給水控制系統日常運行中的常見問題、原因分析及對策

給水控制系統日常運行中的常見問題主要有兩大類：汽包水位測量異常問題和汽包水位自動控制品質惡化問題。

一、汽包水位測量異常問題

主要表現有兩類：汽包水位DCS三重冗余測量信號偏差過大、不同種類測量裝置之間的測量值偏差過大

1、DCS三重冗余測量信號偏差過大

給水控制所用的汽包水位信號分別取自三個獨立的差壓式水位測量信號，進入DCS進行邏輯判斷。這三套測量裝置一般裝設于汽包的兩側，一側裝設兩套，另一側裝設一套，由于工程中汽包水位兩端一般都 存在偏差，因此DCS根據這三套裝置的輸出所設計出的汽包水位是存在偏差的，其中兩個測量值相近，而另外一個偏差相對較大，這在工程中是正常的。一般來講，如果偏差最大不超過30mm。則可認為是正常的，否則，需要查找偏差大的原因并更正。

如果DCS三重冗余測量信號偏差過大，可以在以下幾個方面查找原因，并進行相應的處理。

（1）就地測量裝置檢查。檢查三套測量裝置有無異常，冷壓端之間的保溫有無不同，冷壓端之間的溫度是否差別過大，必要時檢查有無汽化現象等。如果3套裝置在上述方面之間有顯著不同，就要進行必要的處理，確保三者的工作條件、狀況一致。

（2）差壓變送器的檢查。檢查三個變送器之間有無異常，其輸出值之間的偏差是否過大，信號電纜接線有無異常等。必要時進行處理，例如重新校驗等。

（3）DCS卡件、接線檢查。在DCS卡件側檢查3個變送器送入的信號（4～20mA）之間有無異常，檢查DCS卡件接線有無異常，必要時進行相關處理。

（4）DCS軟件檢查。首先通過CRT檢查三個變送器輸入信號之間有無異常，其次，檢查計算機汽包水位的相關軟件，查看所設置的有關參數有無異常，必要時對軟件進行組態修改。

2、不同種類水位測量之間的測量值偏差過大

鍋爐汽包水位測量系統的配置必須采用兩種或以上工作原理共存的配置方式。工程中一般配置三種不同類型的測量裝置：就地水位計、差壓式測量裝置和電極式水位測量裝置。由于各自的工作原理不同，各種測量裝置的測量結果顯然是有誤差的，但是不能太大，如果太大就必須查找原因并解決

二、汽包水位自動控制品質惡化問題

汽包水位控制系統是火電機組中的關鍵模擬量控制系統之一，保證控制系統品質指標滿足規程規定是確保機組安全經濟運行的條件之一。但是，汽包水位自動控制品質差又是機組運行中的常見問題之一，其原因主要包括兩個方面：一方面，在機組基建調試或者大修過程中，一般都對控制系統參數進行了優化調整，是滿足指標的，但是隨著機組的運行，被控對象參數逐漸發生變化，而控制器參數一般都是固定不變的，原有控制器參數不能適應變化了的被控對象特性，從而導致系統品質指標逐漸變差，甚至嚴重影響機組安全運行；另一方面，機組輔機、外圍設備的更換，例如，MEH改造等，顯然也會造成水位自動控制系統品質惡化，下面對這兩方面進行分別分析

主要表現有兩類：控制器參數調整、執行機構改變

（一）控制器參數不適應對象特征

如果機組外圍設備，尤其是與給水系統相關的設備，沒有更換、升級改造或者其他顯著變化，而 水位自動控制品質惡化，這時問題基本可以肯定就在于控制器參數和對象特性不適應，需要檢查、調整控制器參數。

水位控制系統的控制器由三部分組成：前饋、外環反饋和內環反饋控制器。水位自動控制品質變差只是呈現水位波動大這一現象，至于具體問題出在哪個環節，就需要分別進行分析檢查，以確定到底是哪一部分控制器參數需要進行調整。下面給出關于控制器分析和調整額幾個建議

根據控制理論，在前饋—反饋復合控制系統中，前饋環節是用來克服閉環控制系統的外部干擾的，要想分析判斷閉環系統的性能，必須首先確認前饋環節及其參數是正確、合適的，因此，需要首先分析判斷前饋環節的適合性。而對于具有內外環的串級閉環控制系統，內環控制系統是外環控制器的被控對象，必須在確保內環系統特性良好的情況下才能分析判斷外環控制器的適配性，因此，需要先分析內環，再分析外環。所以，檢查、調整汽包水位自動控制系統的順序是先前饋、再內環、最后外環。

1、前饋控制器

汽包水位自動控制系統的前饋環節是蒸汽流量前饋，用來降低符合變化對汽包水位的影響，在符合穩定的工況下，前饋控制器的輸出是不變的。因此，在負荷穩定的情況下，改變水位設定值，即作階躍擾動實驗，此時只有閉環控制器起作用，前饋環節是不起作用。如果水位階躍響應不穩定或者性能不好，則說明閉環回路特性不好，需要調整；反之，如果階躍響應良好，則問題出在前饋環節，需要調整前饋控制器系數。

關于前饋控制器的調整，一般的，汽包水位前饋環節是純比例作用，其比例作用大小的判斷，調整，需要綜合判斷蒸汽流量，給水流量和水位信號。工程中可將這三個信號放置在同一幅實時趨勢顯示圖中，按照先內環，后外環的原則反復調整，其中內環是伺服系統，突出快速性，誤差可以為次要指標，外環為定值系統，以穩定性和快速性為調整目標。

關于蒸汽流量前饋比例系數（設為Kp）的調整原則，多數都是根據虛假汽包水位，虛假汽包水位嚴重時要選擇Kp大些，反之則需要小些。這原則是對的，但是工程實際中往往不好判斷虛假水位嚴重與否，所以調整Kp的原則是一般不超過百分五十

另外，作為水位階躍擾動實驗時，一般第一次設定值變化幅度要小，防止由于閉環特性不好導致水位波動過大。第一次階躍擾動實驗做完后，如果系統波動不大，可以再做一次設定值變化幅度較大的擾動實驗。

2、內環控制器

內環控制器系統可以視為一個伺服控制系統

有些機組，尤其是早期機組，給水執行機構采用擋板調節，并且執行機構動作死區較大，對于此種情況，可以考慮加快內環的快速性，以克服執行器死區，具體的說就是將比例增益調整到相對較大的數值，同時積分時間常數調整到相對較小的數值，這樣使系統快速性提高，甚至有輕微振蕩，可以有效克服控制器指令變化而執行機構不動的問題。

內環比例積分控制器的積分時間常數一般在60s左右，比例增益由于各環節比例系數的設置區別很大，所以沒有相對統一的參數參考值。

3、外環控制器

外環一般采用比例積分控制器，積分時間的常數一般在200s左右，比例增益由于各環節比例系數的設置區別很大，所以沒有相對統一的參數參考值

（二）外圍設備的改變

外圍設備的改變時，反饋、前饋控制器參數都要變化。從別的地方借鑒舉例說明

300MW機組在對MEH、DEH進行控制系統升級改造后，發現汽包水位控制系統運行穩定性很差，經常不能投入。故障現象主要有兩種情況：

（1）機組運行時汽包水位不穩定，負荷穩定時水位波動范圍大，在正負50mm左右，負荷變化時波動更大，不能投入自動。

（2）運行人員反映水位受燃燒影響很大，當燃燒一有調整時，水位立即大幅波動，如果將燃燒自動控制或者水位自動控制兩套系統中的任意一套解除自動，水位立即穩定下來，這已經成為運行人員控制水位變化大的一套固定方案。很顯然，水位自動系統工作不正常。

經過現場分析，發現MEH控制系統參數需要調整，同時水位系統受燃燒、符合的影響很大（水位波動達正90mm～負80mm），水位控制系統需要調整。

針對上述2種典型故障現象，分別分析處理如下：

（1）機組運行時汽包水位不穩定。該類現象說明水位自動控制系統的反饋回路存在不穩定因素，需要調整系統的反饋回路。分析水位自動系統有3個串級反饋回路，即外回路一水位反饋回路、第一內回路—給水流量反饋回路、第二內回路—汽動給水泵轉速反饋回路，考慮到在MEH改造系統運行良好，而MEH改造后系統不穩定，可見水位反饋回路和給水流量反饋回路不需要進行調整，不穩定因素應該是MEH中的汽動給水泵轉速反饋回路。

觀察、分析汽動給水泵轉速反饋回路的響應特性，發現：一方面系統滯后大，滯后時間達26～28s，顯示該系統的快速性很差；另一方面該系統穩定性又不好。換言之，該系統是一個快速性很差、穩定性又很不好的系統，根源在于控制器的比例作用很弱，導致快速性差，積分作用太強，造成不穩定。通過分析，對MEH內的汽動給水泵轉速反饋回路參數進行調整：比例增益增加，積分時間加大。

經過上述參數調整后，作汽包水位定值然動實驗、給水流量擾動實驗，實驗結果很好

（2）水位受燃燒影響很大。該類現象說明水位自動控制系統負荷前饋回路參數不合適。檢查協調控制系統，發現符合調整較快，有關人員介紹，DEH控制軟件硬件改造后，負荷控制回路的參數改變很大，曾作過初略調整。分析可見，由于燃燒調整勢必影響負荷，從而引起負荷調節回路調整回路影響水位，這就是運行人員接觸主氣壓力自動控制之后水位自動控制系統效果就好轉的原因

經過上述調整后，機組運行穩定

上述就是水位控制在運行中的常見問題和解決方式