西门子6ES7314-6BH04-0AB0
一、超临界机组给水系统的控制特性
汽包炉通过改变燃料量、减温水量和给水流量控制蒸汽压力(简称汽压)、蒸汽温度(简称汽温)和汽包水位，汽压、汽温、给水流量控制相对独立。而直流炉作为一个多输入、多输出的被控对象，其主要输出量为汽温、汽压和蒸汽流量（负荷），其主要的输入量是给水量、燃烧率和汽机调门开度,由于是强制循环且受热区段之间无固定界限，一种输入量扰动将对各输出量产生作用，如单独改变给水量或燃料量，不仅影响主汽压与蒸汽流量，过热器出口汽温也会产生显著的变化，所以比值控制(如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等)和变定值、变参数调节是直流锅炉的控制特点。
实践证明要保证直流锅炉汽温的调节性能，维持特定的煤水比来控制汽水行程中某一点焓（分离器入口焓）达到规定要求，是一个切实有效的调温手段。当给水量或燃料量扰动时，汽水行程中各点工质焓值的动态特性相似；在锅炉的煤水比保持不变时（工况稳定），汽水行程中某点工质的焓值保持不变，所以采用微过热蒸汽焓替代该点温度作为煤水比校正是可行的，其优点在于：
1) 分离器入口焓（中间点焓）值对煤水比失配的反应快，系统校正迅速；
2) 焓值代表了过热蒸汽的作功能力，随工况改变焓给定值不但有利于负荷控制，而且也能实现过热汽温（粗）调正。
3) 焓值物理概念明确，它不仅受温度变化影响，还受压力变化影响，在低负荷压力升高时（分离器入口温度有可能进入饱和区），焓值的明显变化有助于判断，进而能及时采取相应措施。
因此，静态和动态煤水比值及随负荷变化的焓值校正是超临界直流锅炉给水系统的主要控制特征。
二、超临界机组给水系统工艺介绍
某电厂2×600MW超超临界燃煤锅炉（HG-YM1），由哈尔滨锅炉厂引进三菱技术制造，其形式为超超临界、П型布置、单炉膛、墙式切园燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。锅炉采用平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，燃用烟煤。主要参数见表一：
启动系统配有2只内置式分离器，在锅炉启动和低负荷运行时，分离器处于湿态运行，同汽包一样起着汽水分离的作用，此时适当控制分离器水位，通过循环回收合格工质；当锅炉进入直流运行阶段，分离器处于干态运行，成为（过热）蒸汽通道。锅炉给水系统的工艺流程如图1所示，机组配备有二台50%BMCR汽动给水泵和一台25%BMCR的电动给水泵，电泵转速由液耦调节，用于启动时调节给水压力。启动过程中，蒸汽加热除氧器给水，主给水泵的出水经高压加热器后进入省煤器，考虑到低负荷下直流锅炉对重量流速的要求，在启动和低负荷阶段*小给水流量设置为25%BMCR，流过水冷壁管的汽水混合物进入分离器，分离器贮水箱出来疏水分两路，一路进入省煤器，另一路经扩容器扩容后进入疏扩箱，由扩疏泵输送至凝汽器或直接向外排放。随着循环加热的进行，当给水达到一定温度后，锅炉允许火。锅炉汽水系统如图一所示：
三、超临界机组给水系统控制方案
第一阶段：启动和低负荷阶段；当启动初期在湿态时（30％负荷以下），给水控制系统使省煤器入口流量维持在30％BMCR流量（本生流量）左右，省煤器入口流量为循环泵出口流量和高加出口流量之和，此时省煤器流量控制主要依靠循环泵出口调阀控制，电泵液耦手动控制给水母管压力，通过BR阀控制省煤器入口流量稳定。汽水分离器起到汽水分离的作用，蒸汽进入过热器，水进入贮水箱，此时贮水箱中的水位主要依靠WDC阀1和WDC阀2控制，此次控制贮水箱水位控制如同汽包炉的汽包水位，应注意虚假水位的控制。为防止循环泵（BCP）入口汽化，从高加出口引入一路喷射水，一般维持在1%～3%左右的喷射水量以达到控制BCP入口的过冷度的目的。
第二阶段：转直流运行阶段；在负荷大于25%～35%BMCR 以上时锅炉即转入直流运行方式。
1、概述：锅炉进入直流状态，给水控制与汽温调节和前一阶段控制方式有较大的不同，给水不再控制分离器水位而是和燃料一起控制汽温即控制煤水比WFR。负荷大于20％后，第一台汽泵启动，达到冲转转速，泵出口压力达到预定压力后，汽泵可以投入自动，并入第一台汽泵，并逐步降电泵负荷转移到汽泵上来，到40％负荷左右可以将电泵退出运行。电泵退出运行后，启动第二台汽泵，冲转到预定转速，泵出口压力达到预定压力后，投入自动，并入第二台汽泵，将第一台汽泵的部分负荷转移到第二台汽泵上来。转直流后，汽水分离器中已没有水存在，仅作为一个蒸汽通道，循环泵退出运行。在本生负荷以上时，汽水分离器入口汽温是微过热蒸汽，这个区域的汽温变化，可以直接反映出燃料量和给水蒸发量的匹配程度以及过热汽温的变化趋势。所以在直流锅炉的汽温调节中，通常选取汽水分离器出口汽温做为主汽温调节回路的前馈信号，此点的温度称为中间点温度。依据该点温度的变化对燃料量和给水量进行微调。直流锅炉一定要严格控制好水煤比和中间点过热度。
2.给水流量需求指令形成生成；锅炉给水流量给水控制系统负责向锅炉给水泵发出流量需求信号，使进入锅炉的给水量与离开锅炉的蒸汽量相匹配。当与锅炉启动系统配合时，给水流量控制系统还需负责维持炉膛水冷壁管中的流量不低于*小流量值；给水指令形成回路见图二所示：
这是一个采用中间点焓值控制直流锅炉给水的方案，锅炉燃烧需求指令并行的送至燃烧主控和给水流量需求回路，在各个负荷下燃料和给水匹配，加入煤水比修正。
回路一是一个焓值控制校正回路。焓值控制的任务是保证分离器出口蒸汽焓始终在其微过热蒸汽焓（汽水分离器入口）。微过热蒸汽焓与过热器出口蒸汽焓比较，他们有相似的动态特性曲线，但微过热蒸汽焓惯性小，响应快，能快速地反映锅炉煤水比信号的变化，代表性强，取该点修正煤水比可以获取较好的控制质量。由负荷指令经F（X）1生成一个不同负荷下的微过热蒸汽的额定焓值，经过一个多阶惯性环节，因为负荷指令反映到中间点温度有一个锅炉的惯性环节。运行过程因为煤质变化会引起炉膛热负荷变化，也会反映到温度变化，所以增加一个操作人员手动修正焓值设定的接口。过热器减温水校正直流锅炉的给水流量控制与减温水总量的控制之间有着必然的联系，根据设计在不同的负荷下，给水流量和减温水流量有相对应比值，如果实际减温水流量发生偏差时，焓设设定值发生器就会自动校正焓要求值，改变煤水比，*终给水流量指令使减温水量逐步消除偏差。负荷变化时焓值设定的动态补偿，变负荷时，中间点焓值会有一个动态的变化，负荷稳定后会自动消除，加上这个补偿，则会在变负荷时维持焓值设定值有个动态的变化，以适应变负荷时焓值的变化。中间点焓值由中间点压力和中间点温度经过焓值生成器生成。
回路二是给水指令形成回路。燃料量（锅炉指令）经F (X)2的函数变换后，作为给水流量的指令信号，它代表不同负荷（燃料量）下对给水流量的要求。由于汽温对给水量的动态响应要比燃烧率快，设置一个多阶惯性环节，使给水迟于燃烧率变化，减小汽温的动态变化。给水量用分离器出口温度来微调，保证汽温。给水量需求中增加FQ是为了快速响应电网需求而加的。另外给水调节系统中设有煤、水交叉限制回路，用于保证煤水比在安全的范围内。为了防止省煤器出口汽化，增加了省煤器保护功能；在蒸汽流量小于*小炉膛给水流量时，炉膛*小给水流量限制程序强制给水流量给定值为炉膛*小给水流量。
3.给水控制回路；给水需求指令和实际给水流量进给水控制器，产生锅炉给水泵转速指令，经过一个平衡回路，分配给两台给水泵，当两台给水泵都投自动时，可以人工给两台泵设定偏置。因为电泵为25％的启动泵，而且电泵和汽泵的出口压力不一样，不推荐电泵和汽泵并列运行，因此电泵的转速控制有单独回路。给水控制回路如图三：
四、结论
超（超）临界机组的给水控制和亚临界汽包炉的给水控制有着很大的区别，超（超）临界锅炉给水控制系统的控制任务是在低负荷时保持给水流量不低于*小炉膛给水流量，在锅炉进入直流运行时，保持适当的煤水比，这也是超（超）临界机组控制过热汽温的*基本的手段。(end)
随着国内高铁建设的步伐加快，对于高铁运营的安全也越来越受到关注。我国是一个自然灾害多发的国家。灾害主要有：地震、风暴、洪水、冰雪灾害、冻雨、泥石流、滑坡、沙尘暴等，每年灾害此起彼伏，这些自然灾害对于运行中时速高达300km/h的列车来说可谓是致命的。因此，建立一套具有预估、提前报警功能的铁路防灾监控系统，对于运营中的高铁来说尤为重要，且必不可少。
武广高铁是连接武汉、长沙、广州的南北铁路大动脉，途径鄂、湘、粤三省，北起武汉站，南到广州南站，全长1068公里，途经15个车站。设计时速高达350km/h，建成后，武汉到广州运行*短时间由原先的11小时缩短至3小时16分，大大缓解了南北客运线路的压力。然而，武广铁路沿线的自然环境条件较为恶劣，冰冻天气、松动的岩层以及泥石流和大雾等灾害经常发生；同时，由于沿途有着较为复杂的居住环境，人、牲畜等非常规的穿越铁路事件时有发生。只要一个小小的疏忽，这些因素都会成为武广线的致命杀手，一旦发生，将对个人生命以及国家财产造成巨大的伤害。因此，防灾监控系统作为武广铁路的一个极其重要的组成部分被列入到武广铁路的建设当中。
系统介绍
武广铁路沿线共设有109个风速监测点、51个雨量监测点以及125个异物监测点，这些监测点根据区域被划分成了155个区域，每个区域安放了一套贝加莱冗余控制器对监测数据进行采集，并通过高速光纤网将数据分别发往位于武汉、长沙以及广州的数据中心。系统拓扑图请参见 图1。
图1 武广高铁防灾监控系统拓扑图
系统需求
●可靠
作为防灾监控系统的“眼睛”， 每个监控单元都担负着数据的采集与发送任务。如果监控单元发生故障，那么这一区域将成为监控盲点。因此，让每个监控单元可靠、稳定的工作是*重要也是*基本的要求。
贝加莱的X20系列控制器以及I/O的平均无故障时间（MTBF）达到了50万小时。所有产品均通过了苛刻的欧洲CE、UL等认证测试，并满足了铁道部电气系统的A级EMC测试要求。此外，为了进一步提高系统的可靠性能，贝加莱还推出了全对称式的冗余方案。如 图2。两台完全一样的CPU同时运行着一模一样的程序，并挂接相同的I/O以及通讯模块。在运行期间只有一台CPU是主站（拥有控制权），而另一台处于热备状态（无控制权）。在某一时间，如果主站CPU出现故障（CPU运行故障、I/O模块故障、通讯模块故障或者是与上位机的联系中断），系统会立即进行切换，将原先处于热备状态的CPU切为主站，使其拥有对整个系统的控制权。由于切换时间极短，因此切换动作丝毫不会对整个监控单元产生影响，在监控中心的画面中也不会丢失掉该区域的任何数据。从而，更进一步提高了每个监控单元的可靠性。
图2 全对称冗余系统
●开放性、灵活性
每个监控单元中都会有种类繁多的仪器仪表，用于采集各种类型的数据。为了方便维护，节约接线成本，许多智能仪表会选择用通讯的方式将数据传送给PLC。同时，PLC在采集完这些数据后，还要将其通过以太网传送给监控中心。这就需要PLC拥有足够的开放性与灵活性，能够集成各种通讯协议。贝加莱的X20标准型CPU本身就集成了2个以太网通讯口（其中一个可根据需要设置成Ethernet POWERbbbb总线），1个RS232标准串口以及2个USB接口。如果还需要增加额外的通讯接口，我们还提供更多的通讯卡件，可方便的插进PLC的背板插槽中。此外，贝加莱的通讯卡件几乎涵盖了市面所有的主流通讯协议，这意味着用户将完全不用关心如何去编写通讯代码。如 图3。
图3 贝加莱X20标准型CPU
●易于组态、方便维护
贝加莱提供的通用编程组态软件AutomationStudio，集成了对所有贝加莱产品的编程与组态，包括PLC、伺服驱动、HMI、以及工业控制计算机等，为客户的项目开发与维护带来了方便。此外，AutomationStudio所支持的编程语言多达7种，其中除了IEC61131-3中所规定的标准语言（LD、IL、FBD、SFC、ST）外还支持两种**语言，即Automation Basic以及ANSI C。用户可在同一个项目中选用不同的程序语言进行组态，从而极大地增加了开发的灵活性，也为用户集成一些较为高阶的算法提供了方便。