1  引言

    红雁池第二发电厂（以下简称为红二电厂）一期工程单台机组装机容量200MW，锅炉额定蒸发量670t/h（投抽汽），两台调速给水泵一用一备，给水泵最大出力800t/h，额定转速5 834rpm。由于各方面因素影响，一期工程给水全程控制未能很好地利用DCS系统来解决系统组态的不足，未能实现真正的给水全程控制。为方便对比分析，笔者将在以下内容中同时介绍典型的给水全程控制系统和红二电厂的给水全程控制系统情况。

2  给水全程控制关键问题

图1  给水系统简图

    一般常规的汽包水位三冲量控制系统只是在机组负荷达到70%以上才能投入正常运行，随着机组容量的不断增大，运行参数的不断提高，运行人员在启动停止过程中的操作越来越频繁，给水全程控制为这些问题提供了解决办法。

    所谓给水全程自动控制是指锅炉自启动到正常运行再到停火冷却全过程均为自动调节，其任务是：在从锅炉点火升温升压开始至灭火冷却降温降压的整个过程中，控制锅炉给水流量保证汽包水位维持在允许范围内，图1为红二电厂一期工程给水系统简图。

    若要实现给水全程自动控制，则系统必须具备以下功能。

    (1)  既可以通过改变调节门开度来改变给水流量（即改变给水管路阻力）以维持负荷下的汽包水位，也可以通过改变电动调速给水泵转速（即改变给水压力）以维持高负荷下的汽包水位。

    (2)  高、低不同负荷下，随着负荷的变化，系统要实现单冲量和三冲量的无扰切换。

    (3)  在高、低负荷的不同情况下，给水流量相差较大，必须在测量上采用两套装置进行测量，并解决切换问题。

3  主路、旁路给水调节阀的切换

    在给水全程自动控制中，低负荷时通常使用旁路给水阀控制给水流量，红二电厂旁路阀最大通流量约为260t/h（即最大给水流量的32%）；高负荷时，用主路给水阀控制给水流量，电动调速给水泵启动转速约为4 000rpm。

图2  主路、旁路调阀切换原理

    其中，SFT1：当HLM=0时，输出为200；当HLM=1时，输出为160。SFT2：当HLM=0时，输出等于旁路PID；当HLM=1时，输出为0。SFT3：当HLM=0时，输出为0；当HLM=1时，输出等于主路PID。S/MA：状态信号为“0”自动，状态信号为“1”时手动。其中，“MAN”为条件手动；“LMT”为速率限制器；“HLM”为高限报警，报警输出为“1”；W为主蒸汽流量。

    如图2所示：

    (1)  在锅炉点火并网后，小负荷（蒸汽流量小于200t/h，即小于热负荷的25%）时，高限报警器HLM输出为“0”，SFT2输出为旁路调节器输出。SFT3输出为0，锅炉给水由旁路调阀控制，主路调节器PID手动输出。跟踪旁路阀阀位值。

    (2)  当蒸汽流量大于200t/h时，高限报警器HLM输出为“1”，SFT2输出为0，SFT3输出为主路调节器输出。锅炉给水由主路调阀控制，旁路调节器PID手动，输出跟踪主路阀阀位置。此时，SFT1输出160t/h，即高限报警器设定值改变为高于160t/h报警。所以当蒸汽流量在大于200t/h而将主路切为自动后，若其流量再次小于200t/h，它不会将主路控制切为旁路控制，而是当蒸汽量小于160t/h时，才将其切换为旁路控制，从而起到了一个滞环作用，防止阀门反复切换。

    (3)  由于两个阀门的流量是不同的，所以两个阀门的开关速度应该不同，可以通过试验的办法调整LMT1和LMT2的参数，使两路调阀在切换过程中给水流量保持相当。

    (4)  调节阀的切换与截门的切换应密切配合，截门的开启应在调阀投入工作之前，如用逻辑顺序控制，则简易原理图如图3所示，即蒸汽流量大于160t/h时，开启截门；小于120t/h时关闭截门。

图3  截门控制

    (5)  ‘MAN’条件手动的基本原则为：旁站控制、调阀控制、调速泵单冲量控制、三冲量控制，这四套系统只能有一套工作在自动控制状态，即另外三套系统手动状态相“与”后取“非”，然后输入作为本控制系统“条件手动”的信号，如果其它三套系统中有一套是位于自动状态“0”，则本系统‘MAN’输入为“1”，不能切自动。

4  主调节器阀，给水泵切换

    主路给水调阀控制与调速泵给水控制切换原理和主路调阀控制与旁路调阀控制切换原理相同，但原设计调节阀切换到调速泵的条件为蒸汽量大于30%（即240t/h），并且调门开度大于90%，即主调阀调节范围为160~240t/h，这样范围较小，系统切换过于频繁。一般情况下，当蒸汽流量大于400t/h时切换调速泵控制给水流量，滞回值360t/h，即当蒸汽流量小于360t/h时，切回到主调阀控制。

5  单冲量、三冲量切换

    与上述几种情况不同，单冲量、三冲量系统切换是针对同一个执行机构―给水泵勺管，即为两个控制回路分别控制同一个执行机构，原理见图4。

    锅炉在不同负荷和参数时，其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，假水位现象不严重，