0 前 言

伊敏发电厂的500MW机组的高加组水位自动调节系统，是各自独立的带有负反馈调节的单回路调节系统。此高加组水位自动调节系统没有高、中、低负荷之分，但较国华盘山发电厂的带有高、中、低负荷联锁的高加组水位自动调节系统而言，要简单的多。由于汽水系统是相互制约、相互影响、相互联系的，这样就使得这四套自动调节系统在俄罗斯的原设计中无法正常投入。尤其是负荷发生波动时，经常使这四套自动调节系统发生等幅振荡，造成自动调节失灵。因此我对其进行了改造，使这四套自动调节系统不仅可以随时随地地投入，而且有极强的跟踪能力。不但适应负荷的涨落，而且大大地改善了系统的调节品质，达到预期的动态调节效果，成功地解决了由于系统产生的内扰、外扰。在作者对高加组自动的改造和论文的编写过程中，曾得到运行人员的大力帮助，在此表示感谢。但由于本人的水平有限，难免有错误之处，还请大家共议。

伊敏发电厂的500MW汽轮发电机组的高加水位自动调节系统，是分别独立的带有负反馈调节单回路自动调节系统。在俄罗斯的原设计中没有任何联锁的要求，只是区分于水质的合格与否。当水质合格时就倒入除氧器，否则就倒入凝汽器。由于三台高加的汽水系统决定其运行时是相互影响的，因此，这四套各自独立的自动调节系统在投入自动调节时就显得捉襟见肘，且当负荷发生变化时，就更是“力不从心”了，失去了其应有的跟踪能力。致使调节系统发生等幅或发散振荡，最终导致自动调节系统无法正常投入。因此必须对其进行改造，使其适应负荷的涨落。下面我就介绍一下我的整个改造方案和具体实施的方法：

1为什么要控制水位

发电厂燃煤机组的热效率理论值是不大于30%的，所以为了提高机组热效率才应用了朗肯循环，朗肯循环的四大设备包括锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵，并且应用了回热加热原理。在其整个循环过程中，为了提高机组的整体热效率，就必须使工质在流动的过程中要保持为层流，不允许发生紊流，以减少沿程压力损失，也就是说要保证雷诺系数Re≤2200。

要保证雷诺系数Re≤2200，就必须保证水流加速度为零。即速度的一阶导等于零。

也就是dυ/dt = 0。其中υ为水的流动速度。

要使dυ/dt = 0的前提条件只能是水位变化率为零。即水位的一阶导为零。

也就是dH/dt = 0。其中H为加热器水位。

通过以上的推导，足可以说明：要想提高机组的热效率，保证电厂的经济运行就必须控制好水位。

但实际上工质在流动中，是不可能为层流的，基本都是紊流，尤其是高加前后的管道中工质，都是紊流。

2 汽水流程

既然控制水位是如此的重要，而且尤其是控制好高加水位是仅仅次于除氧器水位的控制。高加水位的自动控制是直接影响发电厂经济运行的重要指标。水位低了，热交换不好，也是不经济的;水位高了，不仅可能造成汽轮机结露，甚至可能造成汽轮机水冲击，因此机组设计有高加高限保护。要设计好高加水位的自动控制，就必须从汽水流程图上分析出影响高加自动调节的因素来。

汽水流程图详见下图。从除氧器来的给水经过并联使用的一台电泵和两台汽泵打入6#高加、7#高加、8#高加分别加热升温。8#高加疏水经过8#高加水位调节门RN554进入7#高加中。7#高加疏水又经过7#高加水位调节门RN555、电动门RN556倒入6#高加中。当水质合格时，倒入6#高加中的疏水经过电动门RN559和6#高加水位调节门RN560进入除氧器中。当水质不合格时，经过6#高加水位调节门RN562和电动门RN561进入凝汽器中。进入除氧器或是凝汽器中，是由各电动门的开、关联锁来实现的。如果只有8#和7#高加中的疏水水质合格时，则关闭RN556和RN559，打开RN557，经调门RN560倒入除氧器中。而6#高加中的疏水继续倒入凝汽器中，直至疏水水质合格为止。

从系统图中可以看出，三台高加中的疏水水位是相互影响的，且6#高加中的水位还受本身压力和除氧器压力的压差所影响。

3 俄罗斯的原设计思想

3.1 俄罗斯图纸的原设计

俄罗斯图纸原设计的这四套水位自动调节系统都是双回路自动调节系统，调节器是РЕМИКОНТ(雷米康)微机式调节器，该调节器的核心部件是。从其设计思想来看，每套调节系统都是独立工作的。即将采集的模拟信号、阀门的反馈信号和定值信号相比较，产生的偏差信号经带有比例积分调节的标准脉冲算法运算后，输出的脉冲信号去控制执行机构。

俄罗斯的原设计思想是利用带有负反馈调节的双回路调节系统来工作的，它区别于单回路调节系统。所谓单回路调节系统是指通过测量信号和调节器内部的给定值相比较，利用所得的偏差去调节被调量。它的优点是调节速度快。缺点是有差调节、产生稳态偏差，更不可能消除动态偏差。

3.2 原设计的不足

虽然俄罗斯的设计中的双回路调节系统能够祢补单回路调节系统的不足，但是由于汽水系统的相互影响，使各自为是的、互不相关的这几套自动调节系统就无法投入自动调节。负荷不变时还能勉强在一定的范围内跟踪，但在变负荷工况下就显得无能为力了。尤其是当负荷变化较快时，就更加无所适从了。所以必须进行改造，使其能够相互联系起来。经过作者的改造后，使其成为一整套相互联系、相互作用、相互制约的复合调节系统。

4 作者的设计思想及改造方法

通过汽水系统图可以看出，这四套系统中，6、7#高加疏水调节是重要的，8#高加疏水调节是相对次要的。因为6、7#高加中的疏水不仅有自身水位变化;3、4抽的汽体压力变化;还有8#高加疏水倒入7、6#高加中的变化。正因为7、6#号高加水位的影响源多，所以较8#高加而言就显得相对重要了。既然是相互影响的，那么作者就可以在自动调节的设计时把这些因素考虑进去，使之联系起来。这样联系起来后，虽然能有效地消除了系统的静态偏差，也提高了自动调节系统的跟踪能力，但由于其负反馈的存在，就不可避免地为系统带来了动态偏差。在俄罗斯所设计的РЕМИКОНТ(雷米康)微机式调节器中的标准脉冲输出算法块中的D(微分)作用没有使用，所以就无法消除系统产生的动态偏差。为了能有效地消除系统产生的动态偏差，作者又引入了动态负反馈。所谓的动态负反馈就是将阀门的反馈信号经过微分算法处理后再加入PI算法中(注：“动态负反馈”一词是作者所提出的，对否还请大家共议。)，这样就彻底地解决了动态偏差所带来的影响。

4.1 调节原理

I测+I反+I上=Ig

其中I测---水位测量信号

I反---是经过微分后的阀门开度信号

I上---是上一级调节门的开度信号

Ig----是定值信号

从上式中可以得知，当上一级调节门动作时，即I上变化时本级调节是跟踪上一级调节门开度的。这种调节方式可使本级水位没有发生变化前，就先进行调节，这样对本级水位而言，就处于变化中的“不变”了。在消除动态偏差方面是这样的，当阀门有动作时，I反是参与调节的。阀门不动作时，其不参与调节，这种动有静无的调节方式就消除了系统产生的动态偏差。使给定值与被调量的测量值之间的偏差就不受负反馈回路的影响了，从而其动态偏差也就减小了。

在整个回路的设计中，将6#高加的自动调节来作为主调，其余的调节作为副调，这样就消除了系统产生的动、静态偏差。因为主调的作用是消除外扰，副调的作用是消除内扰。这样完整的复合回路的设计在高加水位调整上是一个游刃有余的整合。

5 调节系统框图说明

5.1 算法块及图标说明

1.1～1.3 、1.5～1.6为比例积分脉冲

量标准算法

1.4、1.7为通用逻辑算法

2.1、2.3为微分算法

2.2为切换算法

ИСУ为选线装置

ПБР-3А为无触点可逆启动器

GT为位反装置

LC(RN521、RN522、RN523)位水位变

送器

5.2 框图(一)的简要说明

RN554是一个非常简单的一个双回路自动调节系统，经过我的改造后，在其原图的基础上加了一个动态负反馈。大大地提高了该自动调节系统的跟踪能力。

RN555和RN562的使用是这样的：当水质不合格时，可以通过打开电动门RN556和RN561，这两个全开信号通过1.4的通用逻辑算法块的12.1和12.2输出的逻辑信号允许RN555(1.2算法块)、RN562(1.3算法块)投入自动调节，这样就使不合格的水倒入凝汽器中了。

5.3 框图(二)的简要说明

RN560的自动调节原理如下：当水质合格时，通过关闭电动门RN557和打开RN559，通过1.4的通用逻辑算法，可以使7#或6#高加中的蔬水倒入除氧器中，也就是说RN560即控制7#高加水位，也可以控制6#高加水位。

因为机组正常运行时，RN560只是控制6# 高加中的水位，所以在6#高加的1.5号主算法块中我不仅加入了动态负反馈，而且还加入了经过线性处理后的总的给水流量信号来作为该自动调节系统的超前调节信号，这样就大大地加强了该系统的跟踪能力，使其调节品质良好。

5.4 自动投入顺序

正因为使系统的相互联系起来，所以在我所设计的自动调节系统的投入时，要有一定的投入顺序：即从高向低投入，也就是说：先投入8#高加水位调节门RN554，然后依次投入RN555、RN560。这样的投入方式就可以使系统稳定地跟踪当前值了。

6 结束语

总之，经过我的改造后，这四套自动调节系统自动调节效果，有了极强的跟踪能力，使机组在180MW左右投入高加后，就可以完全适应负荷的涨落，达到了自动调节系统中所要求的稳定性、准确性、快速性的动作特性。不仅使调节品质良好，而且极大地减轻了运行人员的劳动强度和减少了误操作的机会，为伊敏发电厂的最经济运行打下了良好的基础。