鍋爐給水流量調(diào)節(jié)中調(diào)節(jié)給水流量有兩種方式，一種是節(jié)流調(diào)節(jié)方式，即通過(guò)改變給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，進(jìn)而改變管路流通特性來(lái)調(diào)節(jié)給水流量的，該方式具有節(jié)流損失，故一般是在鍋爐低負(fù)荷時(shí)采用；另一種是給水泵調(diào)速方式，是通過(guò)改變給水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變給水泵特性來(lái)調(diào)節(jié)給水流量的，是鍋爐運(yùn)行正常時(shí)廣泛采用的給水流量調(diào)節(jié)方式。
1、鍋爐給水流量調(diào)節(jié)之節(jié)流調(diào)節(jié)方式
這種方式采用給水泵定速運(yùn)行，鍋爐給水量的改變是通過(guò)改變給水調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，稱(chēng)為給水流量的節(jié)流調(diào)節(jié)方式，如圖1所示，根據(jù)水位偏差來(lái)改變調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)給水流量。圖2表示了給水泵在轉(zhuǎn)速n恒定時(shí)的水泵特性曲線，其縱坐標(biāo)為壓頭H,橫坐標(biāo)為給水量W。由調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度μV所決定的管路性能曲線與轉(zhuǎn)速n為常數(shù)C時(shí)的水泵特性曲線的交點(diǎn)，M為水泵的工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的流量為W。當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度改變時(shí)，管路性能曲線發(fā)生改變，水泵的工作點(diǎn)相應(yīng)改變，由B到A對(duì)應(yīng)的給水流量為WB和WA，這種靠改變閥門(mén)開(kāi)度來(lái)改變給水流量的調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單、可靠；缺點(diǎn)是節(jié)流損失大，增加了水泵消耗的功率，并且調(diào)節(jié)閥門(mén)處在很高的壓力下工作，容易造成閥門(mén)的磨損和損壞，使用制造質(zhì)量不高的調(diào)節(jié)閥時(shí)就難以保證良好的調(diào)節(jié)特性。
圖1 給水流量節(jié)流調(diào)節(jié)方式示意圖
圖2 轉(zhuǎn)速恒定時(shí)水泵特性曲線
顯然，采用改變閥門(mén)開(kāi)度的節(jié)流方法來(lái)改變給水流量對(duì)于大容量鍋爐是不經(jīng)濟(jì)的，尤其對(duì)于大容量高壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，給水泵的功率消耗約占主機(jī)容量的2%-3%。因此，一般在鍋爐啟動(dòng)或低負(fù)荷時(shí)才采用這種流量調(diào)節(jié)方式。
2、鍋爐給水流量調(diào)節(jié)之給水泵調(diào)速方式
余熱發(fā)電廠或部分火力發(fā)電廠給水泵調(diào)速通常通過(guò)變頻器改變給水泵轉(zhuǎn)速完成；大型發(fā)電廠的單元機(jī)組廣泛采用的是改變給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)給水量，如圖3所示，根據(jù)水位偏差來(lái)改變水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)給水流量。
圖3 給水泵調(diào)速方式
當(dāng)給水泵進(jìn)入調(diào)速方式時(shí)，給水調(diào)節(jié)閥門(mén)被關(guān)閉或是處于全開(kāi)狀態(tài)，這時(shí)管路特性不變，改變給水泵轉(zhuǎn)速，使得水泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)不同，給水流量也不同。調(diào)速泵的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin所對(duì)應(yīng)的給水流量Wmax-Wmin即為給水流量的調(diào)節(jié)范圍，如圖4所示。
圖4 給水泵調(diào)速特性曲線
調(diào)速泵有電動(dòng)調(diào)速泵和汽動(dòng)調(diào)速泵兩種，第一種原動(dòng)機(jī)是定速電機(jī)，電機(jī)與泵之間的軸連接采用液力聯(lián)軸器，改變液力聯(lián)軸器中的油位高度即實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速的改變。第二種是汽動(dòng)調(diào)速泵，動(dòng)力是小汽輪機(jī)，改變小汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量實(shí)現(xiàn)給水泵轉(zhuǎn)速的改變。小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由獨(dú)立的MEH控制。電動(dòng)調(diào)速泵需要經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換，熱能轉(zhuǎn)換為電能，再轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，因此，效率沒(méi)有汽動(dòng)調(diào)速效率高。汽動(dòng)調(diào)速泵調(diào)節(jié)特性好，只需要熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能就可以了，因此效率高。汽動(dòng)泵不足之處是，其驅(qū)動(dòng)蒸汽來(lái)源于主汽輪機(jī)高壓缸的抽汽，而機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)，高壓缸的抽汽壓力太低，無(wú)法維持汽動(dòng)泵的運(yùn)行。因此，在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，用配有的定速電動(dòng)給水泵和調(diào)節(jié)門(mén)向鍋爐供水。
鍋爐全程給水控制
鍋爐全程控制系統(tǒng)是指單元機(jī)組在啟停過(guò)程和正常運(yùn)行時(shí)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng)。全程控制包括啟停控制和正常運(yùn)行工況下控制兩方面的內(nèi)容。常規(guī)控制系統(tǒng)一般只適應(yīng)單元機(jī)組帶大負(fù)荷工況下運(yùn)行，在啟停過(guò)程和低負(fù)荷工況下，一般要由手動(dòng)進(jìn)行控制，而全程控制系統(tǒng)能使單元機(jī)組在啟動(dòng)、停機(jī)、不同負(fù)荷工況下自動(dòng)運(yùn)行。目前，大型火力發(fā)電機(jī)組都采用機(jī)、爐聯(lián)合啟動(dòng)的方式，鍋爐、汽輪機(jī)按照啟動(dòng)曲線要求進(jìn)行滑參數(shù)啟動(dòng)。隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，單元機(jī)組在啟動(dòng)和停止過(guò)程中需要監(jiān)視和控制的項(xiàng)目也越來(lái)越多，手動(dòng)控制方式已不能滿足要求，必須在啟動(dòng)和停止過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這個(gè)過(guò)程包括鍋爐點(diǎn)火、升溫升壓、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、開(kāi)始帶負(fù)荷、帶小負(fù)荷運(yùn)行、帶大負(fù)荷運(yùn)行、降到小負(fù)荷運(yùn)行、鍋爐停火、冷卻降溫降壓，整個(gè)過(guò)程要保持汽包水位在允許范圍內(nèi)，并且不需要人工干預(yù)。因此有以下要求：
首先，鍋爐從啟動(dòng)到正常運(yùn)行的過(guò)程中，蒸汽參數(shù)和負(fù)荷在很大范圍內(nèi)變化，如果不對(duì)汽包水位、給水量和蒸汽流量信號(hào)進(jìn)行壓力、溫度校正的話，就會(huì)影響這些信號(hào)的測(cè)量準(zhǔn)確性，為了實(shí)現(xiàn)全程控制，必須對(duì)這些測(cè)量信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行壓力、溫度校正。
其次，由于大型單元機(jī)組除了在鍋爐啟動(dòng)階段采用節(jié)流方式調(diào)節(jié)給水量外，其他情況下多采用調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)給水量自動(dòng)控制。因而整個(gè)系統(tǒng)不僅要求滿足給水量控制的要求，同時(shí)還需要保證給水泵工作在安全工作區(qū)域內(nèi)。
再次，由于鍋爐給水對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性在不同負(fù)荷時(shí)是不一樣的，在高、低負(fù)荷時(shí)要用不同形式的控制系統(tǒng)。在蒸汽流量低于額定值30%的低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，機(jī)組處于滑壓運(yùn)行過(guò)程，參數(shù)較低，負(fù)荷變化范圍小，虛假水位不嚴(yán)重，可以采用單沖量控制系統(tǒng)；高負(fù)荷時(shí)采用串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)，因此，在隨著負(fù)荷變化時(shí)需要兩種運(yùn)行方式的切換，這就需要保持這兩種切換應(yīng)該是雙向無(wú)擾的。
另外還需要保證多種調(diào)節(jié)方式在切換過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)擾。比如給水調(diào)節(jié)閥門(mén)與調(diào)速泵間的過(guò)渡切換。最后，給水全程控制系統(tǒng)還必須適應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行工況，必須適應(yīng)冷態(tài)啟動(dòng)和熱態(tài)啟動(dòng)情況。