125mw機(jī)組除氧器水位控制系統(tǒng)的改進(jìn)與應(yīng)用

1、125mw機(jī)組除氧器水位控制系統(tǒng)的改進(jìn)與應(yīng)用1問題的提出火電機(jī)組自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，按常規(guī)單回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的除氧器水位自動調(diào) 節(jié)系統(tǒng)投入難的問題較普遍，表現(xiàn)在該系統(tǒng)可控性差、特別是不能滿足變負(fù)荷工 況的耍求。針對蕪湖電廠#13機(jī)組的凝汽器一般采用無水運(yùn)行，且凝泵具有自調(diào) 節(jié)功能，即當(dāng)凝汽器達(dá)到一定的水位時，凝泵口動工作改變其出口流量，保持凝汽器的低水位運(yùn)行，我們提出并設(shè)計(jì)了一種 除氧器水位和凝結(jié)水母管壓力解耦控制系統(tǒng)，即采用進(jìn)入凝汽器的化補(bǔ)水來調(diào)節(jié) 除氧器水位，用原除氧器水位調(diào)整門調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力。2原系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題蕪湖發(fā)電廠四臺125mw機(jī)組都設(shè)計(jì)和安裝了除氧器水位自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng) 設(shè)

2、計(jì)的主要思路是：以除氧器水位為被調(diào)量，以前置泵流量和凝結(jié)水流量為前饋 信號組成三沖量控制系統(tǒng)，調(diào)整凝結(jié)水泵出口至除氧器的凝結(jié)水調(diào)整門以改變凝結(jié)水流量，達(dá)到控制除 氧器水位的目的。系統(tǒng)屮凝結(jié)水泵為甲、乙兩臺工頻泵，凝結(jié)水泵入口的水取自凝汽器的集水井， 凝汽器水位的控制通過調(diào)整凝汽器再循環(huán)門和化補(bǔ)水門來調(diào)節(jié)，化補(bǔ)水的控制由 汽機(jī)運(yùn)行人員通知化學(xué)運(yùn)行值班人員開、停除鹽水泵來調(diào)節(jié)流量。系統(tǒng)如圖1 所示。十化補(bǔ)水 - 人調(diào)門矚燮低加4調(diào)門氧 opra去高加化補(bǔ)水1凝結(jié)水系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)口安裝和調(diào)試后，一直未能正常連續(xù)投入運(yùn)行，主要原因有：1）在凝結(jié)水母管冋路采用的調(diào)整門，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)動作一次后，凝結(jié)水母管

3、壓力 波動較大，由于凝結(jié)水泵聯(lián)鎖屮有當(dāng)凝結(jié)水泵出口母管壓力低于0. 8 mpa吋，備 用凝結(jié)水泵自啟，給系統(tǒng)造成了不必要的擾動。2）凝汽器采用低水位運(yùn)行方式，利用凝結(jié)水泵的自平衡功能，將凝汽器集水井的 水全部抽干，如果僅靠開大除氧器水位調(diào)整門來補(bǔ)充流量，由于水源不足，很難 達(dá)到效果。3）除氧器水位和凝汽器水位從設(shè)計(jì)思路上將其相互獨(dú)立。3系統(tǒng)改進(jìn)方案考慮到早期投產(chǎn)的機(jī)組已按常規(guī)設(shè)計(jì)凝汽器水位和除氧器水位口動調(diào)節(jié)系 統(tǒng)，本方案的指導(dǎo)思想是基于現(xiàn)有生產(chǎn)實(shí)際，注重解決問題的實(shí)用性。以較小的 改動實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)一即盡量利用原有口動調(diào)節(jié)裝置及相關(guān)設(shè)備，對熱力系統(tǒng)有關(guān) 設(shè)備和控制結(jié)構(gòu)實(shí)施局部改造。同時，在控制

4、策略上進(jìn)行一些調(diào)整，實(shí)施智能控 制策略。改造工作有2部分內(nèi)容，首先對凝汽器、除氧器熱力系統(tǒng)及有關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn) 行一些改造；其次對除氧器水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和策略加以改進(jìn)，并增 加凝結(jié)水母管壓力控制系統(tǒng)。具體內(nèi)容為：1）將除氧器水位和凝結(jié)水母管壓力控制系統(tǒng)聯(lián)成-個整體考慮。2）利用凝汽器的化補(bǔ)水調(diào)整門來調(diào)整除氧器水位，用原來的除氧器水位調(diào)整門來 調(diào)整凝結(jié)水母管壓力。3）改變化學(xué)補(bǔ)充水的間隙開停方式，利用化水的dcs改造，在43米廠房房頂增 加屋頂水箱，化水dcs負(fù)責(zé)控制屋頂水箱的恒定水位，當(dāng)水位低于1500 nun時開 除鹽水泵向屋頂水箱供水，當(dāng)水位高于1800 mm吋停除鹽水泵，使屋頂水箱

5、具備 向各機(jī)組連續(xù)補(bǔ)水的能力，改變過去的電話通知開停除鹽水泵的運(yùn)行方式。4）在凝汽器化補(bǔ)水調(diào)整門前增加一臺化補(bǔ)水電動隔離門，以解決調(diào)整門全關(guān)時有 漏流量的問題。5）由于除氧器容積較大，整個空間為100立方米，而化補(bǔ)水流量的管道較細(xì)，調(diào) 整門全開吋，化補(bǔ)水的最大流量只有50t/h,因此，利用dcs系統(tǒng)的控制組態(tài) 的靈活性，系統(tǒng)采用了仿人智能、開關(guān)模式調(diào)節(jié)方式，w：當(dāng)水位低于設(shè)定值的50価時，采用開關(guān)模式控制，直接將調(diào)整門開到70%： 當(dāng)水位高于設(shè)定值的50 mm時，采用開關(guān)模式控制，直接將調(diào)整門關(guān)到10%：當(dāng)水位位于設(shè)定值的-50-+50 mm ii寸，采用仿人智能積分pid控制。4仿人智能控制

6、策略鑒于除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)處理的對象過程復(fù)雜，可控性羌，需要進(jìn)行長時間 的連續(xù)運(yùn)行觀察，通過必須的特性試驗(yàn)，摸索岀其性能規(guī)律，才能較好地加以解 決。對除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用仿人智能積分控制、開關(guān)模式控制等技術(shù)措施， 可以提咼控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)詁質(zhì)。4.1仿人智能控制的基本思想pid控制作為一種最基木、最常用的控制方式，一直應(yīng)用在各種常規(guī)控制系 統(tǒng)屮，由于p、i、d參數(shù)間的互相影響，對于較復(fù)雜的控制對彖（如大遲延對彖）， 則無法解決穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性之間的矛盾。為得到滿意的控制性能，可以應(yīng)用仿人 智能控制的思想，就是在控制過程屮利 用計(jì)算機(jī)模擬人的控制行為，最人限度地識別和利用控制系統(tǒng)動態(tài)過程所提供的

7、特征信息，進(jìn)行啟發(fā)和直覺推理，引入一些非線性的控制方式，借助經(jīng)驗(yàn)和直觀 判斷采取靈活機(jī)動的冇效方法（如變增益、智能積分等多種途徑），實(shí)現(xiàn)對對彖的 有效控制，以解決控制系統(tǒng)中穩(wěn)定性與準(zhǔn) 確性的矛盾。4.2仿人智能積分控制算法pid控制器p、i、d三個參數(shù)適當(dāng)配合才能使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到快速、平 穩(wěn)和準(zhǔn)確的要求。通常的系統(tǒng)設(shè)計(jì)為p作用，pi作用或pid、pd作用，可以看 出p(比例)作用是最基木的控制作用，一般很少出現(xiàn)沒有p作用的控制算法。而 積分作用也是比較常用的，因?yàn)樗欣谙o差，積分作用的合適與否又與系 統(tǒng)的品質(zhì)有很大的關(guān)系。為此，根據(jù)過程的動態(tài)波動曲線來分析積分作用的效杲。誤差e和誤差

8、變化ae之積構(gòu)成了描述系統(tǒng)動態(tài)過程的特征變量。當(dāng) c - ae<0時，為圖2小的(b, c)、(c, f)等段，表明系統(tǒng)的動態(tài)過程正向著謀 差減小的方向變化。當(dāng)e - ae>0時，動態(tài)過程正向著誤差增大的方向變化。在常規(guī)系統(tǒng)中引入積分控制是減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤井的重要途徑。它的缺點(diǎn)是只 要誤差存在就一一直在積分。如在(b, c)、(e, f)等區(qū)間，系統(tǒng)的超調(diào)應(yīng)施以常值 基礎(chǔ)上的負(fù)控制量，而此區(qū)間的積分控制由于(a, b)等段的積分結(jié)果難被抵消而 保持正值，從而延長了系統(tǒng)的過渡過程時間。為此，在(a, b)(c, d)等段，即e - ae>0,誤差增大時，對其進(jìn)行積分; 而在(b,

9、 c)、(e, f)等段,e - ae<0,誤差減小時,停止積分，使系統(tǒng)只接受比 例微分控制作用，減小控制作用。上述控制思想正體現(xiàn)了人工控制的思想。因此，當(dāng)e- ae<0時，在控制算法中取消積分作用，即e- ae<0或ae二0 時，控制系統(tǒng)為pd算法c - ae>0或c二0, &()時，控制系統(tǒng)為pid算法。 5凝結(jié)泵岀口壓力控制系統(tǒng)為保證凝結(jié)泵運(yùn)行的安全性，應(yīng)維持凝結(jié)泵出口壓力在一定范圍內(nèi)變化。引 起凝結(jié)泵岀口壓力變化的主要因素是凝汽器再循環(huán)調(diào)節(jié)閥和低壓加熱器岀口調(diào) 節(jié)閥(即原除氧器水位調(diào)節(jié)閥)。考慮到凝汽器水容積小對凝汽器水位安全性要求 較高的情況，可通過通

10、過加熱器出口調(diào)節(jié)閥開度的手段來調(diào)節(jié)凝結(jié)泵出口壓力。 解決方法是，增加1個凝結(jié)泵岀口壓力調(diào)節(jié)器，接受凝結(jié)泵岀口壓力測量信號， 去調(diào)節(jié)低壓加熱器出口調(diào)節(jié)閥的開度，從而達(dá)到維持凝結(jié)泵出口壓力穩(wěn)定的目 的。該方法是以暫i寸犧牲對除氧器的供水量為代價(jià)的，這一改進(jìn)在實(shí)際應(yīng)用中對 維持凝結(jié)泵出口壓力起到了良好效果。6投用效果因化補(bǔ)水調(diào)整門閥門特性很差，經(jīng)試驗(yàn)可控范圍在10-40%之間，且回差較 大。當(dāng)水位測量值（pv）與設(shè)定值（sp）偏差在正常范圍時，為pid調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)范圍 為10-40%） o當(dāng)pv>sp+50時,化補(bǔ)水調(diào)整門全關(guān)；當(dāng)pv （sp-50吋，化補(bǔ)水調(diào) 整門開至40%。除氧器水位pid調(diào)

11、節(jié)器參數(shù)為:kp二4.0, “500,心二1.0, td二50 凝結(jié)水母管壓力pid調(diào)節(jié)器參數(shù)為:k =3. 0, "10蕪湖發(fā)電廠#13機(jī)的除氧器水位自動經(jīng)方案改進(jìn)z后，經(jīng)系統(tǒng)的外擾（負(fù)荷 增加時給水流量增加）和內(nèi)擾試驗(yàn)，除氧器水位口動控制系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠投入 運(yùn)行。經(jīng)過對控制系統(tǒng)參數(shù)的反復(fù)整定，系統(tǒng)能維持除氧器水位在±50mm范圍 內(nèi)，完全滿足運(yùn)行的實(shí)際需要。圖3為機(jī)組變負(fù)荷過程時的除氧器響應(yīng)曲線。當(dāng) 機(jī)組負(fù)荷從85mw升至120mw,除氧器水位控制在280-375価z間，波動范圍只 冇+45 /-50mm。同時增加的凝結(jié)水母管壓力控制系統(tǒng)，在調(diào)整凝結(jié)水母管壓力方 面也取得了很好的效果。圖3機(jī)組升負(fù)荷過程時的除氯器水位響應(yīng)曲線7結(jié)束語1）木文介紹的對除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改造方案是在具體實(shí)踐基礎(chǔ)