帕/538摄氏度/538摄氏度，供电热效率约为百分之四十一，而超超临界的参数为27.5兆帕/580摄氏度/580摄氏度，其供电热效率约为百分之四十三。通过三者的比较，我们可以看出超超临界机组的效率是最高的。
超超临界的煤电机组发电效率可以达到40%-43%，目前，我国的燃煤电厂已经开始大范围使用超超临界技术，处于世界领先水平。开展超700℃超超临界发电机组的锅炉、汽机、辅机以及高温材料等关键技术研究，为“十三五”期间实现工程示范打下基础，主要技术指标：压力>30MPa，蒸汽温度>700℃，机组容量600MW；锅炉效率>94%；发电机额定功率600MW；汽轮机热耗<6950Kj/KWH，机组循环效率≥48.37％；发电机效率≥99％。当然，除了超超临界技术外还有高超临界，但需要材料、锅炉等方面的技术进一步改进，但是还有一些技术没有解决。
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金陵科技学院学士学位论文 第1章绪论
1.3本课题设计的内容
主要介绍火力发电厂给水控制系统的原理和结构，及其如何安全稳定运行，本文重点分析了三冲量系统，并结合MATLAB仿真来比较单级三冲量系统和串级三冲量的系统的差别，最后总结出一个更好的方案。结合火力发电厂单机组的控制系统，设计出给水控制系统的数学模型。主要分析内扰和外扰，在串级控制中，其中内回路主要是采用P控制来控制给水扰动，而外回路我们一般会采取非线性PID控制的方法使得汽包水位保持在我们的给定值，该控制策略结构和算法简单，但能够有效的克服蒸汽流量的扰动，且通过仿真结果可以发现，通过这样的一种方法与一般的串级控制方法相比较，其稳定性更好，而且在一些参数的影响下能够保持一些特性不变，即能够特别成功地克服内扰和外扰。
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金陵科技学院学士学位论文 第2章 给水控制系统原理
第2章 给水控制系统原理
2.1 给水控制系统的任务
火力发电厂系统中一个极其重要的一个组成的部分是给水控制系统，这就造成了一种不管在什么情况下，给水控制系统都要不停的往锅炉中输入水。在这其中，给水泵担任的角色是一个给水系统的心脏作用。传统的小一点容量的机组在正常的情况下采用的是定速水泵再加上一个给水操作平台的工作方式，但是如果机组的容量变大的话，操作平台里面的调节阀承受的压力会随着机组容量的变大而将压力差变大，但是这样会造成一个节流损失的加重，这样安全性和经济性就不能得到了充分的保证。正是因为上述的原因，所以现在很多的大容量或点击组就改变了给水方式，由以前的定速给水方式变成了现在的变速给水方式，正常情况下。运行泵的作用是由汽动给水泵来担任的，与此同时也可以分情况使用，在有事故的时候或者在启动阶段的时候可以使用电动给水泵，但是在平时的时候就可以将它作为备用泵使用。
一个锅炉中，是由一系列的系统组成的，这些系统有燃烧系统，汽温控制系统还有给水控制系统和辅助控制系统。这些系统是衡量一个锅炉是否正常运行的一个重要指标，锅炉能安全运行的重要标准是一定要将水位保持在一个指定的范围内，锅炉的安全运行时不能允许水位的幅度波动的，这样会给锅炉的运行带来不好的影响。如果水位是过于高的话，这样汽包的水汽就会迅速分离，这样的后果就是水蒸气带水太多，会对锅炉的运行造成安全影响，可能导致重大事故的发生，过高时不好的，那么过低的话，就会因为汽包内的水量小，造成锅炉的负荷超载，这样会使水的气化速度变快，谁的气化速度变快的话就会使汽包内的水量变化速度加快，在没有外界控制环节的加入时，这样就会到时汽包内的水变得化。
所以我们可以知道，给水控制系统其实就是为了将汽包水位维持在一个特定的正常范围值内的。给水控制对象的被控量是汽包水位H。水位的变化水手很多的因素干扰的，有有锅炉给水量w、蒸发量D、汽包压力等。
2.2水位控制系统的构成
水位控制系统一般都是由测量部分、调节器部分、执行器部分和调节阀部分等方面组成，下面我们对其分别加以分析。
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金陵科技学院学士学位论文 第2章 给水控制系统原理
2.2.1 测量部分
大部分的水位控制系统的测量通常是采用双室平衡容器接差压变送器的方式，如图2-1所示。
图2-1 常用汽包水位测量原理
2.2.2 调节器部分
调节器部分在一般情况下可以由两种方式来完成，分别为单元组合式仪表和计算机控制系统两种方式。这两种方式都是把测量到的信号与我们的给定值加以比较和计算从而得到一个偏差值，接着我们将其进行数学运算，之后就把运算到的结果发送给执行器。
2.2.3 执行器部分
执行器部分，一般情况下我们会采用电动式的执行器再加上调节阀。其作用是将发送过来的偏差信号和位置发送器的反馈信号相比较，在运用放大器来放大信号，以此来驱动伺服电动机，来带动调节阀，从而达到改变水流量的目的。
2.2.4 常规的汽包水位控制系统
水位控制系统一般情况下是由四个方面组成的，分别为调节器、执行器、调节阀和变送器。测量部分得到的汽包水位的数值与一开始给定的数值通过调解器进行对比，当两者不相等的时候，则会产生偏差值。而后调节器会接收到这样的偏差信号，随之按照确定的运算规律运算后输出控制信号，然后再输送给执行器，执行器再经过运转，随之调节阀的开度也得到了改变，从而使得供给汽包的水流量发生改变，从而使被控参数（汽包水位H）回到给定值上来。
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