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摘要锅炉超大容量、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。
直流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，超临界机组锅炉给水控制系统是超临界机组控制系统中的重点和难点。
近些年来，研究超临界机组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。
本文介绍了直流锅炉的给水控制策略，包括对直流锅炉的发展历程、应用、结构特点、启动系统、给水控制系统的工作任务；同时还介绍了直流锅炉给水系统的控制原理,介绍了前馈、反馈、串级控制的特点和应用；主要通过对直流锅炉给水控制系统分析与研究，介绍了直流锅炉的给水控制系统的工艺流程，重点介绍了给水控制系统的控制回路，给水信号回路的测量，给水流量的控制回路，以及给水控制回路的指令形成和控制方法，还包括一些辅助回路的控制策略。
最后简略的介绍了直流锅炉给水控制的技术发展。
关键词: 超临界直流锅炉；给水控制系统；前馈-串级控制；给水泵AbstractThe boiler faces, the high parameter development large capacity, uses the automatic control system for the aqueous system is essential, It may reduce the movement personnel's labor intensity, guarantees boiler's safe operation. Regarding the large capacity high parameter boiler, it gives the aqueous system is very complex and perfect. The once-through boiler will be the national future development direction, for the aqueous system is important link. Along with thermal power unit capacity enhancement and parameter increase, unit, in opens stops the parameter which and the control project in the process needs to monitor are getting more and more, the supercritical unit boiler gives the water control system is in the supercritical unit control system's key point and the difficulty. Recent year, studies the supercritical unit to increase correspondingly for the water literature, the thermal power unitis bigger, its equipment structure is more complex, the automation also requests to be higher.This article introduced once-through boiler for the water control policy, including to once-through boiler's development process, applies, the unique feature, the initialize the system, to give the water control system's work mission; Simultaneously also introduced the once-through boiler for aqueous system's control principle, introduced the forward feed, the feedback, the cascade control characteristic and the application; Mainly through to the once-through boiler for the water control system analysis and the research, introduced the once-through boiler gives the water control system's technical process, Introduced with emphasis for the water control system's control loop, for the water signal channel's survey, for the discharge of water control loop, as well as forms for the water control loop's instruction with the control method, but also includes some subsidiary loop's control policy. Finally brief introduction once-through boiler to water control technological development.Key word: Supercritical once-through boiler; Water control system; Forward feed-cascade control; Feed pump目录引言 10.1 论文研究的背景和意义 10.2 国内外研究动态及相关文献综述 20.3 论文的主要工作及难点 30.3.1 论文的主要工作 30.3.2 论文的难点 3第一章超临界机组系统简介 51.1 超临界直流炉特性简介 51.1.1 超临界机组的概况 51.1.2 超临界机组的发展历程 51.1.3 超临界机组在我国的应用 61.1.4 超临界机组的结构特点 71.1.5 超临界机组控制中存在的问题71.2 超临界直流锅炉给水全程控制系统 81.3 超临界直流锅炉给水系统的组成及运行 81.3.1 超临界直流锅炉给水系统的组成 81.3.2 超临界机组锅炉给水系统的运行 91.4 直流锅炉给水控制系统的工作任务 11第二章前馈串级调节系统122.1 前馈控制系统122.1.1 前馈控制概述 122.1.2 前馈控制的特点及结构形式 122.1.3 前馈控制原理 132.2 前馈—反馈控制系统 152.2.1 前馈-反馈控制系统原理152.2.2 前馈-反馈控制的设计原则162.3 串级控制系统172.3.1 PID控制概述172.3.2 串级PID控制 19第三章直流锅炉给水控制系统的分析与研究 233.1 火电厂直流给水系统介绍 233.1.1 直流锅炉给水控制系统介绍 233.1.2 直流锅炉给水控制系统的工艺流程243.1.3 给水系统信号回路的测量243.2 给水流量控制回路253.3 给水流量指令形成回路263.3.1 过热度的控制 263.3.2 主调节器温度给定值的设定 263.4 给水泵控制回路 283.4.1 给水泵的汽蚀及其解决措施 283.4.2 给水泵公用指令形成回路293.4.3 给水泵控制回路303.4.4 电动给水泵流量控制回路323.4.5 给水控制回路总结 323.5 给水阀控制回路 323.5.1 锅炉给水旁路调节阀控制343.5.2 给水泵最小流量再循环阀控制35第四章超临界直流锅炉给水控制技术发展374.1 四回路给水调节控制系统 374.1.1 四回路给水调节控制系统374.1.2 用蒸发器吸热及其焓增控制燃水比384.1.3 采用汽水分离器出口焓值校正燃水比失调 38 4.1.4 结论 394.2 直流炉的给水控制新思路 394.2.1 直流方式下给水的控制思路 394.2.2 直流方式下给水指令的分析 404.2.3 直流方式下的给水控制的投用414.3 基于中间点焓值校正的给水自动控制结构41 4.3.1 蒸发器理论吸热量计算 424.3.2 焓值控制回路 434.3.3 一级减温器前后温差控制回路434.3.4 基于中间点温度校正的给水自动控制结构 43 4.3.5 给水流量自动的超驰控制44结论45参考文献46谢辞48引言随着我国国民经济的高速发展，工农业生产和人民生活对电力的需求不断增长，电力工业通过引进、消化、吸收国外的先进技术和管理经验，得到了迅速的发展。
直流锅炉燃烧及给水调整一、直流锅炉给水控制的特点与给水控制对象动态特性1、锅炉启动阶段（湿态运行），为了水冷壁的安全，启动一开始就必须以最小安全流量向锅炉连续上水，同时维持储水罐水位正常，以保证机组的安全运行。
2、转干态以后，蒸发量不仅决定于燃烧率同时也决定于给水流量，给水调节的任务是满足机组负荷的需要同时维持中间点温度有合适的过热度，防止返回湿态和水冷壁及过热器超温，对过主汽温进行粗调。
给水投自动后，锅炉负荷经动态延迟函数器、函数器得出相应锅炉负荷下需要的给水流量再加上经中间点温度修正的信号（机组负荷大于55%时中间点温度给定值被喷水比修正）作为给水流量最终给定值，给水流量测量值（经给水温度修正后）与其给定值的偏差经PID计算后作为给水控制信号送给给水泵转速控制系统。
3、给水流量扰动下的动态特性：给水流量阶跃增加时，蒸发量、汽温、汽压的变化都存在迟延，运行时要注意分析总结了解其动态特性，尤其是对主汽温的延迟较大，这对正常调整和异常工况的处理很有帮助。
二、过热汽温的调节1、蒸汽流量扰动下过热汽温对象的动态特性：燃烧率增加对流式过热器出口的汽温升高，辐射式过热器出口的汽温降低，最终末级过热器出口的汽温仍随着负荷的增加/减少而升高/降低。
当蒸汽流量扰动时，由于过热器上各点的汽温几乎同时变化，因此过热器出口汽温变化的延迟很小，如果蒸汽流量的增加是汽机侧引起的，则在锅炉燃烧率调整之前，过热汽温是随着蒸汽流量的上升而下降，这就是为什么超温的时候开大汽机调门能快速把主汽温度降下来的道理（严重超温时可利用锅炉的蓄热适当加负荷：CCS或TF方式下将滑压开关退出，适当将主汽压力给定值设小，让汽机开调门）。
2、烟气传热量扰动下过热汽温对象的动态特性：沿着过热器整个长度方向上，烟气的传热是同时发生变化的，所以过热汽温的变化很快，迟延时间很小，其动态特性较好，但作为调温手段较困难。
3、减温水量扰动下过热汽温对象的动态延迟和惯性较大，手动操作时不要大起大落。
关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析伴随国内经济水平的快速提升，电力生产已然是重中之重的一个环节。
早期生产因为技术条件不足，普遍选用参数较低、能耗较大且污染严重的燃煤系统。
经过不断发展，当前国内逐步利用效率更高且污染较轻的系统取代传统燃煤机组。
随着电力领域的持续前行，超临界直流锅炉也出现在实际生产之中，不同种类的锅炉设备所适用的场合有所差异，同时内部给水控制架构也不尽相同，所以在实际应用过程中始终存在不足之处。
本文就针对目前超临界直流锅炉的发展进行研究，对内部控制系统存在的问题提出对应的优化方案。
[关键词]超临界;直流锅炉;给水控制系统;汽温调节Nie Xin-yang[Abstract]With the rapid improvement of domestic economic level，electric power production has become one of the most important links. Due to the lack of technical conditions in early production，coal-fired systems with low parameters，large energy consumption and serious pollution were generally selected. After continuous development，the current domestic use of higher efficiency and less pollution system to replace the traditional coal-fired units. With the continuous development of the electric power field，supercritical once through boiler also appears in the actual production. Different types of boiler equipment are suitable for different occasions，and the internal water supply controlstructure is also different，so there are always deficiencies in the actual application process. In this paper，the development of supercritical once through boiler is studied，and the corresponding optimization scheme is proposed for the problems existing in the internal control system.[Keywords]supercritical; once through boiler; feed water control system; steam temperature regulation超臨界直流锅炉相较于原有的燃煤系统来说，不管是容量、效率还是环保等方面都有着质的飞跃。
直流炉湿态下的水位调整直流炉在湿态运行时，其储水罐内是有一定水位。
若其水位控制不当会造成储水罐满水而使水进入过热蒸汽系统，最终有可能形成汽轮机水冲击恶性事故的发生。
因此直流炉在湿态情况下控制好储水罐水位是非常必要的。
直流炉从启动到正常运行要经历两个阶段，我们称之为湿态和干态。
湿态是直流炉的初始阶段，这一阶段的情况有些类似于汽包炉，这时的直流炉和汽包炉一样都有明显的汽水分界点，就是储水罐上部的汽水分离器，湿态时从水冷壁出来的汽水混合物在汽水分离器汽水分离，蒸汽进入过热器系统继续吸热，水则进入储水罐形成储水罐水位。
由此可见水冷壁给水流量一定的前提下，储水罐的水位取决于汽水混合物中汽、水的比率，而汽水比率中水的多少是由炉膛的热负荷来决定的。
锅炉点火后随着锅炉热负荷不断的增强，水冷壁中的产汽量逐渐增多，储水罐中水位则随着汽水混合物中水的比率减小而降低，最终的结果是进入水冷壁中的水一次性全部变成蒸汽而导致储水罐水位到最低，此时直流炉进入干态方式运行。
我们知道直流炉为保护水冷壁中水动力的稳定，在启动初期水冷壁入口流量（给水泵流量与360流量之和）是有最小流量25%BMCR的要求，因此进入水冷壁的流量是基本不允许调整的。
所以储水罐的水位只能通过储水罐下部的BCP和361阀进行调节来控制储水罐的水位在要求范围内。
在热负荷一定的前提下，当储水罐水位上升时说明给水泵流量太大，此时应开大360阀开度同时减小给水泵流量，最终使水冷壁中产汽量与给水泵流量达到平衡，这时储水罐中的水位就会稳定在一定水平。
因此可以说锅炉启动时在一定热负荷和给水水质合格的情况下，360阀完全可以控制住储水罐的水位，极端的方式是水冷壁给水流量完全由360阀流量来保证，此时的给水泵流量为零。
第二种情况当BCP故障时，则可以通过361阀外排来调节储水罐水位。
第三种情况就是改变锅炉热负荷即增大产汽量来调节储水罐水位，但此法比上述两种流量调节不太好控制。
第四章直流炉给水控制系统直流锅炉给水调节系统具有多重控制任务：（1）维持中间点温度等于定值；（2）快速跟随燃料量，保证燃水比，共同满足负荷要求；（3）调整中间点温度，实现过热汽温粗调。
第一节直流炉给水系统的特点一、汽包炉给水系统特点在汽包锅炉中，汽包把整个锅炉的汽水流程分隔成三部分，即加热段（省煤器）、蒸发段（水冷壁）和过热段（过热器）。
这三段受热面面积的大小是固定不变的。
汽包除作为汽水的分离装置外，其中的存水和空间容积还作为燃水比失调的缓冲器。
当燃水比（给水跟踪燃料流量的比例关系）失调后，在一段相当长的时间里（非事故的范围内），并不改变原来那三段受热面面积的大小。
例如，增加给水流量，给水量的变化就破坏了原来的平衡状态，汽包水位升高了；但由于燃料流量没有变化，所以蒸发段的吸热量及其产生的蒸汽量可近似认为不变。
因为过热段的受热面是固定的，因此出口汽压、汽温都不会有什么变化，如同燃水比未失调一样。
如果燃料方面的变化破坏了原来的平衡状态，比如燃料量增加，蒸发段就会产生较多的蒸汽，但同时过热段也吸收了较多的热量，所以可使汽温变化不大，然而此时出口蒸汽压力和流量却都增加了。
由于给水流量没有改变，汽包中的部分水变成了多蒸发的那部分蒸汽，所以汽包水位降低了。
从以上所述可以看出，在汽包锅炉中，水位是燃水比是否失调的标志。
用给水流量调节水位，实质上起到了间接保持燃水比不变的作用。
二、直流炉给水系统特点直流炉的汽水流程中既没有汽包，又没有炉水小循环回路。
直流炉是由受热面以及连接这些受热面的管道所组成，图4-1是直流炉汽水流程示意图．给水泵图4-1直流炉汽水流程示意图给水泵强制一定流量的给水进入炉内，一次性流过加热段、蒸发段和过热段，然后去汽轮机。
它的循环倍率始终为1，与负荷无关。
给水泵出口水压通过上述三段受热面里的工质，直接影响出口汽压，所以直流炉的汽压是由给水压力、燃料流量和汽轮机调节汽门共同决定的。
直流炉汽水流程中的三段受热面没有固定的分界线。
浅析2021年02月#2机启动转态汽水调节相关问题（运行二值李哲）2021年02月09日，#2机组启动，转态过程平稳，各项参数符合相关规定控制值，锅炉在顺利实现干湿态转换的同时未发生干湿态频繁转换、受热面超温等影响机组安全稳定运行的情况。
针对此次转态操作，将其中汽水调节部分相关参数进行分析对比得到了一些经验结论及操作要点，为机组安全稳定启动提出了一些优化意见及建议，以求在后续进行锅炉转态操作时能避免超温等情况的发生。
直流锅炉一般在本生负荷下进行转态。
当锅炉蒸发量小于本生点负荷时,启动分离器湿态运行,此时的控制对象是分离器的水位。
随着锅炉蒸发量的增加,达到本生负荷时,给水量与锅炉的产汽量相等,为直流运行状态,此时的控制对象是分离器出口温度(即过热度)。
要想实现从湿态到干态的平稳转换,重要的一点是控制给水流量的稳定和燃料量的平稳变化。
对于全容量内置式分离器系统:给水量不变,缓慢增加燃料量,分离器出口温度逐渐上升至对应压力下的饱和温度后,分离器水位逐渐“蒸干”,转为温度控制,即完成转态过程。
需要缓慢平稳操作和调解对象,及参数之间的相互配合。
以下为相关问题的具体分析：1.壁温控制及给水调节相关问题：①给水调节的方法：初始状态下用上水旁路调门调节给水流量，随着主汽压力的升高，不断地开大上水调门来增加给水量。
直到该调门已经开的足够大（主给水旁路调门80%左右、给水流量580t/h、主给水压力11MPa左右时），此工况下前后差压已经很小，应先将给水由旁路调门切至主路电动门，稳定后再进行下一步操作。
个人认为：转态前应进行主给水旁路/主路切换操作，切换完毕后，在转态过程中通过改变汽泵的转速来提高压力，调整给水流量的调节裕度较大，调节变量只有汽泵转速，可以快速响应给水流量的调整，更好的服务于转态操作。
同时，进行主给水主路切换操作还应考虑分隔屏壁温的问题，若分隔屏壁温上涨过快，需投入减温水的情况下，若切至主路电动门其前后差压消失可能会造成减温水无法喷入的情况，所以应根据运行工况合理选择切换时间点。
直流炉启动过程中给水流量的调整
摘要：在直流锅炉启动过程中工况变化情况复杂，给水流量调整与正常运行有较大区别。
这要求人员及时调整给水流量，避免因给水调整不当造成分离器满水或锅炉缺水。
关键词：火电厂；直流锅炉给水流量
引言：随着机组容量的升高，蒸汽参数的提高导致直流炉逐渐取代汽包炉，直流炉的特性是在正常运行时工质一次通过蒸发部分。
而直流炉在启动初期，由于蒸汽量少、给水流量偏低，导致水冷壁得不到充分冷却，此外较低的给水流量也会导致各受热管水量分配不均，容易造成热偏差。
因此锅炉启动流量的大小直接影响到锅炉启动的安全性和经济性。
启动流量越大，工质流经受热面的质量流速也越大，这对受热面的冷却、改善水动力特性都是有利的，但工质的损失及热量损失也相应增加，启动旁路系统的设计容量及电动给水泵的容量也要加大。
反之，启动流量过小，受热面冷却和水动力稳定就得不到保证。
因此，选择启动流量是在保证受热面得到可靠冷却和工质流动稳定的条件下尽可能选择得小一些。
超临界直流锅炉的启动流量一般选取为额定流量的25％-35％。
[1]直流炉在启动初期为湿态运行，利用炉水循环泵将一部分炉水在系统内循环，此时工况与汽包炉类似，需要运行人员通过给水流量的控制调节好分离器及储水箱水位，如控制不当会造成水位过低、过高，水位过低会导致炉水循环泵跳闸，水冷壁得不到良好冷却，水位过高会导致汽机进水，因此运行人员要根据工况不同，及时调整给水流量控制好分离器水位。
而机组正常运行中直流炉一般处于干态运行方式，不涉及分离器及储水箱的水位调整，导致运行人员缺乏此方面的调节经验。
机组启动过程中工况变化复杂，人员在准备不足的情况下存在分离器水位调整不当的风险。
在此总结某电厂锅炉启动过程中给水流量及分离器水位的控制方法及各节点操作对水位调节带来的影响及如何处理。
一、水位调节方法及影响因素。
在直流炉处于湿态运行方式时，不能仅仅通过省煤器入口流量来判断进入系统的实际给水流量，此时因炉水循环泵的运行，省煤器入口流量高于实际进入系统的给水量。
在某厂运行中，以湿态给水量作为调节依据，该给水量去除了炉水循环泵带来的流量变化，可以帮助运行人员准确判断给水量。
湿态给水流量的计算方法是省煤器入口流量=炉水循环泵出口流量＋蒸汽流量－过热汽减温水量－过冷水流量。
在调节时通过给水泵出力调整、上水旁路开度调整控制给水量，炉水泵出力调整正常仅用于防止省煤器汽化，不参与正常锅炉工质平衡的调节。
同时通过高低旁流量及锅炉外排量辅助调节。
需要注意的是部分单位未针对高低旁及外排量配置流量计，此时该部分流量应避免大幅度调整为流量计算带来干扰，仅在水位大幅波动时作为辅助调节手段。
目前对调节水位的不利因素：1、为减少工质外排，在炉水水质合格后，会尽量减少机组长时间大流量外排，当工况改变时外排调节余量较小；2、为节能考虑，在机组启动时优先使用汽动给水泵而非电动给水泵，汽动给水泵响应较电动给水泵偏慢，在紧急情况时出力改变的迟滞性较大。
3“虚假水位”的影响是汽包内某一瞬间过程的真实水位，虚假不是水位虚假，而是表示这一瞬间的水位和后来的水位变化相反。
当工质状态发生改变时，即使能保持物质平衡，水位仍可能发生变化。
[2]
二、汽机挂闸冲转的注意事项
在汽机挂闸冲转时，因汽机各汽门打开进汽，主汽压力会有一个明显下降的过程，此时炉水饱和温度下降到压力较低时的饱和温度，使炉水大量放出热量来进行蒸发。
于是炉水内的汽泡增加，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升，形成虚假水位，受此影响分离器水位会有一个上涨的过程。
因此，在调节时可以适当降低给水量、增加外排量以降低分离器水位，待压力趋于稳定后应及时增加给水量同时减少外排以适应主蒸汽流量的增加，在主汽压力趋于稳定后即可恢复正常水位。
要点是选择好挂闸时机，避免在分离器高水位时进行挂闸操作。
三、汽机定速3000转后跳闸（超速试验、喷油试验等）注意事项
在此类试验时，因主汽门在短时间内快速关回，导致主汽压力迅速上升。
主
汽压力对应炉水饱和温度提高，一部分热量被用于加热炉水，而用来蒸发炉水的
热量则减少，炉水中气泡量减少，使汽水混合物的体积收缩，促使水位快速下降。
而汽机定速3000转时主蒸汽流量已较大，因此汽门关闭带来的压力上涨也较为
显著，需及时作出调整，避免分离器水位下降过多。
上图为某机组在做喷油试验时，飞锤飞出、汽轮机跳闸后分离器液位快速下降，给水流量手动增加但因响应较慢增长幅度较小，在开启高旁阀位后，主汽压
力上涨趋势得到缓解，分离器水位下降速度得到缓解，转而快速上涨，而汽机挂
闸开启汽门后主汽压力再次降低导致分离器水位进一步上涨。
四、其它阶段注意事项
锅炉升温升压过程中，主汽压力持续上涨，但可通过优化燃烧调整避免主汽
压力的突然变化，这样可以有效抑制住虚假水位的产生及幅度，同时在加强燃烧前，可提前增加给水量，提前做好准备。
关闭疏水的过程也会导致主汽压力的突然上涨，如果调节人员在短时间内连
续关闭多个疏水门，会导致主汽压力在短时间内连续上涨，此时会导致分离器水
位短时间内急剧下降，造成被动局面。
只要运行人员在调节时注意控制疏水关闭
节奏，避免短时间内连续关闭，可大大减轻调节压力及风险。
在汽机升速过程中，随着汽门不断开启，主汽压力也会随之下降，为了控制
主汽压力的下降燃烧率也在持续提升，同时高低旁也会根据需要实时调整开度控
制流量。
受多方面影响主汽压力变化情况较为复杂，对此应尽量控制主汽压力稳
定并缓慢上涨，以负荷机组启动曲线，同时通过机组外排及炉水循环量改变短时辅助调整。
五、总结
在直流炉启动过程中分离器水位控制的要点是掌握各阶段操作对水位带来的影响，从而可以进一步提前作出应对。
主要注意以下几个方面：1、维持主汽压力稳定，在工况变化时，主汽压力的改变会迅速的对分离器水位变化造成较大的影响，对此可以通过高低旁调阀开度的调节来降低主汽压力的变化幅度；2、熟悉各种操作会对主汽压力造成何种幅度的影响，汽机挂闸、冲车等操作会造成主汽压力的降低，汽机打闸及锅炉疏水的关闭会导致主汽压力的上涨；3、针对水位变化趋势，提前控制高水位或低水位，同时短时增加溢流量通过改变外排量的方法进一步控制水量平衡；4、增加机炉操作配合，控制燃烧稳定可以在稳定工况时稳定水位变化减轻人员负担，同时在机组因试验打闸后及时挂闸对于汽压的稳定也有着较大的影响。
随着机组容量增加、自动化程度提高，运行人员也从原先的机电炉专职转为了集控值班员，在技能及知识面更广的情况下深度较以往有所下降，同时机组可靠性的增加和社会用电需求的不断增加使得机组维持长时间运行，运行人员对机组启动过程中的水位调节经验不足，我们需吸取以往启机过程中的经验教训，结合理论知识，形成良好的水位调节思维，保障机组的安全稳定。
参考文献：
[1] 何振东,王岩. 超临界直流锅炉的启动系统及启动特点[J]. 黑龙江电力,2004,26(6):411-414.
[2]沈悦. 汽包虚假水位探析[J]. 硅谷,2014(21):237-237,235.。
