低負(fù)荷大擾動工況下的汽包水位調(diào)節(jié)優(yōu)化

1、低負(fù)荷大擾動工況下的汽包水位調(diào)節(jié)優(yōu)化發(fā)表時間:2008-5-6作者：李棋,鄭仲釗摘要：一、存在的問題    華能福州電廠一期機(jī)組的鍋爐給水系統(tǒng)如圖1所示，有兩臺汽動給水泵和一臺電動給水泵。其中汽動給水泵容量為50%的額定給水流量，電動給水泵容量為25%。為了在低負(fù)荷下保證給水泵的最小流量，每臺泵的出口側(cè)都有再循環(huán)旁路，可將部分出水流量回流到除氧器，以防止給水泵汽蝕。正常運行時，只使用兩臺汽動給水泵。              

2、      在低負(fù)荷下，兩臺汽動給水泵運行時，每臺泵的給水流量較低，在負(fù)荷變化等因數(shù)的作用下，往往給水流量會低于180t/h，造成汽動給水泵再循環(huán)門打開。由于再循環(huán)門是"兩位式"(只能全開全關(guān))的門，門的開關(guān)造成了流量大幅波動(再循環(huán)門流通量為140t/h)，從而對汽包水位的調(diào)節(jié)產(chǎn)生極大的擾動，引發(fā)汽包水位調(diào)節(jié)擴(kuò)散。二、給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的說明    華能福州電廠一期機(jī)組鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計為全程自動調(diào)節(jié)。    無論是機(jī)組正常負(fù)荷工況，起停過程，低負(fù)荷工況，甚至于事故工況，給水調(diào)

3、節(jié)系統(tǒng)均能一直處于各種相應(yīng)的自動調(diào)節(jié)方式。2.1 單沖量調(diào)節(jié)    鍋爐啟動階段，當(dāng)蒸汽流量小于25%額定流量時，兩臺汽動給水泵均未起動，此時，只有電動給水泵參與給水調(diào)節(jié)。    電動給水泵出口有兩個調(diào)節(jié)閥，一個是主調(diào)節(jié)閥，一個是副調(diào)節(jié)閥。設(shè)置兩個調(diào)節(jié)閥的目的是為得到平滑的流量調(diào)節(jié)過程。起動時，調(diào)節(jié)器控制通流能力較小的副調(diào)節(jié)閥，當(dāng)給水流量增大到一定值時通過邏輯回路自動切換到通流能力大的主調(diào)節(jié)閥。主調(diào)節(jié)閥在微小的開度時也有相當(dāng)?shù)牧髁客ㄟ^，為使調(diào)節(jié)閥切換時流量平衡，在主調(diào)節(jié)閥和副調(diào)節(jié)閥的切換時有一定的重疊。2.2 串級三沖量調(diào)節(jié) 

4、;   鍋爐的主蒸汽流量大于25%時，給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)從單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)切換到串級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。串級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖2所示。在三沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，蒸汽流量信號能克服蒸汽負(fù)荷變化引起的虛假水位造成的調(diào)節(jié)器誤動作;給水流量信號能迅速消除給水側(cè)的擾動，穩(wěn)定給水流量;汽包水位主信號能消除各種內(nèi)外擾動對汽包水位的影響，保證汽包水位在允許的范圍內(nèi)變化。                    &

5、#160;  給水調(diào)節(jié)采用了串級三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有兩個調(diào)節(jié)器PI，主調(diào)節(jié)器保證汽包水位信號無靜差。主調(diào)節(jié)器的輸出、蒸汽流量信號與給水流量信號送到副調(diào)節(jié)器PI的輸入端，產(chǎn)生三沖量指令。該三沖量指令作為流量指令送入三臺給水泵的流量調(diào)節(jié)回路，但這個"指令"是總的給水流量指令，因此在三個流量調(diào)節(jié)子回路入口分別設(shè)計了偏置器"±"，以根據(jù)總給水流量"指令"形成各臺給水泵應(yīng)實際承擔(dān)的給水流量給定值。另一方面，在流量調(diào)節(jié)子回路中，還設(shè)計了再循環(huán)流量補(bǔ)償回路。該回路由來自信號發(fā)生器和加法器等環(huán)節(jié)組成。當(dāng)再循環(huán)閥打開時，就有一個與

6、再循環(huán)流量相當(dāng)?shù)男盘?，與該泵的出口流量反饋信號相減，送到流量調(diào)節(jié)器的入口，使給水泵的流量增大，以保證該泵真正鍋爐的給水流量仍然與給水流量的給定值相等(實際進(jìn)入鍋爐的給水流量=給水泵流量一再循環(huán)流量)。如果沒有補(bǔ)償回路，當(dāng)再循環(huán)閥打開時;該泵實際向鍋爐提供的流量就減少了，當(dāng)然通過總給水流量信號最終是要反映出來的，但在流量調(diào)節(jié)回路中增加流量補(bǔ)償回路，就能較快地消除了這類擾動。    由于在低負(fù)荷(低于175MW)運行時，兩臺汽泵的給水流量低于220t/h，在給煤機(jī)跳閘或負(fù)荷大幅波動時，汽泵的給水流量往往會低于180t/h的保護(hù)值，使再循環(huán)門打開，由于再循環(huán)門是&quo

7、t;兩位式"的門，門的開關(guān)會造成給水流量的大幅波動(再循環(huán)門流通量為14Ot/h)，從而對汽包水位的調(diào)節(jié)產(chǎn)生極大的擾動;造成汽包水位調(diào)節(jié)的擴(kuò)散，甚至汽包水位保護(hù)動作觸發(fā)MFT。三、解決方案    為了解決低負(fù)荷下再循環(huán)門打開對汽包水位影響，我們首先將兩臺汽動給水泵給水流量變送器的阻尼調(diào)小，并使它們保持一致。與此同時，我們還縮短再循環(huán)流量補(bǔ)償回路起作用的延遲時間PT，從原設(shè)計改為10s改為3s，以使補(bǔ)償回路作用更加及時。    另外，為了進(jìn)一步加快給水調(diào)節(jié)的速度，使汽動給水泵再循環(huán)門打開對汽包水位的擾動能夠盡快減小，我們在A、

8、B汽泵給水流量調(diào)節(jié)子回路中關(guān)鍵設(shè)計了再循環(huán)流量微分前饋回路，當(dāng)再循環(huán)閥打開或關(guān)閉時，產(chǎn)生一個微分前饋信號D，直接疊加到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上，以加快調(diào)節(jié)器的響應(yīng)速度。    優(yōu)化前的汽包水位擾動試驗曲線如圖3所示(在負(fù)荷155MW時，將汽包水位設(shè)定值從Omm設(shè)為-60mm):從曲線圖上可看出，汽包水位設(shè)定改變后，A、B小機(jī)的給水流量很快低于180t/h、，再循環(huán)門動作，三沖量給水調(diào)節(jié)指令和汽包水位無法收斂，逐漸擴(kuò)散;控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)失敗。           

9、60;         優(yōu)化后的汽包水位擾動試驗曲線如圖4所示(在負(fù)荷15OMW時，將汽包水位設(shè)定值從6Omm設(shè)為-2Omm):可以明顯地看出，優(yōu)化之后的給水控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)秀，再循環(huán)門動作12次后汽包水位即迅速收斂，調(diào)整到設(shè)定值。                     四、結(jié)論    通過修改汽動給水泵再循環(huán)流量補(bǔ)償回路參數(shù)，增加汽動給水泵再循環(huán)流量微分前饋信號等控制策略，成功解決了低負(fù)荷下汽泵再循環(huán)門動作時，汽包水位控制擴(kuò)散無法收斂的問題。優(yōu)化后的給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)在后續(xù)的低負(fù)荷時幾次給煤量大幅度波動引起給水再循環(huán)門動作的過程中得