0　前　言

　　直流锅炉给水调节系统的主要任务应是以最快的速度满足汽机所需要的蒸汽量，保持汽水行程某中间点的焓值为给定值，保持蒸汽的参数为给定值，对主蒸汽温度进行粗调，维持锅炉一定的燃水比^［1］。
　　现以俄罗斯500MW超临界机组的给水调节系统为例分析直流锅炉给水调节系统的控制特点。该机组锅炉炉膛为T型结构，具有两个给水流程，对锅炉给水的控制比较复杂，具有一定的代表性。
　　该直流锅炉流程给水流量调节，是通过控制两个汽泵调速汽门或者通过执行机构控制电泵的液力耦合器以及调节给水调节阀来实现的。直流锅炉给水调节系统包括调节器设定值形成系统、给水流量分配调节系统(该系统在运行工况允许的情况下，最大限度打开给水调节阀，以保证给水流程中最小程度的节流损失)、电动泵、汽动泵效率调节系统、热量信号形成系统、调节器逻辑信号形成系统和温度校正调节系统。

1　调节器设定值形成系统

　　给水定值信号形成结构见图2，在远程或自动工况下，对积分模块ИHT1.2的控制来实现对Ⅰ流程给水流量设定值的形成。
　　在自动工况中，积分模块由比例脉冲调节模块ИДС1.1控制。在汽动泵调节器、电动泵效率调节器和给水调节器处于手动时，相应的定值器转换到跟踪“自身”流程给水流量的随动工况。
　　微分控制程序：直流锅炉在机组切断高压加热器时，如果锅炉燃料量保持不变，则应减小给水定值。给水温度降低会使直流锅炉汽水分离面前移，汽水行程某中点的焓值降低，应减小给水流量；反之，给水温度升高时，则应增加给水流量。

2　给水调节器

　　给水调节器主要包括流量分配控制模块和调节阀位置调节模块。如果汽动泵和电动泵的两个效率调节器都被切除，则系统中Ⅰ流程和Ⅱ流程给水调节模块(ΠΠΠ2.4、ΠΠΠ2.8)控制自己的调节阀，按“设定——流量”系统独立工作。如果某个效率调节器投入自动，则进行调节系统结构切换，单独流量控制的给水调节模块被切断。代替它们的是最大限度打开给水调节阀门位置调节模块(ППП2.3)和流程水流分配调节模块(ППП3.3)。由于两个给水调节阀门流量特性的差异。流量分配控制模块和调节阀位置调节模块的组态方式将不同。
2.1　异步(分时)调节方式
　　在两个给水调节阀门流量特性非常相似的情况下，流量分配控制模块和调节阀位置调节模块的组态方式见图3。
2.1.1　调节阀位置调节器
　　调节阀位置调节模块ΠΠΠ2.3的定值，是由一个非线性模块形成。模块的输入端接收锅炉给水流量定值的叠加信号(Ⅰ流程定值加Ⅱ流程定值)，模块输出曲线见图4。这个定值信号与开度较大的给水调节阀开度信号比较，保证两个调节阀最大限度打开。同时，此信号也用于修正流程流量控制模块(ΠΝΠ2.4和ΠΝΠ2.8)及流量分配控制器的比例系数。如有一个给水调节阀门全开时，将禁止另一个没有全开的调节阀门打开，使两个给水调节阀的开度维持很小的差值。

2.1.2　流量分配的控制器
　　流程水量分配调节模块(或称流程给水流量差调节器)ΠΠΠ3.3的工作由某离散输出信号决定，将调节模块的离散输出信号整定为在模块偏差信号｜e｜＞Δ/2(Δ模块不灵敏区)时，输出为逻辑“1”，即只有在流程水分配调节模块离散信号处于流量差无敏感区内，此调节器不动作时，给水调节阀位置调节模块才能工作。当流程分配调节模块离散输出为逻辑“1”时，流程分配调节模块才能工作。阀门位置调节模块的工作输出，使两个给水调节阀按相同方向动作。两个调节阀开度同时增加或减小，而流程水流分配调节器的工作输出，使两个给水调节阀按相反的方向动作，一个调节阀开度增加，另一个调节阀开度将减小。

　　流程水流量分配调节模块ΠΠΠ3.3的输入信号有：Ⅰ流程和Ⅱ流程给水流量定值及Ⅰ流程和Ⅱ流程的给水流量，输入偏差的表达式如下：

e=(Q₁-Q₂)+θ_2s-Q_1s=(Q_2s-Q₂)-(Q_1s-Q₁)=ΔQ₂-ΔQ₁(1)

式中Q₁,Q₂——两个流程的给水流量；
　　Q_1s,Q_2s——两个流程的给水流量定值；
　　ΔQ₁,ΔQ₂——两个流程的给水流量定值偏差。
　　对于每一种脉冲调节模块，当偏差信号e增加时，调节模块将有负脉冲输出；偏差信号减小时，调节模块将有正脉冲输出。流程水量分配调节模块ΠΠΠ3.3的输出正向控制给水调节阀RL057(Ⅰ流程)，反向控制给水调节阀RL058(Ⅱ流程)，当e＜-Δ/2时，即Ⅰ流程设定差增大时，调节模块将开大Ⅰ流程的给水调节阀，同时关小Ⅱ流程的给水调节阀，使ΔQ₁减小，ΔQ₂增加，使偏差信号｜e｜＜Δ/2。当e＞Δ/2时，调节过程与上述相反。因此，在Ⅰ流程要求增加给水流量时，总的给水流量的增加值完全作用在Ⅰ流程中，使其对Ⅱ流程的影响非常小，在Ⅱ流程要求增加给水流量时，同样对Ⅰ流程的影响也非常小。流程水量分配调节模块的参数设定见表1，信号满量程流量值为800t/h。

表1　流程水量分配调节模块的参数设定(异步方式)

2.1.3　内置阀前水压调节器偏差信号
　　在启动工况中，内置阀前水压调节器工作时给水调节阀门和压力调节阀门相互影响，为了降低这种互相影响，将压力调节器的偏差信号输送到给水调节器。调节器偏差信号可由下式计算：

E=(50%+25%×Ps-P_v)×(K₄×100%-K₅×T_c)　　(2)

式中　P_S——内置阀前水压调节器设定值；
　　　P_v——内置阀前水压测量值；
　　　T_c——内置阀前温度，T_c的测量范围是0～600℃。
　　偏差信号的第二乘积项在内置阀前温度是96℃时为100%，T_c=16%;在内置阀前温度是300℃时为0，T_c=50%。则有如下方程：

　　(3)

　　解得：K₄=1.47;K₅=2.94

2.2　同步(同时)调节方式
　　在两个给水调节阀门流量特性存在很大差异的情况下，流量分配控制模块和调节阀位置调节模块的组态方式见图6。
2.2.1　调节阀位置调节器
　　最大限度地打开阀门，位置调节模块ΠΠΠ2.3的定值曲线见图4。调节阀位置调节器的输出始终控制开度较大的给水调节门按定值曲线变化。
2.2.2　流量分配控制器
　　流程水量分配调节模块(或称流程给水流量差调节器)ΠΠΠ3.3的输出始终控制开度较小的给水调节门。在同一时刻两个给水调节门分别由调节阀位置调节器和流量分配控制器来控制，调节器的切换由大值选择模块(CEЛ2.6)和两个转换模块(ЛEP1.8,ЛEP2.7)来完成，大值选择模块的离散输出控制两个转换模块的切换，大值选择模块(CEЛ2.6)的逻辑输出见表2。

表2　大值选择模块(CEЛ2.6)的逻辑输出表

图6　同步(同时)调节方框图

　　同样，流程水流量分配调节模块ΠΠΠ3.3的输入偏差的表达式为式(1)。流程水量分配调节模块ΠΠΠ3.3的输出正向控制给水调节阀RL057(Ⅰ流程)，反向控制给水调节阀RL058(Ⅱ流程)，当e＜-Δ/2时，即Ⅰ流程设定差增大时，如果模块在控制调节门RL057(RL058开度较大)，那么调节模块将开大Ⅰ流程的给水调节阀，使ΔQ₁减小，ΔQ₂增加，使偏差信号｜e｜＜Δ/2。当e＞Δ/2时，调节过程与上述相反；如果模块在控制调节门RL058(RL057开度较大)，那么调节模块将关小Ⅱ流程的给水调节阀，使ΔQ₂增加，ΔQ₁减小，使偏差信号｜e｜＜Δ/2。当e＞Δ/2时，调节过程与上述相反。
　　同步(同时)调节方式下的流量分配调节器主要利用改变一个调节门的流量，由于给水母管压力的变化引起另一个调节门的流量也发生变化的工作特性来完成调节任务，克服了两个调节门流量特性不一样而造成系统工作不稳定的问题。流程水量分配调节模块的参数设定见表3。

表3　流程水量分配调节模块的参数设定(同步方式)

　　电动泵、汽动泵效率调节系统见图7。它包括电动泵效率调节模块及两台汽动泵同步控制调节模块ΠСΠ4.3、汽动泵效率调节模块ΠΠH3.7，两台汽动泵同速有两个选择模块Лeo4.1(Лeo4.2)来实现，当增加给水流量时，首先增加出口流量小的汽动泵转速；当减小给水流量时，首先减少出口流量大的汽动泵转速。同时保证每个流程的给水流量不低于最小值。

图7　给水泵效率调节系统

　　电动泵、汽动泵效率调节模块的定值由加法模块CYM3.3计算求得，其输入信号包括：Ⅰ流程定值、Ⅱ流程定值、Ⅰ流程流量、Ⅱ流程流量、内置阀前水压调节器偏差信号(E₁和E₂)。调节模块ΠCΠ4.3的参数整定(见表4)。根据表4可有如下计算：

　模块工作不灵敏区Δ=1250×1.1%=13.75t/h
　逻辑转换滞回流量：Q_a=1250×0.2%=2.5t/h
　逻辑转换流量：Q_T=1250/2×1.1%=6.875t/h　逻辑转换计算式：Q=RL416Q-RL415Q　　(4)

式中　RL415Q—Ⅰ号汽动泵出口流量；
　　　RL416Q—Ⅱ号汽动泵出口流量。
　　由式(4)可知，当RL416　Q-RL415　Q＜-0.55%(6.875t/h)时，Ⅰ号汽动泵的转速将停止增加；当RL416Q-RL415Q＞-0.35%(4.375t/h)时,Ⅰ号汽动泵的转速将停止降低；当-0.55%(6.875t/h)＜RL416　Q-RL415　Q＜-0.35%(4.375t/h)时，两台汽动泵转速变化的停止条件由模块的逻辑转换滞回条件决定，也就是说，Ⅰ号汽动泵出口流量总是略大于Ⅱ号汽动泵出口流量，即有4.375t/h＜ΔQ＜6.875t/h。汽动泵同步控制逻辑转换见图8。

图8　汽泵同步控制逻辑转换图

表4　调节模块ΠCΠ4.3的参数整定